Предотвращение выцветания бетонных изделий

Выцветы и высолы на поверхности строительных материалов и конструкций (бетона, керамики, штукатурных поверхностей и т.п.) стали, чуть ли не обыденной неприятностью. Довольно распро-страненный вид бетонных изделий, являются выцветы – появление белесого налета на поверхности бетона. В особенности это касается цветных мелкоштучных изделий: тротуарной плитки, облицо-вочных фасадных. Выцветы бетона принято подразделять на первичные и вторичные. Первичные проявляются уже при твердении бетона, вторичные - при его старении под действием атмосферных факторов.

Первичные выцветания.

Свежеуложенный бетон пронизан системой капиллярных пор, заполненных водным раствором про-дуктов гидратации цемента, главным образом гидроксида кальция. В обычном случае по мере твер-дения устьях пор, вступает в реакцию с углекислым газом окружающего. Из-за этого концентрация гидроксида кальция в устье поры становится ниже, чем в ее объеме. Это вызывает постоянный мас-соперенос гидроксида из объема на поверхность материала. Постепенно капилляры заполняются карбонатом 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 распро-страниться по всей поверхности, а затем образовать налет карбоната кальция, нерастворимый в воде. В этом случае может появиться первичное выцветание бетона. Нерастворимость карбоната кальция предопределяет "самоторможение" химического процесса. Время, в течение которого возможно про-явление первичного выцветания, можно определить путем простого испытания, налив немного воды на поверхность твердеющего бетона. Если бетон склонен к выцветанию, 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, под-тверждающий карбонатную природу явления и указывающий на связь скорости выцветания с содер-жанием углекислого газа в воздухе.

Вторичные выцветания.

Вторичное выцветание проявляется при атмосферном старении бетона даже в том случае, если бетон нормально затвердел и "испытание смачиванием" дает отрицательный результат. Внешне это прояв-ляется как общее осветление поверхности бетона. Есть основания считать, что причиной вторичного процесса является продолжение процессов гидратации компонентов цемента в отвердевшем мате-риале. В частности, об этом говорит тот факт, что вторичное выцветание имеет место до тех пор, по-ка продолжается рост прочности бетона. Наблюдения показали, что выцветание бетонных плиток может проявляться в течение года после изготовления изделий. Затем налет постепенно смывается, и примерно через год плитки самоочищаются и восстанавливают свой первоначальный цвет. Размыва-ние налета объясняется медленным превращением карбоната в бикарбонат, более растворимый в во-де. Сроки восстановления цвета плиток зависят от климата в данной местности. При засушливом климате вторичное выцветание сохраняется дольше. Однако затяжные дожди, постоянно смываю-щие гидрооксид кальция с поверхности бетона, лишь затягивают процесс выцветания. Повторное проявление вторичного выцветания после естественного исчезновения налета случается крайне ред-ко.

Методы, соответствующие методы и методики.

Один из простейших - уже описанное "испытание смачиванием". Он дает хорошее представление о том, что может произойти с изделием при конденсации влаги в пропарочной камере, и характеризует первичное выцветание. Для того чтобы смоделировать вторичное выцветание в условиях хранения бетонных изделий на заводском дворе или на стройплощадке, можно периодически (дважды в день) опрыскивать стопку плиток дистиллированной водой в течение 30 минут. Вторичные выцветы отме-чались на плитках в местах их соприкосновения друг с другом, где вода долго не высыхала. Верхний слой плиток высыхал достаточно быстро и не был подвержен выцветанию. Эти испытания показы-вают как надо, а точнее - "как не надо" хранить бетонные изделия. Количественную оценку вторич-ного выцветания можно проводить, измеряя яркость поверхности фотометром.

Факторы, влияющие на выцветание.

Основной причиной, можно сказать, первопричиной появления выцветов является наличие гидроок-сида кальция Са(ОН)2 в цементном камне. Чтобы выцветы появились на поверхности бетона, Са(ОН)2 должен мигрировать из объема цементного камня на эту поверхность. Для этого необходи-мы пути миграции - капилляры и силы, побуждающие к миграции – разность концентраций Са(ОН)2 в жидкой фазе на поверхности и в объеме материала; и, наконец, нужна эта жидкая фаза. Разберем эти факторы по порядку. Портландцемент и другие виды цемента на основе портландцементного клинкера в процессе гидратации образуют довольно большое количество Са(ОН)2: до 15% от массы цемента, т.е. до 100 кг в 1 м³ бетона. Простейшая рекомендация в этом случае для предотвращения выцветов: использование цементов с пониженным содержанием трех кальциевого силиката (элита). Но такие цементы характеризуются низкой скоростью твердения и пониженной маркой. Другой ва-риант уменьшения количества Са(ОН)2 - использование добавок, способных связывать его, напри-мер активных кремнеземистых добавок. Однако доступные и дешевые добавки, такие как пуццолана или золы ТЭС, в реальные сроки проявляют себя в должной степени только при интенсивной тепло-влажностной обработке, в основном при автоклавировании. Кроме того, введение добавок в количе-ствах, достаточных для связывания всего Са(ОН), понизит скорость твердения бетона и скажется на его стоимости. При оценке эффективности этого пути следует учитывать, что "выцветы"- явление поверхностное, поэтому подавляющая доля Са(ОН)2 не принимает участия в рассматриваемом про-цессе, т.е. остается "запертой" в бетоне. Другим необходимым условием образования выцветов явля-ется наличие капилляров, по которым жидкая фаза цементного камня с растворенным в ней Са(ОН)2 выносится на поверхность изделия. Возможных причин образования капиллярных пор в затвердев-шей цементно-песчаной смеси (растворной части бетона) по крайней две: неправильно выбранное соотношение "песок-цементное тесто" и состав самого цементного теста. Чтобы в затвердевшем бе-тоне не образовывалась система сообщающихся микропустот, по которым может мигрировать жид-кая фаза, необходимо обеспечивать достаточное количество цементного теста по отношению к пес-ку. Это - известная задача в технологии бетона, для успешного решения которой необходимо приме-нять пески с оптимальным зерновым составом и с невысокой удельной поверхностью. Капиллярные поры в самом цементном камне - неизбежная плата за избыточное содержание воды. Чем ниже водо-содержание, тем ниже капиллярная пористость бетона. Ориентировочно ее можно подсчитать по формуле, предложенной Г.И. Горчаковым:

Пк=(В-CoЦ)*10%, где
В - расход воды на 1 м³ бетона, кг;
Ц - расход цемента на 1 м³ бетона, кг;
Cо - доля химически связанной воды в частях от массы цемента (обычно о> =0,15-0,2).

Для снижения капиллярной пористости с помощью уменьшения водосодержания смеси при обеспе-чении плотной ее укладки используют два пути:

  • применение суперпластификаторов в сочетании с вибролитьевой технологией;
  • применение интенсивного уплотнения методом вибропрессования.

Но в любом из этих случаев технология не защищает от образования капиллярных пор: их будет меньше или больше, но они будут. Условия твердения бетонных изделий так же влияют на появле-ние выцветов. Главнейшие факторы в этом случае - СО 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 СО2, происходит карбонизация поверхностного слоя изделий. При этом Са(ОН)2, растворенный в жидкости, запол-няющей поры, переходит в нерастворимый карбонат кальция - СаСО2. Все это происходит не в усть-ях пор, а внутри капилляров. Карбонат кальция кольматирует поры, повышая водонепроницаемость бетона, но, не изменяя его цвета. Для интенсификации этого процесса можно использовать принуди-тельную подачу углекислого газа в камеры твердения. Источником воздуха, обогащенного углекис-лым газом, могут быть отходящие газы из котельной. В подаваемую смесь целесообразно вводить водяной пар. Этот прием использован в технологии Джонсон (США).

Защитная пропитка поверхности бетона

Возможны два варианта пропитки поверхности бетонных изделий: силиконовыми составами или бесцветными водоразбавляемыми акриловыми дисперсиями. Пропитка силиконами оказалась не очень эффективной в отношении предотвращения выцветания. Предотвращая попадание жидкой во-ды внутрь бетона, силикон практически не влияет на поступление в поры бетона водяного пара, ко-торый может там конденсироваться. Покрытие бетона акриловыми дисперсиями создает на его по-верхности прозрачную пленку, которая закрывает поры бетона и предотвращает выделение карбона-та 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 отме-тить, что благодаря газопроницаемости пленки, поверхностный слой бетона под ней карбонизирует-ся по описанной ранее схеме. Это служит гарантией от последующих выцветов.

Заключение.

Выцветание поверхности бетонных изделий - процесс многофакторный, и борьба с ним достаточно трудна. Однако можно создать условия, сводящие его к минимуму:

Бетон должен иметь минимально возможную пористость и водопроницаемость.

При твердении изделий желательно обеспечить доступ углекислого газа к их поверхности.

В процессе твердения и при последующей выдержке на заводе- изготовителе необходимо защищать поверхность изделий от попадания влаги. Со временем естественные процессы карбонизации пони-зят вероятность выцветания бетона в процессе эксплуатации.

Появление выцветов, возможно, предотвратить прозрачными поверхностными покрытиями из вод-ных дисперсий акрилатов.

Чтобы убрать высолы - нужен комплекс мероприятий!!!

Основные причины высолов:

  • высокое содержание растворимых веществ в исходных материалах (цементе, заполнителе, воде за-творения, добавках(ускорителях твердения);
  • высокое содержание воды в материалах и дополнительное их увлажнение, в том числе атмосфер-ными осадками;
  • температурно-влажностные условия, при которых происходит медленное и длительное испарение влаги из материала на поверхность;
  • пониженная температура воздуха, способствующая образованию кристаллогидратов.

Поэтому сразу возникают дополнительные вопросы

  1. Надо сначала разобраться какие это выцветы: первичные или вторичные - т.е. когда появляются, через какое время.
  2. Были всегда или появились внезапно?
  3. Какое сырье используете, чей цемент (минимальное количество щелочей Na2O+K2O не должно превышать 0,6% в пересчете на Na2O), какой песок (водорастворимые хлориды, в пересчете на ион хлора - не более 0,15% по массе);
    какие добавки (наибольшее количество щелочей содержат добавки-электролиты: ускорители тверде-ния).
    Можно еще посмотреть на какой воде работаете (Рh посмотреть).
  4. Состав смеси, какая удобоукладываемость смеси, или какое в/ц соотношение или какая у Вас смесь по консистенции?
  5. Режимы твердения? Температура, влажность, через сколько дней выставляете на улицу?
  6. Хранение изделий на складе каким образом? Под навесом, обвязанные пленкой? Или безо всякой защиты ?

Таким образом необходимо:

  • использовать сырье с минимальным содержанием щелочей;
  • уменьшить капиллярную пористость бетона (примененять пластификаторы и гидрофобизаторы, воздухововлекающие добавки (например, СДО);
  • бетон должен иметь минимально возможную пористость и водопроницаемость (жесткая уплотненная смесь, с правильным подбором заполнителей);
  • в процессе твердения и при последующей выдержке необходимо защищать поверхность изделий от попадания влаги.
G Analytics МЕТА - Украина. Рейтинг сайтов
prom-a.com.ua      формы для плитки
сайт создан компанией создание web сайта