• nedvesség
• víz

A vízfelvétel lehetséges módjai épületek esetében

Mivel a nedvességgel kapcsolatos problémák és/ vagy az ezek következtében kialakuló károsodá­sok mindig az épületek lábazati részén, a pincék belső falán jelentkeznek először, később pedig a földszinti részeken is, ezeket sokszor kizárólag felszálló nedvességgel (helyesebben fogalmazva kapillárisán felszálló nedvességgel) magyarázzák.

Ezen túlmenően azonban további mechanizmusok egész sora létezik, amelyek egy fal nedvességtar­talmát növelhetik.

Melyek:

• kapilláris-vízfelvétel;
• a földdel érintkező részek kapcsolata szivárgó vagy pangó vízzel;
• higroszkópos vízfelvétel;
• vízfelvétel kondenzáció és kapilláriskonden­záció során.

Míg az első két mechanizmus esetén az építő­anyag a szívóhatása miatt folyadék formában vesz fel nedvességet, addig a másik két esetben gőzfá­zisból történik a nedvességfelvétel. Pontosan emiatt a vízfelvétel szemmel eleinte nem is látható. Ennek következtében ezen mechanizmusok jelentőségét rendre alábecsülik, és csak akkor veszik komolyan őket, amikor már komoly károkat okoztak.

Elsőként a falakban kialakuló nedvességtransz­port szempontjából legfontosabb vízfelvevő­-mechanizmusról lesz szó, a kapillaritásról, más néven kapilláris-vezetőképességről. Pontosan a jelentősége miatt ezt valamivel alaposabban vizs­gáljuk a többinél. A kapillárishatás, ami a vizet az építőanyag szűk pórusaiban mozgatja, az erők intramolekuláris kölcsönhatására vezethető vissza.

A szilárd és folyadék halmazállapotú anyagok összetevői között vonzóerők hatnak, amelyek többi között az anyagok koherenciáját is eredménye­zik. Egy adott fázis molekulái között ható erőket kohéziós erőknek nevezik. A különböző fázisok érintkezési felületén is felléphetnek kölcsönható erők, ezek az adhéziós erők. Hatnak az ásványi építőanyag felszíne és a pórusokban jelen levő víz között. Különösen nagy az adhéziós erők jelen­tősége, amikor festék- vagy vakolatrétegnek kell megtapadnia a falon, vagy amikor vízcsepp terül szét üveglapon.

Ezek a jelenségek a határfelületekig vezethetők vissza

Ha az adhéziós, tehát a szilárd-és folyadékfázis határrétegének molekulái között ható erők nagyobbak, mint a kohéziós erők, akkor a folyadék szétterülhet a szilárd test felszínén. Ennek ellentéte a nemnedvesedés, amit az építőanyagok hidrofobizálása (víztaszító réteggel való bevonása) során a gyakorlatban ki is használnak. Ilyen esetben inkább a folyadékmolekulák között ható kohéziós erők érvényesülnek, és a folyadék többé vagy ke­vésbé sík alakú cséppé húzódik össze.

Kapillárisán mindig csak akkor vesznek fel az építőanyagok vizet, ha közvetlenül érintkeznek a nedvességgel. Ilyen leginkább a homlokzati és a talajjal érintkező részeken fordul elő. Mivel a hom­lokzati részen rendszerint váltakozva megy végbe az átnedvesedés és a kiszáradás, ha a leadott és a felvett vízmennyiség egyensúlyban van egymás­sal, akkor beáll az egyensúlyi nedvességtartalom. Viszont ha nincs, vagy időközben tönkrement és ezáltal hatástalan a vertikális szigetelés, akkor a talajjal érintkező rész állandóan nedves lesz és ki­száradni sem tud. Ez elkerülhetetlenül ahhoz vezet, hogy nő a nedvességarány a falban és a teljes fal átvizesedik kapilláris úton.

A víz általában csak olyan építőanyagokba tud behatolni, amelyeken hibahelyek találhatók. Ilyen hibahelyek a pórusok és a nagyobb üregek. A falazáshoz szóba jövő anyagok térfogatának akár 80%-át is kitehetik a pórusok. A nyílt, tehát kívülről hozzáférhető pórusok nedvesség hatásá­ra megtelnek vízzel. Minél nagyobb egy pórus, annál könnyebben juthat bele a víz, ami aztán a nehézségi erő miatt átszivároghat az építőanyag többi részébe. Ha külső nyomás hat a folyadékra, a víz sajátos törvényszerűségek szerint mozog a kapillárpórusokban, akár a nehézségi erő ellenében is. Ennek következtében porózus építőanyagokból épült falban kialakulhat felszálló nedvesség, ez pe­dig – főleg a magával szállított sók miatt – jelentős épületkárokhoz vezethet.

A kapillárisán felszálló nedvesség a vegetáci­óból is ismert. A növények szűk kapillárisaiban a víz külső nyomás behatása nélkül jut el a gyöke­rektől a levelekig. Összehasonlításul szolgálhat a fák nedvességtranszportja, ilyenkor néha óriási magasságkülönbségeket kell áthidalni. Azonban a növények élő organizmusok, amelyekben bonyolult mechanizmusok zajlanak le. Felszálló nedvesség azonban nem élő anyagokon is megfigyelhető.

A porozitás megléte ilyenkor is elengedhetetlen. A folyamatot nagyon jól szemlélteti az itatóspapír hatása vagy egy darab kockacukor, ami kávéba merülve másodpercek alatt átitatódik nedvességgel. Hasonló jelenség játszódik le a porózus építőanya­gokban is, ha az adott falszerkezet teljesít bizonyos feltételeket, ilyenkor a finomkapillárisok felveszik a falat határoló talajból a vizet.

A kapilláris-vízfelvétel következtében már rövid időn belül tetemes vízmennyiség kerül az építőanyagba. A falakban a kapilláris-szívóhatás, ill. a kapilláris-vízfelvétel jelenti a nedvesség fő transzportmechanizmusát. Ezt jellemzi a w vízfelvételi tényező, mértékét lényegében a pórusok hajszálcsöveinek sugara határozza meg.

Ha a hidrofil felület fentebb bemutatott nedve­sedését vagy a hidrofób felületek víztaszítását az építőanyagok haj szálcsöveire vonatkoztatjuk, abból az következik, hogy nedvesítés esetén konkáv ívű folyadékfelszín alakul ki, a folyadék pedig ilyenkor felfelé indul el a kapillárisokban. Mikor nedvesség hatol az építőanyagba, a kapilláriserők rendszerint a súrlódási erő ellen, emelkedés esetén pedig a nehézségi erő ellenében hatnak.

Néhány egyszerűsítés után a következő összefüggéshez jutunk:

kapilláriserő = súrlódási erő + nehézségi erő

Ásványi építőanyagokban a kapilláris-vízfelvé­tel rendszerint gyökös időfüggést mutat. Ha a ^víz-felvételt ábrázoljuk az idő gyökének függvényében, akkor – legalábbis a kapillárisemelkedés kezdeti szakaszában mindenképpen – egyenest kapunk. Ennek az egyenesnek a meredekségét nevezzük w vízfelvételi tényezőnek:

A vízfelvételi tényező értelme, hogy segít leírni az építőanyagban a felszívás sebességét, de gyakran jellemzik vele az építőanyag kapilláris-felszívóké­pességének nagyságát is. A w értékének meghatá­rozását a DIN 52 617 szabvány írja le.

A víz annál magasabbra emel­kedhet, minél kisebb a hajszálcsövek átmérője. Ha a víz megfelelő adatait behelyettesítjük, a maximális folyadékoszlop-magasságra  minél finomabb egy kapilláris, annál kisebb a felszívás sebessége és elméletileg annál magasabb folyadékoszlop alakulhat ki. Viszont, ha nagyon kis sebességgel megy a felszívás, akkor igen va­lószínűtlen, hogy egyáltalán kialakul a maximális magasságú folyadékoszlop, hiszen a felvett nedves­ség folyamatosan párolog a falfelszín közelében. Továbbá feltételezhető, hogy a kapilláris-vezetőké­pességnek is van határérték-tartománya. Nagyon kis sugár esetén nullához közelít a felszívás sebessége, ezzel szemben túl nagy sugárnál az elérhető leg­nagyobb folyadékmagasság lesz majdnem nulla.

Összefoglalva

Tehát összefoglalásként elmondható, hogy a finom hajszálcsöveket tartalmazó építőanyagok sokkal lassabban veszik fel a nedvességet, mint a durva pórusúak. Viszont finompórusok esetén a ki­alakuló folyadékoszlop elérhető legnagyobb magas­sága lesz nagyobb. A gyakorlatban felhasznált vagy előforduló építőanyagoknál abból kell kiindulni, hogy szinte alig léteznek henger alakú pórusok, a porózus építőanyag szabálytalan, különböző méretű és alakú pórusok sokaságával van átszőve.

Mivel azonban a kapilláriserőket éppen ez a pórusméret és -alak határozza meg, a fentebb taglalt kapilláris-modell nem alkalmazható egyszerűen épületekre. Mivel a porózus anyagok geometriája a mai napig nincs teljes mértékben kivizsgálva és nem teljesen világos, a modell csak a kapilláris-hatás közelítő szemléltetésére szolgál.

A porózus ásványi építőanyagok víztartalma egyensúlyt igyekszik fenntartani a környezettel

Ez úgy érhető el, hogy a relatív páratartalom mértékének megfelelően a pórusok falain vízmo­lekulák kötődnek meg, ill. a páratartalom csök­kenésével az anyag vízmolekulákat ad le. Ezt a folyamatot szorpciónak nevezik, ez független a jelen lévő sóktól. Ha jelen vannak higroszkópos sók is, ezek szintén vesznek fel nedvességet a kör­nyező levegőből, higroszkópos tulajdonságaiknak megfelelően. A szorpcióból és a higroszkópos sók vízfelvételéből származó nedvesség aránya nagyságrendileg 1:10 körül alakul. A pontos arány függ az anyagtól, a relatív páratartalomtól és a sómennyiségtől.

Higroszkópos nedvességterhelés akkor alakul ki, ha a falban vagy annak felszínén nagyobb mennyiségű higroszkópos só dúsul fel. Ezek többnyire szulfátok, nitrátok és kloridok, gyakran vegyesen. Erősen befolyásolják az építőanyag higroszkópos tulajdonságait, tehát azon képességét, hogy vizet kössön meg gázfázisból.

Egyensúlyi nedvességtartalom­

Az építőanyagok nedvességtartalma mindig függ az éppen aktuális páratartalomtól. Éppen ezért beszélhetünk az ún. egyensúlyi nedvességtartalom­ról. Ez erősen megnövekedhet, ha vízoldható sók halmozódnak fel. A növekedés mértéke a sók hig­roszkópos, vagyis vízmegkötő tulajdonságától függ. Leginkább a különösen jól oldható nitrátvegyületek higroszkóposak. Őket követik a szokásos épület­károsító sók, a kloridvegyületek. Legcsekélyebb higroszkópos tulajdonságot a szulfátok mutatnak.

A nagy sólerakódás és az ezzel együtt járó tetemes mennyiségű higroszkópos nedvesség a falon ún. kapillárisán felszálló nedvesség látszatát keltheti. Ezért a nedvességmérleg készítésével együtt az épület állapotának analízise során a higroszkópos átnedvesedést és a higroszkópos nedvességi fokot is meg kell határozni, ugyanis csak így tervezhetők megfelelően a helyreállítási lépések. A higroszkópos nedvesség okozta károk szemrevételezéssel nagyon nehezen ismerhetők fel.

Egy ismérvük lehet, ha a nedvességfoltok szélén sókicsapódás jelenik meg:

• Okozhatják maguk az építőanyagok, amennyiben az épületekre veszélyes sókat tartal­maznak, ill. előidézhetik az eltérő sótartalmú falrészek.
• A higroszkóposság a sóknak az a tulajdonsága, hogy képesek a környezetükből nedvességet felvenni.
• A sótartalmú falazat a sómentes fal egyensúlyi nedvességtartalmának többszörösét is képes felvenni.
• Az ozmózis effektusa.

A higroszkóposság mechanizmusa vagy másképp kifejezve egy építőanyag higroszkópos vízfelvétele megvilágítja, hogy a károk létrejöttének mecha­nizmusa és oka erősen összefonódik, egymástól kölcsönösen függ, és folyamatosan változik. Ha nem sikerül ezek egyértelmű megállapítása, a szakszerű és hozzáértő helyreállítás sem lehetséges. Ez az oka annak, hogy időközben hatalmas jelentőséget kapott a régi épületek felújításán belül is az átnedvesedett és sókkal szennyezett épületek helyreállítása.

A kapilláriskondenzáció leginkább a mikropórusos tartományban alakul ki. Kelvin szerint szűk kapillárisokban csökken az egyensúlyi gőznyomás, ennek következtében már a környező atmoszférá­ban kialakuló telített gőznyomás alatt is létrejöhet kondenzáció.

A falak felszínen csak akkor jelenik meg kondenzátum, ha a hőmérséklet a relatív páratartalom­tól függő harmatponti hőmérséklet alá megy. A hajszálcsövekben viszont már kisebb relatív pára­tartalom mellett végbemegy a kondenzáció. Ezt a kapillárisrendszeren belül létrejövő vízlecsapódást kapilláriskondenzációnak nevezzük, mértékét be­folyásolja az építőanyag pórusainak sugara.

Minél kisebbek az építőanyag pórusai, annál nagyobb lesz a kapilláriskondenzációból származó folyadék­mennyiség. Ez annyit jelent, hogy a nagyon finom hajszálcsövekben még a telített gőznyomás elérése előtt végbemegy a kapilláriskondenzáció, és ez a folyamat felelős az építőanyagok ún. egyensúlyi nedvességtartalmáért. A legfinomabb kapillárisokban már a telített gőznyomás elérése előtt lecsapódik a víz.

Kondenzáció a vízfelvétel

A kondenzáció a vízfelvételi mechanizmusokkal összefüggésben túl kevésszer tárgyalandó, holott igen gyakran idéz elő vagy tesz lehetővé komoly épületkárokat. A levegő – hőmérsékletétől függően -különböző mennyiségű nedvesség felvételére képes. Ezt különösen jól szemlélteti a Carrier-diagram, ami a levegő vízgőztartalmát, továbbá a relatív páratar­talmat ábrázolja a hőmérséklet függvényében.

A hőmérséklet határozza meg, hogy mennyi az a maximális nedvességmennyiség, amelyet a levegő fel tud venni. Ezt a mennyiséget nevezik telítési nedvességnek. A telítési nedvességet csak kivételes esetekben éri el a levegő, nedvességtartalma tehát ez alatt marad. Ha a tényleges nedvességtartalom és a telítési nedvesség hányadosát 100-zal szorozzuk, megkapjuk a relatív páratartalom értékét.

A relatív páratartalom ennek megfelelően azt adja meg, hogy a valós nedvességtartalom hány százaléka a telítési nedvességnek. Minél magasabb a levegő hőmérséklete, annál nagyobb az elérhető maximális nedvességtartalom. Másfelől ez azt is jelenti, hogy a levegő a hőmérséklet emelésével képes nagyobb mennyiségű nedvességet felvenni. Ennek megfele­lően, ha emelkedik a hőmérséklet egy helyiségben, azzal csökken a relatív páratartalom.

Ha a külső falakon állandó jelleggel képződik kondenzvíz, az jelezheti a fal nem megfelelő hőszi­getelő képességét is. Bizonyos körülmények között a helyiség funkciójából adódóan (pl. mosókonyha, szauna) is nőhet a nedvességtartalma, ezzel együtt pedig a falak nedvességi foka. A sarkokban, a falmé­lyedésekben vagy az ablakok körül a bélésfalaknál hirtelen megjelenő kondenzvízkárok legtöbbször a megváltozott levegőcirkulációra vezethetők vissza. Ilyet okozhat egy új ablak vagy fűtőtest beépítése. A helyiségek rossz szellőzése járulékos szerepet játszhat.

Ezenkívül a mechanizmus értékelése során azt is figyelembe kell venni, hogy a levegő és a falak hőmérséklete jelentősen különbözhet egy lakótéren vagy épületen belül. Különösen a külső falrészeken vagy a sarkokban jöhet létre az adott hőszigetelésnek megfelelően akár jelentősebb hőmérséklet-különbség is.