Химическое фрезерование бетонных оснований и

Профессиональные
Материалы
Для строителей
ГИДРОФОБИЗАЦИЯ ФАСАДОВ И ПРИДАНИЕ ИМ
ВОДООТТАЛКИВАЮЩИХ СВОЙСТВ
Высолы на фасадах и борьба с ними с применением материалов и технологий
"Строймост"
Здания и сооружения в процессе строительства и эксплуатации подвергаются агрессивному воздействию
окружающей среды - перепадам температур, воды и влаги, газов и аэрозолей различного химического состава и на
фасадах зданий из бетона, кирпича, природного и искусственного камня, оштукатуренных и облицованных керамической
плиткой, на тротуарных и фасадных бетонных плитах появляются высолы (выцветы, налет).
Солевой налет на фасадах не только ухудшает внешний вид зданий и сооружений и портит городской пейзаж.
Противогололедные средства, содержащиеся в атмосфере окислы азота, сернистого и других газов, отработавшие
автомобильные газы и промышленные выбросы, химически реагируя с солями на поверхности фасадов, способны
образовывать агрессивные соединения, разрушающие бетон и кирпич в процессе эксплуатации.
При бетонных, кладочных, штукатурных, плиточных и окрасочных работах высолы препятствуют смачиванию
основания штукатурной или клеевой растворной смесью или краской, их проникновению вглубь бетона и кирпича и
образованию между ними прочной адгезионной связи. Это приводит к появлению "холодного шва" - уменьшению или
отсутствию сцепления отделочных материалов с основанием.
Высолы также служат причиной появления значительных механических напряжений, от которых с течением времени
разрушаются бетон и кирпич. Такие напряжения возникают от знакопеременного изменения объема солей при потере или
присоединении кристаллизационной воды и могут быть более значительными, чем даже вызываемые действием
замерзающей в порах материалов воды.
Высолы и их удаление.
В строительной науке высолы подразделяются на первичные и вторичные.
Первичные высолы проявляются уже на стадии твердения бетона, штукатурки или кладочного раствора.
Капилляры нового бетона или раствора заполнены водным раствором продуктов гидратации цемента, главным
образом гидроксидом кальция Са(ОН)2, который обладает заметной растворимостью в воде. В процессе образования
цементного камня гидроксид кальция реагирует с содержащимся в воздухе углекислым газом СО 2, карбонизируется и
капилляры оказываются заполненными карбонатом кальция СаСО3, по химическому составу - известняком. В процессе
твердения бетона происходит массоперенос гидроксида кальция из объема на поверхность и по пленке воды, практически
постоянно присутствующей на поверхности бетона, гидроксид кальция распространяется по всей поверхности,
карбонизируется и после высыхания воды образует нерастворимый в воде и не смываемый водой и дождем налет –
высол.
На кирпиче высол появляется в случае использования засоленной, не отвечающей нормативным требованиям по
содержанию солей, глины и добавления цемента с большим содержанием натриевых солей и представляет собой
растворимый или нерастворимый в воде солевой налет сложного химического состава или это - гидроксид кальция,
проникший по порам и капиллярам кирпича из кладочного раствора.
Вторичные высолы образуются в процессе эксплуатации конструкций при старении бетона и кирпича под
воздействием внешней среды и проявляются как общее или локальное (местное) осветление поверхности за счет
образования нерастворимой в воде пленки карбоната кальция и других солей.
Высолы часто окаймляют отсыревшие места штукатурки на границе инфильтрационных пятен или полос.
Обычно высолы образуются при нарушении нормального влажностного режима стен, что вызывает усиленный приток
влаги к данному участку конструкции из других мест.
Вносят свой вклад в образование высолов добавки, рекомендованные ГОСТ 24211-2003 "Добавки для бетонов.
Общие технические требования": ускоряющие или замедляющие схватывание бетонных смесей и твердение бетона,
противоморозные добавки-электролиты и пластифицирующие добавки, ЛСТ, ЛСТМ, С-3 и др.
Использование доменных шлаков, золы-уноса тепловых электростанций и других природных и искусственных
химических добавок для бетонов, вводимых в бетоны для улучшения технологических свойств бетонных смесей и свойств
бетонов и снижения их себестоимости, также может приводить к образованию высолов.
Интенсивность образования высолов зависит от количества влаги, прошедшей в жидкой фазе к поверхности,
химического состава и концентрации растворимых солей при испарении воды и величины площади, с которой происходит
ее испарение.
Традиционным способом удаления высолов является обработка бетона и кирпича растворами соляной,
ортофосфорной, лимонной, уксусной и других кислот (и их сочетаний) обладающих мощным разрушительным действием.
При обработке соляной кислотой в толще бетона образуется хлористый натрий, который, даже будучи нейтрализован
раствором едкого натра (каустической содой - NаОН), разрушает контактные слои между цементным камнем и
заполнителем и уменьшает прочность бетона с резким возрастанием его проницаемости. Обработка кислотами разрушает
строительные материалы, резко снижает их долговечность, приводит к интенсивной ветровой эррозии и загрязнению
окружающей среды, изменяет фактуру и цвет поверхности и не соответствует современным техническим требованиям и
экологическим нормам.
К сожалению использование перечисленных кислот, несмотря на их очевидное разрушительное воздействие на
материалы, до настоящего времени остается единственным техническим приемом, так как механический способ и
применение синтетических моющих средств (СМС) не эффективны для удаления высолов.
В последние годы на рынке строительных материалов появился большой ассортимент отечественных и зарубежных
составов для удаления высолов сомнительного происхождения и низкого качества.
Автором настоящей статьи разработан и Научно-производственной фирмой "Строймост" серийно производится
универсальный очиститель высолов " СКРЕПЕР" на водной основе для щадящей, происходящей без разрушения
обрабатываемых материалов, очистки фасадов из бетона, красного и силикатного рядового и облицовочного кирпича,
природного и искусственного декоративного камня, керамической плитки и керамогранита, черепицы, тротуарных и
фасадных вибролитых и вибропрессованных бетонных плит и малых архитектурных форм от высолов.
стр. 2
Начиная с 2003 года фасады московского жилого массива "Алые паруса" обрабатывались очистителем " СКРЕПЕР".
Лабораторией теплофизики и долговечности строительных конструкций НИИ Строительной физики РАН (по договору
с московской строительной фирмой "Донстрой") проведен сравнительный анализ эффективности имеющихся на рынке
очистителей фасадов от высолов.
Лабораторные исследования и натурные испытания показали, что универсальный очиститель высолов "СКРЕПЕР"
удаляет с фасадов весь спектр растворимых и нерастворимых в воде высолов разной химической природы - карбонатов,
сульфатов, нитратов, хлоридов и их сочетаний и является наиболее эффективным, безопасным и экологичным, по
сравнению со всеми представленными на строительном рынке.
Необходимо отметить, что при очистке фасадов "Алых парусов" от высолов, производителями высотных работ
была допущена техническая ошибка. Несмотря на полученные ими рекомендации, после очистки кирпичная поверхность
не обрабатывалась гидрофобизатором для придания ей свойства несмачиваемости водой. В результате при насыщении
кирпича водой при первом-втором дожде и ее высыхании неизбежно происходили повторные высолы и требовалась новая
очистка высолов.
Гидрофобизация фасадов и придание им водоотталкивающих свойств.
Одной из важнейших проблем в строительстве является повышение долговечности зданий и сооружений и снижение
затрат на их ремонт.
Большинство строительных материалов обладают высокой пористостью и подвержены набуханию за счет
капиллярного всасывания воды, в результате которого обеспечивается постоянный медленный перенос воды из области с
высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.
Вода, мигрируя в порах, постепенно растворяет кристаллы солей, что при переменном увлажнении и высыхании
нарушает структуру материалов и снижает их прочность.
В результате диффузии растворенные в воде соли выходят на поверхность строительной конструкции и образуют на
ней пятна - "высолы", которые ухудшают внешний вид здания и нарушают его теплообмен.
Вода при замерзании увеличивается в объеме до 10%, что создает в порах материалов давление свыше 200 МПА
(2т/см² !). Даже наиболее прочные из них не в силах противостоять такому внутреннему давлению без образования
микротрещин, а затем и макротрещин.
Поэтому, для увеличения долговечности и повышения эксплуатационных свойств строительных материалов и
конструкций прежде всего их следует защищать от негативного воздействия воды.
Бетон и красный кирпич могут обладать значительным (до 90%) водопоглощением. Влага по бетонной стене или
кирпичной кладке может подниматься на высоту до 2 м, при этом ухудшается теплоизолирующая способность стен,
появляются высолы на стенах, развивается плесень.
Гидрофобизация бетонных и кирпичных конструкций значительно улучшает их эксплуатационные качества практически утрачивается способность к капиллярному подсосу воды и водных растворов солей, уменьшается загрязнение
под воздействием атмосферных факторов, повышается морозостойкость. Водопоглощение обработанного кирпича
снижается в отдельных случаях в 15-40 раз, а теплозащитные свойства кладки существенно повышаются с получением
значительного энергосбережения.
В настоящее время для решения этой задачи в основном применяются гидрофобизаторы на основе
алкилсиликонатов, олигоорганогидридсилоксанов и др., которые глубоко проникают в поры, при высыхании не образуют
поверхностной корки, не препятствуют испарению влаги из материала, сохраняют цвет и фактуру поверхности, обладают
высокой химической стойкостью и стойкостью к атмосферным воздействиям.
Гидрофобизаторы защищают конструкции от капиллярного всасывания (основанного на реализации капиллярного
эффекта) и уменьшают или полностью предотвращают перенос влаги.
Однако если наружные поверхности имеют поры сравнительно больших размеров (более 1 мм) включается другой
механизм переноса воды и влаги – гравитационный (под действием силы тяжести). В этом случае даже через
гидрофобизированные поры вода все же будет насыщать материал.
Гидрофобизаторы устраняют капиллярный перенос воды за счет устройства капиллярно-неактивного слоя –
гидрофобного барьера и придают ограждающим конструкциям водоотталкивающие свойства, длительно сохраняющиеся во
времени, защищают их от вредных атмосферных воздействий, повышают устойчивость к загрязнению и поражению
плесневыми грибками.
В многослойных ограждающих конструкциях различные слои материалов должны располагаться по следующей
схеме: от внутренней поверхности к наружной - с уменьшением коэффициента теплопроводности и, наоборот, с
увеличением коэффициента паропроницаемости. Именно поэтому гидрофобизаторы не должны быть кольматирующими
(закрывающими поры) и не уменьшать паропроницаемость ограждающих конструкций.
В бетонах общий объем пор в среднем составляет 4-8%; при этом относительное содержание крупных пор (средний
диаметр 1,4 мм), средних пор (средний диаметр 0,5 мм) и мелких пор (средний диаметр 0,1 мм) приблизительно одинаково.
Учитывая, что химически фиксированная кремнийорганическая пленка имеет толщину от 10 до 300 Å, что соответствует
слою, содержащему в поперечном сечении от 1 до нескольких десятков молекул гидрофобизатора, можно пренебречь
таким уменьшением эффективного диаметра пор и рассматривать паропроницаемость, как не претерпевшую изменения
при гидрофобизации.
Теплопроводность материалов в водонасыщенном состоянии существенно выше, чем в сухом, и гидрофобизаторы,
не давая воде проникать внутрь конструкций, сохраняют теплопроводность на уровне сухого материала и вносят большой
вклад в энергосбережение в процессе эксплуатации зданий.
Таким образом, гидрофобизаторы надежно защищают ограждающие конструкции от воздействия воды; исключают
разрушение материалов за счет снижения прочности в результате нарушения внутренней структуры материалов и
попеременного замерзания и оттаивания содержащейся в них воды с образованием микро- и макротрещин; не изменяют
теплопроводности и паропроницаемости материалов за счет водонасыщения.
Применение гидрофобизаторов – прямой путь увеличения долговечности и повышения эксплуатационных свойств
строительных конструкций.
стр. 3
При поверхностной гидрофобизации растворами кремнийорганических соединений, обладающих низкой вязкостью и
поверхностным натяжением, они глубоко проникают в мельчайшие поры материала. Глубина проникания тем больше, чем
ниже поверхностное натяжение и вязкость гидрофобизатора и выше пористость строительного материала. Для кирпича и
штукатурки она достигает 10 мм и более. Стенки пор и все частицы материала, соприкасающиеся с гидрофобизатором, в
результате поверхностных химических реакций и процессов адсорбции обволакиваются тончайшей невидимой
водоотталкивающей пленкой. Обработанный материал теряет способность смачиваться водой и капиллярно ее всасывать.
Поверхностной гидрофобизации подвергают каменную кладку (особенно из неморозостойкого кирпича), пористые
каменные породы, плитки, известняки, стыки наружных стен, фасады домов, цементные стяжки в междуэтажных
перекрытиях санузлов, силикатные, известковые и цементные краски и штукатурки.
Кирпичные и бетонные фасады зданий обрабатывают гидрофобизаторами, нанося их обильно до насыщения и
равномерно по всей поверхности кладки (предварительно очищенной от грязи и высолов) в один-два слоя "мокрый помокрому" не допуская нанесения на уже высохший слой. Обрабатывать поверхности рекомендуется в сухую погоду при
температуре выше плюс 5ºС. Гидрофобизированные поверхности кирпичных кладок зданий сооружений сохраняют
хороший внешний вид и гидрофобные свойства длительное время.
Принцип работы гидрофобизаторов.
Гидрофобизирующие составы не являются гидроизоляционными – они не кольматируют (не закупоривают) поры
бетона и кирпича, а защищают материал от капиллярного подсоса воды за счет изменения краевого угла смачивания
поверхности.
При нанесении на поверхность, проникновения в поры и высыхании воды (в случае применения гидрофобизаторов на
водной основе) или растворителя (при использовании органорастворимых гидрофобизаторов) на стенках пор образуется
тонкий слой полимера, который не смачивается водой и не позволяет воде проникать в поры – не реализуется
капиллярный эффект.
Гидрофобизаторы оставляют поры открытыми и паропроницаемость (воздухопроницаемость) материалов
сохраняется практически на первоначальном уровне.
При повышении же внутреннего давления паровоздушной среды и воды в материале и за счет протечек или
образования конденсата при переходе через точку росы, вода будет поступать через поры на наружную сторону стены.
В этом случае вода несет с собой растворенные соли, которые выходят на поверхность и образуют после высыхания
стойкий солевой налет.
В этом случае эффективность гидрофобизаторов ограничивается тем, что прочность сцепления солей с
кремнийорганическим (силиконовым) полимером близка к нулевому значению и высолы легко удаляются при мытье водой
или смываются дождем.
Гарантии эффективности применения гидрофобизаторов.
Гарантией эффективности поверхностной гидрофобной обработки в борьбе с высолами является использования
сырья с малым содержанием водорастворимых солей и других соединений, которые на стадии изготовления материалов
вступают в реакцию с образованием водонерастворимых соединений.
Сырье для производства материалов, сами материалы и конструктивные мероприятия в общем виде должны
обладать следующими качествами:
- цементы должны содержать минимальное количество едких щелочей Na 2O и K2O; количество их не должно
превышать 0,6% по массе в пересчете на Na2O;
- в щебне и гравии не допускается содержание соединений более 0,1% по массе в пересчете на ион хлора, а в песке
более 0,15%. По расчетам ГУП НИИЖБ содержание растворимых солей в песке и крупном заполнителе не должно быть
более 0,01% по массе;
- по данным ГУП НИИЖБ, количество растворимых солей, способных образовывать кристаллогидраты (щёлочи,
сульфаты, нитраты, нитриты, карбонаты, и др.), вносимых в раствор и бетон с добавками, не должно превышать 0,1% от
массы цемента;
- содержание растворимых солей в кирпиче и керамических блоках по расчетам ГУП НИИЖБ должно быть не более
0,7 мг-экв на 100 г материала. Для каждого состава шихты необходимо подбирать температуру обжига из условия
получения лицевого кирпича с минимальным водопоглощением в пределах требований ГОСТ 530;
- вода затворения по составу примесей должна отвечать требованиям ГОСТ 23732;
- устройство эффективного горизонтального барьера для поднимающейся (капиллярной) влаги;
- надежная гидроизоляция, борьба с протечками и удаление грунтовой воды с помощью дренажа;
- отсутствие в материалах пор с размером более 1 мм для предотвращения переноса воды не по капиллярному, а по
гравитационному механизму.
Научно-производственной фирмой "Строймост" разработаны и серийно производятся кремнийорганические
гидрофобизаторы на водной основе:
- "ПОРЦЕМ" для бетона, красного и силикатного кирпича, природного и искусственного камня, вибролитых и
вибропрессованных тротуарных и фасадных плит;
- "ПОРГИПС" для гипсовых и магнезиальных фасадных и интерьерных плит, полов, облицовочной плитки,
гипсокартонных листов, гипсо-стружечных плит, наружной и внутренней лепнины и малых архитектурных форм.
После обработки фасадов " ПОРЦЕМ" и " ПОРГИПС" на кирпиче, бетоне или гипсе не образуется поверхностной
пленки и не наблюдается эффект кольматации - поры остаются открытыми и паропроницаемость материалов сохраняется
практически на исходном уровне.
На бетонных, оштукатуренных и кирпичных фасадах изготовленных из качественных материалов и в точном
соответствии с проектом, применение гидрофобизатора " ПОРЦЕМ" и " ПОРГИПС" гарантирует отсутствие образования
вторичных высолов в течение 2-4 лет и более.
Водопоглощение и капиллярный подсос обработанных материалов снижаются до 20 раз с сохранением
теплоизоляционных свойств, практически на исходном уровне.
Особенностью составов является то, что обработанные поверхности после длительного контакта с водой и
высыхания не имеют повторных высолов.