Материал: 2330

Рис.1. Рентгенограмма цементно-песчаного покрытия стены

Рис.2. Рентгенограмма высолов

Карбонатно-кальциевые - состоят преимущественно из карбоната кальция, образующегося при выносе на поверхность отвердевшего раствора гидроксида кальция и его карбонизации углекислым газом воздуха. Данный тип высолов в воде практически нерастворимы.

Сульфатно-натриевые - образуются при выносе на поверхность сульфата натрия и кристаллизации в виде кристаллогидрата сульфата натрия Na2 SO4. Этот тип высолов плохо растворяются в холодной воде и хорошо - в горячей.

Приведенный перечень высолов сделан в зависимости от преобладающего вида соли, содержащейся в них. В действительности состав высолов более многокомпонентен, на что указывают данные по химическому составу. В них имеются также соли кальция, соединения серы, железа, калия, образующие дополнительные труднорастворимые выцветы.

В свою очередь, выполненный анализ позволяет раскрыть возможную причину образования в массовом порядке на данном объекте высолов.

Чтобы высолы появились на поверхности бе-

тона, Ca(OH)2 должен мигрировать из объема

цементного камня на эту поверхность. Для этого необходимы пути миграции – капилляры и силы, побуждающие к миграции – разность концентрации

Ca(OH)2 в жидкой фазе на поверхности и в объе-

ме материала, и, наконец, нужна эта жидкая фаза. Свежеуложенный бетон пронизан системой капиллярных пор, заполненных водным раствором

продуктов гидратации цемента, главным образом гидроксида кальция. В обычном случае по мере твердения в устьях пор гидроксид вступает в реак-

цию с диоксидом углерода (CO2 ) окружающего

пространства. Из-за этого концентрация гидроксида кальция в устье поры становится ниже, чем в ее объеме. Это вызывает постоянный массоперенос гидроксида из объема на поверхность материала. Постепенно капилляры заполняются гидроксидом кальция, и процесс замедляется, а затем и совсем останавливается. Когда поверхность бетона или хотя бы какой-либо ее участок покрыт пленкой воды, гидроксид кальция может распространиться по всей поверхности, а затем после взаимодействия с

CO2 в водной среде образуется налет карбоната

кальция, нерастворимый в воде. В этом случае может появится первичное высолообразование раствора, бетона. Нерастворимость карбоната кальция предопределяет «самотороможение» химического процесса. Время, в течение которого возможно проявление первичного высолообразования, можно определить путем простого испытания, налив немного воды на поверхность твердеющего раствора, бетона. Если раствор, бетон склонен к высолообразованию, то вскоре можно увидеть белый налет карбоната кальция по краям высыхающей лужицы. Если такое испытание провести позже чем через восемь часов твердения бетона на воздухе, то налета не образуется, так как к этому времени устья пор уже закупорены карбонатом кальция. Подтверждением этой гипотезы служит тест на бетоне, твердеющем в атмосфере азота. Отсутствие белого налета в таком случае – результат, подтверждающий карбонатную природу явления и указывающий на связь скорости высолообразования с содержанием диоксида углерода в воздухе.

Кроме алита и белита источником гидроксидов являются – оксиды кальция и магния, содержание которых в портландцементном клинкере не должно превышать соответственно 1% и 5% и которые переходя в гидроксиды после взаимодействия с водой могут также участвовать в образовании высолов.

2.Другой причиной образования высолов являются специально вводимые в бетонную или растворную смесь добавки, например, противоморозные соли, содержание которых в зависимости от отрицательной температуры окружающей среды может доходить до 15 % от массы цемента.

3.Источниками высолов могут быть также растворимые соли, поступающие с грунтовыми водами или из материалов, примыкающих к отделке или тротуарным плиткам.

4.Наличие растворимых веществ в исходных материалах также является причиной появления высолов. В пластах горных пород, используемых при изготовлении заполнителей, могут залегать линзы солей, которые в процессе эксплуатации вымываются водой, образуя белый налет. Некоторые глины, используемые для изготовления стеновых керамических материалов содержат водорастворимые сульфаты, которые после обжига остаются в стеновом материале без изменения.

слоем шпатлевки и лакокрасочного покрытия в течение нескольких лет (порядка 10) происходила кристаллизация водорастворимых солей из штукатурного и кладочного раствора и солей грунтовых вод. Толщина солевого слоя составила 5…7мм. Возникшее кристаллизационное давление разрушило штукатурный отделочный слой и привело к отслоению слоя шпатлевки с нанесенным на нее лакокрасочным покрытием (см.п.1 и п.3).

Рис. 7. Высолы в трещинах и на поверхности коричневого лакокрасочного покрытия

по ул. Тарская 13 Б

Рис. 8. Высолы в размороженном участке стены по ул. Спартаковская 7

На рисунке 10 показан один из существенных недостатков цементно-песчаной тротуарной плитки

– высолы на их поверхности. Наибольший вклад в высолообразование на поверхности тротуарной плитки вносят: высокое содержание растворимых солей в исходных и синтезированных материалах и нарушение технологии. В образовании высолов в данном случае участвуют грунтовые воды и вода осадков. На поверхности тротуарной плитки образуются карбонатно-натриевые, сульфатнонатриевые высолы, которые растворимы в воде и в процессе эксплуатации исчезают, но остаются практически нерастворимые карбонатнокальциевые соединения. Наблюдения показали, что высолы тротуарных плиток могут появляться в

течение года после изготовления изделий. Затем налет постепенно смывается и примерно через год плитки самоочищаются и восстанавливают свой первоначальный цвет. Размывание налета объясняется медленным превращением карбоната в бикарбонат, который растворяется в воде. Сроки восстановления цвета плиток зависят от климата в данной местности. При засушливом климате вторичное высолообразование сохраняется дольше. Однако, затяжные дожди, постоянно смывающие гидроксид кальция с поверхности, лишь затягивают процесс высолообразования. Повторное проявление вторичного высолообразования после естественного исчезновения налета случается крайне редко (см.п.п.1,3).

Рис. 9. Образование солевых отложений в штукатурном слое внутренней отделки

по ул. Красногвардейской 47

Рис. 10. Образование высолов на поверхности тротуарных плиток из цементно-песчаного раствора

Пути предупреждения образования высолов

Существует множество современных добавок для ликвидации высолов на цементных растворах и бетонах, но это борьба с последствиями. Следует работать на предупреждение образования высолов, заложенных в исходных сырьевых материалах, технологии и условиях эксплуатации рассматриваемых материалов.

Можно выделить три пути предупреждения образования высолов.

Первый – это использование в технологии материалов, не способствующих образованию высолов. Например, вместо портландцемента применять шлакопортландцементы, пуццолановые це-

менты и.т.п. Пигменты, применяемые в технологии декоративных растворов и бетонов не должны содержать легко растворимых солей, способных образовать высолы и пятна.

Второй путь – «связать» в водонерастворимые соединения главных виновников высолообразования при использовании портландцементов это гидроксиды кальция и магния. Наибольшее предпочтение здесь следует отдать активному микрокремнезему, который переводит гидроксиды в нерастворимые гидросиликаты по следующей схеме :

m Ca(OH)2 SiO2акт nH2O

(0,8...1,5)CaO SiO2 pH2O.

Однако, введение добавок в количествах, достаточных для связывания всего гидроксида кальция понизит скорость твердения бетона и скажется на его стоимости. При оценке эффективности этого пути следует учитывать, что высолы явление поверхностное, поэтому подавляющая доля гидроксида кальция не принимает участия в рассматриваемом процессе, т.е. остается «запертой» в растворе или бетоне.

Для предупреждения образования высолов на керамических материалах в состав шихты дополнительно вводится карбонат бария, который переводит растворимые соединения типа сульфата натрия, кальция в нерастворимый сульфат бария. Другой активной добавкой, устраняющей высолы, является аморфный кремнезем, который в условиях высоких температур образует силикат кальция или магния с выделением диоксида серы.

Третий путь рассматривает возможность вообще «не выпускать» гидроксиды на поверхность, т.е. полностью «запереть» внутри рассматриваемого материала.

Необходимым условием образования высолов является наличие капилляров, по которым жидкая фаза цементного камня с растворенным в ней гидроксидом выносится на поверхность изделия. Возможных причин образования капиллярных пор

(макропоры размером более 10 6 м) в затвердевшей цементно-песчаной смеси (растворной части бетона) по крайней мере две: неправильно выбранное соотношение «песок – цементное тесто» и состав самого цементного теста. Чтобы в затвердевшем бетоне не образовывалась система сообщающихся макропор, по которым может мигрировать жидкая фаза, необходимо обеспечивать достаточное количество цементного теста по отношению к песку. Это известная задача в технологии бетона, для успешного решения который необходимо применять пески с оптимальным зерновым составом и с невысокой удельной поверхностью.

Капиллярные поры (макропоры) в самом цементном камне - неизбежная плата за избыточное несвязанное цементном содержание воды.

Относительный объем макропор П, образуемых несвязанной водой затворения, можно вычислять следующим образом.

Цемент связывает % воды химически и примерно столько же адсорбционно в микропорах геля. Таким образом, количество всей воды, связанной цементом, равно 2 , а относительный объем макропор, образованных несвязанной водой, вычисляют по формуле:

П B 2 Ц 100%, 1000

где В и Ц расходы воды и цемента в кг на 1

3

м бетона.

Из последней формулы видно, что наименьший объем макропор получают в том случае, когда числитель дроби будет близок к нулю, т.е. если

В/ Ц 2 0.

Ктакому идеальному строению бетона можно приблизится, добиваясь возможно полной гидратрации цемента и ограничивая величину водоцементного отношения для тратуарных цементнопесчаных плиток пределом 0,3…0,35, что практически достижимо при использовании вяжущего низкой водопотребности (ВНВ) на базе портландцемента с активным микрокремнеземом и соответственно при надлежащем качестве песка и интенсивном уплотнении. Тонкодисперсный микрокремнезем выступает в данном случае и как наполнитель, способствующий повышению плотности композита

икак компонент, не содержащий щелочей, приводящих к осветлению оксидов пигментов цветных растворов и бетонов.

Вместе с этим хороший уход за раствором, бетоном, увеличение продолжительности нормального твердения способствует усвоению воды цементом и значительному сокращению макропористости.

Для уменьшения водопроницаемости в раствор при его изготовлении вводят уплотняющие (алюминат натрия) и гидрофобизирующие добавки.

Условия твердения тротуарных цементнопесчаных плит также влияют на появление высолов. Главнейшие факторы в этом случае диоксид углерода воздуха и возможность конденсации влаги на поверхности изделий. Влияние влаги на поверхности твердеющих изделий уже было рассмотрено. В случае если поверхность изделий сухая, а в воздухе есть достаточное количество диоксида углерода, происходит карбонизация поверхностного слоя изделий. При этом гидроксид кальция, растворенный в жидкости, заполняющий поры, переходит в нерастворимый карбонат кальция. Все это происходит не в устьях пор, а внутри капилляров. Карбонат кальция кальматирует поры, повышая водонепроницаемость раствора, но не изменяя его цвета. Для интенсификации этого процесса можно использовать принудительную подачу диоксида углерода в камеры твердения. Источником воздуха, обогащенного диоксидом углерода могут быть отходящие газы из котельной. В подаваемую смесь целесообразно вводить водяной пар.

Для предупреждения высолообразования на поверхности цементных изделий наносится защитная пропитка. Возможны два варианта пропитки поверхности растворных и бетонных изделий: силиконовыми составами или бесцветными водоразбавляемыми акриловыми дисперсиями. Пропитка силиконами оказалась не очень эффективной в отношении предотвращения высолообразования. Предотвращая попадание жидкой воды внутрь бетона, силикон практически не влияет на поступление в поры раствора и бетона водяного пара, который может там конденсироваться.

Покрытие раствора и бетона акриловыми дисперсиями создает на его поверхности прозрачную пленку, которая закрывает поры бетона и предотвращает выделение карбоната кальция на поверхности. Малая толщина покрытия ограничивает срок его службы 1…2 годами. Но этого вполне достаточно, так как белый налет обычно образуется в первые два года. Интересно отметить, что благодаря газопроницаемости пленки, поверхностный слой раствора и бетона под ней карбонизируется по описанной ранее схеме. Это служит гарантией от последующих высолов.

Пропитка же фасадных отделочных композитов силиконовыми а также силоксановыми составами весьма эффективна поскольку стена должна «выдыхать» влагу через отделочный слой в виде пара в окружающую среду и в тоже время отделка должна предотвращать попадание воды внутрь и в первую очередь при действии косых дождей. С данной задачей вполне успешно справляются современные так называемые «вентилируемые фасады».

Выводы

1.Высолы являются одним из распространенных дефектов (недостатком) строительных объектов г. Омска. Высолы не только портят внешний вид изделий, но могут привести их к разрушению.

2.Основной причиной образования высолов является вынос на поверхность раствора и бетона гидроксидов кальция, магния и других щелочных соединений, а также водорастворимых солей.

3.Для предупреждения образования высолов на поверхности раствора и бетона есть три пути. Первый – не использовать при изготовлении раствора и бетона материалы, склонные к образованию высолов. Второй – «связать» в нерастворимые соединения все компоненты, образующие высолы. Третий – «не пускать» на поверхность водорастворимые соединения, образующие высолы.

Эти проблемы решаются путем введения в составы раствора и бетона специальных добавок, изменением структуры, применением гидрофобных покрытий, соотвествующей корректировкой технологии и условий эксплуатации изделий.

4. Для получения высолостойких и более долговечных тротуарных плиток рекомендуется изготовлять их из раствора с использованием вяжущего низкой водопотребности с добавлением микрокремнезема, на качественном песке с водоцементным отношением порядка 0,3…0, 35 и интенсивного уплотнения.

Библиографический список

1.Хигерович М.И. и др. Строительные материалы. Учебное издание. – М.: Издательство литературы по строительству. 1970 – 367 с.

2.Михайловский В.П., Бузоверов О.С. Отделочные материалы и технология их производства. Учебное пособие. – Омск. Издательство СибАДИ. 2003. – ч.1

– 106с.

3.Микульский В.Г, и др. Строительные материалы (Материаловедение. Технология конструкционных материалов). Учебное издание. – М.:Издательство Ассоциации строительных вузов, 2007.- 520 с.

EFFLORESCENCE OF BUILDINGS

V.P.Mihaylovskiy, V.S, Prokopetch

There were found out the basic reasons promote the formation of Color supplies on walls of buildings and paving slabs. Conducted field observations with photographic images of various types of color supplies, with the establishment of their causes. It Is Organized rengenofazovei analiz formed color supplies.

Proposition about warning of color supplies was given.

Михайловский Владимир Петрович – д-р техн.наук, профессор кафедры «Строительные материалы и специальные технологии» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований – монолитность слоистых систем типа отделочный слой – основание. Имеет более 130

опубликованных работ. E-mail: mihvp1940@mail.ru

Прокопец Валерий Сергеевич – Советник РААСН д-р,техн.наук, профессор, заведующий кафедрой «Строительные материалы и специальные технологии» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований – получение и применение в строительных материалах веществ с наноструктурными свойствами механоактивационного способа получения. Имеет более 170 опубликованных работ.

E-mail:prokopets_vs@mail.ru