Wykwit na betonie kolorowym: przyczyny, zapobieganie i rola dostawcy pigmentów

Biały nalot na czerwonej kostce brukowej jest zwykle zgłaszany jako problem z kolorem. Jest to jednak problem transportu soli. Wykwit w betonie kolorowym to osad pozostawiony po odparowaniu wody, która przenosiła rozpuszczone sole do powierzchni betonu. Barwnik nie jest solą i w większości przypadków nie jest jego przyczyną — jednak jego zawartość rozpuszczalna w wodzie stanowi parametr, który można określić liczbowo i przetestować, co czyni go jednym z nielicznych elementów tego problemu, za który można pociągnąć dostawcę do odpowiedzialności.

Czym właściwie jest wykwit w betonie kolorowym

Wykwit powstaje w trzech etapach, a wszystkie trzy muszą zajść: obecność rozpuszczalnych soli w wodzie porowej; migracja wody do powierzchni, z której następuje odparowanie, poprzez przepływ kapilarny i dyfuzję; oraz odparowanie, w wyniku którego sole krystalizują. Usunięcie dowolnego z tych trzech czynników zapobiega powstaniu nalotu — dlatego jest to problem wilgoci i soli, a nie problem barwienia.

Solem najczęściej występującym w wykwietach betonowych jest węglan wapnia. Wolne wapno — wodorotlenek wapnia, Ca(OH)₂ — uwalniane jest podczas hydratacji cementu, rozpuszcza się w wodzie porowej, przemieszcza się do powierzchni i reaguje tam z dwutlenkiem węgla obecnym w atmosferze, tworząc węglan wapnia (CaCO₃), który charakteryzuje się niską rozpuszczalnością i wytrąca się jako biały osad. Siarczany i chlorki również mogą występować, jeśli są one wprowadzane przez stosowane materiały lub wodę do mieszania.

Trzy białe stany powierzchniowe są często mylone ze sobą, choć mają różne przyczyny:

Tylko pierwszy przypadek wiąże się z przenoszeniem soli. Wykwity opisuje się także w dwóch fazach: główny , podczas produkcji i utwardzania, gdy elementy są utwardzane na mokro lub przechowywane przy słabej cyrkulacji powietrza, oraz wtórny , później w trakcie eksploatacji, spowodowane przez wnikanie wody z zewnątrz — deszcz, nawadnianie, zawilgocenie kapilarne lub mycie.

Dlaczego ten sam wykwit jest bardziej uciążliwy na betonie barwionym

Na betonie szarym cienka biała warstwa odczytywana jest jako lekko jaśniejsze miejsce. Na powierzchni barwionej na czerwono, czarno lub brązowo ta sama warstwa stanowi znaczący kontrast, dlatego tolerancja oka klienta jest znacznie mniejsza. Samego osadu nie zmieniono; zmieniła się jego widoczność.

Same barwniki nie migrują. Barwniki tlenku żelaza to nierozpuszczalne w wodzie nieorganiczne cząstki tlenków, które pozostają w miejscu, w którym zostały umieszczone w matrycy; wykwit natomiast tworzy się z materiału, który rozpuszcza się, przemieszcza się wraz z wodą i ponownie krystalizuje na powierzchni.

Barwnik pojawia się w tej kwestii jedynie pod względem ilości rozpuszczalnych soli, które on przenosi. Stopnie tlenku żelaza są dostarczane zgodnie z normą określającą granicę materii rozpuszczalnej w wodzie , najczęściej podawaną na opublikowanych kartach danych technicznych w zakresie 0.3% MAKS. , przy zawartości siarczanów jako drugim parametrem w tej samej rodzinie.

Cztery wejścia decydujące o wystąpieniu wykwitu.

Wodzie. Sieć porów stanowi ścieżkę przepływu, a stosunek woda-cement jest głównym czynnikiem ją kontrolującym. Mieszanka ułożona sztywniej i zagęszczona bez dodawania wody w celu poprawy osiągalności charakteryzuje się gęstszą warstwą powierzchniową, przez co mniej wody dociera do powierzchni parowania i mniej soli jest nią przenoszonych. Woda do pielęgnacji również stanowi wejście: zalewanie lub opryskiwanie wodą zawierającą rozpuszczone sole zwiększa obciążenie solami; dlatego w pracach, w których ważna jest estetyka, stosuje się zwykle czystą wodę pitną do pielęgnacji.

Cement. Wolne wapno jest surowcem do najczęściej występującego osadu, dlatego zawartość alkaliów w cemencie — zwykle podawana na certyfikacie młyńskim jako równoważnik tlenku sodu — oraz jego zachowanie w zakresie wolnego wapna określają ilość materiału rozpuszczalnego dostępnego do reakcji. Gdy projekt ma historię występowania wykwitu i projekt mieszanki pozwala na to, określenie cementu o niższej emisji alkaliów jest jednym z niewielu dostępnych środków działania na etapie projektowania.

Piasek i kruszywo. Piasek nieprzemyty lub pochodzący z morza może zawierać chlorki oraz dużą ilość drobnych frakcji. Chlorki zwiększają zawartość rozpuszczalnych soli, a drobne frakcje podnoszą zapotrzebowanie na wodę przy tej samej plastyczności. Przemyty, dobrze uziarniony piasek stanowi tańszą alternatywę niż jakakolwiek zmiana barwnika.

Dodatki. Akceleratory oparte na chlorku wapnia są powszechnie wymieniane jako czynnik wywołujący zarówno wykwity, jak i wzrost zawartości chlorków; tam, gdzie konieczne jest przyspieszenie procesu, zwykle zamiast nich stosuje się akceleratory bezchlorkowe. Dodatki obniżające zużycie wody mogą również wpływać na zachowanie wody w betonie, zmieniając ilość wody migrującej na powierzchnię w fazie jeszcze plastycznej wyrobu.

Woda zewnętrzna. Poprawnie wykonany wyrob może nadal wykazywać wykwity w trakcie eksploatacji, jeśli pozostaje wilgotny – dlatego nachylenie, odprowadzanie wody oraz uszczelnianie spoin decydują o tym, jak daleko zostanie przetestowane podejmowane przez projektanta decyzje dotyczące barwnika.

Co dostawca barwnika zobowiązuje się dostarczyć – i czego nie zobowiązuje się dostarczyć

Barwnik stanowi jeden z elementów bilansu soli. Jest to rzeczywisty element i podlega badaniom:

To, czego dostawca nie kontroluje: stosunek wody do cementu, czy piasek został umyty, jak były utwardzane elementy i jak były przechowywane. Barwnik na swoim granicznym stężeniu rozpuszczalnym w wodzie może być niewinny w mieszance ułożonej na mokro i utwardzanej pod warstwą stojącej wody.

Zapobieganie – w kolejności skuteczności

1. Najpierw kontroluj wodę. Układaj mieszankę przy najniższym możliwym stosunku wody do cementu zgodnym z zaprojektowanym składem, a na placu budowy nie dodawaj wody w celu poprawy osiągalności roboczej. To największy pojedynczy czynnik wpływający na sieć porów, przez którą sole migrują ku powierzchni.
2. Zabezpiecz substancje stałe. Używaj umytego piasku o określonym zakresie uziarnienia, wyklucz chlorki z kruszywa i wody do betonu oraz określ użycie akceleratora bezchlorkowego tam, gdzie wymagane jest przyspieszenie utwardzania.
3. Wykańczaj w celu uzyskania gęstości, a nie połysku. Pełne zagęszczenie i jednolity wykończeniowy warstwy powierzchniowej zapewniają jej zamknięcie. Nadmierne gładzenie trowlem powoduje wypłynięcie pasty i drobnych frakcji ku górze i może pozostawić słaby warstewkowy nadkład, który później się kurczy lub sypie – inny defekt, często mylony z wykwitami.
4. Wyrównaj proces utwardzania, a następnie pozostaw do wyschnięcia. Utwardzanie wspiera rozwój wytrzymałości, ale jednocześnie utrzymuje ścieżkę dla wilgoci – dlatego sposób i czas utwardzania są kontrolowane, a nie maksymalizowane. Zalewanie powierzchni twardą wodą wprowadza sole podczas utwardzania.
5. Wysusz przed owinięciem. Paletyzacja i owijanie jednostek w stanie wilgotnym powoduje uwięzienie wilgoci przy ich powierzchniach i jest powszechnie wymieniana jako główna przyczyna pierwotnego wykwitu na kostce brukowej.
6. Wybierz środek przeznaczony do wnikania zamiast tworzący warstwę ochronną. Środki ochronne oparte na silanie i siloksanie ograniczają wnikanie wody, pozostawiając jednocześnie powierzchnię przepuszczalną dla pary wodnej. Powłoki tworzące warstwę mogą zatrzymywać wilgoć pod sobą i są często wymieniane jako czynnik pogarszający wykwit na wilgotnym podłożu.
7. Usuń istniejący wykwit metodą suchą. Oczyść powierzchnię suchą szczotką, przepłucz czystą wodą, a następnie pozostaw do pełnego wyschnięcia – tak usuniesz świeży osad bez jego wtłaczania w strukturę materiału. Oczyszczanie kwasem stosuje się w przypadku szarego betonu, jednak na powierzchniach barwionych całkowicie może zmienić ich odcień – przed zastosowaniem przetestuj środek na dodatkowej jednostce.

Jak zweryfikować skuteczność rozwiązania przed zakupem partii hurtowej

Wykwit jest efektem systemowym, więc musi być weryfikowany na poziomie całego systemu: próba wykorzystująca pigment dostawcy, ale nie cement, piasek, dodatek chemiczny, cykl dojrzewania oraz warunki przechowywania zakupione przez odbiorcę, niemal nic nie sprawdza.

1. Odlewać próbki z rzeczywistych materiałów — własny cement, piasek, kruszywo i dodatek chemiczny, przewidziana dawka dodatku oraz powierzchnia końcowa. Włączyć jedną paletę poddaną dojrzewaniu i przechowywaną dokładnie tak samo jak w produkcji, ponieważ właśnie na tej palecie pojawia się głównie pierwotny wykwit, jeśli w ogóle ma się on pojawić.
2. Oceniać po dojrzewaniu, a nie w momencie demontażu form. Sprawdzić po 7 dniach, a następnie ponownie po 28 dniach, w tym samym oświetleniu i w porównaniu z próbką odniesienia przechowywaną w uzgodnionych warunkach. Większość sporów dotyczących „niewłaściwego koloru” to spory dotyczące próbki odniesienia.
3. Działać na podstawie dokumentów, a nie zapewnień. Dla betonu barwionego całkowicie punktem odniesienia jest ASTM C979 / C979M-16 ,Standard Specification for Pigments for Integrally Colored Concrete — zwilżalność wodą, odporność na alkalia, siarczany, rozpuszczalność w wodzie, stabilność utwardzania w warunkach atmosferycznych, odporność na działanie światła oraz zgodność barwności z dostawą. Dotyczy pigmentów stosowanych w materiałach budowlanych opartych na cementie i wapnie, EN 12878 określa wymagania i metody badań. ASTM C1400-23 ,Standardowy przewodnik dotyczący ograniczania potencjału wykwitów w nowych ścianach murowanych , został opracowany dla ścian murowanych, a nie dla elementów betonowych, jednak jego zasady ograniczania rozpuszczalnych soli oraz kontrolowania przenoszenia wilgoci mają zastosowanie również w produkcji kostki brukowej i płytek. ASTM C936 / C936M określa wymagania dotyczące wyrobów z pełnych betonowych, wzajemnie blokujących się elementów brukowych.
4. Zapytaj dostawcę o plik partii — zawartość substancji rozpuszczalnych w wodzie, zawartość siarczanów oraz odporność na alkalia dla dostarczonej partii; różnicę ΔE względem wzorca dostawcy; oraz zachowany próbkę referencyjną.

Tam, gdzie barwnik rzeczywiście nie jest zmienną

Wybór barwnika zmienia odcień, głębokość, siłę koloryzującą i zachowanie podczas dyspersji. Nie zmienia jednak struktury porów betonu, ilości wody w mieszance, zawartości alkaliów w cementie ani sposobu suszenia elementów. Dlatego, gdy pojawia się wykwit, pierwsze pytania mają na celu ustalenie przyczyny: jaka była stosowana proporcja woda–cement, co zawiera piasek oraz jak przebiegały procesy utwardzania i składowania elementów.

O DOSTAWCY

Hebei Tianhuibao Technology Co., Ltd. produkuje barwniki tlenku żelaza od 26 lat, z roczną zdolnością produkcyjną wynoszącą 50 000 ton, i obsługuje klientów w ponad 150 krajach i regionach. Seria tlenku żelaza czerwonego obejmuje gatunki 110, 130 i 190 oraz wersje nanometryczne, nadmiernie drobnoziarniste, łatwe do rozpraszania, odporno na kwasy i zasady oraz przeznaczone do kontaktu z żywnością; oferuje się również dopasowanie kolorów bezpośrednio w fabryce. Posiadane certyfikaty obejmują REACH, RoHS, CE oraz ISO; dla przewozu lotniczego obowiązuje IATA DGR, a dla przewozu morskiego – Kod IMDG. Minimalna ilość zamówienia wynosi 1 tonę metryczną w workach o pojemności 25 kg z materiału tkanej polipropylenowej, dostępnych ze stanu magazynowego; próbki o małej objętości są dostarczane osobno do celów testowych i nie wliczane do minimalnej ilości zamówienia. Towary ze stanu magazynowego wysyłane są w ciągu 3–5 dni roboczych, natomiast towary niestandardowe – w ciągu 7–15 dni roboczych. Kontrola jakości obejmuje badania surowców aż po inspekcję gotowego produktu; dane dotyczące spójności koloru w wielu partiach (ΔE) są dostępne na żądanie.

Nasz artykuł Dawkowanie barwników tlenków żelaza do betonu: kg na m³ w sekcji Aktualności omawia stężenia dodatkowe oraz sposób ich weryfikacji przy użyciu własnych materiałów.

Aby ocenić barwnik w połączeniu z własną mieszanką i cyklem utwardzania jeszcze przed wystąpieniem wykwitu w betonie kolorowanym – który mógłby stać się przedmiotem sporu – prześlij nam dane dotyczące swojego cementu i piasku, podaj stosowaną dawkę barwnika oraz metodę utwardzania; zapytaj o kartę techniczną i próbkę do badań. Kontakt: [email protected] / +86-13400211655.