• mész

A mész megszilárdulása – karbonátosodás

A fehérmész hidrátja kémiai értelemben a kalcium­hidroxidot [Ca(OH)2] jelenti, amit lehetőleg tiszta mészkőből állítanak elő égetéssel, majd az ezt követő oltással. A mész ezen fajtájának a kötési folyamat­hoz szüksége van a levegő szénsavtartalmára, így a mészhidrátból ismét mészkő (kalcium-karbonát) keletkezik.

Amennyiben a meszet víz alatt tárolják, úgy az nem tudja felvenni a levegő szén-dioxid-tar­talmát, így nem tud megkötni. Tehát a víz alatt tárolt mész hosszú időn keresztül eltartható, és idővel még jobban feldolgozhatóvá válik. Korábban gödrökben tárolták a meszet, ilyenkor a nagy fajsúlyú szennye­ződések könnyebben kiülepedtek. Ilyenkor elválik egymástól a tiszta mész és a szennyeződéseket tar­talmazó egyéb, meszes konglomerátum.

A karbonátosodás kémiai folyamat, ami alatt a kal­cium-hidroxidnak a levegő szén-dioxid-tartalmával történő reakcióját értjük, amelyben kalcium-karbonát képződik. A folyamat nélkülözhetetlen a mész vagy mész-cement kötőanyagot tartalmazó építőanyagok esetében, fontos szerepe van a végső szilárdság elérésében. A karbonátosodás során az építőanyagok lúgossága, tehát a pH-értéke csökken. Különböző vizsgálatok is megerősítették, hogy a karbonáto­sodás maximális mértékben akkor megy végbe, ha 0,5-5%-ig terjed a víztartalom, ezen értékek alatt, ül. felett a karbonátosodás csak elhanyagolható mérték­ben zajlik.

Kötési folyamat

Mindez – hivatkozva a vakolóhabarcsok felhasználására – azt jelenti, hogy a kötési folyamat egyenletesen és folyamatosan zajlik. A kialakuló szi­lárdságot, ami a karbonátosodás nélkül is igen magas lehet, befolyásolja a mészhidrát plasztikussága a kis, hatoldalú kristálylapocskái segítségével. A száradás okozta szilárdulás aránya kezdetben igen magas, és idővel lassan tovább fokozódik a karbonátos kötés előrehaladása által.

Mivel a szén-dioxid vízoldhatósága függ a nyo­mástól és a hőmérséklettől, ugyanígy függ a nyo­mástól és a hőmérséklettől a karbonátosodás foka is. Ezzel egyidejűleg a kalcium-hidroxid oldhatósága is erősen hőmérsékletfüggő. így a levegőn kötő mész megkötése extrém módon függ a környezeti körülményektől, így ezektől semmiképpen nem tekinthetünk el. Ahhoz, hogy a karbonátosodás fogalma alatt értett kémiai folyamatokat értelmezni tudjuk, részletesen ki kell térnünk a reakciósorozat egyes lépéseire.

Első fázis

Az első fázisban (a szén-dioxid bekerül a vako­latba) a szén-dioxid diffúzió útján jut be a vakolat felszínhez közeli részének finom kapillárisaiba. A vakolat kapillárpórusai jelentik a gázok és a víz számára a transzportközeget.

Második fázis

A második fázis (szénsavképződés) a szén-dio­xid beoldódása a vakolat kapillárisrendszerébe:

A harmadik fázisban semlegesítési reakció megy végbe, a szénsav reagál a vakolat lúgos anyagával. A képződő mészkő nagy fajlagos felületénél fogva nagyon gyorsan újra átalakul kalcium-hidrogén­karbonáttá, ami egy igen könnyen oldódó mészve­gyület. Ez a reakció erősen hőmérsékletfüggő és reverzibilis. Ennek következtében a homlokzatokon állandó jelleggel megy ez a reakció, ami ismételt beoldódáshoz, majd újrakristályosodáshoz vezet:

A keletkező kalcium-hidrogén-karbonát oldékonysága sokkal nagyobb, mint a mészkőé, így a ka­pilláris-transzportfolyamatok által az építőanyagon belül más helyekre is eljut. A hőmérséklet emelkedé­se különösen kedvez az újrakristályosodásnak.

A reakció ideje nagyban függ a porozitástól

Ez mészhidrát bázisú vakolatok esetén azt jelenti, hogy a kötés először a felszínen indul meg, hiszen a szén-dioxid csak úgy juthat a vakolat mélyebb rétegeibe, ha a víz már elhagyta a pórusokat. Ez elkerülhetetlenül oda vezet, hogy míg a vakolat felszíne már kemény, az alsóbb rétegek még kép­lékenyek. Továbbá gyakran elhanyagolják, hogy a levegő átlagosan csak mintegy 0,03 térfogat% C02-t tartalmaz, tehát a karbonátosodás folyamat igen lassan mehet végbe.

Mivel mind a kalcium-hidroxid 1,6 g/l-es, mind a kalcium-karbonát 60 mg/l-es oldhatósága meglehe­tősen magas érték, azok az építőanyagok, amelyek csupán levegőn kötő kötőanyagot tartalmaznak, egyrészt a lassú karbonátosodás, másrészt pedig a többszöri átnedvesedés okozta károk miatt nem jelentenek túl stabil kristályvázat, és ez fokozottan érvényes, ha ki vannak téve a levegőben megtalálha­tó (szennyező) anyagoknak.

A tiszta mészhabarcsok ellenálló képessége

Ez az oka annak, hogy a tiszta mészhabarcsok a mai környezeti feltételek mellett nem rendelkeznek kielégítő ellenálló képes­séggel, ennek ellenére előszeretettel használják őket, amikor történelmi épületek vagy védett műemlékek helyreállításáról és felújításáról van szó. Azokban az építőanyagokban, amelyek csupán meszet tartalmaz­nak kötőanyagként, az oldódás, a karbonátosodás és az újrakristályosodás folyamat természetes jelenség. Mivel a portlandcement hidratációja és hidrolízise során is kiválik kb. 20% mészhidrát, ugyanez természetesen érvényes a megkötött cement kalcium-­hidroxiddal megtelt pórustereire is.