Ausblühungen - Efflorescence

Sekundäre Ausblühung am Damm des Kraftwerks Robert Moses Niagara .

In der Chemie ist Ausblühen (was auf Französisch "ausblühen" bedeutet) die Migration eines Salzes auf die Oberfläche eines porösen Materials, wo es eine Beschichtung bildet. Der wesentliche Prozess beinhaltet das Auflösen eines intern enthaltenen Salzes in Wasser oder gelegentlich in einem anderen Lösungsmittel. Das Wasser, dessen Salz jetzt in Lösung gehalten wird, wandert an die Oberfläche, verdampft dann und hinterlässt eine Salzschicht.

Bei dem, was als "primäre Ausblühung" beschrieben wurde, ist das Wasser der Eindringling und das Salz war bereits intern vorhanden, und ein umgekehrter Prozess, bei dem das Salz ursprünglich extern vorhanden ist und dann in Lösung nach innen transportiert wird, wird als "sekundär" bezeichnet Ausblühungen ".

Ausblühungen können in natürlichen und gebauten Umgebungen auftreten. Bei porösen Baumaterialien kann dies nur ein kosmetisches äußeres Problem darstellen (primäres Ausblühen verursacht Flecken), kann jedoch manchmal auf eine innere strukturelle Schwäche hinweisen (Migration / Abbau von Komponentenmaterialien). Ausblühungen können die Poren poröser Materialien verstopfen, was zur Zerstörung dieser Materialien durch inneren Wasserdruck führt, wie beim Abplatzen von Ziegeln zu sehen ist.

Beispiele

  1. Ein wässriges NaCl- Tröpfchen mit einer Konzentration von 5 Mol kristallisiert spontan bei 45% relativer Luftfeuchtigkeit (298 K ) unter Bildung eines NaCl-Würfels durch den Mechanismus der homogenen Keimbildung. Das ursprüngliche Wasser wird an die Gasphase abgegeben.
  2. Gips (CaSO 4 .2H 2 O) ist ein Hydratfeststoff , der in einer ausreichend trockenen Umgebung sein Wasser an die Gasphase abgibt und Anhydrit (CaSO 4 ) bildet.
  3. Kupfer (II) sulfat (Blaustein) (CuSO 4 .5H 2 O) ist ein blauer kristalliner Feststoff, der an der Luft langsam Kristallwasser von seiner Oberfläche verliert und eine weiße Schicht aus wasserfreiem Kupfer (II) sulfat bildet.
  4. Natriumcarbonat- Deca-Hydrat (Na 2 CO 3 .10H 2 O) verliert Wasser, wenn es Luft ausgesetzt wird.

Mauerwerk

Primäre Ausblühung

Die primäre Ausblühung wird als solche bezeichnet, wie sie typischerweise während der anfänglichen Aushärtung eines zementartigen Produkts auftritt. Es tritt häufig bei Mauerwerkskonstruktionen , insbesondere bei Ziegeln , sowie bei einigen Brandschutzmörteln auf , wenn Wasser, das sich durch eine Wand oder eine andere Struktur bewegt, oder Wasser, das infolge der Hydratationswärme bei der Bildung von Zementstein ausgetrieben wird, Salze zu sich bringt die Oberfläche, die üblicherweise nicht als Teil des Zementsteins gebunden sind. Wenn das Wasser verdunstet, bleibt das Salz zurück, das eine weiße, flauschige Ablagerung bildet, die normalerweise abgebürstet werden kann. Die resultierenden weißen Ablagerungen werden in diesem Fall als "Ausblühungen" bezeichnet. In diesem Zusammenhang wird Ausblühen manchmal als "Salpetering" bezeichnet. Da die primäre Ausblühung Salze hervorbringt, die normalerweise nicht Teil des Zementsteins sind, handelt es sich nicht um ein strukturelles, sondern um ein ästhetisches Problem.

Zur Kontrolle der primären Ausblühung wurden üblicherweise Formulierungen verwendet, die flüssige Fettsäuremischungen (z. B. Ölsäure und Linolsäure) enthalten. Die ölige flüssige Beimischung wird in einem frühen Stadium durch Beschichten der Sandpartikel vor dem Einbringen von Mischwasser in die Chargenmischung eingeführt, so dass die ölige Beimischung gleichmäßig in der Betonmischmischung verteilt wird.

Sekundäre Ausblühung

Sekundäre Ausblühungen werden so genannt, dass sie nicht durch die Bildung des Zementsteins oder der damit verbundenen Hydratationsprodukte entstehen. Vielmehr ist dies in der Regel auf den äußeren Einfluss von Betongiften wie Chloriden zurückzuführen. Ein sehr häufiges Beispiel für sekundäre Ausblühungen sind Stahlbetonbrücken sowie Parkhäuser. Salzlösungen entstehen durch das Vorhandensein von Streusalz im Winter. Diese Salzlösung wird vom Beton absorbiert, wo sie beginnen kann, Zementstein aufzulösen, was von vorrangiger struktureller Bedeutung ist. In einigen Fällen können virtuelle Stalaktiten durch gelösten Zementstein entstehen, der an Rissen in Betonkonstruktionen hängt. Wo sich dieser Prozess durchgesetzt hat, ist die strukturelle Integrität eines Betonelements gefährdet. Dies ist ein häufiges Problem der Verkehrsinfrastruktur und der Instandhaltung von Gebäuden . Die sekundäre Ausblühung ähnelt der Osteoporose des Betons.

Zur Kontrolle der sekundären Ausblühung werden Zusatzmittel, die Calciumstearatdispersion (CSD) auf wässriger Basis enthalten, häufig zu einem späteren Zeitpunkt des Dosierungsprozesses mit dem Mischwasser versetzt. In einem typischen Dosierverfahren wird zuerst Sand in den Mischer eingefüllt, dann wird das primäre Anti-Ausblüh-Gemisch auf Ölbasis unter konstantem Mischen zugegeben, damit das Öl den Sand beschichten kann. Dann werden grobe Aggregate, Farbstoffe und Zement zugegeben, gefolgt von Wasser. Wenn CSD verwendet wird, wird es normalerweise an dieser Stelle während oder nach der Zugabe des Mischwassers eingeführt. CSD ist eine wässrige Dispersion, bei der feine feste Calciumstearatpartikel gleichmäßig im Wasser suspendiert sind. Im Handel erhältliche CSD haben eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 1 bis 10 Mikrometer. Die gleichmäßige Verteilung von CSD in der Mischung kann die resultierende Betonmauerwerkseinheit wasserabweisend machen, da CSD-Partikel in den Poren der Einheit gut verteilt sind, um die Kapillarbewegung von Wasser zu stören.

Calthemit ist auch eine sekundäre Ablagerung aus Beton, Mörtel oder Kalk, von der fälschlicherweise angenommen werden kann, dass sie ausblüht. Calthemite werden normalerweise als Calcit abgeschieden, das das stabilste Polymorph von Calciumcarbonat (CaCO 3 ) ist.

Schutz vor Ausblühungen

Die einzige Möglichkeit, das (sowohl primäre als auch sekundäre) Ausblühen in zementhaltigen Materialien vollständig und dauerhaft zu verhindern, besteht in der Verwendung spezieller Zusatzmittel , die chemisch mit den Verunreinigungen auf Salzbasis im Beton reagieren und diese binden, wenn Wasserstoff (H) vorhanden ist. Die chemische Reaktion in diesen speziellen Additiven schmilzt das Natriumchlorid auf nanomolekularer Ebene und wandelt es in Nicht-Natrium-Chemikalien und andere harmlose Stoffe um, die nicht auslaugen oder an die Oberfläche wandern. Tatsächlich kann die Nanotechnologie in diesen Additiven bis zu 100.000-mal kleiner sein als selbst die kleinsten Zementpartikel, sodass ihre Moleküle buchstäblich durch Zementmineralien oder Sandpartikel gelangen und letztendlich Teil des Zements oder Sandes werden, mit dem sie reagieren. Und da sie die Anwesenheit von Wasserstoff benötigen, reagieren sie nicht mehr, wenn der Beton austrocknet, und reagieren erneut, wenn der Beton Feuchtigkeit ausgesetzt ist.

Es ist auch möglich, poröse Baumaterialien wie Ziegel, Fliesen, Beton und rein gegen Ausblühen zu schützen, indem das Material mit einem imprägnierenden, hydrophoben Versiegelungsmittel behandelt wird. Dies ist eine Versiegelung, die Wasser abweist und tief genug in das Material eindringt, um Wasser und gelöste Salze von der Oberfläche fernzuhalten. In Klimazonen, in denen das Einfrieren ein Problem darstellt, kann eine solche Versiegelung jedoch zu Schäden durch Einfrieren / Auftauen führen. Und obwohl es zum Schutz vor Ausblühungen beiträgt, kann es das Problem nicht dauerhaft verhindern.

Ausblühungen können häufig mit Phosphorsäure aus Beton entfernt werden. Nach dem Auftragen wird die Säureverdünnung mit einem milden verdünnten Reinigungsmittel neutralisiert und dann gut mit Wasser gespült. Wenn jedoch die Quelle des Eindringens von Wasser nicht angesprochen wird, kann es wieder zu Ausblühungen kommen.

Zu den üblichen Schutzmaßnahmen für Bewehrungsstäbe gehören die Verwendung einer Epoxidbeschichtung sowie die Verwendung einer leichten elektrischen Ladung, die beide das Rosten verhindern. Man kann auch Edelstahlbewehrung verwenden.

Bestimmte Zementsorten sind weniger chloridbeständig als andere. Die Wahl des Zements kann daher einen großen Einfluss auf die Reaktion des Betons auf Chloride haben.

Die heutigen wasserabweisenden Mittel tragen zur Schaffung einer dampfdurchlässigen Barriere bei. Flüssiges Wasser, insbesondere durch windbedingte Regenfälle, bleibt aus Ziegeln und Mauerwerk heraus. Wasserdampf aus dem Inneren des Gebäudes oder von der Unterseite der Pflastersteine ​​kann entweichen. Dies reduziert Ausblühungen, Abplatzungen und Ablagerungen, die auftreten können, wenn Wasser im Ziegelsubstrat eingeschlossen wird und bei kaltem Wetter gefriert. Vor Jahren haben die wasserabweisenden Mittel Feuchtigkeit in der Mauer eingeschlossen und mehr Probleme verursacht als gelöst. Die Kondensation in Gebieten, in denen die vier Jahreszeiten stattfanden, war viel problematischer als in ihren Gegenstücken.

Bildergalerie

Siehe auch

Verweise