Керамический облицовочный кирпич

Прочность наружных стен зданий имеет решающее значение как с экономической, так и с эстетической точек зрения [1, 2]. Деформации и напряжения в стеновых строительных материалах, возникающие под влиянием циклических атмосферных воздействий при изменении температуры и влажности, приводят к снижению эксплуатационных свойств зданий и сооружений [3, 4]. Следует отметить, что разрушительное влияние на кладку в значительной степени оказывает высокая пористость стеновых строительных материалов [5, 6]. Это приводит к интенсивному вытягиванию влаги, вызывающему миграцию солевых растворов с образованием солевого выцветания, что снижает технические и декоративные свойства наружных стен кирпичных конструкций [7, 8].

В гражданском строительстве керамический лицевой кирпич (например, кирпич компании «МосКерам», г. Краснодар, ул. Симферопольская 62 ТЦ «Купец», 8(861) 203-40-38, krasnodar.moskeram.ru) широко используется в качестве декоративной облицовки фасада [9, 10]. В то же время физико-технические параметры материала стен играют решающую роль в регулировании эксплуатационных свойств кирпичной конструкции. Широкий спектр гидрофобизирующих веществ разных классов и их контролируемое применение позволяет прогнозировать свойства наружных стен кирпичных конструкций. Формирование взаимосвязи между материалом для гидрофобизации и элементами структуры материала, а также глубиной проникновения, типом и его оптимальным количеством способствует повышению долговечности зданий. Следует отметить, что нанотехнологии являются одним из ключевых направлений в сфере строительства. Использование гидрофобизирующих веществ, содержащих наночастицы, может повысить показатель морозостойкости и долговечности кирпичной кладки [11, 12].

Поэтому актуальной задачей является изучение конструкции гидрофобизированных наножидкостей для обеспечения улучшенных эксплуатационных свойств кирпичных конструкций.

Основными факторами, влияющими на долговечность зданий, являются агрессивные факторы окружающей среды, которые приводят к разрушению материалов, снижению долговечности, ухудшению эксплуатационных свойств ограждающих конструкций [13, 14]. Керамический кирпич остается одним из основных строительных материалов, используемых для строительства зданий и сооружений. В настоящее время керамический лицевой кирпич широко используется для придания зданиям декоративных и эстетических свойств в качестве материала для облицовки стен. В работе [15] приводятся результаты исследований искусственного камня, которые указывают на его повышенную пористость. Во время эксплуатации это приводит к проникновению влаги как в поверхностные, так и в глубокие слои кирпичной кладки, разрушая ее, особенно при воздействии пониженных положительных и отрицательных температур.

С другой стороны, исследование [16] установило, что происходит процесс вымывания соли из керамического кирпича, тем самым выводя ее на поверхность материала. Это также приводит к потере эстетического вида здания. Методика преодоления этих трудностей может заключаться в обработке поверхности гидрофобизированными веществами, защите кирпичной структуры от атмосферных воздействий, уменьшении вероятности разрушительных процессов. Этот подход используется в исследованиях [17, 18]. Однако при модифицировании керамического кирпича гидрофобизированными веществами на основе акриловых полимеров его технические характеристики улучшаются, в частности, снижаются показатели водопоглощения и капиллярной диффузии, а свойства потребителя ухудшаются. Как известно из исследования [19], гидрофобизированные вещества, в состав которых входят силиконовые, силановые и силоксановые полимерные соединения, характеризуются высокой эффективностью. Размер частиц гидрофобизированных соединений влияет на глубину и скорость проникновения в структуру материала. Следует отметить, что силиконовые смолы характеризуются наибольшим размером частиц, который примерно в 100 раз больше, чем частицы силоксанов. Исследование [20] установило, что такие вещества не образуют гомогенную пленку, не покрывают все поры и микротрещины, и, следовательно, они не могут полностью предотвратить миграцию воды и обеспечить требуемую морозостойкость. Однако следует отметить, что водостойкая пленка, образующаяся на поверхности материала, которая при работе в условиях переменных температур не деформируется, не обеспечивает необходимую долговечность, а именно морозостойкость и высокую стабильность конструкции.

kirpich-oblicovochnyy-cvet-krasnyy-vorotynskiy-kirpichnyy-zavod-po-nizkoy-tsene-Moskeram

Применение гидрофобизированных соединений на основе кремнийорганических соединений является обычным явлением. В то же время исследования [21] показывают, что кремнийорганические соединения, особенно полиорганосилоксаны, не обеспечивают требуемых эксплуатационных свойств материала по сравнению с другими полимерами. Чтобы преодолеть эту проблему, авторы статьи [22] изучали эффективность модифицированного состава таких гидрофобизированных веществ. Наножидкости используются для эффективной защиты поверхностей на нано- и субмикроуровне, что позволяет снизить коэффициент проницаемости и улучшить водонепроницаемость керамических материалов, а также в качестве наполнителя в нанокомпозитах для улучшения их свойств.

Несмотря на практическую значимость таких результатов, эксплуатационные свойства кирпичной кладки с использованием керамического облицовочного кирпича, модифицированного наножидкостями, не были в достаточной мере учтены. Поэтому есть основания полагать, что отсутствие уверенности в отношении влияния гидрофобизированных наножидкостей с добавлением нанопорошка Al2O3 на эксплуатационные свойства керамического кирпича требует проведения исследований в этом направлении.

Выводы

1. Проведенное экспериментальное исследование установило, что использование гидрофобизирующих веществ придает керамическим кирпичам водоотталкивающие свойства, хотя на поверхности образуется гидрофобная пленка, в которой микротрещины образуются под воздействием внешних климатических факторов.

2. Используя метод математического планирования эксперимента, мы разработали составы для гидрофобизирующих наножидкостей, содержащих нанопорошок Al2O3. Установлено, что оптимальная область для введения нано-Al2O3 находится в диапазоне 0,4 … 0,8%.

3. Модификация поверхности нано-жидкостью, содержащей 1,8% нанопорошка Al2O3 обеспечивает снижение показателей пористости и водопоглощения без образования пленки. В этом случае морозостойкость увеличивается на 50 циклов; Формирование выцветания на поверхности образца не наблюдается. С учетом этого можно утверждать, что наножидкость существенно влияет на изменение характера структуры поверхности керамического кирпича, чтобы обеспечить защиту конструкции кирпичного здания и улучшить ее эксплуатационные свойства.

Использованные источники

1. van Hees R. P. J., Brocken H. J. P. Damage development to treated brick masonry in a long-term salt crystallisation test // Construction and Building Materials. 2004. Vol. 18, Issue 5. P. 331–338. doi: doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2004.02.006

2. Krivenko P., Kovalchuk O., Pasko A. Utilization of Industrial Waste Water Treatment Residues in Alkali Activated Cement and Concretes // Key Engineering Materials. 2018. Vol. 761. P. 35–38. doi: doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.761.35

3. Decorative Multi-Component Alkali Activated Cements for Restoration and Finishing Works / Krivenko P. V., Sanytsky M., Kropyvnytska T., Kotiv R. // Advanced Materials Research. 2014. Vol. 897. P. 45–48. doi: doi.org/10.4028/www.scientific.net/ amr.897.45


STUDYING THE EFECT OF NANO- LIQUIDS
ON THE OPERATIONAL PROPERTIES OF BRICK BUILDING STRUCTURES

Tetiana Kropyvnytska; Roksolana Semeniv; Roman Kotiv