Материалы сайта

Высолы

Под высолами в современной практике строительных и реставрационных работ понимают трудноустранимые белые (реже цветные) налёты солевого или щелочного состава, выступающие на поверхности облицовки из камня и других материалов. Высолы — один из наиболее распространённых видов загрязнений каменной облицовки, не только ухудшающий эстетический облик сооружений, но и способствующий преждевременному разрушению камня.

Образованию высолов в той или иной степени подвержены практически все виды каменных облицовок, установленных по традиционной технологии, т.е. с заливкой раствором затыловочного пространства между плитой и стеной; этого дефекта не имеет облицовка вентилируемых фасадов, смонтированная на относе от стены.

Исследованиями установлено, что причиной появления высолов является кристаллизация растворимых соединений, выносимых водой на поверхность облицовки из кладочного раствора, цемента, бетона, кирпича. Соли и щёлочи присутствуют во всех строительных материалах минерального происхождения, но наибольшая их концентрация имеет место в цементных растворах и бетоне, несколько меньшая — в кирпиче (например, содержание в цементе гидрооксида кальция может достигать 20% по массе). Содержание этих веществ, однако, ещё не является достаточным условием для запуска процесса образования высолов: вторым обязательным условием является наличие влаги, которая может попасть в материал стены разными путями:

  • из кладочного раствора (вода затворения);
  • путём капиллярного подсоса грунтовых вод при нарушении гидроизоляции фундамента (в этом случае из-за значительной минерализации грунтовых вод высолы могут образоваться даже при ничтожном содержании солей в исходных материалах);
  • в виде дождя.

При этом образованию высолов способствуют следующие факторы:

  • высокое содержание воды в исходных материалах и массиве стены;
  • высокое содержание растворимых веществ в исходных материалах (цементе, заполнителе, добавках-ускорителях твердения и противоморозных добавках, кирпиче, воде затворения и т. д.);
  • медленное и длительное испарение влаги из камня вследствие температуро-влажностных условий (дождливая погода и т.п.);
  • пониженная температура воздуха.

Принципиальная картина образования высолов на поверхности камня имеет следующий вид.

В процессе миграции вода, попавшая в массив строительной конструкции тем или иным способом, вымывает растворимые соли и щелочи, содержащиеся в кладочном растворе, бетоне, кирпиче и т. п. и выносит их на поверхность каменной облицовки, где они (после взаимодействия с атмосферной углекислотой и испарения влаги) вновь переходят в плохо растворимую кристаллическую форму, образуя высолы. Такие высолы, как видим, имеют поверхностный характер, помимо них существуют и так называемые «внутренние» высолы, когда кристаллизация солей или щелочей происходит не на лицевой поверхности камня, а под ней. «Внутренние» высолы встречаются значительно реже поверхностных, для их образования нужны специфические условия: наличие у камня крупных капилляров, низкая влажность воздуха, интенсивные воздушные потоки и т.д. При таких условиях мигрирующая по капиллярам вода не успевает выйти на лицевую поверхность камня, испаряясь и откладывая соли или щёлочи внутри камня.

Вообще, перемещение солей в природном камне представляет собой диффузию, т.е. молекулярное движение растворимых веществ через жидкую среду. Влага вследствие капиллярности и испарения сама перемещается в сухие участки камня, соли же перемещаются в жидкости, пропитывающие камень. Капиллярность представляет собой явление на границе двух агрегатных состояний, диффузия — перемещение в пределах одного и того же агрегатного состояния.

Миграция воды в каменной облицовке достаточно хорошо описывается формулой А. Кислингера:

h = 2s/Rd,

где h — высота капиллярного подъёма (подсоса), см; s — константа (-0,074 г/см); R — радиус капилляров (0,001-0,0003 см); d — плотность воды (1 г/см3).

Из этой формулы видно, что в зависимости от радиуса капилляров вода может подняться по поровой структуре каменной облицовки на высоту 1,5-5,0 м. Неисследованным остаётся вопрос, зависит ли поднятие влаги преимущественно от испарения или это поднятие ограничено капиллярными свойствами камня и другими факторами. Следует отметить, что в горизонтальном направлении вода может пройти по капиллярам путь в два раза больший, чем в вертикальном направлении.

 

Кратко остановимся на химическом составе высолов.

Наилучшую растворимость в цементе имеют едкие щёлочи и соли щелочных металлов (K2SO4 и Na2SO4), которые в нём находятся преимущественно в свободном состоянии. При затворении цемента водой свободные щёлочи немедленно образуют растворы, а при контакте с воздухом карбонизируются. Образующиеся карбонаты щелочных металлов вступают в обменные реакции с гидрооксидом кальция и в результате могут способствовать образованию карбонатных высолов. Таким образом, уменьшение содержания щелочей в цементе является важнейшей предпосылкой предупреждения образования высолов.

Наибольшее количество щелочей содержат добавки-ускорители твердения (сульфат натрия) и противоморозные добавки (нитрит натрия и формиат натрия). Использовать эти добавки в растворах при ведении облицовочных работ с природным камнем не рекомендуется.

Исследованиями НИИЖБ установлено несколько основных типов высолов, отличающихся химическим составом и растворимостью:

  • карбонатно-кальциевые (состоят в основном из карбоната кальция, образовавшегося при выносе на поверхность камня гидрооксида кальция и его карбонизации углекислым газом воздуха); в воде практически не растворимы; 
  • карбонатно-натриевые (образуются при выносе на поверхность едкой щёлочи NaOH и её карбонизации углекислым газом воздуха); растворяются в воде;
  • сульфатно-натриевые (образуются при выносе на поверхность сульфата натрия и кристаллизации в виде кристаллогидрата сульфата натрия Na2SO4); плохо растворяются в холодной воде и хорошо — в горячей.

Как уже отмечалось, вред, наносимый высолами, не ограничивается только ухудшением эстетики каменной облицовки и общей архитектуры здания: при испарении воды растущие соляные кристаллы разрывают капилляры и микрополости в камне, образуя в нём трещины и каверны.

Особенно опасны в этом отношении «внутренние» высолы: их развитие в приповерхностном слое камня как бы взрывает облицовку изнутри, образуя альвеолы и каверны, переходящие в глубинную дезинтеграцию каменного материала.

На высокопористой и кавернозной каменной облицовке (травертины, туфы, известняки-ракушечники, песчаники), где эксфильтрация воды происходит непосредственно «сквозь камень», налёты высолов образуются на поверхности облицовки, в местах её наибольшей пористости (наглядный тому пример — травертин на фасаде гостиницы «Москва» в Санкт-Петербурге). На облицовке из материалов незначительной пористости (граниты, мраморы и т. и.) миграция воды осуществляется преимущественно через затирку швов, в связи с чем высолы локализуются вдоль швов и стыков облицовки.

В заключение необходимо отметить, что иногда за высолы ошибочно принимают потёки от кладочного раствора, затекающего через швы на лицевую поверхность облицовки. Такие загрязнения сравнительно легко удаляются с камня при помощи капроновых щёток и, как правило, повторно не возникают.