Efflorescence - Efflorescence
En chimie , l' efflorescence (qui signifie «fleurir» en français) est la migration d'un sel à la surface d'un matériau poreux, où il forme un revêtement. Le processus essentiel consiste à dissoudre un sel interne dans l'eau, ou parfois dans un autre solvant. L'eau, avec le sel maintenant en solution, migre vers la surface, puis s'évapore, laissant une couche de sel.
Dans ce qui a été décrit comme "l'efflorescence primaire", l'eau est l'envahisseur et le sel était déjà présent à l'intérieur, et un processus inverse, où le sel est à l'origine présent à l'extérieur et est ensuite transporté à l'intérieur en solution, est appelé "secondaire efflorescence".
Des efflorescences peuvent se produire dans des environnements naturels et bâtis. Sur les matériaux de construction poreux, il peut présenter un problème cosmétique extérieur uniquement (efflorescence primaire provoquant des taches), mais peut parfois indiquer une faiblesse structurelle interne (migration / dégradation des matériaux des composants). L'efflorescence peut obstruer les pores des matériaux poreux, entraînant la destruction de ces matériaux par la pression interne de l'eau, comme on le voit dans l'écaillage de la brique.
Exemples
- Une gouttelette aqueuse de 5 concentration molaire de NaCl cristallise spontanément à 45% d'humidité relative (298 K ) pour former un cube de NaCl par le mécanisme de nucléation homogène. L'eau d'origine est rejetée dans la phase gazeuse.
- Le gypse (CaSO 4 .2H 2 O) est un solide hydraté qui, dans un environnement suffisamment sec, abandonnera son eau en phase gazeuse et formera de l' anhydrite (CaSO 4 ).
- Le sulfate de cuivre (II) (pierre bleue) (CuSO 4 .5H 2 O) est un solide cristallin bleu qui, lorsqu'il est exposé à l'air, perd lentement l'eau de cristallisation de sa surface pour former une couche blanche de sulfate de cuivre (II) anhydre.
- Le déca hydrate de carbonate de sodium (Na 2 CO 3 .10H 2 O) perd de l'eau lorsqu'il est exposé à l'air.
Maçonnerie
Efflorescence primaire
L'efflorescence primaire est nommée telle, car elle se produit généralement pendant le durcissement initial d'un produit à base de ciment. Il se produit souvent sur la construction de maçonnerie , en particulier la brique , ainsi que certains mortiers coupe-feu , lorsque l'eau se déplaçant à travers un mur ou une autre structure, ou l'eau chassée en raison de la chaleur d'hydratation lorsque la pierre de ciment se forme, apporte des sels à la surface qui n'est généralement pas liée dans le cadre de la pierre de ciment. Au fur et à mesure que l'eau s'évapore, elle laisse le sel derrière, qui forme un dépôt blanc et pelucheux, qui peut normalement être brossé. Les dépôts blancs résultants sont appelés «efflorescence» dans ce cas. Dans ce contexte, l'efflorescence est parfois appelée «salpêtre». L'efflorescence primaire faisant ressortir des sels qui ne font pas normalement partie de la pierre de ciment, il ne s'agit pas d'une préoccupation structurelle, mais plutôt esthétique.
Pour contrôler l'efflorescence primaire, des formulations contenant des mélanges d'acides gras liquides (par exemple, acide oléique et acide linoléique) ont été couramment utilisées. L'adjuvant liquide huileux est introduit dans le mélange par lots à un stade précoce par revêtement sur les particules de sable avant l'introduction de toute eau de mélange, de sorte que l'adjuvant huileux est réparti uniformément dans tout le mélange de béton.
Efflorescence secondaire
L'efflorescence secondaire est nommée telle qu'elle ne se produit pas à la suite de la formation de la pierre de ciment ou des produits d'hydratation qui l'accompagnent. Au contraire, cela est généralement dû à l'influence externe de poisons du béton, tels que les chlorures. Les ponts en béton armé d'acier ainsi que les garages de stationnement sont un exemple très courant d'efflorescence secondaire. Des solutions salines se forment en raison de la présence de sel de voirie en hiver. Cette solution saline est absorbée dans le béton, où elle peut commencer à dissoudre la pierre de ciment, ce qui est d'une importance structurelle primordiale. Dans certains cas, des stalactites virtuelles peuvent être formées à la suite de la dissolution de la pierre de ciment, suspendue aux fissures des structures en béton. Là où ce processus s'est installé, l'intégrité structurelle d'un élément en béton est menacée. Il s'agit d'un problème d' infrastructure de circulation et d' entretien des bâtiments courant . L'efflorescence secondaire s'apparente à l' ostéoporose du béton.
Pour contrôler l'efflorescence secondaire, des mélanges contenant une dispersion aqueuse de stéarate de calcium (CSD) sont souvent ajoutés à un stade ultérieur du processus de dosage avec l'eau du mélange. Dans un processus de dosage typique, le sable est d'abord chargé dans le mélangeur, puis l'adjuvant anti-efflorescence primaire à base d'huile est ajouté avec un mélange constant pour permettre à l'huile de recouvrir le sable. Ensuite, des agrégats grossiers, des colorants et du ciment sont ajoutés, suivis de l'eau. Si du CSD est utilisé, il est alors introduit habituellement à ce stade pendant ou après l'ajout de l'eau de mélange. Le CSD est une dispersion aqueuse dans laquelle de fines particules solides de stéarate de calcium sont mises en suspension dans l'eau de manière uniforme. Le CSD disponible dans le commerce a une taille moyenne de particules d'environ 1 à 10 micromètres. La distribution uniforme de CSD dans le mélange peut rendre l' unité de maçonnerie en béton résultante hydrofuge, car les particules de CSD sont bien réparties dans les pores de l'unité pour interférer avec le mouvement capillaire de l'eau.
La calthémite est également un dépôt secondaire dérivé du béton, du mortier ou de la chaux, que l'on peut supposer à tort être une efflorescence. Les calthémites sont généralement déposés sous forme de calcite qui est le polymorphe le plus stable du carbonate de calcium (CaCO 3 ).
Protéger contre l'efflorescence
La seule façon d'empêcher complètement et définitivement l'efflorescence (primaire et secondaire) des matériaux à base de ciment consiste à utiliser des adjuvants spéciaux qui réagissent chimiquement avec les impuretés à base de sel dans le béton et les lient en présence d' hydrogène (H). La réaction chimique de ces additifs spéciaux fusionne le chlorure de sodium à un niveau nanomoléculaire, le convertissant en produits chimiques sans sodium et en d'autres matières inoffensives qui ne seront pas lessivées ou migrer vers la surface. En fait, la nanotechnologie de ces additifs peut être jusqu'à 100000 fois plus petite que même les plus petites particules de ciment, ce qui permet à leurs molécules de passer littéralement à travers les minéraux de ciment ou les particules de sable et de finalement faire partie du ciment ou du sable avec lequel elles réagissent. Et comme ils nécessitent la présence d'hydrogène, ils cessent de réagir lorsque le béton sèche et recommencent à réagir lorsque le béton est exposé à l'humidité.
Il est également possible de protéger les matériaux de construction poreux, tels que la brique, les carreaux, le béton et purement contre l'efflorescence en traitant le matériau avec un scellant hydrophobe imprégnant. Il s'agit d'un scellant qui repousse l'eau et pénètre suffisamment profondément dans le matériau pour éloigner l'eau et les sels dissous de la surface. Cependant, dans les climats où le gel est un problème, un tel scellant peut entraîner des dommages dus aux cycles de gel / dégel. Et bien que cela aide à protéger contre l'efflorescence, il ne peut pas empêcher définitivement le problème.
L'efflorescence peut souvent être éliminée du béton à l'aide d'acide phosphorique. Après application, la dilution acide est neutralisée avec un détergent doux dilué, puis bien rincée à l'eau. Cependant, si la source de la pénétration de l'eau n'est pas abordée, l'efflorescence peut réapparaître.
Les mesures de protection courantes des barres d'armature comprennent l'utilisation d'un revêtement époxy ainsi que l'utilisation d'une légère charge électrique, qui empêchent toutes deux la rouille. On peut également utiliser des barres d'armature en acier inoxydable.
Certains types de ciment sont moins résistants aux chlorures que d'autres. Le choix du ciment peut donc avoir un effet important sur la réaction du béton aux chlorures.
Les hydrofuges d'aujourd'hui aident à créer une barrière perméable à la vapeur; l'eau liquide, en particulier des pluies dues au vent, restera hors de la brique et de la maçonnerie. La vapeur d'eau provenant de l'intérieur du bâtiment ou du dessous des pavés peut s'échapper. Cela réduira l'efflorescence, l'écaillage et l'entartrage pouvant résulter de l'eau emprisonnée à l'intérieur du substrat de brique et du gel par temps froid. Il y a des années, les hydrofuges emprisonnaient l'humidité dans le mur de maçonnerie, créant plus de problèmes qu'ils n'en résolvaient. La condensation dans les zones qui ont connu les quatre saisons était beaucoup plus problématique que leurs homologues.
Galerie d'images
Efflorescence primaire sur un mur de briques en Allemagne .
Efflorescence primaire sur un mortier coupe - feu au Mississauga Civic Centre à Mississauga, à l' hôtel de ville de l' Ontario .
Efflorescence primaire importante sur un immeuble à Denver, Colorado .
Efflorescence secondaire - dissoudre la pierre de ciment et attaquer les barres d'armature
Efflorescence secondaire
Gisement secondaire de carbonate de calcium dérivé du béton créant des stalactites de calthémite , qui peuvent être confondues à tort avec l'efflorescence.
