• sók

Savak hatása az építőanyagokra

Ha a keletkező savak kapcsolatba kerülnek az építmény anyagával, sóképződést idéznek elő. Ez – például a vakolatokban – egyértelműen kimutat­ható. Mész- és mész-cement vakolatokban tetemes mennyiségben keletkezik mész mint kötőanyag, miközben a betonban a cement hidratálódik. A cement ebből kifolyólag erősen lúgos.

Viszont a mész és a kénsav reakciója új vegyületet eredmé­nyez, amelyet szintén használnak az építőiparban, ez a gipsz. Ha a gipszet a mésszel összehasonlítjuk, megállapíthatjuk, hogy könnyebben oldódik vízben és komolyabb kioldódási folyamatokat idéz elő. Mindez oda vezet, hogy a mész kötőanyag kioldó­dik az építőanyagokból.

Példák ásványi építőanyagok erős elmállására

Amint a kéntelenítési program kézbentarthatóvá válik, lényegesen csökkenni fog a kén-dioxid-kon­centráció és ezzel együtt a kénsavterhelés is. Ezzel szemben továbbra is problémát okoznak majd az egyre növekvő mennyiségben jelen lévő NOx-gázok. A mészből és a salétromsavból kalcium­nitrát keletkezik. Ez egy nagyon jól vízoldható só. Lényegében ez az a só, amely a leginkább agresszív, és a legnagyobb mértékben meggyorsítja a kioldó­dási folyamatokat az építőanyagokban.

Sóterhelés

Az építőanyagok felületén állandó jelleggel játszód­nak le reakciók. Például már a hőmérséklet-változás is a relatív páratartalom megváltozását vonja ma­gával. Ha a levegő relatív páratartalma emelkedik, a sók oldatba mennek. Amint ismét elpárolog a nedvesség, újra kikristályosodnak a beoldódott sók. így tehát a vakolatok pórusszerkezetében a sók, amelyek a levegőt szennyező anyagokból és az épület alkotóinak összetevőiből képződtek, szüntelenül reakcióban vannak és ezáltal hatással vannak az elmállás folyamatára.

Kristályképződés és hidratáció

Különösen az olyan épületeknél, amelyek lábazati részét szemmel láthatóan károsítja a felszálló ned­vesség, szárazabb nyári napokon, amikor a falak kiszáradnak, sókristályok keletkezése figyelhető meg a falak felületén. Ezen sókiválások jelenlétéből lehet következtetni a vakolat és a fal belsejében létrejövő, egyáltalán nem lebecsülendő kristályo­sodási nyomásra. Ez a nyomás nem mérhető meg pontosan, azonban számos termodinamikai becs­léssel közelíthető. Például, ha gipsz kristályosodik, és megfelelő koncentrációban van jelen, akár 28 N/mm2 nyomás is kialakulhat.

Ha egy mai átlagos mész-cement habarcs 4 N/mm2 nyomószilárdságára gondolunk, a gipszkristályok – amennyiben kellően feldúsulnak – minden további nélkül szétrepeszthetik a vakolat felszíni rétegeit. Magnézium-szulfát és nátrium-karbonát esetén valamivel kisebb a kristá­lyosodási nyomás. Igen sok problémát okoz az utak sózásához előszeretettel használt nátrium-klorid is. A településeken belül a kloridterhelés egyaránt megfigyelhető az utak két oldalán és az épületek homlokzatán. A nátrium-klorid az általunk ismert sók közül az egyik legnagyobb repesztőhatású.

A kristályosodási nyomással analóg módon egyes sók esetén beszélhetünk hidratációs nyo­másról is. Ennek értéke gipsz esetén a 200 N/ mm2-t is meghaladhatja. Ekkora nyomásnak egyetlen ásványi építőanyag sem tud ellenállni. Amennyiben kialakul a szűk pórusszerkezetben, az elkerülhetetlenül repedésekhez vezet. Hidratációs nyomás akkor alakul ki, ha egy só hidrátformát vált. Különösen jellemző ez a kénsav sóira. Sajnos az elmúlt évtizedekben esett a legtöbb savas eső, és ezzel megnőtt a szulfátok mennyisége. Amikor a kénsav- és a mésztartalmú kötőanyag reakció­jában gipsz keletkezik, a gipsz kristályosodása során 2 molekula kristályvíz épül be.

A szilárd gipszkristályban 1 molekula kalcium-szulfát mellé két molekula víz kötődik meg. Ez a reakció 100 %-os térfogat-növekedést eredményez. Ez annyit jelent, hogy a gipsz térfogata pontosan kétszer akkora, mint azé a kalciumé, amit helyettesít. Ha a gipsz eljut a felszínre és ott feldúsul, az rendszerint kristályosodási és hidratációs effektusokhoz vezet.

Magnézium esetén négyszeres, vas-szulfát esetén ötszörös az új térfogat az eredetihez képest, de van tudomásunk akár negyvenszeres térfogat-növeke­désről is. Igen ismert a betonnal kapcsolatban az ettringitképződés, ahol 32 molekula víz épül be. A fő repesztőhatást tehát – különösen szulfátok esetén – hidratációs effektusok okozzák, amikor is a kristályvíz megkötődése vagy a víz beépülése a kristályszerkezetbe jelentős térfogat-növekedést von magával.

Továbbá gyakran alábecsülik, hogy két különbö­ző építőanyag érintkezésekor különböző fizikai és/ vagy kémiai tulajdonságok találkoznak egymással. Az ebből fakadó károknak több oka lehet, és a ke­letkező károk nem vezethetők vissza konkrétan egy okra. Elmálláskor és szétroncsolódáskor az oldott vagy egymással reagáló anyagok igen gyakran sókivirágzás formájában jelennek meg. A szakmai gyakorlat sajnos még mindig alábecsüli annak jelentőségét, hogy a sok váltakozó beoldódásával és ismételt kikristályosodásával kristályosodási nyomás lép fel.

Az alábbi táblázat ennek értékeit mutatja néhány épületre veszélyes sóra:

Az építőanyagok, kötőanyagok és kötőanyag­-keverékek elmozdulását és mozgását azonban nemcsak a hőmérséklet, hanem a víztartalom is meghatározza. Például szervetlen kötőanyagok esetében azzal növelhető az ellenálló képesség, ha csökkentjük a víz/kötőanyag arányt. Mivel az arányszám csökkenésével együtt nő a szilárdság is, abban az esetben, ha a szilárdság növekedése nem kívánatos, alternatív megoldást kell keresni. Ilyenkor célszerű hidrofób felszínt kialakítani.

Kapilláris- és higroszkópos effektusok

Például egy tervezett hidrofobizálás előtt gyakran csak az anyag vízfelvevő képességét mérik meg, ami messze nem elegendő. A természetes eredetű kövek hidrofobizálásával megszüntetik a kapillá­ris-szívóhatást. Az amortizáció megítélése során az egyik legnagyobb hibát azzal a feltevéssel követhet­jük el, hogy az eső elleni védettség következtében a kő káros anyagokat sem tud felvenni, így tehát azok szétrombolni sem tudják. Azonban a hidrofobizálás nem csökkenti a pórusok sugarát. Ez azt jelenti, hogy ha a levegő tartalmaz káros anyagokat, azok továbbra is bejuthatnak az építőanyagba. Elméle­tileg nem történik semmi a kővel, ha ezek a káros anyagok belekerülnek.

A nagy problémát a 35% vagy ennél magasabb páratartalmú levegő jelenti. Ismeretes, hogy legkésőbb 40% relatív páratar­talomnál a pórusok felszínén mindig megjelenik egy vékony vízréteg. A gáz halmazállapotú káros anyag bediffundál az építőanyag belsejébe, és ott találkozik a savképződéshez szükséges vízzel. A pórusok felszínén sav képződik, amely a megfe­lelő reakciópartnerrel káros sóvá alakul.

Ez azt jelenti, hogy amíg a levegő nem tiszta, továbbra is végbemegy az elmállás ezen káros reakciók miatt. Bevonható viszont a veszélyeztetett tartományba eső pórusok felszíne a savaknak ellenálló védőré­teggel, erre folyamatos kezdeményezések vannak. Mindez azonban azt jelenti, hogy ismerni kell a lejátszódó folyamatokat, ha egyáltalán el akarunk töprengeni a kövek vagy teljes általánosságban az ásványi építőanyagok, mint pl. a vakolatok konzerválásáról.

Hidrofobizálással nem célozható meg 100%-os eredmény. A sikeresség itt inkább 50% alatt van, persze azért bizonyos eredmények mindenképpen elérhetők. A hidrofobizálás egészen biztosan csökkenti a mikroorganizmusok megte­lepedésének lehetőségét. A nitrátok és a kloridok ún. higroszkópos sók, vizet képesek felvenni. Ez azt jelenti, hogy az építőanyagokban a sótartalom növekedésével nő a víztartalom is. Ez egy fontos felismerés! A sómentes téglának sem 0% a víztar­talma, hiszen a felszíni kondenzáció miatt vékony nedvességfilm keletkezik a belső felszínen – a pórusokban. Már 20 mg/cm3 agyagtartalomnál is igen magas a vízfelvétel, és mindez 80% feletti relatív páratartalom mellett nagyon erőteljesen növekszik tovább.

A nagy víztartalom elősegíti a sók további kapilláristranszportját, így igen nagy mértékű károsanyag-transzport jön létre. Ezeket a higroszkópos effektusokat mindig figyelembe kell venni! Tehát, ha az építőanyag nedves, akkor az nem feltétlenül azt jelenti, hogy csapadéknak van kitéve, vagy hogy esetlegesen kapillárisán felszálló nedvesség van jelen.