Возведение в ранг бренда приставки "нано" привело к попыткам некорректного использования термина "нанотехнология". Например, какое отношение имеет реальная нанотехнология к обеспечению водонепроницаемости бетона? Для объективного освещения этого вопроса следует:

• во-первых, изначально определить, что является, а что не является нанотехнологией;
• во-вторых, рассмотреть особенности обеспечения водонепроницаемости монолитного бетона.

Определение термина «нанотехнология»

Наиболее авторитетной и компетентной организацией в сфере нанотехнологий в России является РОСНАНО, которой установлено следующее значение термина «нанотехнология»:

• «Нанотехнология» – это совокупность технологических методов и приемов, используемых при изучении, проектировании и производстве материалов, устройств и систем, включающих целенаправленный контроль и управление строением, химическим составом и взаимодействием составляющих их отдельных наномасштабных элементов (с размерами порядка 100 нм и меньше как минимум по одному из измерений), которые приводят к улучшению, либо появлению дополнительных эксплуатационных и/или потребительских характеристик и свойств получаемых продуктов.

Итак, в реальной нанотехнологии соблюдаются одновременно два ключевых требования:

1. Работа с размерами элементов ≤100 нм;
2. Целевой эффект появляется именно из-за наличия этих наномасштабных элементов (и никаких иных).

А если не соблюдается хотя бы одно из этих требований, то это уже не нанотехнология. Соответственно, использование бренда "нано" становится, как минимум, некорректно.

Обеспечение водонепроницаемости монолитного бетона как целевой эффект гидроизоляционных технологий

Для практических целей водонепроницаемость бетона можно определить как: 

• способность бетона не пропускать сквозь себя… (именно не пропускать сквозь себя, т.е. блокировать сквозную фильтрацию, а не свойство, к примеру, не поглощать влагу, необходимую для нормального вызревания бетона, и не свойство не увлажняться);
• способность бетона не пропускать сквозь себя воду… (именно воду или водные растворы, а не какие-либо иные жидкости, включая ртуть, используемую в порометрии);
• способность бетона не пропускать сквозь себя воду при давлении в рамках рационального (именно в рамках рационального, поскольку при давлении воды сопоставимом или превышающем прочность бетона на сжатие можно добиться проникновения воды практически сквозь любой бетон).

Рациональное давление воды при установлении водонепроницаемости бетона

В настоящее время в аккредитованных испытательных центрах России аттестованные установки для непосредственного определения водонепроницаемости бетона – по «мокрому пятну» согласно ГОСТ 12730.5-84 (с 01.09.2019 ГОСТ 12730.5-2018) – определяют водонепроницаемость, как правило, при давлении не выше 2,0 МПа. Поэтому, если, к примеру, бетон выдерживает давление воды до двукратного запаса – в пределах 2,0-4,0 МПа согласно ГОСТ 12730.5-84, то его для практических целей вполне можно считать водонепроницаемым. Естественно, это вовсе не означает, что вода не сможет проникать в капилляры такого бетона, напротив, она в них может содержаться изначально с момента затворения или сможет проникнуть в последующем, особенно при увлажнении «сухого» бетона. Однако чтобы заполнившую капилляры воду продавить сквозь слой бетона 50-150 мм и непосредственно зафиксировать проникновение воды сквозь бетон при испытаниях согласно ГОСТ 12730.5-84, потребуется приложить давление, выходящее за рамки рационального.

Водонепроницаемость бетона и ключевые требования к нанотехнологии

Примечательно, что в случае обеспечения водонепроницаемости бетона не соблюдаются сразу оба требования, отличающие нанотехнологию от иных технологий. Не соответствует требованиям к нанотехнологии:

1. 1) как размер рабочего элемента,
2. 2) так и обеспечение целевого эффекта не вытекает из наличия именно наномасштабных элементов (и никаких иных). 

1. Размер рабочего элемента

Применительно к обеспечению водонепроницаемости бетона размер рабочего элемента ограничен проходным сечением (диаметром) капилляров. Причём не всех капилляров, а только тех, что проницаемы для воды.

К сведению:

• Для бетона установлено, что «капилляры диаметром до 0,3 мк (т.е. <300 нм) практически абсолютно водонепроницаемы». (М.Г. Давидсон. Водонепроницаемый бетон. Лениздат. 1965)*.

* Рассматривая обеспечение водонепроницаемости монолитного бетона как целевой эффект гидроизоляционных технологий, следует различать проницаемость для воды и пористость бетона. Пористость, определяемая, например, ртутным методом, лишь характеризует наличие пор и подчас уточняет их размеры. Тогда как проницаемость для воды, характеризует способность сквозного проникновения воды через бетон при рациональном давлении, к примеру, согласно ГОСТ 12730.5-84. Поэтому даже сам факт наличия или возможности наличия воды в порах внутри бетона вовсе не указывает на его проницаемость для воды, поскольку требующееся для сквозного проникновения воды давление может быть существенно выше рационального, в том числе из-за образования гелевых структур.

Соответственно, нанообласть (≤100 нм), верхний предел которой в 3 раза меньше, чем минимальный диаметр капилляров, с которого начинается их проницаемость для воды (≥300 нм), не принимает никакого участия в работе по обеспечению водонепроницаемости бетона, т.к. капилляры в нанообласти изначально водонепроницаемы.

Отсюда возникает крайне важное практическое следствие: чтобы обеспечить водонепроницаемость бетона вовсе не обязательно абсолютно и полностью устранять капилляры в нём и даже сокращать их размеры до нанообласти. Достаточно в целостном контуре уменьшить диаметр капилляров до величин менее 300 нм. Именно так работают гидроизоляционные добавки, а также гидроизоляционные капиллярные проникающие материалы. И этим же объясняется, почему после применения таких гидроизоляционных добавок и материалов сохраняется проницаемость бетона для газообразных агрегатных форм, включая пар (бетон «дышит»).

2. Обеспечение целевого эффекта

За пределами нанообласти (≥100 нм), в частности для блокировки (кольматации) проницаемых для воды капилляров (а это, напомним ≥300 нм, т.е. ≥0,3 мкм), использование наночастиц уже не является единственно возможным или непременным условием обеспечения эффекта. Достаточно частиц уже из микронно-миллиметровой области. В частности широко и успешно применяемая для обеспечения водонепроницаемости бетона проникающая гидроизоляция, оперирующая, главным образом, микронно-миллиметровыми частицами, блокирует капилляры размером до 0,5 мм, что в 5000(!) раз больше верхнего предела, относимого к нанообласти.

Безусловно, и в проникающей гидроизоляции наночастицы присутствуют. Особенно, если рассматривать исходный раствор кольматирующих добавок, проникающий в капилляры бетона. Однако, (и это крайне важно):

• едва ли корректно относить процессы кристаллизации из растворов (особенно истинных растворов) к нанотехнологии;
• целевой эффект - обеспечение водонепроницаемости бетона - никак не обусловлен только и исключительно наличием наночастиц уже просто из-за микронно-миллиметровых размеров рабочей области.

Если разобраться детально, то обычный бетон также содержит наномасштабные частицы от цемента или мелкого заполнителя, но это, естественно, не является основанием для его классификации как нанотехнологичного объекта. Ведь если к нанотехнологии относить уже только по самому наличию наномасштабных элементов, то трудно будет найти как раз то, что не относится к нанотехнологии.

Резюме: 

1. Для обеспечения водонепроницаемости бетона требуется перекрывать капилляры с размером в тысячи раз большим, чем нанообласть, а именно более 0,3 микрона вплоть до миллиметровых капилляров.
   
   
2. Реальная нанотехнология не имеет никакого отношения к обеспечению водонепроницаемости бетона, т.к.:

• нанообласть расположена далеко за гранью проницаемых для движения воды капилляров;
• для кольматации проницаемых для воды капилляров из-за их размеров (а это микронно-миллиметровая область) отсутствует необходимость применения именно наночастиц, здесь подходят частицы уже из микронно-миллиметровой области;
• наличие наномасштабных частиц само по себе не является критерием для отнесения к нанотехнологии. Иначе трудно найти будет объект как раз, не относимый к нанотехнологии, особенно среди бетонов и строительных растворов.