Цветение - Efflorescence

Вторичные высолы на плотине Роберт Мозес Ниагарская электростанция.

В химия, высол (что на французском означает «расцвести») - это миграция соль к 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 присутствует внутри. Некоторые люди описывают обратный процесс, когда соль изначально присутствует снаружи, а затем переносится внутрь в растворе, как «вторичное высоливание». Однако другие^{[ВОЗ? ]} дал бы этому последнему явлению другое название^{[требуется разъяснение ]} полностью.

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 компонентов материалов). Выцветание может закупорить поры пористых материалов, что приведет к разрушению этих материалов внутренним давлением воды, как это видно при растрескивании кирпича.

Примеры

А 5 молярная концентрация водная капля NaCl спонтанно кристаллизуется при относительной влажности 45% (298 K ) с образованием куба NaCl по механизму гомогенной нуклеации. Исходная вода переходит в газовую фазу.
Гипс (CaSO₄.2H₂O) представляет собой твердый гидрат, который в достаточно сухой среде отдает воду в газовую фазу и образует ангидрит (CaSO₄).
Сульфат меди (II) (синий) (CuSO₄.5H₂O) 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).
Карбонат натрия декагидрат (Na₂CO₃.10H₂O) теряет воду при контакте с воздухом.

Кирпичная кладка

Первичные высолы

Первичные высолы называются таковыми, так как они обычно возникают при первоначальном отверждении цементного продукта. Часто возникает на кирпичная кладка строительство, особенно кирпич, а также некоторые противопожарные минометы, когда вода движется через стену или другую конструкцию, или когда вода вытесняется из-за тепла гидратации при образовании цементного камня, на поверхность выносятся соли, 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 проблема, а скорее эстетическая проблема.^{[нужна цитата ]}

Для контроля первичного высолов обычно используются составы, содержащие жидкие смеси жирных кислот (например, олеиновой кислоты и линолевой кислоты). Маслянистая жидкая добавка вводится в загрузочную смесь на ранней стадии путем нанесения покрытия на частицы песка перед введением какой-либо водной смеси, так что маслянистая добавка равномерно распределяется по бетонной загрузочной 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, например, хлоридов. Очень распространенный пример вторичных 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. Виртуальный сталактиты в некоторых случаях может образовываться в результате растворения цементного камня, свисания трещин в бетонных конструкциях. Если этот процесс начался, структурная целостность бетонного элемента оказывается под угрозой. Это общая транспортная инфраструктура и строительство забота о техническом обслуживании. Вторичные высолы сродни остеопороз бетона.

Для борьбы с вторичными высолами используются добавки на водной основе. стеарат кальция дисперсии (CSD) часто добавляют на более позднем этапе процесса дозирования вместе с водой для смешивания. В типичном процессе дозирования песок сначала загружается в смеситель, затем добавляется первичная добавка, предотвращающая выцветание, на масляной основе при постоянном перемешивании, чтобы масло могло покрыть песок. Затем добавляют крупнозернистые заполнители, красители и цемент, а затем воду. Если используется CSD, он обычно вводится в этот момент во время или после добавления воды для смеси. 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 привести к получению бетонная кладка водоотталкивающий, поскольку частицы CSD хорошо распределяются в порах устройства, препятствуя капиллярному движению воды.^[1]

Кальтемит также является вторичным отложением, полученным из бетона, раствора или извести, которое можно ошибочно принять за высолы. Кальтемиты обычно откладываются в виде кальцита, который является наиболее стабильным. полиморф из карбонат кальция (CaCO₃).^[2]^[3]

Защита от высолов

Единственный способ полностью и навсегда предотвратить (как первичное, так и вторичное) высолы в цементных материалах - это использовать специальные примеси которые химически реагируют и связывают примеси на основе солей в бетоне, когда водород (H) присутствует. 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 будут выщелачиваться или мигрировать на поверхность. Фактически, нанотехнологии в этих добавках могут быть до 100000 раз меньше, чем даже мельчайшие частицы цемента, что позволяет их молекулам буквально проходить через минералы цемента или песок частицы и в конечном итоге становятся частью цемента или песка, с которыми они вступают в реакцию. 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, плитка, 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 это поможет защитить от высолов, это не может навсегда предотвратить проблему.

Высолы часто можно удалить с бетона 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.

Обычные меры защиты арматуры включают использование эпоксидного покрытия, а также использование небольшого электрического заряда, которые предотвращают ржавчину. 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 выцветание, 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 г. Германия.
Первичные высолы на противопожарный миномет в Общественный центр Миссиссоги в Миссиссауга, Онтарио Ратуша.
Существенные первичные высолы на здании в Денвер, Колорадо.

Вторичное высолы - растворение цементного камня и атака арматуры
Вторичные высолы
Бетонные вторичные отложения карбоната кальция создают кальтемитовые сталактиты, который можно ошибочно принять за высолы.