выцветание

В химии высолы ( что по-французски примерно означает «цветение») — это миграция соли на поверхность пористого материала, где она образует покрытие. Основной процесс включает растворение удерживаемой внутри соли в воде или иногда в другом растворителе. Вода с солью, находящейся в растворе, мигрирует на поверхность, затем испаряется, оставляя слой соли.

В том, что было описано как «первичное выцветание», вода является захватчиком, а соль уже присутствовала внутри, а обратный процесс, когда соль первоначально присутствует снаружи, а затем переносится внутрь в растворе, называется «вторичным высолом». выцветание».

Высолы могут возникать как в естественной, так и в искусственной среде. На пористых строительных материалах это может представлять собой только косметическую внешнюю проблему (первичное выцветание, вызывающее появление пятен), но иногда может указывать на внутреннюю структурную слабость (миграцию/деградацию составляющих материалов). Высолы могут закупоривать поры пористых материалов, что приводит к разрушению этих материалов под действием внутреннего давления воды, что видно при растрескивании кирпича.

Примеры

с 5- молярной концентрацией Водная капля NaCl самопроизвольно кристаллизуется при относительной влажности 45% (298 К ) с образованием куба NaCl по механизму гомогенного зародышеобразования. Исходная вода переходит в газовую фазу.
Гипс (CaSO ₄ ·2H ₂ O) представляет собой твердый гидрат, который в достаточно сухой среде отдает воду в газовую фазу и образует ангидрит (CaSO ₄ ).
Сульфат меди(II) (голубой камень) (CuSO ₄ .5H ₂ O) представляет собой синее кристаллическое твердое вещество, которое на воздухе медленно теряет кристаллизационную воду со своей поверхности с образованием белого слоя безводного сульфата меди(II).
Декагидрат карбоната натрия (Na ₂ CO ₃ ·10H ₂ O) теряет воду при воздействии воздуха.

каменная кладка

Первичное выцветание

Первичное выцветание называется так, поскольку оно обычно происходит во время первоначального отверждения вяжущего продукта. Это часто происходит в каменных конструкциях, особенно кирпичных , а также в некоторых противопожарных растворах , когда вода, проходящая через стену или другую конструкцию, или вода, вытесняемая в результате тепла гидратации при образовании цементного камня, приводит к образованию солей. поверхность, которая обычно не связана с цементным камнем. Когда вода испаряется, после себя остается соль, образующая белый пушистый налет, который обычно можно смахнуть щеткой. Образующиеся белые отложения в этом случае называются «высолами». В этом контексте выцветание иногда называют «селитростью». Поскольку первичное выцветание выделяет соли, которые обычно не входят в состав цементного камня, это представляет собой не структурную, а скорее эстетическую проблему. ^{[ нужна ссылка ]}

Для контроля первичного выцветания обычно используются составы, содержащие жидкие смеси жирных кислот (например, олеиновой кислоты и линолевой кислоты). Маслянистая жидкая добавка вводится в шихту на ранней стадии путем нанесения покрытия на частицы песка перед введением воды для замеса, так что маслянистая добавка равномерно распределяется по всей шихте бетонной смеси. ^[1]

Вторичное выцветание

Вторичным высолом называют такое, поскольку оно не возникает в результате образования цементного камня или сопутствующих ему продуктов гидратации. Скорее, это обычно происходит из-за внешнего воздействия конкретных ядов, например хлоридов. Очень частым примером вторичного высола являются железобетонные мосты, а также гаражи. Солевые растворы образуются из-за присутствия дорожной соли в зимний период. Этот солевой раствор впитывается в бетон, где он может начать растворять цементный камень, имеющий первостепенное структурное значение. Виртуальные сталактиты могут образовываться в некоторых случаях в результате растворения цементного камня, свисающего с трещин в бетонных конструкциях. Там, где этот процесс закрепился, структурная целостность бетонного элемента находится под угрозой. Это общая проблема дорожной инфраструктуры и содержания зданий . Вторичные высолы сродни остеопорозу бетона.

Для контроля вторичного выцветания добавки, содержащие водную дисперсию стеарата кальция (CSD), часто добавляют на более поздней стадии процесса дозирования вместе с водой для смешивания. В типичном процессе дозирования сначала в смеситель загружается песок, затем при постоянном перемешивании добавляется первичная добавка против высолов на масляной основе, чтобы масло покрыло песок. Затем добавляются крупные заполнители, красители и цемент, а затем вода. Если используется CSD, его обычно вводят на этом этапе во время или после добавления воды для смешивания. CSD представляет собой водную дисперсию, в которой мелкие твердые частицы стеарата кальция равномерно суспендированы в воде. Коммерчески доступный CSD имеет средний размер частиц примерно от 1 до 10 микрометров. Равномерное распределение CSD в смеси может сделать полученный бетонный блок водоотталкивающим, поскольку частицы CSD хорошо распределяются в порах блока, препятствуя капиллярному движению воды. ^[1]

Кальтемит также является вторичным отложением, полученным из бетона, раствора или извести, которое можно ошибочно принять за высолы. Кальтемиты обычно отлагаются в виде кальцита, который является наиболее стабильной полиморфной модификацией карбоната кальция (CaCO ₃ ). ^[2]^[3]

Защита от выцветания

Единственный способ полностью и навсегда предотвратить (как первичное, так и вторичное) выцветание вяжущих материалов – это использовать специальные добавки , которые химически реагируют и связывают примеси на основе солей в бетоне при водорода наличии (H). Химическая реакция в этих специальных добавках сплавляет хлорид натрия на наномолекулярном уровне, превращая его в ненатриевые химические вещества и другие безвредные вещества, которые не вымываются и не мигрируют на поверхность. Фактически, нанотехнологии в этих добавках могут быть в 100 000 раз меньше, чем даже самые маленькие частицы цемента, что позволяет их молекулам буквально проходить через минералы цемента или частицы песка и в конечном итоге становиться частью цемента или песка, с которыми они реагируют. А поскольку им требуется присутствие водорода, они перестают реагировать по мере высыхания бетона и начинают реагировать снова, когда бетон подвергается воздействию влаги.

Пористые строительные материалы, такие как кирпич, плитка и бетон, также можно защитить от выцветания, обработав материал пропитывающим гидрофобным герметиком. Это герметик, который отталкивает воду и проникает достаточно глубоко в материал, удерживая воду и растворенные соли на достаточном расстоянии от поверхности. Однако в климате, где замерзание является проблемой, такой герметик может привести к повреждению в результате циклов замораживания/оттаивания. И хотя это поможет защититься от высолов, оно не сможет навсегда предотвратить проблему.

Высолы часто можно удалить с бетона с помощью фосфорной кислоты. После нанесения кислотный раствор нейтрализуют слабым разбавленным моющим средством, а затем хорошо промывают водой. Однако, если не устранить источник проникновения воды, высолы могут появиться снова.

Общие меры защиты арматуры включают использование эпоксидного покрытия, а также использование небольшого электрического заряда, оба из которых предотвращают ржавчину. Также можно использовать арматуру из нержавеющей стали.

Некоторые типы цемента менее устойчивы к хлоридам, чем другие. Таким образом, выбор цемента может иметь большое влияние на реакцию бетона на хлориды.

Современные водоотталкивающие средства помогают создать паропроницаемый барьер; жидкая вода, особенно от дождей с ветром, не попадет в кирпич и каменную кладку. Водяной пар может выходить изнутри здания или из-под брусчатки. Это уменьшит выцветание, растрескивание и образование накипи, которые могут возникнуть из-за того, что вода задерживается внутри кирпичной основы и замерзает в холодную погоду. Много лет назад водоотталкивающие средства удерживали влагу в каменной стене, создавая больше проблем, чем решая. Конденсация в районах, где наблюдались четыре сезона, была гораздо более проблематичной, чем в других местах.

Галерея изображений

Первичное выцветание на кирпичной стене в Германии .
Первичное выцветание на противопожарном растворе в административном центре Миссиссоги в Миссиссоге, мэрия Онтарио.
Значительное первичное выцветание на здании в Денвере, Колорадо .

Вторичное высолы – растворение цементного камня и воздействие на арматуру.
Вторичное выцветание
Вторичные отложения карбоната кальция, образующиеся из бетона, создают калтемитовые сталактиты , которые можно ошибочно спутать с высолами.

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б US 5460648 , Уоллок, Крейг Т.; Эбнер, Синтия Л. и Чин, Дэвид и др., «Кладочная смесь и метод ее приготовления», опубликовано 24 октября 1995 г., передано WR Grace & Co.
^ Смит, ГК (2016). «Сталактиты из кальцитовой соломы, растущие из бетонных конструкций», Cave and Karst Science 43 (1), 4-10. http://bcra.org.uk/pub/candks/index.html?j=127
^ Смит, Г.К., (2015). «Сталактиты из кальцитовой соломы, растущие из бетонных конструкций». Материалы 30-й конференции Австралийской спелеологической федерации, Эксмут, Западная Австралия, под редакцией Моулдса, Т., стр. 93–108.

[pat648-1] Перейти обратно: ^а ^б US 5460648 , Уоллок, Крейг Т.; Эбнер, Синтия Л. и Чин, Дэвид и др., «Кладочная смесь и метод ее приготовления», опубликовано 24 октября 1995 г., передано WR Grace & Co.

[2] Смит, ГК (2016). «Сталактиты из кальцитовой соломы, растущие из бетонных конструкций», Cave and Karst Science 43 (1), 4-10. http://bcra.org.uk/pub/candks/index.html?j=127

[3] Смит, Г.К., (2015). «Сталактиты из кальцитовой соломы, растущие из бетонных конструкций». Материалы 30-й конференции Австралийской спелеологической федерации, Эксмут, Западная Австралия, под редакцией Моулдса, Т., стр. 93–108.

[1]

[2]

[3]