Вицвіти на поверхні бетонних виробів і методи їх запобігання

Вицвіти і висоли на поверхні будівельних матеріалів і конструкцій (бетону, кераміки, штукатурних поверхонь і тому подібне) стали мало не буденною неприємністю. У цій статті ми поміщаємо матеріал про дослідження, запобігання і боротьбу з вицвітами.

Досить поширений вигляд бетонних виробів, є вицвіти – поява білястого нальоту на поверхні бетону. Особливо це стосується кольорових дрібноштучних виробів: тротуарної плитки, облицювальних фасадних. Вицвіти бетону прийнято підрозділяти на первинних і вторинних. Первинні виявляються вже при твердненні бетону, вторинні – при його старінні під дією атмосферних чинників.

Первинні вицвітання

Свіжоукладений бетон пронизаний системою капілярних порів, заповнених водним розчином продуктів гідратації цементу, головним чином гідроксиду кальцію. У звичайному випадку у міру тверднення гирлах пір, вступає в реакцію з вуглекислим газом того, що оточує. Через це концентрація гідроксиду кальцію в гирлі пори стає нижчою, ніж в її об’ємі. Це викликає постійний масопереніс гідроксиду з об’єму на поверхню матеріалу. Поступово капіляри заповнюються карбонатом кальцію і процес сповільнюється, а потім і зовсім зупиняється. Коли поверхня бетону або хоч би якою-небудь її ділянка покрита плівкою води, гідроксид кальцію може поширитися по всій поверхні, а потім утворити наліт карбонату кальцію, нерозчинний у воді. В цьому випадку може з’явитися первинне вицвітання бетону. Нерозчинність карбонату кальцію зумовлює “самоторможіння” хімічного процесу. Час, протягом якого можливий прояв первинного вицвітання, можна визначити шляхом простого випробування, наливши трохи води на поверхню тверднучого бетону. Якщо бетон схильний до вицвітання, то незабаром можна побачити білий наліт карбонату кальцію по краях висихаючої калюжки. Якщо таке випробування провести пізніше чим через вісім годин тверднення бетону на повітрі, то нальоту не утворюється, оскільки до цього часу гирла пір вже закупорені карбонатом кальцію. Підтвердженням цієї гіпотези служить тест на бетоні, що твердне в атмосфері азоту. Відсутність білого нальоту у такому разі – результат, підтверджуючий карбонатну природу явища і вказуючий на зв’язок швидкості вицвітання з вмістом вуглекислого газу в повітрі.

Вторинні вицвітання

Вторинне вицвітання виявляється при атмосферному старінні бетону навіть в тому випадку, якщо бетон нормально затверділий і “випробування змочуванням” дає негативний результат. Зовні це виявляється як загальне освітлення поверхні бетону. Є підстави вважати, що причиною вторинного процесу є продовження процесів гідратації компонентів цементу в отверділому матеріалі. Зокрема, про це говорить той факт, що вторинне вицвітання має місце до тих пір, поки продовжується зростання міцності бетону. Спостереження показали, що вицвітання бетонних плит може виявлятися протягом року після виготовлення виробів. Потім наліт поступово змивається, і приблизно через рік плити самоочищаються і відновлюють свій первинний колір. Розмивання нальоту пояснюється повільним перетворенням карбонату на бікарбонат, більш розчинний у воді. Терміни відновлення кольору плиток залежать від клімату в даній місцевості. При посушливому кліматі вторинне вицвітання зберігається довше. Проте затяжні дощі, що постійно змивають гідрооксид кальцію з поверхні бетону, лише затягують процес вицвітання. Повторний прояв вторинного вицвітання після природного зникнення нальоту трапляється вкрай рідко.

Методи і методики. Один з простих – вже описане “випробування змочуванням”. Він дає хороше уявлення про те, що може статися з виробом при конденсації вологи в пропарювальній камері, і характеризує первинне вицвітання. Для того, щоб змоделювати вторинне вицвітання в умовах зберігання бетонних виробів на заводському дворі або на будмайданчику, можна періодично (двічі в день) обприскувати стопку плит водою, що дистилюється протягом 30 хвилин. Вторинні вицвіти з’являлися на плитах в місцях їх зіткнення один з одним, де вода довго не висихала. Верхній шар плиток висихав досить швидкий і не був схильний до вицвітання. Ці випробування показують як належить, 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(OH)2 в цементному камені. Щоб вицвіти з’явилися на поверхні бетону, Са(OH)2 повинен мігрувати з об’єму цементного каменя на цю поверхню. Для цього необхідні дороги міграції – капіляри і сили, спонукаючі до міграції, – різниця концентрацій Са(OH)2 в рідкій фазі на поверхні і в об’ємі матеріалу; і нарешті, потрібна ця рідка фаза. Розберемо ці чинники по порядку.

Полртландцемент і інші види цементу на основі портландцементного клінкеру в процесі гідратації утворюють досить велику кількість Са(ВІН) г: до 15% від маси цементу, тобто до 100 кг в 1 м3 бетону. Проста рекомендація в цьому випадку для запобігання вицвітам: використання цементу з пониженим вмістом трьох-кальцієвого силікату (еліта). Але такі цементи характеризуються низькою швидкістю тверднення і зниженою маркою.

Інший варіант зменшення кількості Са(OH) 2 – використання добавок, здатних зв’язувати його, наприклад активних кремнеземних добавок. Проте доступні і дешеві добавки, такі як пуццолану або золи ТЕС, в реальні терміни проявляють себе в належній мірі лише при інтенсивній тепловологій обробці, в основному при автоклавуванні. Крім того, введення добавок в кількостях, достатніх для скріплення всього Са(ВІН) 2, знизить швидкість тверднення бетону і позначиться на його вартості. При оцінці ефективності цього шляху слід враховувати, що “вицвіти”- явище поверхневе, тому переважна доля Са(ВІН) 2 не приймає участі в даному процесі, тобто залишається “замкнутою” в бетоні.

Іншою необхідною умовою утворення вицвітів є наявність капілярів, по яких рідка фаза цементного каменя з розчиненому в ній Са(ВІН) 2 виноситься на поверхню виробу. Можливих причин утворення капілярних пір в затверділій цементнопесчаной суміші (частині розчину бетону) по крайній дві: неправильно вибране співвідношення “піскок – цементна суміш” і склад самої цементної суміші. Щоб в затверділому бетоні не утворювалася система мікропорожнеч, по яких може мігрувати рідка фаза, необхідно забезпечувати достатню кількість цементної суміші по відношенню до піску. Це – відоме завдання в технології бетону, для успішного вирішення якої необхідно застосовувати піски з оптимальним зерновим складом і з невисокою питомою поверхнею.

Капілярні пори в самому цементному камені – неминуча плата за надлишковий вміст води. Чим нижче водовміст, тим нижче капілярна пористість бетону. Орієнтування її можна підрахувати по формулі, запропонованою Г.І. Горчаковим:

Пк=(В-coЦ)*10%, де В – витрата води на 1 м3 бетону, кг; Ц – витрата цементу на 1 м3 бетону, кг; Cо -доля хімічно зв’язаної води в частинах від маси цементу (зазвичай про > 0,15-0,2).

Для зниження капілярної пористості за допомогою зменшення водовмісту суміші при забезпеченні щільного її укладання використовують два методи:

  • вживання суперпластифікаторів у поєднанні з вібролитною технологією;
  • вживання інтенсивного ущільнення методом вібропресування.

Але в будь-якому з цих випадків технологія не захищає від утрорення капілярних порів: їх буде менше або більше, але вони будуть. Умови тверднення бетонних виробів так само впливають на появу вицвітів. Найголовніші чинники в цьому випадку – СО2, повітря і можливість конденсації вологи на поверхні виробів.

Вплив вологи на поверхні тверднучих виробів вже був розглянутий. У випадку якщо поверхня виробів суха, а в повітрі є достатня кількість СО2, відбувається те, що карбонізує поверхневого шару виробів. При цьому Са(ОН)2, розчинений в рідині, що заповнює пори, переходить в нерозчинний карбонат кальцію – СаСО2 Все це відбувається не в гирлах пір, а усередині капілярів. Карбонат кальцію кольматирує пори, підвищуючи водонепроникність бетону, але не змінюючи його кольору. Для інтенсифікації цього процесу можна використовувати примусову подачу вуглекислого газу в камери тверднення. Джерелом повітря, збагаченого вуглекислим газом, можуть бути гази, що відходять, з котельної. У суміш, що подається, доцільно вводити водяну пару. Цей прийом використаний в технології Джонсон (США).

Захисне просочення поверхні бетону

Можливі два варіанти просочення поверхні бетонних виробів: силіконовими складами або акриловими безбарвними дисперсіями, що розбавляються водою. Просочення силіконами виявилося не дуже ефективним відносно запобігання вицвітанню. Запобігаючи попаданню рідкої води всередину бетону, силікон практично не впливає на вступ в пори бетону водяної пари, яка може там конденсуватися. Покриття бетону акриловими дисперсіями створює на його поверхні прозору плівку, яка закриває пори бетону і запобігає виділенню карбонату кальцію на поверхні. Мала товщина покриття обмежує термін його служби 1-2 роками. Але цього цілком достатньо, оскільки білий наліт зазвичай утворюється в перші два роки. Цікаво відзначити, що завдяки газопроникності плівки, поверхневий шар бетону під нею карбонізує за описаною раніше схемою. Це служить гарантією від подальших вицвітів.

Висновок

Вицвітання поверхні бетонних виробів – процес багатофакторний, і боротьба з ним досить важка. Проте можна створити умови, що зводять його до мінімуму:

  • Бетон повинен мати мінімально можливу пористість і водопроникність.
  • При твердненні виробів бажано забезпечити доступ вуглекислого газу до їх поверхні.
  • В процесі тверднення і при витримці на заводі-виготівнику необхідно захищати поверхню виробів від попадання вологи. З часом природні процеси тієї, що карбонізує знизять вірогідність вицвітання бетону в процесі експлуатації.

Появі вицвітів можливо запобігти прозорими поверхневими покриттями з водних дисперсій акрилатівю.


Теґи: