В химии , выцветания (что означает «цветок из» на французском языке) является миграция соли на поверхности пористого материала, где он образует покрытие. Существенный процесс включает растворение внутренней соли в воде или иногда в другом растворителе. Вода с солью, находящейся в растворе, мигрирует на поверхность, затем испаряется, оставляя слой соли.
При так называемом «первичном выцветании» вода является захватчиком, а соль уже присутствовала внутри, а обратный процесс, когда соль изначально присутствует снаружи, а затем переносится внутрь в растворе, называется «вторичным». высол ».
Выцветание может происходить в естественной и искусственной среде. На пористых строительных материалах это может представлять только внешнюю косметическую проблему (первичные высолы, вызывающие окрашивание), но иногда может указывать на внутреннюю структурную слабость (миграция / разрушение материалов компонентов). Выцветание может закупорить поры пористых материалов, что приведет к разрушению этих материалов внутренним давлением воды, как это видно при растрескивании кирпича.
Примеры
- Водная капля NaCl с молярной концентрацией 5 спонтанно кристаллизуется при относительной влажности 45% (298 K ) 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 будет отдавать воду в газовую фазу и образовывать ангидрит (CaSO 4 ).
- Сульфат меди (II) ( голубой камень) (CuSO 4 · 5H 2 O) представляет собой голубое кристаллическое твердое вещество, которое при контакте с воздухом медленно теряет кристаллизационную воду со своей поверхности, образуя белый слой безводного сульфата меди (II).
- Декагидрат карбоната натрия (Na 2 CO 3 · 10H 2 O) теряет воду при контакте с воздухом.
Каменная кладка
Первичные высолы
Первичные высолы называются таковыми, поскольку они обычно возникают во время первоначального отверждения цементного продукта. Это часто происходит в каменной кладке , особенно в кирпичной кладке , а также в некоторых противопожарных растворах , когда вода, движущаяся через стену или другую конструкцию, или вода, вытесняемая из-за тепла гидратации при образовании цементного камня, приносит соли в поверхности, которые обычно не связываются как часть цементного камня. Когда вода испаряется, остается соль, которая образует белый пушистый осадок, который обычно можно смахнуть. Образовавшиеся белые отложения в данном случае называются «высолами». В этом контексте высолы иногда называют «селитрой». Поскольку первичные высолы выделяют соли, которые обычно не входят в состав цементного камня, это не структурная, а, скорее, эстетическая проблема. [ необходима цитата ]
Для контроля первичного высолов обычно используются составы, содержащие жидкие смеси жирных кислот (например, олеиновой кислоты и линолевой кислоты). Маслянистая жидкая добавка вводится в замесную смесь на ранней стадии путем нанесения покрытия на частицы песка перед введением какой-либо водной смеси, так что маслянистая добавка равномерно распределяется по всей замесной бетонной смеси. [1]
Вторичные высолы
Вторичным высолам называют так, что они не возникают в результате образования цементного камня или сопровождающих его продуктов гидратации. Скорее, это обычно происходит из-за внешнего воздействия конкретных ядов, таких как хлориды. Очень распространенный пример вторичного высолов - это железобетонные мосты и гаражи. Солевые растворы образуются из-за наличия в зимний период дорожной соли. Этот солевой раствор впитывается в бетон, где он может начать растворять цементный камень, что имеет первостепенное значение для конструкции. Виртуальные сталактиты в некоторых случаях могут образовываться в результате растворения цементного камня, свисающего с трещин в бетонных конструкциях. Если этот процесс начался, структурная целостность бетонного элемента находится под угрозой. Это общая проблема транспортной инфраструктуры и обслуживания зданий . Вторичные высолы сродни остеопорозу бетона.
Для контроля вторичного высола смеси, содержащие водную дисперсию стеарата кальция (CSD), часто добавляют на более поздней стадии процесса дозирования с водой для смешивания. В типичном процессе дозирования песок сначала загружается в смеситель, затем добавляется первичная добавка против выцветания на масляной основе при постоянном перемешивании, чтобы позволить маслу покрыть песок. Затем добавляют грубые заполнители, красители и цемент, а затем воду. Если используется CSD, он обычно вводится в этот момент 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 полученную бетонную кладку водоотталкивающей, поскольку частицы CSD хорошо распределяются в порах устройства, препятствуя капиллярному движению воды. [1]
Кальтемит также является вторичным отложением, полученным из бетона, строительного раствора или извести, которые можно ошибочно принять за высолы. Calthemites обычно осаждают в виде кальцита , который является наиболее стабильной полиморфной из карбоната кальция (СаСО 3 ). [2] [3]
Защита от высолов
Единственный способ полностью и навсегда предотвратить (как первичное, так и вторичное) высолов в цементных материалах - это использовать специальные добавки, которые химически реагируют и связывают примеси на основе солей в бетоне, когда присутствует водород (H). Химическая реакция в этих специальных добавках расплавляет хлорид натрия на наномолекулярном уровне, превращая его в химические вещества, не содержащие натрия, и другие безвредные вещества, которые не выщелачиваются или не мигрируют на поверхность. Фактически, нанотехнология в этих добавках может быть в 100000 раз меньше, чем даже мельчайшие 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 снова начинают реагировать, когда бетон подвергается воздействию влаги.
Также можно защитить пористые строительные материалы, такие как кирпич, черепица, бетон и просто от высолов, обработав материал пропитывающим гидрофобным герметиком. Это герметик, который отталкивает воду и достаточно глубоко проникает в материал, чтобы вода и растворенные соли не попадали на поверхность. Однако в климате, где замораживание является проблемой, такой герметик может привести к повреждению в результате циклов замораживания / оттаивания. И хотя он помогает защитить от высолов, он не может полностью предотвратить проблему.
Выцветание бетона часто можно удалить с помощью фосфорной кислоты. После нанесения кислотный раствор нейтрализуется мягким разбавленным моющим средством, а затем хорошо промывается 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, которые предотвращают ржавление. Также можно использовать арматуру из нержавеющей стали.
Некоторые типы цемента менее устойчивы к хлоридам, чем другие. Следовательно, выбор цемента может иметь большое влияние на реакцию бетона на хлориды.
Современные гидрофобизаторы помогают создать паропроницаемый барьер; жидкая вода, особенно от ветровых дождей, не попадет в кирпич и кладку. Водяной пар может выходить изнутри здания или из-под брусчатки. Это уменьшит высолы, растрескивание и образование накипи, которые могут возникнуть из-за попадания воды внутрь кирпичной основы и замерзания в холодную погоду. Много лет назад гидрофобизаторы задерживали влагу в кирпичной стене, создавая больше проблем, чем решали. Конденсация в районах, которые испытали четыре сезона, были гораздо более проблематичными, чем их аналоги.
Галерея
Первичные высолы на кирпичной стене в Германии .
Первичные высолы на противопожарном растворе в Городском центре Миссиссоги в Миссиссоге, мэрия Онтарио .
Существенные первичные высолы на здании в Денвере, Колорадо .
Смотрите также
Рекомендации
- ^ a b США 5460648
- ^ Смит, GK (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». Труды 30-й конференции Австралийской спелеологической федерации, Эксмаут, Западная Австралия, под редакцией Molds, T., стр. 93-108