М. И. Хигерович и P. М. Либерман. Солевые выцветы на наружных стенах. 1936

Источник фото: homepreservationmanual.com

 

 

 

Статья архитекторов М. И. Хигеровича и P. М. Либермана «Солевые выцветы на наружных стенах» из сборника «Проблемы архитектуры : Сборник материалов : Том I, книга 1» (Москва : Издательство Всесоюзной Академии архитектуры, 1936).

 

 

 

 

 

 

 

На наружных стенах каменных, кирпичных и бетонных сооружений часто появляются белые, а иногда окрашенные аморфные или кристаллические образования, носящие название высолок, или выцветов. Исследование физико-химической сущности процессов образования таких выцветов, изучение причин, непосредственно обусловливающих их появление, и рекогносцировочное исследование методов борьбы с солевыми образованиями — все эти вопросы служили предметом работы, проводившейся нами с 1934 г. в лаборатории отделочных работ Всесоюзной академии архитектуры.

 

 

 

Причины, обусловливающие появление выцветов, вообще говоря, весьма разнообразны: одни из них лежат в природе материала кладки, штукатурки или раствора, другие в конструктивных и эксплоатационных особенностях данного сооружения. Но, как правило, источником образования выцветов и пятен могут быть материалы, содержащие растворимые соли или имеющие в своем составе элементы, вызывающие образование солей. Таким же источником могут явиться воды, проникающие в ту или иную часть сооружения и обогащающие его щелочами, солями и т. п. Аналогичную роль играют газы, поглощаемые и реагирующие о материалом частей здания.

 

Растворимые соли сами по себе могут содержаться в кирпиче, цементе, извести, гипсе, песке и в прочих строительных материалах, вяжущих и инертных, а также в воде, употребляемой для их производства или затворения. Эти соли могут проникать из почвы, особенно если речь идет о насыпном грунте, содержащем золы и шлаки. Возможно также образование солей за счет нейтрализации газов, адсорбируемых материалом из атмосферы (углекислота, сернистый газ) гидратом окиси кальция, который содержится в известковом растворе или цементе. Не исключено и солеобразование вследствие поглощения аммиака из воздуха, а также благодаря переносу солей морскими ветрами при определенной влажности воздуха.

 

 

 

Солевые образования на кирпиче могут возникнуть как непосредственно по выпуске его из производства, так равно и в процессе эксплоатации сооружения.

 

Причинами образования выцветов на кирпичной кладке могут быть растворимые соли, находящиеся как в сырой глине, так и образующиеся в процессе обжига, благодаря действию сернистого газа, а также соли, попадающие из строительного раствора, из сопряженных материалов, из грунта и т. д.

 

В глине, из которой изготовляется кирпич, могут присутствовать главным образом сульфаты, нитраты и хлориды натрия, калия, кальция и магния; реже — железа и алюминия.

 

 

Рис. 1. Обожженные плотные цилиндры с находящимися в них цементными растворами

 

 

 

Вопрос о роли цемента самого по себе в процессах образования солевых выцветов разно понимается различными исследователями.

 

Так, например Г. Дементьев («Строительная промышленность» 1934, № 9) считает содержание растворимых солей в цементе недостаточным для образования солевых налетов. В противоположность ему Florentin («Le Ciment», № 5, 1929) отмечает способность цементов самих по себе давать выцветы и пятна.

 

Аналогичные выводы (о различной способности разных сортов цемента давать солевые образования) приведены и в работе лаборатории Университета Пюрдю (США).

 

Этот спорный вопрос был подвергнут экспериментальному изучению в лаборатории отделочных работ Академии архитектуры, причем в работе нами был применен так называемый «метод пористых цилиндров». С помощью этих цилиндров были созданы условия, более или менее соответствующие эксплоатационным и вместе с тем способствующие более ускоренному, чем на практике, протеканию процесса.

 

Эти цилиндры, после предварительной тщательной очистки (промывание соляной кислотой и водой), наполнялись на 1/20 своей высоты испытуемыми вяжущими или строительными растворами. Через сутки цилиндры ставились в кристаллизаторы с водой, при этом вода смачивала лишь нижнюю часть цилиндра. Вода вымывала соли, подымалась в силу капиллярности по стенкам цилиндров, с наружной стороны которых шло интенсивное испарение воды и, следовательно, увеличение концентрации солевых растворов. С течением времени на наружных стенках появлялись солевые налеты, которые счищались и подвергались анализу.

 

Оказалось, что портланд-цемент сам по себе способен образовывать выцветы. Даже при ничтожном содержании растворимых солей в портланд-цементе, благодаря процессам миграции солей, происходит увеличение концентрации и возможность их появления на поверхности в заметных количествах.

 

С введением различных добавок (CaCl₂ и т. д.) в воду затворения повышается количество солевых образований и изменяется их качественный состав.

 

Что касается качественного состава выцветов, то, в большинстве случаев, они представляют собой соли щелочных, щелочно-земельных металлов, железа и алюминия.

 

Качественный и количественный состав солевых образований изменяется в зависимости от сорта цемента, количества взятой для затворения воды и ряда других условий.

 

В частности, нами экспериментально доказано, что с увеличением количества воды затворения солевые выцветы становятся обильнее, что объясняется относительно усиленным гидролизом цемента.

 

 

 

Соли могут находиться в воде, которая употребляется для гашения, и таким путем попасть в известь. Некоторые соли могут содержаться в исходном сырье (известняке).

 

Кроме того, известь может обогащаться растворимыми солями в процессе ее гашения в творильных ямах, куда эти соли проникают из почвы. Соли остаются в гашеной извести, если последняя хранится в цементированных мало водопроницаемых ямах.

 

В таких условиях гашения соли не могут исчезнуть. Если же известь оставляют в свежевырытых ямах, соли впитываются в окружающую почву, и известь бывает почти свободна от растворимых примесей.

 

Главнейшие из солей, загрязняющих известь: сернокислый натр, сернокислый магний и гипс.

 

 

 

В лаборатории отделочных работ Академии архитектуры авторами были проведены опыты, имевшие целью выявить сравнительную способность связывающих кирпич цементных, известковых и смешанных растворов давать выцветы.

 

Опыты носили ориентировочный характер и сводились к следующему.

 

Стандартные красные кирпичи Владивостокского завода попарно скреплялись: 1) №№ 1—2 — цементным раствором состава 1 : 6 (цемент : нормальный песок); 2) №№ 3—4 — смешанным раствором состава 1 : 5,5 : 0,5 (цемент : нормальный песок : известь-пушонка; 3) №№ 5—6 — известковым раствором, состоящим из 1 части пушонки и 6 частей нормального песка. После 10-дневного хранения на воздухе связанные раствором кирпичи были поставлены на ребро на 3 см (считая от нижнего края) в три отдельных сосуда с дистиллированной водой, где они простояли два с половиной месяца. На кирпичах №№ 1—2 через 3 недели после погружения в воду в надводной части появилась плесень, постепенно захватывавшая все большую площадь (см. рис. 2, средний сосуд). После 2½-месячного хранения в воде кирпичи были вынуты и подсушены на воздухе. Появившиеся выцветы были счищены; количество налета было очень мало (0,04 г), поэтому налеты были исследованы только качественно. Вода, в которой хранились образцы, также исследовалась качественно.

 

 

Рис. 2. Кирпичи, скрепленные: I — цементным раствором, II — смешанным раствором, III — известковым раствором

 

 

При прокаливании в тигле осадок обнаруживал большую потерю веса; в оставшейся части были найдены железо и кальций. В воде были найдены Al, Fe, Са, Mg, SO₃ и Cl. На кирпичах №№ 3—4 также появился белый, очень явственный налет через месяц после погружения в воду (крайний слева сосуд). На одном из углов кирпича выделилось несколько бесцветных, игольчатых кристаллов. Качественно в счищенном налете были обнаружены Fe, Са, SO₃, Na. В воде, в которой хранились кирпичи, обнаружены ионы алюминия, железа, кальция, магния, SO3 и хлора.

 

На кирпичах №№ 5—6, погруженных в воду, через два с половиной месяца появился незначительный налет (видно на рис. 2), который не удалось исследовать даже качественно. Вода, в которой хранились кирпичи №№ 5—6, содержала Al, Fe, Са, Mg, SO₃ и Cl.

 

Из результатов проведенных опытов и из рисунка 2 (крайний справа кирпич) видно, что в одинаковых условиях опыта известковый раствор, как соединительный материал, дал меньше выцветов, чем цементный и смешанный растворы, что указывает на роль цемента как такового в выцветообразованиях.

 

Смешанный раствор, по количеству и скорости образования выцветов, занял промежуточное положение между цементным и известковым.

 

 

 

Многочисленные причины конструктивного порядка, способствующие-появлению выцветов: устройство балконов без соответствующего отвода воды, отсутствие сливов и водонепроницаемых поверхностных покрытий на различных выступающих частях архитектурных украшений зданий, отсутствие свеса кровельных покрытий и его малые размеры; проектирование в погоне за четкостью горизонтальных линий, например, зонтов над входными дверями без скатов и т. д.

 

Не меньшее значение имеют причины эксплоатационного порядка (порча крыши над стеной, повреждение водосточных труб, вызывающее обильное смачивание водой некоторых участков штукатурки, и т. д.).

 

Далее, причинами, обусловливающими появление выцветов, могут явиться: загрязненность растворимыми солями инертного заполнителя растворов и бетонов, солевые добавки, вводимые в строительные растворы и бетоны в целях ускорения схватывания или возможности производить работы на морозе.

 

Растворимые соли могут появляться также в результате обменных реакций при нахождении в конструкции некоторых разнородных материалов. Такие реакции возникают, например, между магнезиальными солями ксилолита или фибролита и свободной известью цементного раствора при наличии влаги.

 

Неправильные приемы техники отделочных работ, недоброкачественность исходных материалов — все это может вызвать и ускорить появление выцветов.

 

 

 

Для борьбы с солевыми выцветами может служить ряд мер, как предупредительного, так и лечебного характера. Конечно, наиболее эффективными являются профилактические мероприятия.

 

Предупредительные мероприятия могут быть сведены в следующие группы:

 

 

Рис. 3. Пористые цилиндры, покрытые выцветами

 

 

В работе, проведенной авторами в 1934 г., отмечен ряд конкретных мероприятий по каждому из приведенных разделов.

 

Так, например в производстве облицовочного кирпича, для переведения солей в нерастворимое соединение, с целью предупреждения возникновения солевых выцветов, рекомендуется добавка хлористого или углекислого бария.

 

Вместе с тем, правильный режим обжига является одним из существенных условий предупреждения образования выцветов в готовой продукции и т. д.

 

Экспериментальная работа, проведенная авторами в лаборатории отделочных работ Академии архитектуры, показала, что одним из эффективных методов предупреждения образования выцветов на цементных растворах является введение в цемент добавок, содержащих активную кремнекислоту. В частности, в результате сравнительного исследования портландского и пуццоланового цементов (с помощью метода пористых цилиндров) выявилось, что количество солевых налетов на цилиндрах для пуццоланового цемента в 8—12 раз меньше, чем для портландского, и что таким образом, пуццолановые цементы менее склонны образовывать выцветы, чем обычные портландские.

 

 

 

Кроме обычных эксплоатационных мероприятий (своевременный ремонт крыши, сливов, водоотводных труб, желобов и т. п.), которые являются одним из самых эффективных средств борьбы с выцветами, имеются механический и химический способы их удаления.

 

Простейший механический способ удаления выцветов — это их очистка с помощью метелок, щеток и т. п. приспособлений, с последующей промывкой водой. Более сложный способ — удаление выцветов с естественных камней при помощи шлифовки.

 

Химический способ сводится к обработке пораженных выцветами участков слабыми водными растворами уксусной или соляной кислот. Применение кислот рекомендуется тогда, когда выцветы представляют собой в основном карбонат кальция. Если же солевые образования состоят из сульфатов или ванадатов, то рекомендуется употреблять чистую воду. Химическая очистка требует осторожности и точности в работе, так как проникновение подкисленных вод в материал кладки может вызвать образование растворимых солей, а иногда и непосредственное разрушение камня или строительного раствора.

 

Union technique du bâtiment et des traveaux publics («Le ciment», 1929, стр. 246 и сл.) отмечает опыт очистки солевых выцветов с помощью «пластыря», представляющего собою алебастр, растворенный на жавелевой воде или разбавленной соляной кислоте. Через несколько часов «пластырь» удаляется с помощью куска мягкого дерева; за этой операцией следует промывка очищаемой поверхности большим количеством воды с последующей шлифовкой пемзой.

 

Следует, однако, отметить, что применение как механического, так и химического способов очистки солевых выцветов не может служить гарантией, что через некоторый промежуток времени, вследствие процессов миграции солей в материале, выцветы не появятся снова.

 

Таким образом, главная роль в борьбе с солевыми выцветами должна принадлежать по преимуществу методам и приемам технологической, архитектурно-строительной и эксплоатационной профилактики.