Причины высолообразования на мелкоштучных изделиях.
Высолы - отложение на поверхности изделий кристаллов растворимых соединений из состава бетона. Говоря простым языком, высолы образуются в результате миграции воды вместе с солями внутри строительного материала.
Высолы представляют собой рыхлую массу кристаллических неорганических солей, нежелательность образования которой связана с потерей декоративного вида строительных конструкций. Благодаря рыхлой структуре, во многих случаях высолы могут счищаться с поверхности механически или исчезать самопроизвольно под воздействием растворяющих или смывающих их атмосферных осадков. Однако в ряде случаев они прочно удерживаются на поверхности, затрудняя ее декоративную отделку.
Образование высолов является сложным физико-химическим процессом, проявляющимся в зависимости от многих факторов: типу цемента, качеству заполнителей, составу бетона или раствора, технологии, условиям твердения на ранних стадиях, условиям эксплуатации и др. В общем виде образование высолов можно представить следующим образом:
Готовое изделие способно впитывать в себя определенное количество влаги, которая беспрепятственно перемещается по капиллярам. То же можно сказать о бетоне, пенобетоне, известняке, гипсе, искусственном и натуральном камне, шифере и других строительных материалах. В сухую и теплую погоду соленый незамерзающий раствор (соли+вода) устремляется к поверхности стены, влага испаряется, соли кристаллизуются, оставаясь на стене в виде белого налета.
По типу происхождения высолы можно разлелить на:
В зависимости от химического состава солей высолы подразделяются на три основные категории:
- Сульфатно-натриевые - образуются при попадании сульфата натрия в строительные смеси. Растворяясь в воде, промочившей конструкцию, сульфат натрия в процессе испарения превращается в кристаллогидрат Na2SO4. Нужно отметить, что этот вид высола практически не растворяется в холодной воде после окончательной кристаллизации. Катализатором растворения в этих случаях является повышение температур – чем теплее вода, тем сильнее она растворяет кристаллы высола этого вида.
- Карбонатно-кальцевые - вымываясь из бетона или другого материала, гидроксид кальция на поверхности карбонизируется углекислым газом, что приводит к образованию карбоната. Кристаллизовавшись, такие высолы больше не растворяются в воде.
- Карбонатно-натриевые - если в материалах присутствовала едкая щелочь NaOH, хотя бы в незначительных количествах, то выносимая испаряющейся влагой на поверхность, она карбонизируется под воздействием атмосферного углекислого газа, что и приводит к образованию высолов. Даже после кристаллизации карбонатно-натриевые отложения являются водорастворимыми.
Следует отметить, что все эти виды высолов чаще всего встречаются в смешанном варианте: в состав того или иного высола могут входить не только кальциевые или натриевые соли, но и кремниевые, магниевые, а также соли металлов. В таких случаях высол классифицируется по основному составляющему элементу.
Рассмотрим более подробно причины образования высолов и пути их решения.
1. Факторы высолообразования, относящиеся к сырьевым материалам.
Здесь в первую очередь важен минералогический фактический состав цемента, а также содержание растворимых щелочей. Цемент, имеющий пониженную склонность к высолообразованию, должен характеризоваться пониженной способностью к выделению при гидратации Са(ОН)2 - портландита. Путь уменьшения в цементе содержания алита - основного источника Са(ОН)2 при гидратации - в большинстве случаев нерационален, т.к. переход к белитовым цементам неизбежно приведет к существенному снижению активности цемента. В подобных условиях требование к высокой активности цемента является определяющим. Оно напрямую связано с его способностью образовать такое количество цементного геля, которое обеспечит нарушение капиллярной проницаемости цементного камня, и поровая жидкость не сможет достигнуть поверхности изделия. При этом стоит заметить, наряду с цементом, источником растворимых солей может выступать заполнитель, вода, различные химические добавки, в особенности противоморозные.
Рассматривая причины высолообразования связанные с сырьевыми материалами, решением может стать связывание Са(ОН)2 при гидратации цемента активной гидравлической добавкой. Наиболее приемлемой с позиций снижения высолообразования активной добавкой является доменный шлак. Также могут быть использованы цементы, содержащие золу от сжигания твердого топлива, микрокремнезем, пуццолановые добавки.
Рис. 2 Нарушение технологии приготовления бетона
2. Факторы высолообразования, относящиеся к составу бетона.
Эти факторы относятся к формированию капиллярной пористости в бетоне. Она должна быть минимальной, чтобы снизить объем поровой жидкости, доставляемой в единицу времени на поверхность изделия при сушке. Особенно это важно в начальный период твердения бетона, когда капиллярные поры еще не перекрыты продуктами гидратации цемента - цементным гелем.
Известным способом снижения высолообразования, связанного с составом бетона, является уменьшение содержания воды в растворной (бетонной) смеси при обеспечении ее удобоукладываемости. Это достигается либо специальными способами укладки смесей с низкими значениями В/Ц (вибрирование, прессование), либо снижением В/Ц за счет применения водоредуцирующих добавок (супер- и гиперпластификаторов)
3. Факторы высолообразования, относящиеся к формовке и уплотнению.
Раствор или бетонная смесь должны быть надлежащим образом уплотнены, чтобы исключить появление больших пустот и капиллярных пор. Слишком большое уплотняющее усилие может увеличить содержание воды и В/Ц, соответственно, на поверхностях, делая их более восприимчивыми к появлению как первичных, так и вторичных высолов.
4. Факторы высолообразования, относящиеся к условиям выдержки (ТВО) и хранению.
Цель выдержки - удерживать воду в теле цементного камня, чтобы гарантировать, протекание процессов гидратации с необходимой скоростью. Свежий бетон является относительно пористым и проницаемым. Когда вода испаряется с его поверхности, она быстро замещается водой из тела бетона, создавая на поверхности слой высолов из карбоната кальция.
Эти высолы могут заблокировать поверхностные поры, предотвращая последующее попадание воды, необходимой для замещения испаренной, что ведет к неполной гидратации цемента. Бетон, подверженный такому преждевременному «высыханию», не будет полностью набирать прочность и будет оставаться относительно проницаемым под слоем высолов. В свежем бетоне, который был должным образом выдержан (нет пересыхания), поровое пространство менее сплошное. Испарение и образование высолов происходит ниже поверхности бетона.
Рис 3. Высолообразование на поверхности тротуарной плитки
5. Факторы высолообразования связанные с ошибками на этапе проектирования конструкции и монтаже (укладка, нанесение заливка).
В первую очередь речь идет об отсутствии гидроизоляции и дренирующего слоя – грунт является самым «богатым поставщиком» солей, дождевая/талая/техническая вода также содержит вредные примеси. Не стоит так же забывать, что использование противоморозных добавок, чистящих средств (сода, бытовая химия, некоторые органические чистящие средства) повышает риск образования высолов из-за содержания в них растворимых солей. Кроме этого отсутствие защиты от прямого попадания дождевой воды (капельники, крышки, ливневые стоки и т.д.) повышает риск появления высолов из-за неравномерного увлажнения, в т.ч. в период проведения строительных работ.
Сразу после укладки/нанесения необходимо предотвратить возможность пересыхания поверхности изделий. Бетон не должен подвергаться воздействию ветра или высокой температуры (в. т.ч. прямых солнечных лучей). Идеальные условия выдержки на объекте - температура 20 °C и относительная влажность не менее 80%. Уход за поверхностями путем укрытия пленкой не рекомендуется. Это может привести к неравномерной влажности поверхности или образованию конденсата, что приведет к неравномерному окрашиванию или выцветанию.
Возможна обработка поверхностей гидрофобизирующими составами, что снизит риск появления высолов. Силаны, силоксаны и силиконы являются подходящими водоотталкивающими средствами для поверхностей, подверженных воздействию влаги. Силоксаны и силиконы являются более крупными молекулами и больше подходят для пористых материалов, таких как кладочные растворы.
Подводя итоги, можно сказать, что высолы обычно сезонная проблема. Достаточно большое количество факторов влияет на степень риска появления высолов на поверхности изделий/материалов как на стадии их производства, так и при эксплуатации. Основной причиной появления высолов является градиент по влажности в цементном камне и окружающей среды, а также содержание (в т.ч. миграция) водорастворимых солей.
