Содержание статьи
Физико-химический механизм образования высолов
Высолы на керамическом кирпиче представляют собой кристаллические отложения водорастворимых солей на поверхности кладки. Процесс их образования обусловлен миграцией солевых растворов по капиллярно-пористой структуре материала с последующей кристаллизацией на лицевой поверхности при испарении влаги.
Капиллярная система керамического материала характеризуется наличием пор различного размера. Согласно исследованиям поровой структуры, наиболее интенсивное высолообразование происходит в кирпичах с преобладанием мезопор размером до 100 нм. Водный раствор солей перемещается по этим капиллярам под действием градиента влажности между внутренними и наружными слоями материала.
Расчет водопоглощения
Водопоглощение керамического кирпича определяется по формуле:
W = ((mн - mс) / mс) × 100%
где: mн - масса насыщенного водой образца (кг), mс - масса сухого образца (кг).
Согласно ГОСТ 530-2012, водопоглощение рядовых изделий должно быть не менее 6%, лицевых изделий - не менее 6% и не более 14%.
При высыхании кладки происходит испарение воды с поверхности кирпича. Растворенные в воде соли достигают лицевой поверхности, где вода испаряется, а соли кристаллизуются, образуя характерный белый налет. Одновременно с поверхностными высолами происходит рост кристаллов и внутри пор материала, что создает внутренние напряжения и может приводить к микроразрушениям структуры.
| Тип соли | Химическая формула | Источник образования | Растворимость в воде |
|---|---|---|---|
| Сульфат натрия | Na2SO4 | Цементный раствор, глинистое сырье | Высокая |
| Сульфат калия | K2SO4 | Глинистое сырье, добавки | Высокая |
| Карбонат кальция | CaCO3 | Цементный раствор, атмосферный CO2 | Низкая |
| Гидроксид кальция | Ca(OH)2 | Выщелачивание цементного камня | Средняя |
| Сульфат магния | MgSO4 | Грунтовые воды, глинистое сырье | Очень высокая |
Источники растворимых солей в кирпичной кладке
Появление высолов обусловлено присутствием растворимых солей, которые могут попадать в кладку из различных источников. Понимание этих источников необходимо для разработки эффективных мер профилактики.
Кладочный раствор
Основным источником солей является кладочный раствор. Портландцемент содержит щелочные соединения натрия и калия. Гидроксид кальция Ca(OH)2, образующийся при гидратации цемента, под воздействием углекислого газа атмосферы карбонизируется с образованием карбоната кальция. Применение противоморозных добавок, ускорителей твердения и пластификаторов значительно увеличивает содержание растворимых солей в растворе.
Сырье для производства кирпича
Глинистое сырье может содержать растворимые сульфаты натрия, калия, магния и кальция. При наличии в сырье пирита FeS2 в процессе обжига происходит его окисление с образованием серного ангидрида SO3, который взаимодействует с щелочными компонентами, образуя растворимые сульфаты. Карбонатные включения в глине также могут служить источником солей при недостаточной температуре обжига.
Вода для приготовления раствора
Жесткая вода с повышенным содержанием растворенных минеральных солей вносит дополнительный вклад в общее солесодержание кладочного раствора. Концентрация солей в воде не должна превышать 5000 мг/л для обеспечения качества раствора.
Внешние факторы
Грунтовые воды при недостаточной гидроизоляции фундамента могут подниматься по капиллярам кладки, принося растворенные соли. Атмосферные осадки, особенно в промышленных районах, могут содержать агрессивные соединения серы и азота. Засоление может происходить также в результате неправильного водоотведения с кровли здания.
| Источник солей | Основные соединения | Степень влияния | Методы минимизации |
|---|---|---|---|
| Портландцемент | Na2O, K2O, Ca(OH)2 | Высокая | Использование цемента по ГОСТ 31108 |
| Песок для раствора | Растворимые хлориды, сульфаты | Средняя | Промывка песка, контроль качества |
| Глинистое сырье | Сульфаты, карбонаты | Средняя | Контроль качества сырья, оптимизация обжига |
| Вода затворения | Растворенные минеральные соли | Низкая | Использование воды с солесодержанием менее 5000 мг/л |
| Химические добавки | Хлориды, нитраты, формиаты | Высокая | Ограничение применения, соблюдение дозировок |
Методы профилактики на этапе производства
Предупреждение образования высолов начинается на стадии производства керамического кирпича. Правильная технология изготовления позволяет минимизировать содержание растворимых солей в готовой продукции.
Контроль качества сырья
Глинистое сырье должно проходить обязательный лабораторный контроль на содержание растворимых солей. Массовая доля водорастворимых солей в готовом кирпиче должна быть минимальной для предотвращения высолообразования. При повышенном содержании сульфатов в сырье необходимо применять методы его предварительной очистки или корректировку шихтового состава.
Режимы сушки кирпича-сырца
В процессе сушки происходит перераспределение солей в объеме материала с накоплением сульфатов в периферийных слоях. Для минимизации этого эффекта применяют щадящие режимы сушки с постепенным подъемом температуры и контролем влажности теплоносителя. Оптимальная относительная влажность в сушильной камере составляет 60-70% на начальной стадии с последующим снижением до 30-40%.
Температурные режимы обжига
Обжиг является ключевым этапом для снижения содержания растворимых солей в керамическом материале. Процесс обжига включает несколько стадий:
Стадии обжига керамического кирпича
- 20-150°C: Удаление остаточной влаги
- 150-600°C: Выгорание органических примесей, дегидратация глинистых минералов
- 600-800°C: Разложение карбонатов кальция и магния с выделением CO2
- 800-920°C: Формирование новых минеральных фаз
- 920-980°C: Спекание, приобретение прочности
Температура обжига керамического кирпича обычно составляет 920-980°C. При достижении этой температуры происходит спекание глинистых частиц и усадка материала. Время выдержки при максимальной температуре составляет от 2 до 4 часов в зависимости от типа изделий и используемого оборудования.
Условия хранения готовой продукции
Готовый кирпич должен храниться на складе с защитой от атмосферных осадков. Увлажнение кирпича на складе приводит к вымыванию остаточных солей на поверхность, что значительно повышает вероятность появления высолов после укладки. Поддоны с кирпичом должны устанавливаться на дренированных площадках с отводом поверхностных вод.
| Технологический параметр | Оптимальное значение | Влияние на высолообразование |
|---|---|---|
| Влажность кирпича-сырца перед обжигом | 5-8% | Косвенное - влияет на равномерность обжига |
| Максимальная температура обжига | 920-980°C (до 1050°C для прочных изделий) | Критическое - обеспечивает качество материала |
| Время выдержки при максимальной температуре | 2-4 часа | Критическое - полнота термических реакций |
| Водопоглощение готового кирпича | 6-14% по ГОСТ 530-2012 | Прямое - определяет интенсивность капиллярного подсоса |
| Морозостойкость лицевого кирпича | Не ниже F50 | Косвенное - характеризует структуру пор |
Профилактика при строительстве и эксплуатации
Даже при использовании качественного кирпича неправильная технология строительства может привести к появлению высолов. Комплекс профилактических мер должен охватывать все этапы возведения и эксплуатации здания.
Требования к кладочному раствору
Согласно СП 70.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87), для кладочных работ следует применять растворы марок по прочности не ниже М50. Соотношение цемент:песок должно составлять 1:3 или 1:4 в зависимости от марки цемента. Для облицовочных работ рекомендуется использование специальных кладочных смесей с пониженным содержанием растворимых солей.
Расчет состава кладочного раствора
Для приготовления 1 м³ раствора марки М75:
- Цемент ПЦ 400 - 280 кг
- Песок средней крупности промытый - 1400 кг
- Вода с солесодержанием менее 5000 мг/л - 250-280 л
Подвижность раствора: 4-6 см по стандартному конусу, время использования: не более 2 часов.
Организация производства работ
Кирпичную кладку следует выполнять в сухую погоду при температуре воздуха не ниже +5°C. При необходимости производства работ в условиях отрицательных температур следует применять специальные противоморозные добавки в строго регламентированных количествах, учитывая их влияние на солесодержание раствора.
Раствор должен иметь жесткую консистенцию и использоваться в течение не более 2 часов после приготовления. Избыток воды в растворе приводит к увеличению его подвижности и повышению водопоглощения кирпичом, что способствует миграции солей. Попавший на лицевую поверхность кирпича раствор должен немедленно удаляться сухой щеткой до его схватывания.
Гидроизоляция и водоотведение
Критически важным является устройство надежной горизонтальной гидроизоляции на границе фундамента и надземной части здания. Гидроизоляционный слой должен препятствовать капиллярному подсосу влаги из грунта. Для этого применяют рулонные битумно-полимерные материалы в два слоя с перехлестом швов.
Система водоотведения должна обеспечивать эффективный отвод атмосферных осадков от стен здания. Свесы кровли должны выступать за плоскость стены не менее чем на 500 мм. Водосточные системы должны быть герметичными и регулярно обслуживаться для предотвращения протечек на фасад.
Технология гидрофобизации керамического кирпича
Гидрофобизация представляет собой процесс обработки поверхности кирпичной кладки специальными составами, снижающими способность материала к смачиванию водой при сохранении его паропроницаемости. Это один из наиболее эффективных методов профилактики высолообразования.
Типы гидрофобизирующих составов
Современные гидрофобизаторы для керамического кирпича подразделяются на несколько групп по химическому составу:
| Тип гидрофобизатора | Основа | Глубина проникновения | Срок службы | Применение |
|---|---|---|---|---|
| Метилсиликонаты калия и натрия | Водная | 3-5 мм | 5-7 лет | Экономичный вариант для рядового кирпича |
| Н-силоксаны | Водная или спиртовая | 5-10 мм | 10-12 лет | Универсальное применение для силикатного и керамического кирпича |
| Силан-силоксаны | Спиртовая | 10-15 мм | 12-15 лет | Премиальная защита для облицовочного кирпича |
| Кремнийорганические эмульсии | Водная | 2-4 мм | 7-10 лет | Обработка по влажной поверхности |
Технология нанесения гидрофобизаторов
Процесс гидрофобизации включает несколько обязательных этапов:
Подготовка поверхности. Кирпичная кладка должна быть очищена от загрязнений, пыли, старых покрытий и высолов. Очистку производят механическим способом с использованием щеток с синтетической щетиной или водой под давлением 50-100 бар. После очистки поверхность должна высохнуть в течение 2-3 суток.
Контроль влажности. Для гидрофобизаторов на водной основе влажность кладки не должна превышать 8%. Для составов на спиртовой основе допускается обработка поверхности с влажностью до 12%. Контроль влажности осуществляют влагомером контактного типа.
Нанесение состава. Гидрофобизатор наносят методом распыления с использованием пневматических распылителей низкого давления (2-4 бар). Обработку ведут снизу вверх для предотвращения образования потеков. Состав наносят в 2-3 слоя с интервалом 20-30 минут между слоями до момента насыщения поверхности, которое определяется визуально по прекращению впитывания.
Расход гидрофобизатора
Средний расход составов для керамического кирпича:
- Для гладкой поверхности: 0,3-0,5 л/м²
- Для фактурной поверхности: 0,5-0,7 л/м²
- Для высокопористого кирпича: 0,7-1,0 л/м²
Расход зависит от водопоглощения кирпича и наличия высолов на момент обработки.
Время полимеризации. После нанесения гидрофобизатора требуется время для его полимеризации. Для составов на водной основе полная полимеризация наступает через 24-48 часов при температуре +20°C. Для спиртовых составов это время сокращается до 12-24 часов. В течение периода полимеризации поверхность должна быть защищена от атмосферных осадков.
Контроль качества гидрофобизации
Эффективность гидрофобизации проверяют визуально по образованию капель воды на обработанной поверхности через 24 часа после нанесения. Вода должна собираться в отдельные капли и скатываться с поверхности, не впитываясь в материал.
Технология удаления высолов
При появлении высолов на кирпичной кладке необходимо провести их своевременное удаление. Технология удаления включает химическую очистку с последующей защитной обработкой поверхности.
Типы очистителей высолов
Очистители высолов представляют собой кислотные или щелочные составы, которые растворяют кристаллические структуры солей и облегчают их удаление. Выбор очистителя зависит от химического состава высолов:
| Тип высолов | Рекомендуемый очиститель | Механизм действия | Особенности применения |
|---|---|---|---|
| Карбонатные (CaCO3) | Слабые органические кислоты (5-15%) | Растворение с выделением CO2 | Безопасны для кирпича, требуют длительной выдержки |
| Сульфатные (Na2SO4, K2SO4) | Комплексные кислотные составы (2-10%) | Разрушение кристаллической решетки | Эффективны в большинстве случаев, требуют нейтрализации |
| Силикатные | Фторсодержащие кислоты (специальные составы) | Разрушение силикатных структур | Применяются только специалистами |
| Смешанные | Универсальные многокомпонентные очистители | Комбинированное воздействие | Подбор экспериментально на тестовом участке |
Последовательность операций при удалении высолов
Этап 1. Предварительная очистка. Перед применением химических очистителей поверхность очищают от рыхлых загрязнений сухими щетками. Удаляют отслоившиеся части высолов, пыль и другие механические загрязнения.
Этап 2. Тестирование очистителя. На небольшом участке площадью 0,5-1,0 м² проверяют действие выбранного очистителя. Это позволяет оценить эффективность состава и его влияние на цвет и текстуру кирпича. Тестирование проводят в малозаметном месте.
Этап 3. Нанесение очистителя. Очиститель наносят на поверхность кладки валиком, кистью или методом распыления. Концентрация рабочего раствора обычно составляет от 1:4 до 1:6 (концентрат:вода) в зависимости от интенсивности загрязнения. Состав равномерно распределяют по поверхности, не допуская его высыхания.
Типичная схема обработки поверхности
Площадь обработки за один раз: 10-15 м²
Время выдержки очистителя: 10-30 минут
Признаки готовности к смыву: интенсивное пенообразование, изменение цвета высолов
Не допускается высыхание очистителя на поверхности
Этап 4. Механическое воздействие. После выдержки очистителя производят легкое механическое воздействие щетками с синтетической щетиной для разрушения связи солей с поверхностью. Не следует применять металлические щетки, так как они могут повредить лицевую поверхность кирпича и оставить следы ржавчины.
Этап 5. Смывка. Очиститель вместе с растворенными солями смывают водой под давлением 80-150 бар. Смывку ведут сверху вниз, обеспечивая полное удаление химического состава. Недостаточная смывка может привести к повторному появлению высолов при высыхании стены.
Этап 6. Сушка. После смывки кладку оставляют для естественного высыхания на 3-7 суток в зависимости от погодных условий. Принудительная сушка не рекомендуется, так как может привести к выходу на поверхность новой порции солей из глубины материала.
Этап 7. Контроль и повторная обработка. После высыхания проверяют качество очистки. При наличии остаточных высолов процедуру повторяют. В некоторых случаях требуется 2-3 цикла обработки для полного удаления застарелых высолов.
Этап 8. Защитная обработка. После полного удаления высолов и высыхания кладки обязательно проводят гидрофобизацию поверхности для предотвращения повторного появления солевых отложений.
Часто задаваемые вопросы
Появление высолов через несколько месяцев связано с естественным процессом высыхания кладки. Кладочный раствор содержит значительное количество воды, которая испаряется постепенно. В процессе испарения растворенные в воде соли мигрируют к поверхности кирпича по капиллярной системе. Наиболее интенсивное высолообразование происходит в первые 6-12 месяцев после возведения кладки, когда влажность конструкции постепенно приходит в равновесие с влажностью окружающей среды. Дополнительным фактором является карбонизация гидроксида кальция из цементного раствора углекислым газом атмосферы с образованием карбоната кальция на поверхности.
Удаление высолов водой возможно только для легкорастворимых солей, таких как сульфат натрия и хлориды. Однако такой метод малоэффективен и может усугубить проблему. При смывке водой соли растворяются и проникают глубже в структуру кирпича, а при последующем высыхании вновь выходят на поверхность. Карбонатные высолы практически не растворяются в воде и требуют применения кислотных очистителей. Для эффективного удаления необходимо использовать специализированные химические составы, которые разрушают кристаллическую структуру солей. После химической очистки обязательна защитная гидрофобизация поверхности.
Срок службы гидрофобного покрытия зависит от типа использованного состава и условий эксплуатации. Метилсиликонатные составы обеспечивают защиту в течение 5-7 лет, Н-силоксановые - 10-12 лет, силан-силоксановые композиции премиум-класса сохраняют свойства до 12-15 лет. Факторы, влияющие на долговечность покрытия: интенсивность атмосферного воздействия, ориентация фасада относительно преобладающего направления ветра и осадков, температурные перепады, качество подготовки поверхности и соблюдение технологии нанесения. Рекомендуется проводить контроль водоотталкивающих свойств фасада ежегодно методом смачивания поверхности водой. При снижении гидрофобного эффекта показана повторная обработка.
Высолы представляют серьезную угрозу для долговечности кирпичной кладки. Процесс кристаллизации солей внутри пор материала создает значительные внутренние напряжения. Рост кристаллов в ограниченном объеме пор может развивать давление, превышающее прочность материала на растяжение. Это приводит к микрорастрескиванию структуры, отслаиванию поверхностного слоя, постепенному разрушению материала. Особенно опасны легкорастворимые соли типа сульфата магния, которые способны многократно кристаллизоваться и растворяться в зависимости от влажности, вызывая прогрессирующее разрушение. При морозном воздействии процесс ускоряется, так как кристаллизация воды в насыщенных солями порах усиливает деструктивный эффект. Своевременное удаление высолов и защита кладки гидрофобизаторами критически важны для обеспечения нормативного срока службы конструкций.
Цвет кирпича сам по себе не влияет на процесс высолообразования, так как этот процесс определяется химическим составом материала и условиями эксплуатации. Однако на темном и гладком кирпиче высолы более заметны визуально из-за контраста белого налета солей с темной поверхностью. На светлом кирпиче, особенно с шероховатой фактурой, высолы менее заметны, хотя присутствуют в том же количестве. Красножгущиеся глины, которые дают кирпич красного цвета, и беложгущиеся глины имеют различный минералогический состав, что может влиять на содержание растворимых солей в исходном сырье. При правильной технологии производства с соблюдением режимов обжига этот фактор минимизируется. Важнее обращать внимание на водопоглощение и морозостойкость кирпича, которые являются показателями его структурных характеристик, независимо от цвета.
Противоморозные добавки существенно увеличивают риск появления высолов, так как в их состав входят соли-электролиты: нитрит натрия, нитрат кальция, формиаты, хлориды. Эти соединения хорошо растворимы в воде и переходят на поверхность кирпича при высыхании кладки. При необходимости зимнего производства работ следует отдавать предпочтение современным добавкам на основе поликарбоксилатных эфиров, которые содержат меньше солей. Если применение традиционных противоморозных добавок неизбежно, необходимо строго соблюдать дозировки и применять только сертифицированные добавки. После окончания строительства обязательна обработка фасада качественными гидрофобизаторами для блокировки миграции солей на поверхность.
Точное определение состава высолов возможно только в условиях аккредитованной лаборатории методами рентгенофазового анализа или химического анализа. Для практических целей можно использовать упрощенный метод подбора очистителя на тестовом участке. Выбирают малозаметный участок кладки площадью около 0,5 м² и последовательно испытывают различные типы очистителей, выдерживая каждый состав 10 минут и оценивая эффективность растворения высолов. Карбонатные высолы активно реагируют со слабыми кислотами с выделением пузырьков углекислого газа. Сульфатные высолы требуют применения более сильных кислотных составов. Универсальные многокомпонентные очистители эффективны в большинстве случаев и являются оптимальным выбором при невозможности точного определения состава высолов. После удаления проводят контрольную проверку через 2-3 недели для оценки полноты очистки.
Объемная гидрофобизация керамического кирпича на стадии производства технически возможна и применяется некоторыми производителями. Существуют два основных метода: введение гидрофобизирующих добавок в шихту перед формованием и обработка обожженного кирпича методом погружения или пропитки под давлением. Первый метод менее эффективен, так как большинство гидрофобизаторов разрушаются при высокотемпературном обжиге. Второй метод предполагает использование специальных термостабильных кремнийорганических соединений или обработку готовых изделий силан-силоксановыми составами в вакуумных камерах. Объемно гидрофобизированный кирпич имеет водопоглощение ниже стандартного и практически не подвержен высолообразованию. Однако такая технология увеличивает себестоимость продукции и применяется преимущественно для премиальных серий облицовочного кирпича. Дополнительная поверхностная гидрофобизация кладки из такого кирпича все равно рекомендуется для защиты швов.
Информационный характер статьи и отказ от ответственности
Данная статья носит исключительно информационный и образовательный характер. Представленная информация основана на открытых технических источниках, нормативной документации и общепринятых практиках в области строительства и производства керамических материалов.
Автор и издатель не несут ответственности за результаты применения изложенных в статье методов и рекомендаций. Перед выполнением работ по удалению высолов, гидрофобизации или других технических операций необходимо:
- Провести тщательную оценку конкретных условий объекта
- Обратиться к специалистам для разработки технического решения
- Использовать только сертифицированные материалы и оборудование
- Соблюдать требования нормативных документов и правил безопасности
- При необходимости получить профессиональную консультацию
Технологии, материалы и нормативные требования могут изменяться. Рекомендуется проверять актуальность данных в действующих стандартах и технических регламентах.
Источники
- ГОСТ 530-2012 - Кирпич и камень керамические. Общие технические условия
- ГОСТ 7025-91 - Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости
- СП 70.13330.2012 - Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87
- ГОСТ 31108-2003 - Цементы общестроительные. Технические условия
- Инчик В.В. Высолы и солевая коррозия кирпичных стен: диссертация доктора технических наук. Санкт-Петербург, 2000
- Научно-технические публикации Научно-исследовательского института строительной физики РААСН
- Техническая документация производителей гидрофобизирующих составов и очистителей фасадов
- Технологические регламенты предприятий по производству керамического кирпича
