Wskaż Lidera Polskiej Chemii













Logo Chemical Online

Zapobieganie tworzeniu się wykwitów solnych na murach budynków

11.03.2008 14:13:23

Mury z cegły mają w budownictwie szerokie zastosowanie, co uwarunkowane jest ich wysoką odpornością na ogień i korozję, a w rezultacie długowiecznością i niezawodnością murowanych i zbrojonych konstrukcji. Współczesny rynek materiałów budowlanych oferuje produktu różniące się od siebie w zależności od ich przeznaczenia: wytrzymałością, średnią gęstością, chłonnością wody itp.

Należy zaznaczyć, że większość materiałów murarskich produkowanych jest zgodnie z najnowszymi technologiami i odpowiada wymaganiom nie tylko rosyjskich, ale i europejskich norm. Jednakże mur to nie tylko cegły czy pustaki. Składa się na to wiele procesów, i tak z pozycji mechaniki strukturalnej wpływ na kształtowanie się jego właściwości ma wzajemne oddziaływanie elementów strukturalnych (składowych) – od największych do sub-mikroskopijnych cząsteczek muru/1/.
Podstawowymi elementami elewacji murowanej są materiały budowlane, a w tym zaprawy murarskie. Podczas wznoszenia budynków z naturalnych i sztucznych materiałów budowlanych, zaprawy murarskie przy pomocy systemu pionowych i poziomych szwów łączą między sobą elementy muru i zapewniają jednolitą pracę konstrukcji.
Prawidłowy wybór zaprawy murarskiej jest jednym z ważniejszych warunków zapewnienia jakości konstrukcji.

Często w wielkim budownictwie nie jest uwzględniany ani rodzaj, ani przeznaczenie materiałów budowlanych. Na placach budowy stosuje się w najlepszym przypadku podstawową zaprawę murarską, a najczęściej używa się przygotowanych bezpośrednio na placach budów zapraw „dozowanych” łopatą i wiadrami: cement, piasek, woda. W większości przypadków rezultaty takiego podejścia do prac murarskich można zaobserwować na ścianach budynków i konstrukcji w formie wykwitów solnych, pleśni i innych uszkodzeń (rys.1). Tworzenie się kontrastowego białego nalotu, plam lub rozrzedzenia rzeczywiście pogarsza estetyczny wygląd ściany. Dalszym etapem jest erozja części budynku.
Eksploatacja murowanych konstrukcji, z zasady odbywa się w warunkach oddziaływania opadów atmosferycznych, zanieczyszczeń powietrza, spadków temperatury i tworzenia się kondensatu pary wodnej, a w szczególnych przypadkach i wód gruntowych, wstępujących przez system kapilarny muru.
System kapilarny i pory o rozmiarze 10 μm – 100 μm zarówno w cegłach, pustakach, itp. jak i zaprawie sprzyja transportowi rozpuszczonych w wodzie soli na powierzchnię murów. W rezultacie krystalizacja rożnych rodzajów soli doprowadza do niszczenia konstrukcji materiałów, co z kolei obniża ich wytrzymałość. Sole z wysoką higroskopijnością doprowadzają do zwiększenia wilgotności muru, co prowadzi do pogorszenia właściwości izolacyjnych i osłabia konstrukcję. Sprzyja rozwojowi pleśniowych, grzybowych i innych drobnych uszkodzeń. Wg danych F. Fresselia /2/ szkodliwy wpływ soli na konstrukcje murowane określany jest na podstawie ich rozpuszczalności i higroskopijności (tabela 1). Najbardziej negatywną rolę grają chlorki, węglany, siarczany i azotany, szczególnie soli metali alkalicznych . W większości przypadków pojawienie się nalotu soli (wysolenia) związane jest z obecnością rozpuszczalnych związków w składzie zapraw murarskich i materiałów budowlanych. Na przykład, obecność alkaliów w cemencie dopuszczona jest przez normy, w składzie wypełniaczy mogą być także obecne różne ilości soli rozpuszczalnych. W zależności od ilości surowca wyjściowego i technologii produkcji w składzie materiałów murarskich, w zasadzie mogą także być sole rozpuszczalne. Podczas zarabiania zaprawy wodą, wolne alkalia cementu niezwłocznie przechodzą do roztworu, a alkalia, związane krzemianami i glinianami, przechodzą w roztwór w miarę hydratacji cementu. Podczas kontaktu z СО2 z powietrza, alkalia ulegają karbonizacji, w wyniku czego tworzą się naloty, w formie węglanów sodu i potasu.

Obecność alkaliów w początkowym okresie hydratacji dla cementów różnych producentów może wahać się w szerokich przedziałach od 5 do 45 % od ich całkowitej zawartości. Innym źródłem tworzenia się węglanów jest portlandyt – produkt uwodnienia cementu portlandzkiego, z którego przy wzajemnym oddziaływaniu, z СО2 tworzy się węglan wapnia. Przy wzajemnym oddziaływaniu substancji alkalicznych z cementów ze związkami siarkowymi i azotowymi pochodzącymi z powietrza lub związanej z nimi wody tworzą się siarczany i azotany. Źródłami chlorków najczęściej są wypełniacze i woda związana w zaprawach murarskich.
Istnieje błędna opinia, że po wzniesieniu budynków, mur można pozbawić soli, tym samym na zawsze pozbyć się ryzyka tworzenia się wykwitów na powierzchni. Wszystkie istniejące na dzień dzisiejszy metody walki z nalotami, niestety dają tylko czasowy efekt i stosowane są tylko do określonego stężenia soli w konstrukcjach budowlanych. Na przykład, zastosowanie różnego rodzaju wiązania ma tylko krótkoterminowe działanie i w zasadzie naloty solne w ciągu krótkiego czasu znowu pojawiają się na powierzchni. Oprócz tego walka z nalotami w już wzniesionych murowanych konstrukcjach jest drogą procedurą i z uwzględnieniem jej czasowego działania istotnie zwiększa wydatki na remont i eksploatację budynków i konstrukcji. W takiej sytuacji najlepszym rozwiązaniem jest zapobieganie wykwitom na etapie wznoszenia budynku.
Najbardziej rozpowszechnionymi nalotami solnymi na powierzchni murów są węglany, dlatego też na ich przykładzie będzie rozpatrzony mechanizm tworzenia się wykwitów i możliwe środki przeciwdziałania.
Jak już zaznaczone było wcześniej, wykwity tworzą się w wyniku migracji rozpuszczonych soli przez strukturę materiału na powierzchnię, gdzie krystalizują. Dla zapraw murarskich na bazie cementu portlandzkiego mechanizm tworzenia się CaCO3 w głównej mierze, można przedstawić w następujący sposób rys.2. Wodorotlenek wapnia (portlandyt), produkt uwodnienia cementu portlandzkiego, rozpuszcza się w wodzie, z utworzeniem się jonów Ca2+ i OH-. Przy tym w pory materiału dyfunduje CO2 z atmosfery, który rozpuszcza się w warstwach wody, tworząc kwas węglowy (H2CO3). A wyniku reakcji zobojętniania tworzy się trudno rozpuszczalny CaCO3 rys.3, często niniejszą reakcję nazywa się karbonizacją zaprawy wapiennej (wodorotlenku wapnia). Istotny wpływ na prędkość tworzenia się nalotów ma temperatura, wilgotność, stężenie СО2 w atmosferze, a także kierunek wiatru. Z zasady, najczęściej wykwity tworzą się w regionach i w okresach ze zmienną wilgotnością w ciągu doby, kiedy mamy do czynienia z szybką migracją soli ku powierzchni i szybkim parowaniem wody na powierzchni muru.
Uwzględniając źródła i mechanizm tworzenia się nalotów solnych, powinny być przewidziane właściwe metody profilaktyki. Podstawa, to kilka podstawowych założeń: hermetyzacja powierzchni murowanych konstrukcji, stworzenie warunków do przerwania migracji wody ku powierzchni ściany, związanie wodorotlenku wapnia (portlandytu) na etapie jego tworzenia się przy pomocy aktywnych mineralnych dodatków i zastosowanie w składzie mieszanek murarskich dodatków kompleksujących.
Metoda hermetyzacji powierzchni polega na utworzeniu na powierzchni murów warstwy przepuszczającej wodę. Metoda ta jest wystarczająco efektywna, ale niemożliwa do zastosowania w budynkach z elewacją ochronną. Metody ograniczenia migracji wody na powierzchnie murów to hydrofobizacja zapraw w masie lub blokowanie kapilar mikrocząsteczkami.
Obniżenie aktywności kapilarnej uzyskuje się przez hydrofobizację lub dodanie w skład zapraw murarskich wysoko rozdrobnionych wypełniaczy, np. mikro krzemionki, meta kaolinu itp.
Związanie wodorotlenku wapnia (portlandytu) na etapie jego tworzenia uzyskuje się przy pomocy aktywnych mineralnych dodatków, posiadających wysoką pucolanową aktywność. Wodorotlenek wapnia reaguje z pucolanami, pobranymi w nadmiarze, tym samym, zapobiega reakcji z atmosferycznym dwutlenkiem węgla. Jako pucolanowe dodatki do tego celu mogą być zastosowane ziemia okrzemkowa, opoka, diatomit, mikro krzemionka itp. W 2000 roku otrzymano patent /3/ na metodę zapobiegania tworzeniu się nalotów solnych, bazującą na związywaniu wodorotlenku wapnia systemem mieszanek wiążących. W odróżnieniu od zastosowania pucolanowych dodatków, gdzie podstawową aktywną substancją wstępującą w reakcje z Ca(OH)2 jest bezpostaciowy SiO2, efekt działania niniejszego systemu osiąga się dzięki wykorzystaniu w składach równolegle z cementem portlandzkim cementów glinowych i siarczanów wapnia do ukierunkowanego tworzenia się mineralnej struktury zaprawy murarskiej.
Zastosowanie w składzie mieszanek murarskich dodatków kompleksujących, pozwalających wykluczyć podstawowe powody tworzenia się nalotów solnych – jest nową i perspektywiczną metodą. Rezultaty badań przedstawione w opracowaniu /4/ pokazują wysoką efektywność ich zastosowania. Oryginalność działania niniejszych dodatków oparta jest na połączeniu we wspólnej realizacji wszystkich podstawowych zasad walki z wykwitami.
Kompleksowe podejście w działaniu soli. pozwala zapobiec tworzeniu się nalotów praktycznie wszystkich typów.
W celu kontroli efektywności zastosowania różnego rodzaju podejść odnośnie zapobiegania nalotom solnym w murowanych konstrukcjach zostały przeprowadzone badania porównawcze próbek zapraw. Jako metodę badań przyjęto tę, opartą na stałym nawilżaniu próbek, zaczynając od początkowego etapu twardnienia. Próbki po 24 godzinach przechowywania w temp. +20°C i wilgotności 55%, nawilżano przez 28 dni w temp. 5°C, w ten sposób, modelowano oddziaływanie warunków atmosferycznych przy temperaturze najbardziej sprzyjającej tworzeniu się wykwitów. Co dobę dokonywano wizualnej kontroli powierzchni, aby ocenić obecność wykrystalizowanych soli.
W celu badań wybrano trzy różne podejścia odnośnie zapobiegania tworzenia się nalotów solnych i przygotowano pięć próbek zaprawy murarskiej: Ilość cementu jako podstawowego źródła uwodnionego Ca(OH)2 (portladytu) przyjęto stałą dla wszystkich wzorców.
Wyniki badań rys.4 pokazują, że tworzenie się nalotów na powierzchni próbek zaczyna się w drugiej dobie wiązania i zwiększa się do 14-ego dnia, po czym intensywność tworzenia się nalotów solnych obniża się i do 28 dnia jest stabilna.
Na powierzchni wzorca ze środkiem kompleksującym Elotex ERA100 w ciągu trwania badań nie zaobserwowano tworzenia się wykwitów.
Tworzenie się nalotów solnych na powierzchni wzorców z dodatkami mikro-krzemionki i metakaolinu , obserwuje się w pierwszej i drugiej dobie wiązania, po czym stabilizuje się w 7 dobie testu, jednakże lokalne tworzenie się kryształów soli trwa nadal do 14 dnia.
Nieznaczne naloty solne na powierzchni wzorców hydrofobio-wanych w masie silanami były zaobserwowane w początkowym okresie twardnienia, ale dalej na przestrzeni całego okresu testu nie zaobserwowano ich tworzenia się.
Należy zaznaczyć, że na efektywność działania wchodzących w skład zapraw dodatków mikro krzemionki i meta kaolinu, prawdopodobnie wpłynęła temperatura powietrza, w której przeprowadzany był eksperyment. Dlatego zastosowanie dodatków tego typu jest celowe przy średniej dobowej temperaturze powyżej +18°С. Hydrofobizacja w masie silanami wykazała niezłe rezultaty, za wyjątkiem początkowego okresu wiązania, co może być także związane z wpływem temperatury na hydratację cementu. Najlepszy rezultat został otrzymany przy zastosowaniu w składzie zaprawy murarskiej środka kompleksującego Elotex ERA100. Brak wykwitów solnych w czasie całego testu mówi o efektywności jego zastosowania, również przy minimalnych temperaturach powietrza.
Przeprowadzone badania eksperymentalne pokazały efektywność różnych metod zapobiegania tworzeniu się wykwitów na powierzchni murów. Za priorytet w danym kierunku należy uznać środki kompleksujące, wykluczające tworzenie się wykwitów solnych na wszystkich etapach wiązania zapraw murarskich. 

Tłumaczenie:
Elotex, Robert Bany, Tomasz Łucki
drukuj ten artykuł drukuj ten artykuł  |   poleć artykuł znajomemu poleć artykuł znajomemu
Najświeższe informacje w kanale RSS Najświeższe informacje w kanale RSS (jak używać)