1

3
5
4
6
9
10
2
дударь
Новый старый материал

Автор: Николай ВОЛОДИН,
руководитель направления развития профессионального клининга АРУК,
Журнал Cleaning №4, 2017 год

Если ты не строитель, то вряд ли поймешь, о каком материале идет речь, столкнувшись со следующим определением: «Искусственный материал, получаемый в результате твердения рационально подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной смеси минерального вяжущего, воды, заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок»! А он весьма и весьма распространен и часто встречается как в качестве конструкционных, так и отделочных материалов в строительстве.

Активными составляющими этого композиционного материала являются вяжущие вещества и вода. Взаимодействуя между собой, они образуют новое соединение в виде клейкой субстанции, напоминающей тесто, которая обволакивает тонким слоем зерна крупного и мелкого заполнителя. По истечении некоторого времени вся полученная масса затвердевает, образуя прочный монолитный камень.

Заполнители (гравий, щебень, песок) составляют 80-85% объема полученного материала и образуют его жесткий скелет, который препятствует усадке. Варьируя заполнители с учетом их свойств и фракционного состава, можно получать материалы с разнообразными физико-механическими показателями.

Думаю, вы уже догадались, что речь идет о бетоне.

Благодаря своим свойствам, возможности придавать изделиям требуемые объем и размеры и технологичности бетон широко используется в различных областях строительства.

Классификация бетонов

Существует несколько классификаций бетонов. Рассмотрим те из них, которые желательно учитывать при уборке и уходе за конструкциями из бетона. В зависимости от средней плотности различают особо тяжелые, тяжелые, легкие и особо легкие бетоны. В этом случае основную роль играет плотность применяемых заполнителей. Бетоны также различаются и по виду вяжущих веществ. Их подразделяют на цементные (на клинкерных цементах – портландцементе, шлакопортландцементе, пуццолановом портландцементе и т.д.), силикатные (на известковопесчаном, известково-шлаковом и других вяжущих), гипсовые (на гипсовых вяжущих), асфальтобетоны (на битумном вяжущем), полимербетоны и полимерцементные бетоны (в качестве вяжущих применяют синтетические смолы или смеси синтетических смол с цементами).

В зависимости от назначения можно встретить бетоны конструкционные, гидротехнические, специальные (кислотостойкие, химически-стойкие, декоративные, биобетоны, светопроводящие, фибробетоны и др.).

Мы в своей работе сталкиваемся практически со всеми разновидностями бетонов, иногда даже не догадываясь, что перед нами декоративный бетон, а не природный каменный материал. Каким бы ни был объект, на котором трудятся клинеры, жилой ли это дом, производственное здание, отдельный офис или целое предприятие, на нем всегда найдется место для бетонных конструкций – это могут быть наружная облицовка здания, внутренние стены и перегородки, дорожные и аэродромные покрытия, полы, лестничные марши и лестничные площадки вплоть до декоративной облицовки каминов и даже вазонов.

Наибольшее распространение получили цементные бетоны. Основной составляющей такого бетона, оказывающей решающее влияние на его свойства и эксплуатационные характеристики, является цементный камень. Цемент получают обжигом дробленых известняков с примесью глины. Результатом является тонкодисперсный порошок, в состав которого входят оксиды металлов: это оксид кальция (67%), диоксид кремния (22%), оксид алюминия (5%), оксид железа (3%), остальное составляют различные примеси. Взаимодействие оксида кальция (извести) с остальными оксидами, в первую очередь с кремнеземом, происходит с присоединением воды и образованием гидросиликатов кальция. В результате смешения цемента с заполнителями и затворения этой смеси водой получают конгломератный строительный материал, относящийся к классу композитов. Уже из его состава становится ясно, что бетон обладает щелочной реакцией.

Основные свойства бетона

К основным свойствам затвердевшего тяжелого бетона относятся прочность, плотность, водопроницаемость, морозостойкость, коррозионная стойкость, усадка и расширение, огнестойкость, теплопроводность. В связи с тем, что прочность бетона в процессе его эксплуатации – величина переменная и зависит от многих факторов, нас больше всего будут интересовать те его свойства, от которых будет зависеть его прочность.

Плотность. Обычный тяжелый бетон не является плотным материалом. В нем всегда наличествуют поры и капиллярные ходы. Чем выше плотность бетона, тем ниже его водопроницаемость, тем выше его морозостойкость и стойкость к коррозии.

Водопроницаемость. Плотный бетон при толщине конструкций из него более 200 мм, как правило, оказывается водонепроницаемым. Однако за счет капиллярности пор и давления грунтовых вод последние могут подниматься в толщу материала.

Морозостойкость. Долговечность бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся периодическому воздействию атмосферной влаги или постоянному воздействию воды и отрицательных температур, зависит от морозостойкости материала. Данное свойство определяют по количеству выдерживаемых материалом циклов замораживания и оттаивания. Тяжелые бетоны по степени их морозостойкости подразделяют на марки, которые обозначают латинской буквой «F» и цифрой, например F50, F75, F100, F150, ..., F700. Цифра означает количество циклов замораживания и оттаивания, которое выдерживает данная марка. Для промышленных, общественных и жилых зданий морозостойкость бетона обычно характеризуется маркой F50.

Усадка и расширение. Для бетонов на гидравлических вяжущих веществах характерны объемные изменения. Усадка бетона может повлечь за собой образование трещин в массивных и крупных конструкциях, что, в свою очередь, нарушит монолитность и снизит прочность материала.

Коррозионная стойкость. Под воздействием физико-химических факторов окружающей среды бетоны могут корродировать (разрушаться). Коррозия возникает в результате проникновения агрессивного вещества в толщу материала. Коррозии прежде всего подвергается цементный камень. Коррозионному разрушению способствует развитая система сообщающихся капиллярных пор, из-за которой бетон относительно легко проницаем для агрессивных жидкостей и газов. В зависимости от механизма разрушения и учитывая природу агрессивного вещества различают несколько основных видов коррозии.

Выщелачивание – растворение и вымывание гидроксида кальция. После его вымывания начинают разлагаться гидросиликаты и гидроалюминаты кальция. Коррозия ускоряется при фильтрации через камень мягких вод, содержащих небольшое количество растворенных веществ (дождевые, талые воды). Выщелачивание можно заметить по появлению белесых потеков на поверхности конструкций. Вымывание составляющих цемента приводит к повышению пористости и снижению прочности материала.

Причины разрушения бетонов

Бетон разрушается еще сильнее, если в него попадает минерализованная вода с растворенными кислотами и солями, которые вступают во взаимодействие с его структурными составляющими. В теле образуются новые соединения, которые либо легко растворяются в воде и вымываются, либо кристаллизуются в порах с увеличением собственного объема, что вызывает внутренние напряжения и растрескивание.

Растворы любых кислот за исключением поликремниевой и кремнефтористоводородной вызывают кислотную коррозию. Свободные кислоты образуются в атмосфере современных городов (кислотные дожди), они присутствуют в сточных водах промышленных предприятий. При этом не надо забывать и про химические средства, применяемые для очистки поверхностей от солевых загрязнений, мойки санузлов и т.п. Попадание растворов кислотных очищающих средств на бетонные поверхности также вызовет кислотную коррозию.

Существенную роль в разрушении бетонов играют и микроорганизмы. В процессе жизнедеятельности таких бактерий, как нитрофикаторы, тиобактерии, железобактерии, силикатные бактерии выделяются кислоты, которые отрицательно действуют на цементный камень. Кроме бактерий, бетоны разрушают и микроскопические грибы (плесень). Оптимальной для большинства грибов является кислая среда с рН 4,0-5,0, однако некоторые плесени предпочитают расти и размножаться в щелочной среде. Разрушающее действие грибов на материалы обусловлено агрессивным воздействием их метаболитов – кислот, окислительновосстановительных и гидролитических ферментов.

В качестве противокоррозионных покрытий для защиты бетонных конструкций от воздействия кислот применяют кислотоупорные растворы. Вяжущим в этих растворах выступают растворимые формы метасиликатов натрия или калия («жидкое стекло»).

На снижение прочности бетона влияют и нефтепродукты. Конечно, это прежде всего касается производственных помещений. Нефтепродукты, чаще масла, попадая на бетонные полы, проникают в структуру материала и ослабляют контакты между цементным камнем и заполнителями. Наибольшее разрушающее действие оказывают отработанные масла за счет содержащихся в них высокомолекулярных смол, способных легко проникать в мельчайшие поры и трещины. В микропорах и микротрещинах бетона молекулы смол создают расклинивающие напряжения, снижающие прочность бетона. Восстановить или увеличить прочность пропитанного маслом бетона невозможно. Подвергшиеся коррозии места подлежат полному удалению и замене. Учитывая это, необходимо применять защиту бетонных изделий от попадания и проникновения масел и своевременное удаление нефтепродуктов с поверхности бетонных конструкций.

Огнестойкость. Бетон относится к огнестойким материалам. При кратковременном воздействии огня за счет малой теплопроводности он хорошо сохраняется. Но уже длительное воздействие температур в пределах 160–200 °С снижает прочность бетона на 25-30%. А вот нагрев свыше 500 °С приведет к разрушению бетона.

Декоративные бетоны

В последние годы широкое распространение получили декоративные бетоны. Они активно используются для повышения эстетической выразительности зданий и сооружений. Из них изготавливают ограждающие конструкции жилых и общественных зданий, декоративные плиты для наружных и внутренних стен, лестничные марши, порталы, ограждения, малые архитектурные формы и отдельные детали и изделия. Современной разновидностью декоративного бетона является так называемый искусственный камень, имитирующий текстуру и фактуру горных пород. На основе белого и цветных цементов получают материалы под мрамор, гранит, вулканические породы, брекчии, конгломераты и многие иные породы. Не стоит забывать, что многие рецепты и приемы изготовления таких имитаций были созданы в древние времена. Конечно, существующие технологические процессы позволяют с высокой точностью копировать структуру природного камня и придавать изделиям любую форму.

Но прогресс не стоит на месте, и в 2001 году в Венгрии был изобретен «бетон, передающий свет». Этот уникальный композитный материал образован добавлением в мелкозернистый бетон оптоволокна. Волокна расположены параллельно друг другу между основными поверхностями блока, что создает светопроводящую матрицу. Благодаря свойствам оптоволокна через стену можно увидеть силуэты, очертания и даже цвет объектов, находящихся непосредственно за стеной. При этом «прозрачность» материала не зависит от толщины блока, передающего свет бетона, он может иметь толщину в несколько метров, так как работа волокон обеспечивает светопередачу практически без потерь на расстояние до 20 м.

В 1996 году в Италии впервые был применен бетон со свойствами самоочищения. Основной причиной загрязнения бетонных конструкций является аккумулирование микрочастичек грязи в порах поверхностного слоя материала. Композиты на основе цементов с наночастицами диоксида титана (TiO2) сохраняют свои эстетические свойства, особенно цвет, в течение длительного времени даже под воздействием агрессивной городской среды.

В России еще в 1993 году был впервые разработан нанобетон. Сейчас производится несколько разновидностей такого бетона: легкие нанобетоны, средней плотности, тяжелые и сверхпрочные нанобетоны. Для получения новых свойств в состав бетона вводят наночастицы оксида кремния, поликарбоксилата, диоксида титана, углеродные нанотрубки и фуллерены. Выпускаются фибробетоны с добавками базальтового волокна и углеродных нанокластеров.

Несмотря на такое количество новых прочных и сверхпрочных модификаций привычного материала, существует постоянная проблема поиска и устранения повреждений железобетонных конструкций. Микротрещины при попадании в них воды и различных агрессивных сред со временем превращаются в полноценные трещины. В Нидерландах был разработан биобетон, в состав которого входят споры определенного вида микроорганизмов (Bacillus) и гранулы лактата кальция. Споры в спящем состоянии могут находиться в бетоне сколь угодно долго, но при образовании трещины и попадании в нее влаги они оживают. В ходе жизнедеятельности бактерии перерабатывают лактат кальция в кальцит, который и залечивает трещину.

Бетонные полы

И все же в большинстве своем мы имеем дело с бетонными полами и их разновидностями. Обычный бетон – материал пылящий, да и о коррозионной деструкции полов не стоит забывать. Для упрочения и обеспыливания бетонов применяют различные методы. Одним из наиболее распространенных и старых способов укрепления поверхности бетона является железнение. На свежеуложенный бетон наносят сухую цементную смесь или дополнительный слой раствора. Поверхность выравнивают и затирают с помощью ручного инструмента (железной кельмы) до металлического цвета. Большие площади затирают специальными затирочными машинами. С целью увеличения устойчивости поверхности к влаге и обеспыливания применяют цементные растворы с добавками алюмината натрия, жидкого стекла и других наполнителей.

Сейчас широкое распространение получил термин «топпинг». Им обозначают как бетонный пол с упрочненным верхним слоем (обработанный методом железнения), так и специальные сухие смеси на основе портландцемента, полимерных добавок и твердых наполнителей. Существуют корундовые, металлизированные, кварцевые топпинги.

Еще одним методом, применяемым для упрочения бетонных полов, является шлифовка и полировка бетона. Такой метод чаще применяется на полах из декоративного бетона: мозаичных, терраццо, брекчиях и конгломератах.

Для готовых, выпускаемых в заводских условиях изделий из бетона, таких как лестничные марши и лестничные площадки, тротуарная плитка и т.п., применяют методы гидрофобизации и импрегнации. Например, ступени лестничных маршей подвергаются двукратной обработке горячей олифой с последующим вощением.

Обеспыливания бетонных и цементных поверхностей можно добиться, обрабатывая материал растворами кремнефтористокислых солей – флюатами. Флюатирование бетона происходит при комнатной температуре и заключается в преобразовании растворимых в воде кальциевых соединений в соли фтористоводородной кислоты, которые заполняют поры бетона, уплотняют его и повышают твердость поверхностного слоя. Применяемые для флюатирования средства являются аналогами кристаллизаторов мрамора, а протекающие в камне и бетоне химические реакции практически идентичны.

Для защиты бетона применяются и полимерные покрытия на основе эпоксидных, полиуретановых или эпоксидно-уретановых смол. Практически это так называемые наливные полы. Толщина полимерного покрытия может варьироваться от 0,2 до 6 и более мм в зависимости от оказываемой на полы нагрузки.

Вопросы ухода за конструкциями и изделиями из бетона рассмотрим в следующем номере.

7
8
2020 г. Все права защищены
Проект разработан в ASTYPROduction