ИСТИНА

Работа заключается в комплексном подходе создания макро-, микро- и наноразмерной иерархической (высокоразвитой) структуры рельефно-шероховатой поверхности гидрофобизированного бетона на участке «поверхность цементобетона – гидрофобный слой». Планируется получить разноуровневую поверхность цементного бетона с оптимальными рельефно-морфологическими характеристиками, включающей в себя естественную морфологию цементно-песчаной композиции (нано- и субмикрошероховатость) и искусственно созданную макро-, микро-, субмикро- и наношероховатость. Полученная рациональная высокоразвитая структура цементобетона послужит химически активной подложкой для фиксации гидрофобной эмульсии и в комплексе обеспечит создание высокогидрофобизированного бетона с многоуровневой иерархической структурой поверхности. Таким образом, согласно существующей модели Касси-Бакстера о взаимосвязи системы «шероховатость – краевой угол смачивания» при смачивании созданной поверхности, внутри полостей ее рельефа создаются «воздушные карманы» и за счет минимальной площади контакта твердой поверхности с каплей воды будет обеспечено достижение высоких значений краевого угла смачивания и минимальных значений критического угла скатывания, а следовательно формирование сверх- и супергидрофобных свойств. Основной целью работы является изучение влияния особенности рельефно-морфологической цементно-песчаной поверхности гидрофобизированного бетона на его гидрофобные свойства. Задачи: - выбор, изучение состава, свойств и морфологических особенностей тонкодисперсных материалов для искусственного создания макро- и микро-субмикро- и наношероховатости на поверхности цементобетона; - изучение особенностей формирования шероховатой поверхности цементобетона с учетом его естественной морфологии, морфологии применяемых тонкодисперсных материалов и условий механической обработки поверхности; - изучение взаимосвязи компонентов в системе «поверхность цементобетона – гидрофобный слой» в условиях высокоразвитой структуры бетонной поверхности; - установление влияния рельефно-морфологических особенностей искусственно созданной поверхности гидрофобизированного бетона на гидрофобные свойства; - изучение влияния особенностей рецептурно-технологических факторов создания гидрофобизированного бетона на вариативность адгезионных свойств на участке «гидрофобизированный бетон – лед».

В результате проведенной НИР разработана концепция создания разноуровневой поверхности цементного бетона с оптимальными рельефно-морфологическими характеристиками заключающаяся в иерархической структуре, формирующейся за счет концентрации и распределения определенным образом основных компонентов комплексного защитного. Сверх- и супергидрофобность поверхности обеспечивается комплексным эффектом: многоуровневой иерархической структурой механически обработанной поверхности фибробетона, гидрофобной природой и микродисперсными частицами силоксанового компонента в составе защитного слоя (эмульсии). В свою очередь, введение ПВС-фибры обеспечивает формирование ворсистой структуры, на уже неровной поверхности бетона, придавая ему дополнительную шероховатость на микро- и макроуровнях, которые выходят на поверхность с различной длиной, располагаясь под разными углами к поверхности композита, что позволяет обеспечить более эффективную ворсистую структуру поверхности и, как следствие, более высокую степень шероховатости. Частицы эмульсии, а также ее агрегаты закрепляются на ПВС-фибре, способствуя дополнительному формированию микро- субмикро- и наношероховатости бетонной поверхности. За счет высокой шероховатости и развитой морфологии структуры цементной поверхности площадь контакта водяной капли и поверхности в системе «вода – твердая поверхность», становится настолько незначительной, что капля способна кататься на поверхности при минимальном воздействии внешних факторов: наклоне поверхности; вибрациях. В случае взаимодействия в системе «лед – бетон», минимальные адгезионные силы способствуют созданию антиобледенительного (льдофобный) эффекта, что подтверждает в комплексе сверх- и супергидрофобные свойствами поверхности. В результате работы были получены данные, способствующие решению проблемы управления гидрофобными свойствами сложного композиционного материала путем конструирования микроструктуры его поверхности на различных иерархических уровнях. Разработанные подходы позволили создать мелкозернистый бетон с плотностью 225–2400 кг/м3, пределами прочности при сжатии 43,6–71,8 МПа; марками по морозостойкости F200–F400, истираемостью 0,3–0,58 г/см2, водопоглощением 4,4–5,6 %, адгезионной прочностью льда 0,03–0,057 МПа, обеспечивающая значения краевого угла смачивания поверхности 135–156 и критического угла скатывания 41,8–5,7°.