Действие гидроизоляционных материалов с научной точки зрения: разбираем, как устроена гидроизоляция

Влага может нанести ущерб нашим зданиям и всему, что мы в них укрываем. Поэтому наука о гидроизоляции стала важнейшей областью исследований строительных материалов. Гидроизоляция — от дождевиков на случай ливня до новейших материалов, защищающих небоскребы, играет ключевую роль в защите объектов и сооружений от разрушительного воздействия воды. 

В этой статье мы разберем научные принципы, лежащие в основе гидроизоляционных материалов, объясним их механизмы и технологии, которые делают их эффективными. Разгадав эти научные тайны, мы лучше поймем, почему определенные материалы больше подходят для конкретных применений.

1. Гидрофобность и гидрофильность к воде: основы

Гидроизоляция основана на понятиях гидрофобности и гидрофильности. Эти термины определяют, как материалы взаимодействуют с водой. Гидрофобные материалы отталкивают воду, заставляя капли образовываться и скатываться с поверхности, подобно воде на перьях утки. Гидрофильные материалы, с другой стороны, притягивают воду, заставляя ее растекаться по поверхности и впитываться в нее.

2. Химия полимеров: прочная основа

Многие современные гидроизоляционные материалы основаны на химии полимеров. Полимеры представляют собой крупные молекулы, состоящие из повторяющихся субъединиц. Их структура играет решающую роль в гидроизоляции. Тщательно спроектировав полимерные цепи таким образом, чтобы они были гидрофобными, можно создавать совершенные гидроизоляционные материалы. 

Одним из примеров таких веществ является модифицированный силан-полимер, гидрофобный материал. Он широко используется в разных областях гидроизоляции благодаря своим превосходным водоотталкивающим свойствам. Из этого материала, например, состоят материалы Бостик Акваблокер и Ватерстоп. 

3. Мембраны и поры: держат воду на расстоянии

Гидроизоляционные мембраны представляют собой тонкие слои, которые создают барьер против проникновения воды. Эти мембраны часто имеют микроскопические поры, которые пропускают воздух и пар, блокируя при этом жидкую воду.

Размер этих пор имеет решающее значение; они должны быть достаточно маленькими, чтобы препятствовать прохождению капель воды, но достаточно большими, чтобы обеспечить выход паров влаги. Например, такая технология используется в водонепроницаемых и при этом дышащих тканях для походной и спортивной одежды. Такие ткани сочетают комфорт в ношении с защитой от внешней влаги.

4. Нанотехнологии: эффект лотоса

Достижения в области нанотехнологий произвели революцию в области гидроизоляции. Наноматериалы обладают уникальными свойствами благодаря своему невероятно малому размеру. Это позволяет точно контролировать характеристики материала. 

Нанотехнологические покрытия могут создавать защитный слой на поверхностях, который отталкивает воду на молекулярном уровне. Эти покрытия настолько эффективны, что капли воды буквально отскакивают от обработанных поверхностей. 

Этот эффект крайне низкой смачиваемости поверхности называется эффектом лотоса. Эффект лотоса — это самоочищение, когда капли воды собираются в шарики и скатываются с поверхности листа лотоса, унося с собой частицы пыли и грязи. Это происходит благодаря сочетанию шероховатой наноразмерной поверхности и гидрофобного покрытия листа.

Эффект лотоса — увлекательный пример того, как природа может создавать материалы с удивительными свойствами. Этот феномен самоочищения вдохновил на разработку новых материалов для различных применений, таких как самоочищающиеся краски, непромокаемый текстиль и гидроизоляционные материалы.

5. Микроскопическая текстура: разумный дизайн поверхности

Текстура поверхности материала может существенно повлиять на его гидроизоляционные свойства. Микроскопические текстуры могут задерживать воздух между капельками воды, предотвращая полное смачивание поверхности.

Этот захваченный воздух создает барьер, который препятствует прямому контакту воды с материалом, вызывая его образование шариков и скатывание. Это явление прекрасно демонстрируется на примере того, как вода реагирует на глянцевую поверхность автомобиля, обработанного специальным воском.

6. Цементная гидроизоляция: сухая и прочная основа 

В строительстве гидроизоляция жизненно важна для защиты конструкций от повреждения водой и протечек. Цементная гидроизоляция — это метод, который включает добавление гидроизоляционных составов в смеси на цементной основе. 

Эти вещества вступают в реакцию с цементом, образуя кристаллические структуры, которые блокируют пути прохождения воды. Этот метод обычно используется в подвалах, туннелях и других помещениях, подверженных попаданию воды.

7. Опаснее воды: химическая стойкость

Гидроизоляционные материалы часто подвергаются не только воздействию воды. Они должны выдерживать воздействие химических веществ, щелочей, масел и других жидкостей. 

Химическая стойкость достигается за счет выбора материалов, совместимых с рассматриваемыми веществами. Фторполимеры, известные своей исключительной химической стойкостью, используются в промышленных условиях для создания покрытий, защищающих оборудование и конструкции от разных агрессивных веществ.

Наука, лежащая в основе гидроизоляционных материалов, представляет собой увлекательное слияние химии, физики и инженерии. В этих материалах — от гидрофобных полимеров до покрытий, основанных на нанотехнологиях, - используется целый ряд стратегий сдерживания воды. Понимание механизмов и технологий, лежащих в основе гидроизоляции, позволяет нам принимать обоснованные решения об используемых продуктах. 

Так мы можем делать правильный выбор материала для каждого конкретного применения. Поскольку наука продолжает развиваться, можно смело ожидать еще более сложных и экологичных решений для гидроизоляции, которые защитят наши вещи, сооружения и окружающую среду.