Эксплуатационные дефекты тротуарной плитки - высолы, темны пятна, появление мелких трещин

В современном представлении залогом долговечности бетона является его устойчивость к совокупности различных воздействий окружающей среды (факторов коррозии), к числу которых относятся:

• циклическое замораживание и оттаивание бетона,
• действие на него кислот,
• хлорсодержащих соединений,
• солей щелочных металлов,
• углекислоты воздуха и другие.

Интенсивность влияния многих из этих факторов все больше возрастает в связи с увеличением вклада техногенных (эксплуатационных) воздействий. В рамках деятельности Ассоциации производителей вибропрессованных изделий СПб (АПВИ) проводится исследовательская работа по изучению природы дефектов тротуарного камня в процессе эксплуатации, выявлению причин их возникновения, а также нахождению путей их устранения. 

Актуальность данной проблемы была подчеркнута еще в издании Петера Билгери компании Cemex Zement (Дортмунд) и связана в том числе с возрастающим интересом и повышению уровня компетентности в части качества тротуарного камня со стороны органов местного самоуправления, муниципальных образований, крупных застройщиков, руководства торговых комплексов и др.

Хотим поделиться с Вами результатами исследований эксплуатационных дефектов плитки, по которым есть претензии клиентов.



Пример 1 – образование белесого налета на поверхности плитки в течение трех лет эксплуатации. Общеизвестно, что наличие высолов (выцветов) на поверхностях бетонной продукции обуславливается сложными физико-механическими процессами, происходящими в зависимости от многих факторов, относящихся, в первую очередь, к компонентному составу бетона, прежде всего, к цементу и его химическому и минералогическому составам, к условиям хранения и эксплуатации изделий, к влиянию атмосферных и механических нагрузок.

Обычная серая брусчатка выполняла роль отмостки загородного дома. Проблема заключалась в том, что на поверхности камня образовались разводы, пятна и никакими подручными средствами вывести их не удавалось. Мы решили детально разобраться с природой подобных образований. Провели отбор образцов и отдали на испытания в ГАСУ.

Специалисты СПбГАСУ провели внешний осмотр, рентгенофазовый анализ, элементный анализ, анализ дисперсности образовавшихся налетов. По результатам РФА было установлено, что минеральный состав высолов представлен минералами кальцитом CaCO3 и доломитом CaCO3•MgCO3 (причем последнего на горизонтальной поверхности более 10%). Как правило, механизм формирования доломита (и подобного рода соединений) должен объясняться присутствием избыточного количества растворимых соединений магния. Например, содержание оксида магния (MgO) в портландцементном клинкере не должно быть более 5,0% массы клинкера. В заполнителях нашего региона (кварцевый песок и гранитный щебень) таких соединений в значимых количествах не встречается. 

Образование подобного объема высолов с соединениями магния невозможно изнутри. Предположительно, растворимые соединения магния в таких количествах могли поступить из основания (в случае применения щебня из осадочных горных пород) или с поверхностными водами. Действительно, почвы того района, где была уложена плитка, известковые. В песке, который кучей насыпан и лежал рядом с плиткой, было предостаточно мелких камешков и песчинок желтоватого цвета, относительно мягких, которые легко царапаются и измельчаются. Подъездная дорога к участку была отсыпана известняковым отсевом, который по словам хозяйки после зимы превращается в глину. Таким образом, основной причиной образования белесых налетов на поверхности камня в данном случае явились доломиты, которые подтягивались из почвы за счет капиллярных и адсорбционных сил. 



Пример 2 – темные пятна на поверхности тротуарной плитки. С целью определения характера дефекта с образца произведен соскоб темного новообразования и произведено исследование поверхности образца методом оптической микроскопии. 

Темное новообразование закрывает зерна заполнителя, следовательно, находится на поверхности камня. Однако после снятия верхнего слоя стала видна белая кристаллическая фаза, находящаяся между зернами заполнителя и, следовательно, образовавшаяся в объеме цементного камня. На основании анализа установлено, что соскоб состоит в основном из следующих элементов: углерод, кальций, кислород, кремний. Содержание остальных элементов не превышает 2%. Основываясь на элементном составе, материал исследовался методом рентгеновской дифрактометрии. Таким образом установлено, что доминирующим минералом в пробе является кальцит – CaCO3, который образовался вероятно по причине вымывания портландита (Ca(OH)2) из цементного камня, т.е. имела место коррозия первого вида – выщелачивание - вымывание компонентов самого цементного камня из бетонного изделия из-за фильтрации мягкой (пресной) воды через толщу бетона. Накопление воды под плиткой было вызвано предположительно ошибками при подготовке основания-отсутствие поверхностного уклона в сторону внешнего контура.

На поверхности тротуарного камня гидроксид кальция вступил во взаимодействие с углекислотой и образовал минерал кальцит, который имеет белый цвет и легко пигментируется. Таким образом, темные пятна на поверхности представленных образцов представляют собой продукт поверхностного загрязнения кальцита. Таким дефектам подвержена, как правило, плитка с высоким водопоглощением и низким качеством уплотнения. (фото плитки ЭЗ).



Пример 3 – сетка мелких темных трещин (паутина) на лицевой поверхности изделий, приводящая при механическом вмешательстве (демонтаж) к раскрашиванию изделия. В первом приближении при проведении визуального осмотра изделия в верхних слоях бетона обнаружено высокое содержание эттрингита, что является следствием сульфатной коррозии. При контакте с бетоном сульфаты активно взаимодействуют с гидроксидом кальция и алюминатными составляющими цементного камня. В результате реакции образуются различные формы гидросульфоалюмината кальция (ГСАК). Наиболее коррозионно-опасной модификацией ГСАК является эттрингит, накопление которого в поровом пространстве бетона ведет к его постепенному растрескиванию.



Ключевым фактором для развития сульфатной коррозии являются алюмосодержащие и сульфоалюмосодержащие продукты цемента. Источниками образования сульфатсодержащих продуктов, вызывающих объемные деформации, могут служить внешняя среда (грунтовая вода, химические реагенты и удобрения) или компоненты самого бетона (серосодержащие примеси в заполнителе, пересульфатирование гипсом, химические и минеральные сульфосодержащие добавки, способные в конечном итоге создавать переизбыток сульфат-ионов в теле бетона). Богатые сульфатами почвы и грунтовые воды могут служить внешними источниками сульфатной коррозии. 

Таким образом, проводимая нами работа в части изучения эксплуатационных дефектов помогает производителям более глубоко разобраться в причинно-следственной связи их проявления и повысить свою экспертность в части рекламационных запросов покупателей.