RU2243191C2

RU2243191C2 - Method for waterproofing of asbestos sheeting

Info

Publication number: RU2243191C2
Application number: RU2002108783/03A
Authority: RU
Inventors: И.А. Массалимов (RU); И.А. Массалимов; В.В. Бабков (RU); В.В. Бабков; Р.С. Мусавиров (RU); Р.С. Мусавиров; А.Е. Чуйкин (RU); А.Е. Чуйкин; К.Ш. Амирханов (RU); К.Ш. Амирханов; Р.Н. Мирсаев (RU); Р.Н. Мирсаев
Original assignee: Научно-исследовательский институт малотоннажных химических продуктов и реактивов
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2004-12-27

Abstract

FIELD: waterproofing treatment of asbestos sheeting with sulfur containing solution.

SUBSTANCE: asbestos sheeting is treated with aqueous sodium polysulfide. Sodium polysulfide is obtained from sulfur, pregrinded in disintegrator, and aqueous sodium hydroxide, followed by boiling up to total dissolution and subsequent introducing of polyhydric alcohol as stabilizer, cooling to the room temperature and filtration. Asbestos sheeting articles are treated by dipping and holding for 1-24 h.

EFFECT: asbestos sheeting articles of improved water resistance.

2 tbl

Description

Применение различного рода пропиточных составов с целью увеличения долговечности, надежности и водостойкости строительных материалов обусловлено необходимостью защиты их от воздействий внешней среды и сохранения эксплуатационных характеристик в течение длительного времени. Шифер в настоящее время является одним из доступных кровельных материалов. В то же время несмотря на свои достаточно высокие эксплуатационные характеристики и невысокую стоимость по сравнению с другими (металл, металлочерепица, полимерные покрытия и др.) кровельными материалами шифер со временем теряет свои свойства. В основном, это проявляется при эксплуатации шифера во влажной среде и в условиях знакопеременных температур. Вследствие гидрофильности шифера многократное повторение циклов проникновения влаги в поры материала и последующего замерзания воды приводит к потере его механических свойств и водостойкости. В настоящее время для продления срока службы шифера, как и многих других строительных материалов, применяются различного рода защитные покрытия.The use of various kinds of impregnating compounds in order to increase the durability, reliability and water resistance of building materials is due to the need to protect them from environmental influences and maintain operational characteristics for a long time. Slate is currently one of the available roofing materials. At the same time, despite its relatively high performance and low cost compared to others (metal, metal, polymer coatings, etc.) with roofing materials, slate loses its properties over time. Basically, this is manifested during the operation of slate in a humid environment and in conditions of alternating temperatures. Due to the hydrophilicity of the slate, repeated cycles of moisture penetration into the pores of the material and subsequent freezing of water lead to a loss of its mechanical properties and water resistance. Currently, various types of protective coatings are used to extend the life of the slate, like many other building materials.

Наиболее распространенным способом защиты шифера от проникновения влаги являются различные лакокрасочные материалы. Но будучи по природе своей органическими, эти составы, в условиях естественной эксплуатации кровли, недолговечны, быстро разрушаются и к тому же являются относительно дорогими. Другим распространенным способом защиты шифера является обработка его кремнийорганическими составами типа ГКЖ-11 [1. Пащенко А.А., Воронков М.Г., Михайленко Л.А., Крутицкая В.Я., Ласская Е.А. Гидрофобизация. - Киев: Наукова Думка, 1973, с.239 - прототип]. Эти составы являются более стойкими, чем органические лакокрасочные материалы, но их высокая стоимость ограничивает широкое применение.The most common way to protect slate from moisture is various paints and varnishes. But being organic in nature, these compounds, under the conditions of natural exploitation of the roof, are short-lived, quickly destroyed and, moreover, are relatively expensive. Another common way to protect slate is to treat it with organosilicon compounds such as GKZh-11 [1. Pashchenko A.A., Voronkov M.G., Mikhailenko L.A., Krutitskaya V.Ya., Lasskaya E.A. Hydrophobization. - Kiev: Naukova Dumka, 1973, p.239 - prototype]. These compounds are more resistant than organic paints and varnishes, but their high cost limits their widespread use.

В [2. Массалимов И.А., Бабков В.В., Мусавиров Р.С. и др. Заявка №2001115466/03(016225) - аналог] предложен способ гидрофобизации строительных материалов (бетон, газобетон, шифер, тротуарная плитка и др.) водным раствором серы, в котором сера находится в полисульфидной форме и входит в состав полисульфида кальция. При обработке таким составом сера в составе молекулы полисульфида кальция попадает в мельчайшие поры материалов, а в процессе высыхания молекула полисульфида кальция распадается на элементную серу и гидроокись кальция, которая под действием атмосферного углекислого газа превращается в мел. Как показали испытания, элементная сера прочно фиксируется в порах материалов и образует гидрофобную оболочку, препятствующую проникновению влаги внутрь материалов. Соответственно повышаются эксплуатационные характеристики: водонепроницаемость и морозостойкость.IN 2. Massalimov I.A., Babkov V.V., Musavirov R.S. and other Application No. 2001115466/03 (016225) - analogue] a method for hydrophobization of building materials (concrete, aerated concrete, slate, paving slabs, etc.) with an aqueous solution of sulfur in which sulfur is in polysulfide form and is part of calcium polysulfide is proposed. When such a composition is treated with sulfur, the composition of the calcium polysulfide molecule enters the smallest pores of the materials, and during drying, the calcium polysulfide molecule decomposes into elemental sulfur and calcium hydroxide, which turns into chalk under the influence of atmospheric carbon dioxide. As tests have shown, elemental sulfur is firmly fixed in the pores of materials and forms a hydrophobic shell, which prevents the penetration of moisture into the materials. Accordingly, operational characteristics are increased: water resistance and frost resistance.

В качестве наиболее близкого аналога может быть принят способ гидрофобизации асбестоцемента с использованием полисульфида натрия [SU 41428 A, C 04 B 41/62, 31.01.1935].As the closest analogue, the method of hydrophobization of asbestos cement using sodium polysulfide can be adopted [SU 41428 A, C 04 B 41/62, 01/31/1935].

В развитие способов применения серы в целях повышения гидрофобности строительных материалов для шифера был использован взамен водного раствора полисульфида кальция водный раствор на основе полисульфида натрия. Необходимо отметить, что процесс получения полисульфида натрия в чистом виде в водном растворе затруднителен, так как наряду с полисульфидом натрия образуются тиосульфаты, сульфиты, сульфаты и др., которые не вносят своего вклада в процесс гидрофобизации. В то же время попытки выделения тиосульфатов, сульфатов и др. из водного раствора затруднительны. В связи с этим более предпочтительно введение в водный содержащий полисульфид натрия стабилизаторов полисульфидов – полиспиртов (глицерин, этиленгликоли и др.).In order to develop methods for using sulfur in order to increase the hydrophobicity of building materials for slate, an aqueous solution based on sodium polysulfide was used instead of an aqueous solution of calcium polysulfide. It should be noted that the process of obtaining sodium polysulfide in its pure form in an aqueous solution is difficult, since along with sodium polysulfide, thiosulfates, sulfites, sulfates, etc. are formed, which do not contribute to the hydrophobization process. At the same time, attempts to isolate thiosulfates, sulfates, etc. from an aqueous solution are difficult. In this regard, it is more preferable to introduce polysulfide stabilizers, polyalcohols (glycerin, ethylene glycols, etc.) into the aqueous containing sodium polysulfide.

Для этой цели был приготовлен водный раствор полисульфида натрия следующим образом. Элементная сера в количестве 150 г, предварительно измельченная в дезинтеграторе, была засыпана в 1 л 15% раствора гидроокиси натрия. Смесь была нагрета до кипячения, и процесс кипячения поддерживали до полного перевода серы в водный раствор, в результате образовывался полисульфид натрия. Для придания устойчивости раствору при высоких концентрациях полисульфида натрия в раствор добавляли полиспирты (глицерин полиэтиленгликоль и др.). Далее раствор был охлажден до комнатной температуры и отфильтрован.For this purpose, an aqueous solution of sodium polysulfide was prepared as follows. Elemental sulfur in an amount of 150 g, previously crushed in a disintegrator, was poured into 1 liter of a 15% sodium hydroxide solution. The mixture was heated to boiling, and the boiling process was maintained until sulfur was completely transferred to an aqueous solution, and sodium polysulfide was formed as a result. To give stability to the solution at high concentrations of sodium polysulfide, polyalcohols (glycerol polyethylene glycol, etc.) were added to the solution. Then the solution was cooled to room temperature and filtered.

Наряду с вышеприведенным раствором, в котором было принято отношение массового содержания серы и гидроокиси натрия, равное 1:1, были получены растворы, в которых увеличивали содержание серы. Увеличение содержания серы приводило к возрастанию времени, необходимого для растворения серы. Причем, когда отношение серы к гидроокиси натрия превысило 1,60, и появлялась в осадке сера. Так как увеличение содержания серы увеличивало затраты на получение состава и не улучшало показатель водопоглощения испытуемых образцов, для испытаний был выбран раствор, получение которого описано выше.Along with the above solution, in which the ratio of the mass content of sulfur and sodium hydroxide was taken equal to 1: 1, solutions were obtained in which the sulfur content was increased. The increase in sulfur content led to an increase in the time required for the dissolution of sulfur. Moreover, when the ratio of sulfur to sodium hydroxide exceeded 1.60, and sulfur appeared in the sediment. Since the increase in sulfur content increased the cost of obtaining the composition and did not improve the rate of water absorption of the test samples, a solution was selected for testing, the preparation of which is described above.

Процесс гидрофобизации проводился следующим образом. Образцы шифера размерами 1,5×11 см опускали в раствор полисульфида натрия при комнатной температуре и выдерживали в течение 1 и 24 часов. Затем образцы вынимали из раствора и высушивали при комнатной температуре. По прошествии 10 дней образцы подвергали испытаниям на водопоглощение согласно общепринятой методике.The hydrophobization process was carried out as follows. Samples of slate 1.5 × 11 cm in size were dipped in a solution of sodium polysulfide at room temperature and kept for 1 and 24 hours. Then the samples were removed from the solution and dried at room temperature. After 10 days, the samples were tested for water absorption according to the generally accepted methodology.

Перед испытаниями все образцы контрольные (необработанные гидрофобизатором) и гидрофобизованные взвешивали, таким образом определяли исходный вес образца М₀. Далее образцы помещали в воду до полного погружения. Часть образцов выдерживали 1 час, другую 24 часа. Пропитанные водой образцы вынимали и сразу взвешивали, так определяли вес M₁. Параметр водопоглощения в процентах определяли как α=(m₁-М₀)·100/М₀. Для определения эффективности гидрофобизатора, наряду с предложенным составом, были испытаны также состав на основе полисульфида кальция, эффективный для бетона, а также широко известный промышленный гидрофобизатор на основе кремнийорганического соединения марки ГКЖ-11.Before testing, all control samples (untreated with a hydrophobizing agent) and hydrophobized were weighed, and the initial weight of the sample M _{0 was} determined. Next, the samples were placed in water until completely immersed. Some samples were kept for 1 hour, another 24 hours. The water-soaked samples were taken out and immediately weighed, so the weight of M ₁ was determined. The percentage of water absorption was determined as α = (m ₁ -M ₀ ) · 100 / M ₀ . To determine the effectiveness of the water repellent, along with the proposed composition, we also tested a composition based on calcium polysulfide effective for concrete, as well as a well-known industrial water repellent based on organosilicon compounds GKZh-11.

Результаты приведены в таблицах 1 и 2. Из таблицы 1 видно, что в течение 1-го часа вода вообще не проникает в образец, пропитанный серосодержащей композицией на основе полисульфида натрия. В то время как в непропитанный образец проникает более 10% воды, в образец, пропитанный полисульфидом кальция, около 7%, а в образец, пропитанный ГКЖ-11, 3%. Образцы, обработанные серосодержащей композицией на основе полисульфида натрия и выдержанные в воде в течение суток, поглощают 0,72% воды, что в 10 лучше показателя для полисульфида кальция и в 18 лучше показателя для ГКЖ-11 и в 24 раза лучше показателя для не обработанного гидрофобизатором образца. Здесь необходимо отметить, что при длительном воздействии воды составы на основе серы превосходят состав на основе ГКЖ-11, причем для шифера наилучшим является состав на основе полисульфида натрия. Эксперименты показали, что повторные циклы замачивания-сушки не приводят к вымыванию серы из пор шифера и к ухудшению водостойкости гидрофобизатора, как в случае полисульфида кальция [2], так и в случае серосодержащей композиции на основе полисульфида натрия.The results are shown in tables 1 and 2. From table 1 it is seen that within 1 hour the water does not penetrate at all into the sample impregnated with a sulfur-containing composition based on sodium polysulfide. While more than 10% of water penetrates into an impregnated sample, about 7% penetrates into a sample impregnated with calcium polysulfide, and 3% into a sample impregnated with GKZh-11. Samples treated with a sodium polysulfide-based sulfur-containing composition and soaked in water for a day absorb 0.72% of water, which is 10 better than calcium polysulfide and 18 better than GKZh-11 and 24 times better than untreated water repellent sample. It should be noted here that with prolonged exposure to water, sulfur-based compositions are superior to those based on GKZh-11, and for slate, the composition based on sodium polysulfide is the best. The experiments showed that repeated soaking-drying cycles do not lead to leaching of sulfur from the slate pores and to a deterioration in the water resistance of the hydrophobizing agent, both in the case of calcium polysulfide [2] and in the case of a sulfur-containing composition based on sodium polysulfide.

Таким образом, согласно полученным результатам для шифера гидрофобизатор – серосодержащая композиция на основе полисульфида натрия существенно превосходит составы аналогичного назначения и превосходно работает в условиях постоянного гидростатического давления воды и повторения циклов замачивания-сушки.Thus, according to the results obtained for slate, the water repellent - sulfur-containing composition based on sodium polysulfide significantly exceeds compositions of a similar purpose and works excellently under conditions of constant hydrostatic water pressure and repetition of soaking-drying cycles.

Claims

The method of hydrophobization of slate, including processing it using sodium polysulfide, characterized in that the sodium polysulfide is used in the form of an aqueous solution prepared from pre-ground sulfur and an aqueous solution of sodium hydroxide by boiling until complete dissolution, followed by the introduction of the polyalcohol, as a stabilizer, by cooling to room temperature and filtering, and the processing of slate products is carried out by immersion and aging for 1-24 hours