Вицвіти на поверхні бетону та методи їх запобігання
Вицвіти і висоли на поверхні будівельних матеріалів і конструкцій (бетону, кераміки, штукатурних поверхонь тощо) стали мало не повсякденною неприємністю. У цій статті ми поміщаємо матеріал про дослідження, запобігання та боротьбу з вицвітами.
Досить поширений вид бетонних виробів, на якому з'являються вицвіти - поява білястого нальоту на поверхні бетону. Особливо це стосується кольорових дрібноштучних виробів: тротуарної плитки, фасадних облицювальних.
Вицвіти бетону прийнято поділяти на первинні та вторинні. Первинні виявляються вже за твердінні бетону, вторинні - за його старінні під впливом атмосферних чинників.
Свіжоукладений бетон пронизаний системою капілярних пір, заповнених водним розчином продуктів гідратації цементу, головним чином гідроксиду кальцію. У звичайному випадку в міру твердіння гирлах пір вступає в реакцію з вуглекислим газом навколишнього.
Через це концентрація гідроксиду кальцію в гирлі пори стає нижчою, ніж у її обсязі. Це викликає постійне масоперенесення гідроксиду з об'єму на поверхню матеріалу. Поступово капіляри заповнюються карбонатом кальцію і процес сповільнюється, та був і зовсім зупиняється.
Коли поверхня бетону або хоча б якась її ділянка покрита плівкою води, гідроксид кальцію може поширитися по всій поверхні, а потім утворити наліт карбонату кальцію, нерозчинний у воді. У цьому випадку може виникнути первинне вицвітання бетону.
Нерозчинність карбонату кальцію визначає "самоторможення" хімічного процесу. Час, протягом якого можливий прояв первинного вицвітання, можнавизначити шляхом простого випробування, наливши трохи води на поверхню бетону, що твердіє. Якщо бетон схильний до вицвітання, то незабаром можна побачити білий наліт карбонату кальцію по краях калюжі, що висихає. Якщо таке випробування провести пізніше ніж через вісім годин твердіння бетону на повітрі, то нальоту не утворюється, так як до цього часу гирла пір вже закупорені карбонатом кальцію. Підтвердженням цієї гіпотези служить тест на бетоні, що твердіє в атмосфері азоту.
Вторинне вицвітання проявляється при атмосферному старінні бетону навіть у тому випадку, якщо бетон нормально затвердів і "випробування змочуванням" дає негативний результат. Зовні це проявляється як загальне освітлення поверхні бетону.
Є підстави вважати, що причиною вторинного процесу є продовження процесів гідратації компонентів цементу в затверділому матеріалі. Зокрема, про це говорить той факт, що вторинне вицвітання має місце доти, доки триває зростання міцності бетону. Спостереження показали, що вицвітання бетонних плиток може виявлятись протягом року після виготовлення виробів. Потім наліт поступово змивається і приблизно через рік плитки самоочищаються і відновлюють свій початковий колір.
Розмивання нальоту пояснюється повільним перетворенням карбонату на бікарбонат, більш розчинний у воді. Терміни відновлення кольору плиток залежать від клімату у цій місцевості. При посушливому кліматі вторинне вицвітання зберігається довше. Однак затяжні дощі, які постійно змивають гідрооксид кальцію з поверхні бетону, лише затягують процес вицвітання.
Повторне прояв вторинного вицвітання після природного зникнення нальоту трапляється вкрай рідко. Методи відповідні методи та методики. Один із найпростіших - вже описане "випробуваннязмочуванням". Він дає гарне уявлення про те, що може статися з виробом при конденсації вологи в камері пропарювання, і характеризує первинне вицвітання.
Для того, щоб змоделювати вторинне вицвітання в умовах зберігання бетонних виробів на заводському дворі або на будмайданчику, можна періодично (двічі на день) обприскувати стос плиток дистильованою водою протягом 30 хвилин. Вторинні вицвіти відзначалися на плитках у місцях їхнього дотику один з одним, де вода довго не висихала. Верхній шар плиток висихав досить швидко і не був схильний до вицвітання. Ці випробування показують як слід, а точніше – "як не треба" зберігати бетонні вироби.
Кількісну оцінку вторинного вицвітання можна проводити, вимірюючи яскравість поверхні фотометром.
Чинники, що впливають на вицвітання
Основною причиною, можна сказати, першопричиною появи вицвітів є наявність гідрооксиду кальцію Са(ОН)2 у цементному камені. Щоб вицвіти з'явилися на поверхні бетону, Са(ОН)2 повинен мігрувати з об'єму цементного каменю на цю поверхню. Для цього необхідні шляхи міграції - капіляри та сили, що спонукають до міграції - різниця концентрацій Са(ОН)2 у рідкій фазі на поверхні та в обсязі матеріалу; і, нарешті, потрібна ця рідка фаза. Розберемо ці чинники по порядку.
Інший варіант зменшення кількості Са(ОН)2 - використання добавок, здатних зв'язувати його, наприклад, активних кремнеземистих добавок. Однак доступні та дешеві добавки, такі як пуццолана або золи ТЕС, в реальні терміни проявляють себе належним чином тільки при інтенсивній обробці з вологістю, в основному при автоклавуванні. Крім того, введення добавок у кількостях, достатніх для зв'язування всього Са(ОН)2, знизить швидкість твердіння бетону і позначитьсяз його вартості. Оцінюючи ефективності цього шляху слід враховувати, що " вицвіти " - явище поверхове, тому переважна частка Са(ОН)2 не бере участі у аналізованому процесі, тобто. залишається "замкненою" в бетоні.
Іншою необхідною умовою утворення вицвітів є наявність капілярів, за якими рідка фаза цементного каменю з розчиненим у ній Са(ОН)2 виноситься на поверхню виробу. Можливих причин утворення капілярних пір у затверділій цементнопіщаній суміші (розчинній частині бетону) принаймні дві: неправильно обране співвідношення "пісок-цементне тісто" та склад самого цементного тіста.
Щоб у затверділому бетоні не утворювалася система мікропустот, що сполучаються, по яких може мігрувати рідка фаза, необхідно забезпечувати достатню кількість цементного тіста по відношенню до піску. Це - відоме завдання у технології бетону, для успішного вирішення якої необхідно застосовувати піски з оптимальним зерновим складом та з невисокою питомою поверхнею.
Пк=(В-CoЦ)*10%, де В - витрата води на 1 м 3 бетону, кг; Ц - витрата цементу на 1 м 3 бетону, кг; води в частинах від маси цементу (зазвичай = 0,15-0,2).
Для зниження капілярної пористості за допомогою зменшення водовмісту суміші при забезпеченні щільного її укладання використовують два шляхи:
- застосування суперпластифікаторів у поєднанні з вібролитьовою технологією;
- Застосування інтенсивного ущільнення методом вібропресування.
Але в будь-якому з цих випадків технологія не захищає від утворення капілярних пір: їх буде менше чи більше, але вони будуть. Умови твердіння бетонних виробів також впливають на появу вицвітів. Найголовніші фактори в цьому випадку - СО2, повітря та можливість конденсаціївологи на поверхні виробів.
Вплив вологи на поверхні виробів, що твердіють, вже було розглянуто. Якщо поверхня виробів суха, а в повітрі є достатня кількість СО2, відбувається карбонізація поверхневого шару виробів. При цьому Са(ОН)2, розчинений у рідині, що заповнює пори, переходить у нерозчинний карбонат кальцію - СаСО2 Все це відбувається не в гирлах пір, а всередині капілярів. Карбонат кальцію кольматує пори, підвищуючи водонепроникність бетону, але не змінюючи його кольори.
Для інтенсифікації цього процесу можна використовувати примусову подачу вуглекислого газу камери твердіння. Джерелом повітря, збагаченого вуглекислим газом, можуть бути гази, що відходять з котельні. У подану суміш доцільно вводити водяну пару. Цей прийом використаний у технології Джонсон (США).
Захисне просочування поверхні бетону
Можливі два варіанти просочення поверхні бетонних виробів: силіконовими складами або водорозчинними акриловими безбарвними дисперсіями.
Просочення силіконами виявилося не дуже ефективним щодо запобігання вицвітання. Запобігаючи потраплянню рідкої води всередину бетону, силікон практично не впливає на надходження е пори бетону водяної пари, який може там конденсуватися.
Покриття бетону акриловими дисперсіями створює на його поверхні прозору плівку, яка закриває пори бетону та запобігає виділенню карбонату кальцію на поверхні. Мінімальна товщина покриття обмежує термін його служби 1-2 роками. Але цього цілком достатньо, тому що білий наліт зазвичай утворюється у перші два роки. Цікаво відзначити, що завдяки газопроникності плівки поверхневий шар бетону під нею карбонізується за описаною раніше схемою. Це є гарантією від наступних вицвітів.
Вицвітання поверхні бетонних виробів – процес багатофакторний, і боротьба з ним досить важка. Однак можна створити умови, що зводять його до мінімуму: 1. Бетон повинен мати мінімально можливу пористість та водопроникність. 2. При твердінні виробів бажано забезпечити доступ вуглекислого газу до їх поверхні. 3. У процесі твердіння та при подальшій витримці на заводі-виробнику необхідно захищати поверхню виробів від попадання вологи. Згодом природні процеси карбонізації знизять можливість вицвітання бетону в процесі експлуатації. 4. Поява вицвітів можна запобігти прозорим поверхневим покриттям з водних дисперсій акрилатів.