Строительная Орбита, № 3, февраль 2007 г.

Фасады зданий и инженерных сооружений, памятники архитектуры и монументальная скульптура в условиях большого города нуждаются в защите от агрессивного воздействия окружающей среды и в первую очередь от воздействия воды (тумана, дождя, тающего снега).

В нашем климате деструктивное действие воды, адсорбируемой в порах материала, усугубляется периодическим замерзанием и оттаиванием, что ведет к ухудшению внешнего вида и постепенному разрушению материала.

Кроме того, лавинообразное развитие автомобильного транспорта привело к массовому выбросу в окружающую среду несгоревших масел, смолистых углеводородов и тончайших углеродистых частиц - твердых продуктов сгорания топлива. В летнее время они образуют аэрозоли, которые обычно называют "смог". Адсорбция этих продуктов на материале помимо разрушающего действия проявляется в появлении трудно смываемых загрязнений на его поверхности и потере декоративности.

Поэтому фасады зданий и сооружений и архитектурные памятники, находящиеся в крупных городах, нуждаются как в защите от воздействий воды, так и в эффективной очистке и последующей защите от загрязнений. Составы, используемые для этих целей, не должны изменять цвет и фактуру материала. Механизм их действия описан ниже.

Материалы, из которых выполнены лицевые поверхности зданий и сооружений, нуждающихся в защите и очистке, - это бетоны, керамика и природный камень (известняки, песчаники и т.п.). Все они состоят из силикатов, алюмосиликатов, карбонатов и других солей кальция, магния и щелочных металлов, имеющих ионное строение. С точки зрения структуры - это материалы в той или иной степени пористые, с преобладанием капиллярных пор. Состав и строение таких материалов предопределяют их способность хорошо смачиваться водой и маслянистыми органическими веществами, что может вызвать деструктивные процессы в этих материалах. Для успешной борьбы с водой и загрязнениями необходимо знать, как взаимодействуют жидкости с поверхностью твердых материалов.

Свойство материалов удерживать на своей поверхности влагу и втягивать ее в капиллярные поры называют гидрофильностью (от греч. philia - любовь). Существуют материалы, не смачиваемые водой, а отталкивающие ее. Это свойство называют гидрофобностью (от греч. phobos - страх). В случае взаимодействия материала с жидкими маслами говорят о олеофильности и олеофобности (от лат. oleum - жидкое масло).

Будет взаимодействие воды и материала гидрофильным или гидрофобным, зависит от многих факторов, главным из которых является поверхностное натяжение жидкости.

Обобщенной количественной характеристикой гидрофильности (или гидрофобности) материала служит значение краевого угла смачивания каплей воды поверхности этого материала (угол измеряется внутри жидкости по касательной к поверхности капли). Поверхность гидрофильна, если угол смачивания менее 90°, а при угле смачивания более 90° - гидрофобна. В последнем случае капля сохраняет форму, близкую к шарообразной, и не может проникать в мелкие поры. Хорошей моделью гидрофобного взаимодействия может служить поведение капли ртути.

Гидро- или олеофобность будет тем выше, чем выше поверхностное натяжение самой жидкости и чем меньше свободная поверхностная энергия "смачиваемого" материала. На практике для повышения гидро- и олеофобности существует только один путь: понижение свободной энергии поверхности или, говоря иначе, гидрофобизация материала с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ), так как изменить поверхностное натяжение действующих жидкостей в данном случае мы не можем. Для этого используют молекулы дифильного строения, т.е. имеющие достаточно длинный углеводородный радикал (он обеспечивает гидрофобность) и сильно полярную группу, обеспечивающую сцепление с поверхностью гидрофобизируемого материала. Для изменения характера поверхности с гидрофильного на гидрофобный достаточно мономолекулярного слоя поверхностно-активного вещества.

Если материал нужно защитить не только от действия воды, но и от налипания масел и других органических веществ, необходимо использовать поверхностно-активные вещества (ПАВ), в которых углеводородный радикал заменен на фторорганический. Известно, что у фторсодержащих полимеров практически полностью отсутствует эффект смачивания и налипания как воды, так и масел. Убедительным примером может служить широкое использование посуды с тефлоновым покрытием.

Не менее важно, чтобы состав, обеспечивающий защиту от воды и маслянистых веществ, имел хорошее сцепление с защищаемым материалом. При этом на поверхности материала и на стенках пор должен образовываться тончайший, но обладающий прочностью слой, не изменяющий цвет и структуру материала. С технологической точки зрения, продукт не должен содержать токсичных и горючих растворителей. Он должен  представлять собой разбавленный водный раствор.

Анализ свойств существующих средств, используемых для защиты и очистки фасадов, показал, что оптимальным решением по совокупности показателей является серия продуктов PROTECT GUARD, разработанная и производимая фирмой GUARD INDUSTRIE (Франция) и отвечающая всем поставленным требованиям. PROTECT GUARD представляет собой 12 %-ный водный раствор олиго-мерного продукта молочно-янтарного цвета. Активное вещество - сложный фторсодержащий акриловый сополимер, модифицированный кремнийорганическими группами. Растворимость исходного продукта в воде обеспечивает щелочная катионная группа. Разработан также состав, который благодаря щелочной реакции может защищать бетонную конструкцию сразу после ее производства как в построечных условиях, так и при заводском изготовлении изделий из бетона.

Результаты лабораторных исследований подтверждают высокое качество продукции и позволяют рекомендовать ее к применению как в новом строительстве, так и при реконструкции зданий и объектов, представляющих историческую и культурную ценность. Использование материалов PROTECT GUARD значительно сокращает расходы на ремонт и обслуживание фасадов зданий, при этом защищенная поверхность становится невосприимчивой к загрязнениям любой природы.

Средства рекомендованы НПКЦ "ИНТЕРСИГНАЛ" и Проектным институтом по реставрации памятников истории и культуры "СПЕЦПРОЕКТРЕСТАВРАЦИЯ".

Расход составов невелик, так как толщина покрытия, обеспечивающего необходимый эффект, крайне мала (менее 50 нанометров или 5.10-7 мм). Теоретически, как уже говорилось ранее, для получения полного эффекта достаточно покрытия мономолекулярной толщины. В этом случае капиллярные поры не закупориваются -  изменяется характер их поверхности. В основном расход составов определяется именно пористостью обрабатываемого материала, так как суммарная поверхность пор значительно больше, чем наружная поверхность материала. Одного литра состава PROTECT GUARD достаточно для обработки:

Поверхности, обработанные PROTECT GUARD, становятся практически самомоющимися, так как большинство загрязнений смываются дождем. Сильные антиадгезивные свойства продуктов позволяют легко удалять с обработанных поверхностей даже жевательную резинку, что весьма актуально в наше время. При этом поры в обработанном материале остаются открытыми и материал "дышит", что обеспечивает долговечность такому покрытию.

Составы серии PROTECT GUARD наносятся на защищаемую поверхность так же, как лак или краска: пульверизатором, валиком или кистью. Время высыхания поверхности 24 часа, после чего поверхность приобретает водоотталкивающие свойства. Маслостойкость достигается после полной полимеризации поверхности - через 5-7 суток после обработки.

Материалы фирмы GUARD INDUSTRIE (в основном составы PROTECT GUARD) применялись для защиты множества объектов во Франции, в Германии, Италии, Испании и в других странах Европы. В России составы PROTECT GUARD использовались для защиты высотного здания МГУ им. М.В. Ломоносова, посольства Великобритании и др. объектов. Всего в мире составом PROTECT GUARD покрыто более 11 млн. кв. м.

Высокое качество и надежность продукции позволяют компании GUARD INDUSTRIE предоставлять своим клиентам 10-летнюю гарантию износостойкости продукта, которая обеспечивается договором с Международной страховой компанией «АКСА» (AXA FRANCE IARD).