Есть мнение Гидрофобизация Выцветы на поверхности бетонных изделий и методы их предотвращения

Выцветы на поверхности бетонных изделий и методы их предотвращения

Выцветы на поверхности строительных конструкций и материалов: бетона, керамики, штукатурных поверхностей и т.п. - стали чуть ли не обыденным явлением. В этой статье мы рассмотрим способы предотвращения и методы борьбы с выцветанием.

Белесые налеты на поверхности бетона, или выцветы, - довольно распространенная вещь. В особенности это касается цветных мелкоштучных изделий: тротуарной плитки, облицовочных фасадных материалов. Выцветы подразделяют на первичные и вторичные. Первые проступают уже при твердении бетона, вторые - при его старении под действием атмосферных факторов.

ПЕРВИЧНЫЕ ВЫЦВЕТАНИЯ

Свежеуложенный бетон пронизан капиллярными порами, заполненными водным раствором продуктов гидратации цемента, главным образом гидроксида кальция, который по мере твердения в устьях пор вступает в реакцию с углекислым газом (С02) из окружающего воздуха. Из-за этого концентрация гидроксида кальция в устье поры становится ниже, чем внутри ее, что вызывает постоянный перенос гидроксида из объема на поверхность материала. Постепенно капилляры заполняются карбонатом кальция, и процесс замедляется, а затем и совсем останавливается.

На появление выцветов влияют условия твердения бетона.

Главнейшие факторы в этом случае - наличие углекислого газа в воздухе и возможность конденсации влаги на поверхности изделий.

Когда бетон или какой-либо его участок покрыт пленкой воды, гидроксид кальция может распространиться по всей его поверхности, а затем образовать налет карбоната кальция, нерастворимый в воде. В этом случае появляется первичное выцветание бетона.

Нерастворимость карбоната кальция предопределяет "самоторможение" химического процесса. Время, в течение которого вероятно проявление первичного выцветания, легко определить путем простого испытания, налив немного воды на поверхность твердеющего бетона. Если он склонен к выцветанию, то вскоре по краям высыхающей лужицы проступит белый налет карбоната кальция. Если такую проверку 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 воздухе, состоящем только из азота. Отсутствие белого налета в таком случае - результат, подтверждающий карбонатную природу явления и указывающий на связь скорости образования выцветов с содержанием углекислого газа в воздухе.

ВТОРИЧНЫЕ ВЫЦВЕТАНИЯ

Вторичное выцветание происходит при атмосферном старении бетона даже в том случае, если он нормально затвердел и испытание смачиванием дает отрицательный результат. Внешне это проявляется как общее осветление поверхности бетона.

Есть основания считать, что причина вторичного выцветания кроется в продолжении процессов гидратации компонентов цемента в отвердевшем материале. В частности, об этом говорит тот факт, что вторичное выцветание вероятно до тех пор, пока 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. Размывание налета объясняется медленным превращением карбоната в бикарбонат, более растворимый в воде. Срок восстановления цвета плиток зависит от климата. При засушливом климате вторичное выцветание сохраняется дольше. Однако затяжные дожди, постоянно смывающие гидроксид кальция с поверхности бетона, лишь затягивают процесс выцветания.

Повторное проявление вторичного выцветания после естественного исчезновения налета случается крайне редко.

Для того чтобы смоделировать вторичное выцветание в условиях хранения бетонных изделий на заводском дворе или стройплощадке, можно периодически (дважды в день) опрыскивать, например, стопку плиток дистиллированной водой в течение 30 минут. Вторичные выцветы чаще всего выступают в местах соприкосновения плиток друг с другом, где вода долго не испаряется. Верхний слой плиток высыхает достаточно быстро и не подвержен выцветанию. Подобные испытания показали, как надо, а точнее, как не надо хранить бетонные изделия.

Количественную оценку вторичного выцветания можно проводить, измеряя яркость поверхности фотометром.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВЫЦВЕТАНИЕ

Первопричиной выцветания является наличие гидроксида кальция Са(ОН)₂ в цементном камне. Чтобы выцветы образовались на поверхности бетона, Са(ОН)₂ должен мигрировать из объема цементного камня на поверхность. Для этого необходимы: пути миграции, в качестве которых выступают капилляры; силы, побуждающие к миграции, а именно разность концентраций Са(ОН)₂ в жидкой фазе на поверхности и в объеме материала; и наконец, сама эта жидкая фаза. Рассмотрим подробно перечисленные факторы.

Портландцемент и другие виды цемента на основе портландцементного клинкера в процессе гидратации образуют довольно большое количество Са(ОН)₂: до 15% от массы цемента, то есть до 100 кг в 1 м3 бетона. Простейшая рекомендация в этом случае для предотвращения выцветов - использовать цементы с пониженным содержанием трехкальциевого силиката. Но они характеризуются низкой скоростью твердения и пониженной маркой. Другой способ уменьшить количество Са(0Н)₂ - применять добавки, способные связывать его (например, активные кремнеземистые). Однако доступные и дешевые добавки, такие, как пуццолана или золы ТЭС, в реальные сроки проявляют себя в должной степени только при интенсивной тепловлажностной обработке, в основном при автоклавировании. Кроме того, введение добавок в количествах, достаточных для связывания всего Са(0Н)₂, понизит скорость твердения бетона и скажется на его стоимости. При оценке эффективности этого пути следует учитывать, что выцветы - явление поверхностное, подавляющая доля Са(0Н)₂ не принимает участия в этом процессе, то есть остается запертой в бетоне.

Еще одно необходимое условие выцветания - наличие капилляров, по которым жидкая фаза цементного камня с растворенным в ней Са(ОН)₂ выносится на поверхность изделия. Возможных Капиллярные поры в самом цементном камне - неизбежная плата за избыточное содержание воды. Чем оно меньше, тем ниже капиллярная пористость бетона. Ориентировочно ее можно подсчитать по формуле, предложенной Г. И. Горчаковым: Пк=(В - СО х Ц)х10%, где В - расход воды на 1 м3 бетона, кг; Ц - расход цемента на 1 м3 бетона, кг; Со -доля химически связанной воды в частях от массы цемента.

Причин образования капиллярных пор в затвердевшей цементнопесчаной смеси (растворной части бетона) по крайней мере две: неправильно выбранное соотношение песок- цементное тесто и состав самого цементного теста. Чтобы в затвердевшем бетоне не образовалась система сообщающихся микропустот, по которым может мигрировать жидкая фаза, необходимо обеспечивать достаточное количество цементного теста по отношению к песку. Это известная задача в технологии изготовления бетона, для успешного решения которой следует применять пески с оптимальным зерновым составом и с невысокой удельной поверхностью.

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

• применяют суперпластификаторы в сочетании с вибролитьевой технологией;
• используют интенсивное уплотнение методом вибропрессования.

Но любая из этих технологий не защищает от образования капиллярных пор: их количество уменьшится, но они будут. На появление выцветов также влияют условия твердения бетона. Главнейшие факторы в этом случае - наличие углекислого газа в воздухе и возможность конденсации влаги на поверхности изделий.

Влияние влаги, присутствующей на поверхности твердеющего бетона, уже было рассмотрено. В случае если поверхность изделий сухая, а в воздухе достаточное количество С0₂, идет процесс карбонизации поверхностного слоя бетона. При этом Са(0Н)₂, растворенный в жидкости, заполняющей поры, превращается в нерастворимый карбонат кальция СаС0₂. Все это происходит не в устьях пор, а внутри капилляров. Карбонат кальция кольматирует поры, повышая водонепроницаемость бетона, но не изменяя его цвета. Для интенсификации этого процесса можно использовать принудительную подачу углекислого газа в камеры твердения. Источником воздуха, обогащенного углекислым газом, могут быть отходящие газы из котельной. В подаваемую смесь целесообразно вводить водяной пар.

ЗАЩИТНАЯ ПРОПИТКА ПОВЕРХНОСТИ БЕТОНА

Возможны два варианта пропитки поверхности бетонных изделий: силиконовыми или во-доразбавляемыми дисперсными акриловыми бесцветными составами.

Пропитка силиконами оказалась не очень эффективной в отношении предупреждения выцветания. Предотвращая попадание воды внутрь бетона, силикон практически не влияет на поступление в поры водяного пара, который может там конденсироваться.

Акриловые дисперсные составы при нанесении на бетон создают на его поверхности прозрачную пленку, которая закрывает поры и предотвращает выделение карбоната кальция на поверхности. Малая толщина покрытия обусловливает непродолжительный срок его службы - один-два года. Но этого вполне достаточно, так как белый налет обычно образуется в первые два года. Интересно отметить, что благодаря газопроницаемости пленки, поверхностный слой бетона под ней карбонизируется 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.