• homlokzat
• sók

Sók képződése a falakban és homlokzaton, salétrommentesítés [ÖSSZEFOGLALÓ]

Átnedvesedett és sókkal szennyezett homlokzatok felújítása

Az esővíz, az egyéb csapadék és a kapillárisokban felszivárgó nedvesség, továbbá az egyre növekvő légszennyezettség egyaránt erősen károsítja a vako­latokat és a falakat. A káros anyagokat a víz beoldja, ezt követően pedig kapilláristranszport útján jutnak el az épület minden részébe. Az épületek kémiai úton történő károsodásáért elsősorban a savak vagy az oldható sók a felelősek. A vakoló- vagy falazóhabarcs kötőanyaga lúgos, a környezet és az építőanyagokkal érintkező talaj pedig savas jellegű. Ha a lúgos kötőanyag a savakkal reagál, semlegesítődés, vagyis sóképződés megy végbe.

Az alábbiakban a következő kérdéseket kell tisz­tázni:

• Mely sók jelenléte károsíthatja az épülete­ket?
• Hogyan kerülnek ezek a sók az építőanya­gokba vagy később a falak felszínére?
• Hogyan néz ki a sókiválás?
• Segítségül hívhatók-e az optikai vizsgálatok a mennyiségi és minőségi sóanalízishez?
• Elkerülhető, elhárítható vagy kiküszöbölhe­tő-e a sókiválás?

Annak ellenére, hogy fagykárok is felléphetnek, az átnedvesedett és sókkal szennyezett épületeken szemmel látható károk elsősorban a sók hatására vezethetők vissza. Ha az épületeket károsító sók eredetét vizsgáljuk, elsősorban azt kell szem előtt tartani, hogy minden porózus építőanyagból, amely vízzel érintkezik, vagy amelyben víz cirkulál, a víz kimossa az oldható komponenseket. Ezt az általá­nos megállapítást támasztja alá, amikor lokális víz­kárral (pl. csőtörés, áradás) szembesülünk. Annak ellenére, hogy a beszűrődő víz rendszerint tiszta, a kiszáradás után a falak felszínén sókicsapódás, elszíneződés vagy extrém esetben akár a vakolat lepattogzása figyelhető meg.

Sók a kötőanyagokban

Ha belemerülünk a sók tematikájába és prob­lémakörébe, nem szabad elfelejteni, hogy az épületekben felhasznált kötőanyagok általában tartalmaznak sókat. Ezek a sók – mivel nagyon kevéssé oldhatók – nem veszélyesek az építőanya­gokra, és kötőanyagként az épületek fennmaradá­sát biztosítják. Vannak sók, amelyeket bizonyos építőanyagok jellemzően tartalmaznak. így pl. a nátrium- vagy kalcium-karbonátok és -szulfátok cement jelenlétére utalnak. Azonban ezek a sók keletkezhetnek vízüvegből vagy szilikonátokból is. A magnéziumsók ezzel ellentétben rendszerint dolomitos mészhabarcsból származnak.

Sók esetén az oldhatóság növekedésével együtt nő a veszélyességük is az épületekre, mivel higroszkóposságuk révén növelik a nedvességtartalmat is. A károk tényleges oka ilyenkor a kristályképződés és a hidratáció, továbbá a fagyok és az utak sózá­sának folytonos váltakozása.

Környezetből származó sók

A továbbiakban szó lesz az exogénforrásokból, vagyis a környezetből származó sószennyezésről is. A levegőben, a vizekben és a talajban megtalálható szennyezőanyagok hatással vannak az épületek anyagára és olyan kémiai reakciókat idéznek elő, amelyek közben vagy amelyek végtermékeként az épületekre veszélyes sók képződnek. Ezek okozzák azt, hogy a habarcsban vagy a kövekben megtalál­ható kötőanyag oldható sókká alakul át, amit aztán a víz kiold, vagy a kristályképződés során térfogata megnövekszik.

Sókivirágzás

Ezt a folyamatot sókivirágzásnak nevezzük, a fogalom az épületet károsító sók kikris­tályosodását fedi. Ilyen károk nemcsak a modern építészetben fordultak elő először. Régről ismert a sókivirágzás olyan falakon, amelyek közvetlenül érintkeznek fekáliákkal. A fekáliák nitrogéntartalmú vegyületeinek oxidációs termékeiből a mészkőben vagy a mésztartalmú vakolatokban és habarcsok­ban kalcium-nitrát képződik. A kalcium-nitrátot a köznyelv istállósalétromnak is nevezi. Annak elle­nére, hogy a sókivirágzás és a salétrom szó csak az előbb említett ponton kapcsolódnak össze, amikor általánosságban emlegetik az épületekre veszélyes sókat, előszeretettel használják az istállósalétrom kifejezést mint gyűjtőfogalmat.

Ha figyelembe veszünk egy további szempontot, mégpedig a sók eredetét, azonnal világossá válik ennek a szójátéknak az eredete. Manapság szinte már nem is tudjuk elképzelni, hogy a korábbi évszázadokban milyen viszonyok uralkodtak a falvakban és városokban. Ha az ember ezen kor­szakok irodalmával találkozik, megállapíthatja, hogy az utcákat, a hátsó udvarokat és az ezeket határoló folyókat és patakokat szemétszállítóként és -tárolóként használták.

Az oldható sók higroszkóposak

Mindez annyit jelent, hogy képesek vizet felvenni a levegőből. Ilyenkor fontos szerep jut a levegő relatív ned­vességtartalmának. A magas sótartalmú köveknek magas az egyensúlyi nedvességtartalma, így az ilyen falak mindig nedvesnek látszanak, eltekintve a levegő páratartalmának jelentéktelen ingadozásától. Ha csökken a páratartalom vagy erős napsugárzás éri a falat, az nagymértékben csökkentheti a kövek nedvességtartalmát.

Ennek következtében a koráb­ban oldott állapotban lévő sók kikristályosodnak a fal felszínén. Ilyenkor persze gyakran nem veszik figyelembe, hogy általában a lábazati rész sótartal­ma lényegesen magasabb, mint a fal többi részéé. Ez az oka annak, hogy a lábazati részen megfigyel­hető sókivirágzást gyakran kapillárisán felszálló nedvességgel magyarázzák, és ennek megfelelően utólagos horizontális szigetelésre tesznek javasla­tot. Sok esetben igen fontos lenne a károk tényleges okát kideríteni!

A falakban kétféle jelenség figyelhető meg

A nedvesség a falba juthat híg sóoldat formájában, a talajjal érintkező részeken keresztül, továbbá vízgőz formájában is felveheti a fal, de ugyanígy ki is juthat onnan. A függőleges irányú kapilláris-vízfelvétel oka a pórusszerkezetben uralkodó kapillárisnyo­más-különbség és a külső vízoszlop ellentétesen ható hidrosztatikai nyomása.

A transzportkoeffici­ens függvényében Darcy törvénye írja le az ilyen típusú folyadéktranszportot. Ezt követően a vízgőz a gőznyomás-gradiens hatására diffundál át a fal belsején. Ehhez járul még a falak felszínén a kör­nyezeti körülményektől és itt elsősorban a relatív légnedvességtől függően végbemenő elpárolgás.

Az építőanyagok szétroncsolódásának kétféle mechanizmusa:

• a kristályosodási nyomás, ami egy só telített oldatból való kikristályosodásakor alakul az építőanyag pórusaiban;
• a hidratációs nyomás, ami egy már meglévő sókristály hidratációja (kristályvíz-felvétele) során alakul ki az építőanyag pólusaiban.

Az épületekre veszélyes sókkal kapcsolatos károk gyakran visszavezethetők arra a térfogat-növekedésre, ami akkor következik be, amikor a sók kikristályosodnak. A sók kikristályosodása során kialakuló nyomás nagyban függ a hőmérséklettől és a sóoldat koncentrációjától. Magas sókoncentráció esetén mindenképpen bekövetkezik a felső festék­réteg, a vakolat vagy a fal mechanikai károsodása.

Ilyenkor az épületekre veszélyes sók látható károkat okoznak. Természetesen az igazán komoly károkat a falak belsejében a korrózió okozza, amikor is az oldott sók a felszín alatt kristályosodnak ki, és ennek következtében nyomást gyakorolnak az őket körülvevő építőanyagra. Amennyiben a sók kikristályosodása csak a falfelszín közelében megy végbe, rendszerint csak a fal felszíne porlad el.

Sok só képes reakcióba lépni a vízzel

A reak­ció mechanizmusa ismert, ugyanaz megy végbe, mint amikor a kötőanyagok megszilárdulnak. A folyamatot általánosan hidratációnak nevezzük, ez tulajdonképpen a víz megkötését jelenti. Az épületekre különösen veszélyesek azok a sók, amelyek kis hőmérsékleten hidratálódnak, hiszen ebben az esetben a folyamat megfordítható.

Minden esetben, amikor a hőmérséklet túllépi a hidratációs hőmérsékletet, megindul a hidratáció, a hidratációs hőmérséklet alatt viszont a só leadja a kristályvizet. A sók vízfelvétele térfogat-növekedéssel jár együtt, a megnövekedett térfogatú kristály pedig a kris­tályosodási nyomással megegyező nagyságrendű nyomást gyakorol a környezetére.

A sókárok lényegében a következők

1. Sókivirágzás és sókéreg képződik az épület felszínén:

A sók ilyen formájú megjelenését gyakran fel­színinek és ártalmatlannak tekintik, csak szemet zavaró esztétikai problémának tartják. Az előzetes tájékozódás jelentőségét sokszor alábecsülik. Ha só gyűlik fel a fal felszínén, az rendszerint arra utal, hogy a só a falon belül vándorol, így a jelenség a mélyebb rétegek elváltozásának első indikátora le­het. A folyamat kezdetben kismértékben jelentkezik, de később a felszín korróziója egyre erősebbé válik, ami átmehet a mélyebb rétegek teljes eróziójába is. Az elporladás és az ún. fekete kéreg megjelenése utalhatnak a sók ilyen típusú aktivitására.

2. Az építőelemek széttöredeznek:

A terméskőből, égetett agyagból vagy mész­homokkőből készült téglák eltöredezése esetén a háttérben leggyakrabban a sók repesztő hatása áll. Ahhoz, hogy a folyamat végbemehessen, a permeabilitásnak és a porozitásnak bizonyos nagy­ságrendbe kell esnie. A nagyon sűrű pórusszerkezetű kőzeteket (pl. bazaltláva) vagy a túlzottan porózus építőanyagokat (pl. travertin vagy mésztufa) ritkán roncsolják szét a sók.

Ellenben a homokkő, a szür­kekavics, a pala, a konglomerátum és a mészkövek, sőt bizonyos körülmények között a márvány is épp­úgy ki van téve ennek a veszélynek, mint a legtöbb téglatípus. Még ha a kockázat kisebb is, a gránit és a többi magmás kőzet szintén veszélyeztetett. A sók általi károk éppúgy kiindulhatnak a sóoldattal tele pórusokból, amelyeket aztán szétrepeszt a ki­kristályosodó só, mint ahogy támadhatók az egyes ásványokat összetartó kötőanyagok is.

3. A habarcs elporlad:

A habarcs az építőelemekhez hasonlóan ki van téve a sók káros hatásának. A kár oka ebben az eset­ben is lehet a pórusokban tartósan fellépő repesztő hatás, de tönkremehet a kötőanyag is. A sóoldatok egyaránt megtámadhatják azokat a víztartalmú kristályokat, amelyek a hidraulikus kötőanyagok (cement, hidraulikus mész, trassz-mész) megszilár­dulása során képződtek, de ugyanígy roncsolhatják a mészhabarcs megkötésekor képződő karbonátokat is. Ennek következtében az adalékanyagokra is veszélyt jelentenek a sók.

4. A nedvesség megkötődik a fal belsejében:

A nedvesség megjelenése a falban reverzibilis folyamat, egyik oldalról a lecsapódás és a párol­gás, másik oldalról pedig a vízfelvétel mértéke szabályozza. Az elpárolgás sebessége a gőznyomás függvénye: minél nagyobb a gőznyomás, annál gyorsabban megy végbe a kiszáradás. A sók beoldódása megfelelő körülmények között jelentősen lecsökkenti a gőznyomást.

A gőznyomás csökkené­sének mértéke függ az oldott só koncentrációjától. Telített konyhasó- (nátrium-klorid-) oldat esetén az értéke mintegy 10%. Ilyenkor ennek megfelelően lassabb a kiszáradás is. Tehát a sók hosszabb ideig a falban tartják a nedvességet, mint ahogy az tiszta víz esetén elvárható lenne. A továbbiakban a sók higroszkópossága, vagyis az a tulajdonsága, hogy vizet képesek felvenni, tartja fenn a vízfelvétel és -leadás körforgását.

Károk alapjai: a térfogat-növekedés

Az imént felsorolt károk mindegyike és az összes őket okozó mechanizmus a szilárd anyagban bekövetkező térfogat-növekedésen alapszik, amit a klimatikus viszonyok, mint a hőmérséklet és a relatív páratartalom megváltozása idéz elő. Tudo­mányos munkák alkalmanként rámutatnak, hogy a reakciókinetika területén elvégzett alapkutatások hiányosak, és bizonyos dolgokat pótolni kellene.

Ez érvényes az előbb említett folyamatra is: meg­lehetősen kevéssé ismert és átlátható a hőmérséklet és a páratartalom megváltozása miatt bekövetkező környezeti változások időbeni lefutása. Különösen abban az esetben lenne fontos tudni, hogy mennyi­ben befolyásolja a klíma rövid távú ingadozása a fal keresztmetszeti sóprofiljának alakulását, ill. a károk kialakulását, amikor beltéri helyiségek használatá­ról vagy funkciójának módosításáról döntünk.

Csak a diagnózis után következhet a renoválás!

A helyreállítás koncepciójának megtervezésékor első lépésként pontosan elemezni kell minden, só okozta kárt. A háttérben gyakran több ok áll együt­tesen. Amennyiben akár egy okot is nem ítélnek meg megfelelően, vagy alábecsülik/nem mérik fel a szennyezettség fokát, az kudarcra is ítélheti a teljes beavatkozást.

A sókkal szennyezett falak tehát higroszkó­pos tulajdonságúak. Ez azt jelenti, hogy a falban megkötődik a víz, ez pedig kapillárisán felszálló nedvesség látszatát keltheti. Ilyen esetben az utó­lagos horizontális szigetelés nem szüntetné meg a fal vizesedésének kiváltó okát, tehát teljesen felesleges volna. Sőt olyan is előfordulhat, hogy a falnak csak bizonyos részein jelentkeznek nedves foltok, ill. sók.

Mindez gyakran arra vezethető vissza, hogy falazás során néhány sókkal erőteljesen szennyezett követ használtak fel. Korábban magától értetődő volt, hogy a bontott téglát újra felhasználják átépí­téshez vagy renováláshoz. Arra pedig nem figyeltek az újrafelhasználásnál, hogy hol használták ezeket a téglákat korábban, pl. a mezőgazdaságban, nitráttal szennyezett területeken vagy mosdókban. Már az ókori időkből is ismerünk arra példákat, hogy az épületeket kőbányaként használták az újabb épít­kezésekhez.

Éppen ezért elengedhetetlen, hogy a tervezett renoválás előtt az épület állagát alaposan felmérjék, vagyis az épületdiagnosztika. Mindehhez fel kell mérni az épület általános állapotát, a konstrukciót, a szemmel látható károkat, az időjárás hatását és az átnedvesedés okait. A vizsgálatok mennyisége és mértéke függ a meglévő károktól és attól, hogy az épületet mire tervezik használni. Sokszor alábecsü­lik a szemrevételezés jelentőségét, pedig ily módon igen sok kárt észrevehetünk, sőt, ha hosszabb időn keresztül figyeljük az épületet, a károk időbeni ala­kulásáról is képet kapunk, ez pedig néhány esetben rávezet minket a valódi okokra.

Mintavétel és analízis

Amennyiben meg kell határozni a nedvesség­tartalmat és a sókoncentrációt, nem maradhat el a mintavétel és a levett minták analízise. Erre a feladatra célszerű a megfelelő intézeteket bevonni, amelyek aztán az épület állagának analízise mellett a helyreállítás koncepciójára is tesznek javaslatot. Kétségtelen, hogy mindez komoly anyagi ráfor­dítással jár, ami egyre kevésbé áll rendelkezésre. Ilyenkor – alternatív megoldásként – a felújítót ké­rik fel az elemzésre.

Ennek a veszélye abban rejlik, hogy ez esetben maguk a munkások vesznek mintá­kat az épületből, és ők küldik el ezeket a megfelelő helyre. Ilyenkor fontos információk veszhetnek el. Gyakran nem veszik figyelembe a mintavétel he­lyét és elhelyezkedését vagy az aktuális klimatikus viszonyokat a mintavétel időpontjában, de éppúgy nem figyelnek a minta szakszerű csomagolására sem. Például az épületekből vett mintákat egy­szerűen borítékolják és elpostázzák.

Gyakori eset, hogy az értéktelen minták mellé az a megbízás is párosul, hogy állapítsák meg, mely sók vannak jelen az épületben. Ilyenkor a minőségi elemzés csupán másodlagos jelentőségű, hiszen az ismert szulfát-, nitrát-, klorid- és karbonátvegyületek szinte minden idősebb épületben megtalálhatók. Sokkal megha­tározóbb az a kérdés, hogy ezek a sók milyen kon­centrációban vannak jelen. A mennyiségi elemzés ad felvilágosítást arról, hogy milyen helyreállítást kell elvégezni, továbbá ebből következtethetünk a kialakult károk okaira is.

A vizsgálatoknak felvilágosítással kell szol­gálniuk a nedvességtartalomról, a telítési nedves­ségtartalomról és a nedvességprofilról az adott épületrészen belül, továbbá felállítható belőlük a nedvességmérleg. A sómérleg összefoglalja a minőségi és mennyiségi sóelemzés vizsgálati eredményeit, tehát a sók fajtáját, a sótartalmat és a sók falon belüli eloszlását. Következő lépésként a só- és nedvességmérleg eredményeit kell összevetni és értékelni.

A mérési eredmények kiértékelésében rejlik az ezt követő helyreállítás koncepciójának know-how-ja. Az objektumon elvégzett hozzáértő és szakképzett előzetes vizsgálatok, továbbá az épü­let állagának szakmailag megalapozott elemzése a tervben előírt helyreállítás sikerének lényeges feltételei. Nagyon gyakori, hogy vagy az anyagiak hiányoznak, vagy a felelős személy nem látja be a vizsgálatok szükségességét.

Minthogy ezekre a vizsgálatokra többnyire nincs pénz és az építtető szinte sosem hagyja őket jóvá, az előzetes vizsgá­latokat rendszerint nem végzik el. A kivitelező kis­iparosnak vagy az építési vállalatnak azonban ennek ellenére megfelelő minőséget kell garantálnia, amit ők természetesen tovább szeretnének hárítani az építőanyag-beszállítóra. így oly módon zajlik a renoválások kivitelezése és a garanciavállalás, hogy a károk okai egyáltalán ismertek lennének.

Végül egy utolsó megjegyzés:

Gyakran él az a tévképzet, hogy az előzetes vizsgálatok egy halom pénzbe kerülnek, és hogy a befektetés arányaiban nem térül meg. Gyakran azonban azt is alábecsülik, hogy az épület állagának mértéktartó elemzése felfedi a károk valódi okát, így a költséges hely­reállító beavatkozások a legszükségesebbekre redukálhatok.

Egy sor példát lehetne hozni arra, amikor egészen biztosra akartak menni, ezért az utólagos horizontális és vertikális szigetelés mellett renoválóvakolatot vagy víztelenítést is alkalmaz­tak. A munkálatokat követő vizsgálatok azonban azt az eredményt hozták, hogy az átnedvesedést kizárólag lecsapódás okozta, azt pedig a helyiség használatának megváltoztatásával és a lakók ré­széről egy kicsit nagyobb odafigyeléssel ki lehetett küszöbölni.

Sók képződése a falakban és homlokzaton – mi a teendő?

Nem elegendő, ha csupán abban az állapotban vizsgálják meg a mintákat, ahogyan azok beérkeztek, majd a vizsgálat és a mérések eredményeit egymással összehasonlítják. Ahhoz, hogy szakszerű és az adott esetnek, ill. az épület aktuális állapo­tának megfelelő helyreállítási koncepció mellett dönthessünk, szükség van épületfizikai- és kémiai alapismeretekre, tudatában kell lennünk ez egyes építőanyagok kölcsönhatásának, ismernünk kell a vízfelvétel lehetséges mechanizmusait, a klimati­kus körülményeket és az épület pontos szerkezeti felépítését.

Az oldható sók fontos szerepet játszanak a károk kialakulásában és a falak átnedvesedésében. A sók oldhatósága meghatározza, hogy mekkora veszélyt jelentenek az épületre. A legismertebb és a leggyakrabban előforduló vegyületek a kloridok, szulfátok, nitrátok, ezek közül is elsősorban az alkálifémekkel és az alkáliföldfémekkel képzett vegyületek játszanak meghatározó szerepet. A sók kikristályosodás és hidratáció során szétroncsol­hatják az építőanyagokat, ezenkívül higroszkópos tulajdonságuk révén jelentős mértékben növelhetik a falak nedvességtartalmát anélkül, hogy kapillári­sán felszálló nedvesség lenne jelen.

Víz és nedvesség hatásai a falakban

Savak hatására a kötőanyagokban megtalálható fémvegyületek gyakran átalakulhatnak oldható anyagokká. Ezt követően az épület talajjal érintkező részein a talajvízből, rétegvízből vagy beszivárgó vízből származó nedvesség, egyéb helyeken pedig az esővíz, a felspriccelő víz vagy a felszíni vizek mossák ki a homlokzatból a vízoldható anyagokat. Ennek következtében fellazul az építőanyagok pó­russzerkezete, károsodik a kötőanyag és lecsökken az építmény tulajdonképpeni szilárdsága.

A leggyakrabban előforduló savak a szervetlen savak, például a salétromsav, kénsav, sósav és szénsav, de alkalmanként megjelenhetnek szerves savak is.

Leggyakrabban előforduló savak

1. A salétromsav az ammónia, a szerves nit­rogénvegyületek (vizelet, fehérjék stb.), ill. a nitrózus kipufogógázok bakteriális lebontása során keletkeznek. A salétromsav legismertebb sói a kalcium-nitrát (salétrom), a magnézium-nitrát, a nátrium-nitrát és a kálium-nitrát.
2. A kénsav akkor keletkezik, amikor kén-dioxid vagy -trioxid lép reakcióba vízzel, de ugyan­így keletkezhet bakteriális szulfoxidáció útján is. A kénsav legismertebb sói a nátrium­szulfát (glaubersó), a kálium-szulfát, a kalci­um-szulfát (gipsz) és a magnézium-szulfát (keserűsó).
3. Sósav keletkezhet pl. PVC égetésekor (ter­mikus HCl-lehasadás). A sósav legismertebb sói a magnézium-klorid, a kalcium-klorid és a kálium-klorid.
4. Szénsav akkor keletkezhet, amikor a szén­savgáz vízben oldódik, ill. vízzel reagál. A szénsav sóit a köznyelv szódának vagy ha­muzsírnak is nevezi.

Ismert az a tény, hogy a különböző sók oldhatósága nagyon tág keretek között mozog. Hasonló ingadozás érvényes né­hány olyan sóra is, amelyek hajlamosak különböző hidrátformákat képezni. Mielőtt ezeket részlete­sebben kifejtenénk, ismerkedjünk meg az egyes sók előfordulási gyakoriságával, összetételével és viselkedésével a falak felszínén.

Sók a porózus építőanyagokban

A sók transzportja a porózus építőanyagokon ke­resztül elsősorban oldatban, a kapillárishatás követ­keztében történik. Az egyes sók különböző mértékű oldhatósága felelős azért, hogy a fal keresztmetsze­tén belül vagy egy adott épületrészben a különböző sótípusok nem egyforma mértékben oszlanak meg. Az oldódási folyamat azáltal valósul meg, hogy sok anyag szívesebben van vízmulekulák közelében, mint a saját molekulái mellett (nagyobb affinitás a vízzel szemben). Ha nincs jelen nedvesség, kialakul a jellegzetes kristályrács. Azonban, ha a kristályok vízbe kerülnek, vagy teljes mértékben feloldódnak, vagy csak annyira, hogy telített oldat alakul ki.

Sókoncentráció növekedésének oka

Persze a diffúzió mellett tekintetbe kell venni a konvekciót és a kémiai kölcsönhatásokat is. Ilyenkor figyelni kell arra, hogy az oldószerként és szállítóközegként is részt vevő nedvesség mennyi­sége a nedvesség forrásától távolodva az elpárolgás következtében egyre csökken. Ez a sókoncentráció növekedését hozza magával. Ha a sókoncentráció átlépi az oldhatóság határát, megindul a kikristályo­sodás. Ez tehát azt jelenti, hogy a nagy oldhatóságú sók a nedvesség forrásától viszonylag távolra is eljuthatnak.

Felszálló sóoldat esetén a víz párolgása követ­keztében a különböző sók az oldhatósági viszonyoknak megfelelően, frakcionálva válnak ki a falak felszínén. Ha a klasszikus esettel, vagyis a kapillárisán felszálló nedvességgel van dolgunk, akkor a kevéssé oldható sók, mint pl. a magnézi­um- és kalcium-karbonát a lábazati részen, vagyis az alsóbb falszakaszokon mutathatók ki. A káros hatás ezen a részen általában kisebb, mint a kö­zépső falszakaszon, hiszen ez az a hely, ahol az eddigi tapasztalatok alapján az épületekre leginkább veszélyes sók megjelennek.

Ez elsősorban magné­zium- és nátrium-szulfát-, vagy kivételes esetekben kálium-nitrát-tartalmú sókivirágzást vagy sókérget jelent. A jól oldódó sók, mint a nitrátok és kloridok ezzel szemben eljutnak a falak felsőbb részeibe is. Ezen sók higroszkópossága miatt ez a falszakasz rendszerint át van nedvesedve.

Minden só veszélyes az épületre!

A különböző sók különböző hajlandósággal képeznek hidrátokat és különböző mértékben hig-roszkóposak. A továbbiakban a sók megítélésénél a higrosz­kóposság fontos jelentőségű. A higroszkóposság mértékét az egyensúlyi páratartalom fejezi ki. Az egyensúlyi páratartalom az a légnedvesség, amely fölött az adott só nedvességet köt meg a levegőből, ill. amely alatt a só kikristályosodik oldatából. Általánosságban véve minden sót az épületekre veszélyesnek tekintünk, mivel higroszkópos tulaj­donságuk miatt képesek vizet megkötni a levegő­ből.

Keveréksók hatásai

Olyan esetek is vannak, amikor a sók másik sóval együtt, keveréksóként fordulnak elő. Különösen a keveréksók old­hatósága térhet el jelentősen attól, amit elméletileg elvárnánk. Amikor az épület állagának felmérése érdekében mintavételeznek, ez a jelenség legalább olyan jelentőségű, mint a sók koncentrációja és annak eloszlása a fal keresztmetszetében.

Az, hogy nedvesség és ezzel együtt oldott sók jutnak a falakba, már hosszú évtizedek, sőt évszázadok óta veszélyt hordoz magában. Amikor a sóol­dat a párolgási zónák felé cirkulál, az egyértelműen növeli a kristályképződés mértékét, ezzel együtt pedig növekszik a felszínhez közeli rétegekben a sókoncentráció is.

Ha a sók kristályos formában jelen

Ebben az esetben feltételezhető, hogy a sótartalom a felszíntől a fal belseje felé haladva nő. Azonban, ha a sók oldatban vannak, akkor a koncentráció kiegyenlítődése miatt nem kell számolnunk azzal, hogy a fal belsejében esetleg magasabb a sótarta­lom. Ilyenkor csak a klimatikus viszonyok meg­változása váltja ki, hogy a sók nagyobb mértékben feldúsulnak a fal felszínén.

Mindez nagyon gyakran megfigyelhető abban az esetben, ha elvégezték az utólagos horizontális és vertikális szigetelést, azonban ezzel nem társultak egyéb intézkedések. Az elvégzett és jól működő szigetelés megakadályozna, hogy a feloldott sók további nedvességhez jussanak, ezért kikristályosodnak a fal felszínén.

Ilyen esetben igen gyakran az üzemeltetőt vagy a kivitelező céget okolják a nem megfelelően elvégzett szigetelési munkálatokért, hiszen a kiváló sókat nagyon gyakran a nedves falak egyik ismérvének tekintik. Ilyen esetekben tisztázni kell, hogy a tervező, az üzemeltető és/ vagy a kivitelező felhívta-e a figyelmet az egyéb intézkedések szükségességére vagy esetleg éppen a megbízó vetette el őket a velük járó többletkölt­ségek miatt.

Ha a falazóelemek felszínén egyenletes sóréteg jelentkezik…

Ebben az esetben általában nátrium-, magnézi­um- és kalcium-szulfáttal van dolgunk, amelyek az agyagásvány bizonyos komponenseinek és az égetési folyamat során keletkező kén-dioxidnak a reakciójában keletkeztek. A könnyen oldható sókat ilyenkor az eső is lemossa. A nehezen oldható gipsz­ből keletkező kivirágzást nehezen lehet eltávolítani.

Amennyiben a kivirágzás a fugák közelében, de nem a falazóelemek felületén jelenik meg, a ha­barcs alkotóelemeire vezethető vissza. A mész- és cementhabarcs a kalcium-hidroxid és gipsz mellett tartalmaz vízoldható vegyületeket is. Az adalékvizet magukba szívják a falazóelemek, majd a víz fugák közelében sókiválás kíséretében elpárolog.

Só a termésköveken

Ha terméskövön találkozunk sókivirágzással, akkor ezért általában a falazó- és a fugázóhabarcs a felelős. A felszíni károk ilyenkor elporladás formájában jelentkeznek. Ennek az oka az olyan sók kikristályosodása, amelyek többnyire kőben lévő mész és a levegő kéntartalmú vegyületeinek reakciójában keletkeztek.

Miközben a karbonátok és szulfátok jelenlétét elsősorban az építőanyagokban eredendően is megtalálható vegyületek okozzák, addig a kloridok és szulfátok gyakran külső hatások következtében jelennek meg. A nitrátok általában olyan külső nedvességforrásokra utalnak, amelyek valamilyen szerves anyaggal szennyezettek. Ilyen források le­hetnek a mezőgazdasági épületek szennyvizei vagy a mezőgazdasági célokra használt talaj.

Foszfátvegyületek esetén pl. galambürülék is kiválthatja a nitrátképződést. A kloridok a falak és a falak felszínének sószennyezettségében in­kább csak mellékes szerepet játszanak. A kloridos sószennyeződést egyrészt előidézheti a téli időszak­ban kiszórt só, vagy pedig történelmi épületek esetén kialakulhat a használat módjából fakadóan. Nagyon ritka esetben a tisztítási módszerek felelősek azért, hogy az építőelemek savakkal érintkeznek.

A sókat azért tekintjük az épületekre veszé­lyesnek, mert vízben oldódnak!

A legtöbb épületre veszélyes só tartalmaz még kémiailag kötött vizet, ún. kristályvizet. A megkötött víz mennyiségét a sók képletében a vízmolekulák számával fejezzük ki. Különösen azok a sók jelentenek problémát, amelyekben miközben oldott állapotból kristályos formába alakulnak át, jelentős térfogat-növekedés megy végbe. Ennek következtében nagy kristályo­sodási nyomás alakul ki az építőanyag belsejében, ami mechanikai úton roncsolja szét azt.

A vízben nem oldható sókat nem szállíthatja a víz, így ezek nem is fognak a fal felszínén kikristá­lyosodni. Kivételt jelent a kalcium-karbonát, ebből 100 mg vízben csupán 0,0015 g oldódik fel. Mivel ennek a sóvegyületnek valamivel másképp zajlik a transzportmechanizmusa, első csoportként ezeknek a sóknak a csoportját tárgyaljuk részletesebben.

A karbonátok a szénsav sói, közöttük pedig a kalcium-karbonát a legismertebb karbonátvegyület. A szénsav nagyon gyenge sav, ezért az összes karbonát rendkívül érzékeny savakra, és még a leg­gyengébb savak is felszabadítják őket sóikból. Az esővíz a levegő szén-dioxid-tartalmával agresszív szénsavat képez:

Sók az építőanyagtokban?

Az építőanyagok sótartalma sok esetben nem is igazán mértékadó. Sokkal nagyobb jelentősége van azoknak a sóknak, amelyek idegen anyagként jutnak be az építmény falaiba. Ezeken belül is a kloridok és a szulfátok jelentősek. Nátrium- és kal­cium-kloridot igen nagy mennyiségben szórnak az utakra a téli fagyos időszakokban. Ezek a felfröcs­kölő vízzel kerülnek az épületek lábazati részére. A továbbiakban a szulfátokról mint lehetséges idegen anyagokról lesz szó.

A szulfátok a kénsav, vagyis egy nagyon erős ásványi sav sói. Ennek következtében különösen jól ellenállnak a savaknak. Fosszilis tüzelőanyagok (szén vagy kőolajtermékek) elégetésekor a bennük megtalálható kénből (akár 5% is lehet) kén-dioxid keletkezik. A kén-dioxid reakcióba lép a levegő oxigénjével és vízzel, és kénsavvá oxidálódik. A képződő savat nedvesség juttatja el az épületelemek belsejébe, ott pedig az ásványi építőanyagok kalci­um-karbonát- (mész-) tartalmával elreagál. Ilyenkor keletkezik a vízben oldódó kalcium-szulfát.

Gipsz

A legismertebb szulfát a kalcium-szulfát, vagyis a gipsz. A kalcium-karbonát kalcium-szulfáttá alakul, és jelentős térfogat-növekedés mellett kris­tályosodik ki. A képződő kristályokat a következő eső vagy köd ismét feloldja, így a beoldódás és a kristályképződés folyamatosan ismétlődik, és minden egyes alkalommal végbemegy a térfogat­növekedés.

A kénsav rendkívül agresszív anyag, megkö­tődik a levegőben található korom-, piszok- és porszemcséken. A kén-dioxid száraz állapotban gyakorlatilag nem támadja meg a meszet. Azonban, ha nedvességgel érintkezik, vagyis oldott állapotba kerül, akkor roncsoló hatása lineárisan nőni kezd. Mivel az utóbbi évtizedekben exponenciálisan nőtt a fosszilis tüzelőanyagok felhasználása, az ebből adódó károk is ennek megfelelően megszaporodtak. Ma domináns szerepet játszanak az épületkárok között azok, amelyek kénsav hatására alakultak ki. Ezt a folyamatot a köznyelvben savas esőnek is nevezik.

Sok szulfátvegyület igen jól oldódik vízben annak ellenére, hogy a higroszkóposságuk nem jelentkezik olyan erősen, mint klorid- vagy nitrát­vegyületek esetén. Amellett, hogy a szulfátoknak komoly szerepe van az átnedvesedett és sókkal szennyezett épületek helyreállításának témakör­ében, a teljesség kedvéért ki kell térnünk a károk kialakulásának egy további mechanizmusára is. A szulfátok reagálhatnak a cement alumínium­tartalmával, amikor is a reakcióban igen magas kristályvíztartalmú kalcium-aluminát-szulfát kép­ződik. A kalcium-aluminát-szulfát ismertebb neve az ettringit, és a nagy kristályvíztartalomból fakadó magas kristályosodási nyomása komoly károkat idézhet elő.

Szulfátképződés

Valamivel részletesebben kell tárgyalnunk a szulfátképződés során fellépő repesztő hatást. Az épület falaiban eleve megtalálható vagy később odakerülő szulfátok kedvezőtlen körülmények esetén ettringit vagy taumazit képződését idézhe­tik elő. Ez a két ásvány a legismertebb repesztő hatású anyag, mivel igen szembeötlő károkat tudnak okozni. Mielőtt mélyebben belemennénk a repesztőásványok képződésébe, tekintsük át a legfontosabb reakciómechanizmusokat.

A szulfátok reakcióba lépnek a hidraulikus kötőanyagok még reakcióképes alkotóelemeivel. Ettringitképződés során (a folyamatot a köznyelv­ben cementbacilusnak is nevezik) ez az anyag a trikalcium-aluminát, amely a legtöbb cementben és hidraulikus mészben megtalálható. Az ettringit finom selyemfényű, tű alakú kristályok formájában kristályosodik, és azáltal képződik, hogy a cement trikalcium-aluminát-tartalma kalcium-szulfátot (gipszet) köt meg.

A keletkező kristályos trikalcium-aluminát-szulfát a jelentős mennyiségű megkötött gipsz és víz miatt lényegesen nagyobb térfogatú, mint a kiindulási szilárd anyagok. Ennek következtében fellép a kristályosodási nyomás, amely mechanikai úton roncsolja szét az építőanyag szerkezetét.

Nitrogéntartal­mú anyagok

Végül nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy az épületekre veszélyes sók közül a nitrogéntartal­mú anyagok is komoly károkat okozhatnak. Amikor a nitrogéntartalmú savak reakcióba lépnek a vako­ló- vagy fugázóhabarcsban megtalálható meszes alkotóelemekkel, azt a köznyelv falsalétromnak nevezi. Ezzel a folyamattal elsősorban vidéken találkozhatunk, mivel közvetlen kölcsönhatásban van a mezőgazdasággal. Itt kétféle reakciómecha­nizmusnak van döntő jelentősége.

Az ammónia és a karbamid nagy mennyiségben megtalálható az állati fekáliákban és a trágyalében, amennyiben ezek a vegyületek kalcium-hidroxid­dal (oltott mész) reagálnak, kalcium-nitrát, más néven mészsalétrom keletkezik. A köznyelvben istállósalétromnak vagy falsalétromnak is nevezik a kalcium-nitrátot.

A nitrátok erősen higroszkóposak, tehát megvan az a tulajdonságuk, hogy a levegő páratartalmából vizet vegyenek fel és azt megkössék. Amikor be­következik a kiszáradás, a sók kikristályosodnak, és jelentősen megnő a térfogatuk.

Előfordulhat, hogy valódi salétrom válik ki a falakon?

Ez ma ritkán fordul elő, mivel a kifejezést gyakran használják sókivirágzással kapcsolatban anélkül, hogy ténylegesen salétromról lenne szó. A klorid- és szulfáttartalmú vegyületek kicsapó­dása sem megjelenését, sem a kár kialakulásának mechanizmusát tekintve nem említhető egy lapon a salétrommal. Utóbbi kizárólag istállókban fordul elő, esetleg olyan helyeken, ahol a nem megfe­lelően szigetelt trágyatároló közelében a trágya odaszivárog az épület alapzathoz közeli rétegeibe.

Átépítés során is problémát okozhat a salétrom, ha olyan helyen épül a ház, ahol korábban istálló állt és a talajban visszamaradó régi tárolóhelyeket (derítőgödör, trágyagödör stb.) nem ürítik ki meg­felelően.

Az épületekre veszélyes sók további nem alá­becsülendő forrásai lehetnek a betonadalékok, a fagyállók, a tisztítószerek vagy a kövek konzer­válásához használt speciális termékek, amelyek jelentős mennyiségben tartalmaznak oldható sókat vagy olyan anyagokat, amelyek kémiai reakciókban oldható sókat szabadíthatnak fel.

A sók különböző típusú károkat okozhatnak az épületeken

Ezek egyrészt korlátozódhatnak a felszínre, miközben ott okoznak foltszerű só-kivirágzást és felszíni korróziót, másrészt pedig kiterjedhetnek a fal teljes keresztmetszetére és adott esetben mélyreható károsodást és az építőanyag teljes szétroncsolódását is elindíthatják. A falakban kialakuló sószennyezettség mélysége többnyire hozzávetőlegesen sem határozható meg.

Azonban a fentebb taglalt mechanizmusokból és azok okaiból levezethető, hogy csak a fal felső milliméterei (vagy legfeljebb néhány centimétere) szennyeződtek sókkal vagy már komolyabb szétroncsolódásról van-e szó? Az sókárok tehát a felszíntől tartanak a mélyebb rétegek felé. Ennek az az előnye, hogy gyorsabban és könnyebben lokalizálhatok és diag­nosztizálhatók, mint a nagyobb mélységekben is jelentkező nedvesség- vagy fagykárok.

Hidratációs nyomás

Még súlyosabb dolog a hidratációs nyomás, mivel bizonyos sók kristályvizet kötnek meg a kristályszerkezetükben. Az ezzel együtt járó térfo­gat-növekedésjelentősen nagyobb károkat okoz.

Több ok együttes fennállása okozza  sókárokat

Mivel a sók által előidézett épületkárok rendsze­rint nem izoláltan jelentkeznek, hanem különböző okok együttes fennállásának és többféle mecha­nizmusnak az eredményei, a sókárok egyértelmű kategorizálása problémákba ütközik. Mindezt tanácsos és célszerű figyelembe venni a helyreál­lítás során.

Ilyenkor az ember arra gondolhat, hogy a törek­vések arra irányulnak, hogy a falakból teljesen eltávolítsuk a sókat és ezzel sómentes falazatot hozzunk létre. Ez mindeddig nem volt lehetséges, és előreláthatólag még az elkövetkező években sem válik megvalósíthatóvá. Sokkal inkább elkép­zelhető annak lehetősége, hogy megszüntessük a falakban a sógradienst. Tehát a sómentesítés szó nem kifejező és nem is találó ebben az esetben, hiszen inkább a sókoncentráció csökkentéséről van ilyenkor szó.

A falak sókoncentrációjának megváltoztatására, ill. csökkentésére alkalmas módszerek és rendszerek sokaságát a különböző követelmények és kitű­zött célok szerint érdemes tagolni és rendszerezni. Ilyenkor az elsődleges paramétert természetesen az jelenti, hogy milyen mértékben lehet befolyásolni a sóion-tartalmat. A módszerek rendszerezése ter­mészetesen fenntartásokkal történik, hiszen idáig még nem sikerült az összes eljárástípus hatását ténylegesen igazolni.

Elektrokinetikai sómentesítő módszerek hatékonysága

A só- és a nedvességtartalom együttesen jelentik a falak elektrolittartalmát. A két fogalom közötti összefüggéssel csak az utóbbi évtizedekben kezdtek el komolyabban foglalkozni. A további fejlődést az jelentette, amikor is néhány éve megjelentek az ún. sómentesítő eljárások vagy rendszerek, amelyek a falak sótartalmának csökkenését ígérik.

Utólagos vizsgálatok

Ezeken kívül meg kell említenünk, hogy a falak sótalanítása szükségessé tesz bizonyos előzetes és a műveletet kísérő, ill. utólagos vizsgálatokat. Ami­kor műemlékeken és/vagy történelmileg értékes épületállományon végeznek munkálatokat, min­dig tudományos megalapozottsággal kell eljárni. Műemlék épületeken, freskókon vagy más hagyo­mányos festészeti technikákkal készült műveken, továbbá szobrokon vagy költséges technikával ké­szült vakolatokon sosem szabad kísérleti jelleggel intenzív vagy bizonytalan kimenetelű helyreállító műveleteket végezni!

Egyrészt fennáll a lehetőség, hogy a fal sótar­talmát azáltal csökkentsük, hogy teljes falrészeket vagy a fal egész felületét eltávolítjuk. Ez az eljárás­mód viszonylag kis ráfordítással megoldható és éppenséggel gazdaságilag sem megterhelő. Azonban a műemlékvédelemben a sómentesítés ezen módja szóba sem jöhet.

Kismértékű sószennyezettség esetén már az is elegendő lehet, ha a régi vakolatot újra cserélik. Ilyen egyszerű módon is eltüntethető a sókoncentráció-gradiens a tényleges fal és a vakolat között. A falrészek cseréje vagy a fal felszínéhez közeli részek eltávolítása elvileg csak mint végső megoldás jöhetne szóba, vagy abban az esetben, ha statikai megfontolásból mindenképpen a szerkeze­tet is érintő intézkedések válnak szükségessé.

A fal sótartalmának csökkentése

Másik lehe­tőség egy olyan eljárás, amellyel a sók a mélyebb rétegekből a felszín közelébe, majd a felszínre jutnak. Léteznek olyan falra felvihető anyagok, amelyek erősen kapilláraktív (vakolatokhoz hason­ló) anyagokból készülnek, így erősen átnedvesedett állapotban képesek megszüntetni a falfelszínhez közeli részek magas sótartalmát. A megfelelő működés feltétele, hogy kapilláris-víztranszport menjen végbe az épület- vagy falrészből a bevonat irányába, és hogy a bevonat felületén a nedves­ség el tudjon párologni.

A falfelület és a vakolat találkozásánál megnő a sókoncentráció

Mivel a falban száradási folyamat megy végbe, a sóionok a bevonatba vándorolnak és az új kipárolgási zóná­ban rakódnak le, ez pedig csökkenti/megszünteti a sókoncentráció-gradienst. E módszer sikerességé­nek alapfeltétele, hogy a bevonatot folyamatosan nedvesen kell tartani. Csak a bevonat megfelelően magas nedvességtartalma esetén jön létre a kívánt nedvesség- és sótranszport. A felvitt bevonatot akkor kell kicserélni, amikor megszűnik a koncent­rációkülönbség közte és a fal között.

A bemutatott módszernek létezik egy továbbfej­lesztett változata is, amellyel a klasszikus bevonatos eljárás hiányosságai és hátrányai kiküszöbölhetők. Ilyenkor a kapilláraktív anyagot a falszerkezet mélyebb rétegeibe is eljuttatják (befecskendezik), ezáltal növelve meg a nedvességtranszportot a falfelszín irányába. Amellett, hogy az injektálás meggyorsítja a kívánt folyamatot, további előnye, hogy segítségével a falszerkezet mélyebb rétegei is kezelhetők. így a sóionok az egyszerű bevonatos módszerhez képest mélyebb rétegekből is eltávo­líthatók.

Sómentesítés és műemlékvédelem

Annak ellenére, hogy injektálásos módszer esetén nagyon érdekes és ésszerű fejlesztéssel van dolgunk, mindez nem hozhatja meg a nagy áttö­rést. Az eljárás hátránya, hogy igen nagy anyagi és időráfordítással csak kisméretű falfelületek sómentesíthetők. Mivel ez az injektálásos módszer sem nagy felületek sómentesítésére, sem homlokza­tok renoválására nem tűnik megfelelőnek, haszná­lata elsősorban inkább műemlékvédelemre korláto­zódik, amikor is értékes szobrokat kell megmenteni, vagy kisebb felületeket kell helyreállítani.

Annak ellenére, hogy bevonatos vagy injektá­lásos módszerrel nem, egyéb úton megoldható a nagyobb felületek sótalanítása. Erre a célra hasz­nálják az ún. sótároló vakolatokat, amelyek egyik típusát a sólekötő vakolatok adják. Ezeket a sóval való telítődés után eltávolítják a falról. Mivel erről a vakolattípusról a javítóvakolatok témakörében ismét szó lesz, most csak néhány elméleti kérdést tisztázunk.

Az időközben felvitt sótároló vakolatok el­méletileg a bevonatos módszerrel analóg módon fejtik ki hatásukat. Segítségükkel nem csupán nagyobb felületek újíthatok fel, hanem jelentősen megnövelhető az élettartam és a hatóidő is. A bevonatos módszertől eltérően a sótároló vakolatokat rendszerint nem tartják nedvesen. Az ilyen típusú vakolatban a sóionok transzportjához szükséges nedvességet a vakolat alatt található fal szolgáltat­ja. A nedvesség kipárolgása közvetlenül a vakolat felszínén történik.

Sótároló vakolatok előnyei

A sótároló vakolatok előnyei egyrészt abban állnak, hogy kevesebb mennyiségű nedvességre van szükség (nem szükséges őket nedvesen tarta­ni). Másrészt nagyon erős ellenállást tanúsítanak a kikristályosodó sókkal szemben, így hosszú élettartamra nyílik lehetőség akkor is, ha komoly sóterhelés származik az alatta lévő falazatból. A sótároló vakolatok viszonylag nagy mennyiségű sót képesek felvenni.

Ennek oka a nagy összporozitásban rejlik, továbbá abban, hogy még a sók kiválása után is meglehetősen magas kons­tans érték a vakolat vízgőzáteresztő képessége. A sótároló vakolatok hátrányos tulajdonságai közé sorolható, hogy a falazatban megtalálható ned­vesség és sók mennyiségétől függően a vakolat felszínén nedvességfoltokkal és sókivirágzással kell számolni. Amennyiben nagy sóterhelés ér­kezik a fal mélyebb rétegeiből, az ilyen típusú vakolatok abszolút élettartama rövidebbre tehető, mint a WTA-tanúsítvánnyal ellátott javítóvakolatok élettartama.

Elektrokinetikai sómentesítő módszerek

A továbbiakban az ún. elektrokinetikai sómentesítő módszereket fogjuk bemutatni, amelyek működése az elektroozmózis és az elektroforézis elvén alapszik. Azért, hogy ezt a két fogalmat jobban elkülöníthessük egymástól, először is az elméleti alapokról kell néhány szót ejteni.

Ha vízben vagy más folyékony közegben nagyon apró részecskék vannak diszpergálva, amelyek mérete az ionokénál nagyobb, akkor ha elektromos feszültséget kapcsolunk a rendszerre, a részecskék mozogni kezdenek. Ez arra utal, hogy elektromos töltésük van. Ezeket a töltéssel rendelkező részecs­kéket kolloidrészecskéknek nevezzük, amennyiben méretük az átmérőre vonatkoztatva nem haladja meg az 500 nm-t.

Ezen töltött kolloidrészecskék elektromos egyenfeszültség hatására bekövetke­ző meginduló mozgása az elektroforézis. Mivel minden kolloidoldat kifelé semleges, az egyforma töltésű kolloidrészecskék nem lehetnek kizárólagos töltéshordozók. Ennek következtében biztos, hogy az oldószerben is megtalálható lesz azonos nagysá­gú, de ellentétes előjelű töltésmennyiség, mégpedig hidratált ionok formájában.

Ha a kolloidrészecskék a nedves és porózus falazatban megkötődött állapotban vannak jelen, elektromos feszültség hatására a folyadékfázis in­dul el a katód irányába. Ezt a jelenséget nevezzük elektroozmózisnak. Az utóbb említett két eljárástípus esetén a falazat sótalanítását elektrolitikus transzport idézi elő, amely külső elektromos mező hatására jött létre. A transzport alapja, hogy a sóionok a vizes oldatban az elektródok irányába vándorolnak, és a fogyó anódon aztán (még folyékony állapotban) elválasztódnak az eredeti közegtől.

Egyenáram a sómentesítésre

A gyakorlatban mindez azt jelenti, hogy az épületkárosító sók a falazatban rendszerint a kapillárisokban, vizes oldatban, így pozitív vagy negatív töltésű ionok formájában vannak jelen. Ha elektródákat és egyenáramot kapcsolunk a falra, áram fog folyni a pozitívtól a negatív elektród irányába. A kialakuló elektromos mezőben az ionok is mozgásba jönnek.

A pozitív töltésű hidratált ionok (kationok) a nedvességtranszport segítségével a ne­gatív elektródhoz, vagyis a katódhoz vándorolnak, míg a negatív töltésű ionok (anionok) elindulnak a pozitív elektród, vagyis az anód felé. Az áramellá­tást egyenáramú áramforrás szolgálja, és az áram erősségét és a feszültséget mindig az adott falra kell meghatározni.

Ennek a viszonylag egyszerű elvnek a techni­kai kivitelezése valódi körülmények mellett már lényegesen bonyolultabb. A múltban a legfőbb problémát a megfelelő elektromos feszültség és az elektródák optimális helyzetének megválasztása jelentette, időközben pedig felvetődött egy újabb probléma, mégpedig az elektródák korrózióval szembeni ellenálló képessége.

Pozitív töltésű elektródként többnyire henger formájú elektródokat használnak. Ezek belseje többnyire elektromosan vezető műanyagmagból áll, amit szemipermeábilis membrán vesz körül. A negatív töltésű ionok, ill. épületkárosító sók (nitrátok, kloridok, szulfátok stb.) bevándorolnak a pozitív elektródba. A speciális membrán ezek után megakadályozza a sók visszaáramlását, és elősegíti, hogy összegyűljenek a műanyagmag és a membrán közötti térben, megkötődjenek, és kémiailag semlegesítődjenek.

Az elektród hatékonysága

Az elektród akár 500 g sót is felvehet, mielőtt sóval telítődne és indokolttá válna a cseréje. Az elektródák egymáshoz képesti elrendezését a fal ál­lapota és a sószennyezés mértéke határozza meg. A negatív elektród kétféleképpen helyezhető el: vagy elektródasávot tesznek a padlózat alá, vagy pedig pálcika formájú elektródokat helyeznek el a talaj és a merőleges falak között húzódó tengely mentén, a padlózat szintje alatt. A kationok elektromos mező hatására a negatív töltésű elektród irányába vándo­rolnak.

A művelet akkor tekinthető befejezettnek, amikor az épületkárosító sók koncentrációja olyan mértékben lecsökken, hogy az épületállomány károsodás kizárható. A hasonló rendszereket kí­náló cégek szerint ez az eredmény a minőségi és mennyiségi sószennyezettség, ill. az átnedvesedés fokától függően 3-12 hónap alatt elérhető. Ilyenkor a kloridtartalom már nem lehet több 0,10%-nál. A nitráttartalommal 0,15% alatti értékre, míg a szul­fáttal 0,80% alattira törekszenek.

Az ionok vándorlása a falon belül természetesen oda vezet, hogy az anód közelében megmarad a magas sóiontartalom, ez pedig erős higroszkópos hatást okoz. Ez azt jelenti, hogy a falnak ezen a részén nem vagy csak nagyon csekély mértékben csökkenthető. Másrészt azonban szükséges, hogy a falban elegendő nedvesség legyen jelen, mert az oldott sók csak kapilláristranszport révén juthatnak el a kívánt helyre.

A nedvesség szerepe az sótlanítás folyamatában

Ezért adott esetben, amikor a nedvességtartalom csökkenése esetleg a sók kikristályosodását hozná magával, szükség lehet arra, hogy nedvességet vigyünk a falba. Ezenkívül a falakban az elektródok számára meglehetősen nagy nyílásokat kell kialakítani, így az ilyen be­rendezések nyomait például a műemlékeken vagy a vakolatlanul hagyott tégla- és kőfalakon nem lehet nyomtalanul eltüntetni.

Tudományos háttér és megalapozottság nélkül a sómentesítésnek az a formája laboratóriumi kö­rülményeken kívül aligha használható. Az ilyen berendezések működésének módját egyelőre csak részben sikerült igazolni, és hatékonyságuk is je­lenleg még vitatott. A gyakorlati felhasználó sem átlátni, sem elemezni nem tudja az épület környé­kén, ill. magában a falban meglévő adottságokat.

További eljárások

Végül és a teljesség kedvéért két további eljárást is meg kell neveznünk, amelyek alkalmanként elő­jönnek a szakirodalomban, ezek a delta-p-módszer és a vákuum-fluid-módszer. Mindkét módszert az jellemzi, hogy a falból nyomáskülönbség hatására ürülnek ki a sók. Ezekkel a módszerekkel biztosan nem érhető el mélyremenő hatás, így a fal teljes keresztmetszetének sómentesítése sem. Ezenkívül valós körülmények között egyik eljárás gyakorlati kivitelezése sem igazán elképzelhető.

Sómentesítés: bárium-klorid, bárium-hidroxid, sómentesítő baktériummal

Ha sóval szennyezett alapra felújítóvakolatot kennek vagy szórnak fel, fennáll annak a veszé­lye, hogy a falban található épületkárosító sók a javítóvakolathoz adott keverővíz hatására feloldód­nak, aktiválódnak és az újonnan felvitt vakolatba jutnak. Ennek következtében az is megtörténhet, hogy az épületre veszélyes sók azelőtt kerülnek be a javítóvakolatba, mielőtt az teljesen kiszáradna.

Sókivirágzások megjelenése

Ha sók rakódnak le a pórusok felületén, ezeken a részeken már nem képes kialakulni a hidrofób pórusrendszer. Ennek az lenne a következménye, hogy a javítóvakolat nem töltené be funkcióját, és a sók akadálytalanul átvándorolhatnának a vakolaton egészen a felszínig, ahol is kikristályosodhatnának. Ebben az esetben a javítóvakolat felszíne már né­hány hét/hónap után újra sókkal szennyeződne, és megjelennének rajta a sókivirágzások.

Sókivirágzások elkerülése, megelőzése

Hogy mindezt elkerülhessük, a javítóvakolat felvitele előtt beavatkozásokat kell elvégezni, amelyekkel elkerülhető a követő intézkedések si­kertelensége. Ezek a módszerek rendszerint mással csak ritkán helyettesíthetők. Azokat a hatékony módszereket, amelyekhez bevonatok vagy sótároló (áldozati) vakolatrendszerek felvitele szükséges, az előzőekben már tárgyaltuk. A gyakorlatban gazda­sági megfontolások miatt igen ritkán alkalmazzák őket. Néhány kivételt jelentenek a kimagaslóan értékes emlékművek és a történelmi fontosságú épületek.

Természetesen sokkal egyszerűbben is megold­ható az épületkárosító sók problematikája. Mivel a sókoncentráció elsősorban a kipárolgási zónában magas, az építőanyagok felszínén halmozódnak fel. Tehát sok esetben elegendő a fugázást 2-3 cm mélyen kikaparni, és a felületet alaposan megtisztítani. Az ilyen esetekben felkínált sómentesítő kezeléseket különböző szempontok miatt tanácsos kritikusan szemlélni.

Sómentesítő kezelés alatt több olyan módszert is érthetünk (sók semlegesítése, átalakí­tása stb.), amely a jól oldódó sókat nehezen vagy egyáltalán nem oldható sókká alakítja. Mivel nem létezik oldhatatlan nitrátvegyület, a sómentesítő kezelés kizárólag csak szulfátokra, kloridokra vagy karbonátokra vonatkozhat.

Ólom-hexafluoroszilikát alkalmazása

Mivel a sók az épületben (falakban, habarcsban) megtalálható lúgok és a környezetünkben megtalálható savas közegek semlegesítődési reakciójának termékei, tovább már nem semlegesíthetők. Csu­pán annyi lehetséges, hogy az oldható formában jelen lévő sókat oldhatatlanná alakítjuk. Erre a célra legtöbbször ólom-hexafluoroszilikátot alkal­maznak.

Ennek segítségével a könnyen oldható nátrium-szulfát vízben oldhatatlan ólom-szulfáttá alakítható, a jól oldódó kloridok pedig oldhatatlan ólom-kloriddá.

Bárium-klorid vagy a bárium-hidroxid

Alternatív megoldásként szóba jöhet a bárium-klorid vagy a bárium-hidroxid. Ezek segítségével az oldható szulfátok (pl. nátrium­szulfát) oldhatatlan bárium-szulfáttá alakíthatók. Azonban ilyenkor ügyelni kell arra, hogy a reak­ció melléktermékeként jól oldódó nátrium-klorid keletkezik.

A sómentesítő kezelések rendszerint nem hatol­nak túl mélyre, tehát még ha sikeresek is voltak, akkor sem érintik a fal mélyebb rétegeiben található sóvegyületeket. És mivel szinte mindig javító­vakolat felvitele követi őket, az ún. sómentesítő kezelés sikeressége csak nehezen vagy egyáltalán nem mérhető.

Sómentesítés baktériumokkal

A sómentesítő eljárás ismertetésével tulajdon­képpen egy kémiai folyamatot írtunk le, de a tel­jesség kedvéért meg kell említenünk egy biológiai folyamatot is, amely néhány évvel ezelőtt jelent meg a szakirodalomban. A Német Oktatási és Kutatási Minisztérium egyik kutatási projektjében denitrifikáló baktériumokat alkalmaztak, amelyek a salétromsav falakban megtalálható sóit elbontották vagy átalakították. A baktériumkultúrát valamilyen szubsztrátumban eloszlatva fecskendezték a falba.

Annak elkerülésére, hogy a felvitt javító vakolat kötési ideje alatt sók jussanak bele, kifejlesztettek ún. puffervakolatokat. Ezek hasonlók a javítóvako­latokhoz, de náluk kisebb mértékben hidrofóbok és nagyobb a pórustérfogatuk. Ezzel azt érik el, hogy a falból korlátozás nélkül vándorolhatnak a sók a puffervakolatba. A pufferfunkció tulajdonképpen abban áll, hogy a tényleges javítóvakolatot védjék a sószennyezéstől, megnövelve ezzel a javító vakolat­rendszer élettartamát.

Ezek a javítóvakolatokhoz nagyon hasonló vakolatok már több, mint 10 éve megtalálhatók a piacon, és a gyakorlati felhasználás során igen hatékonynak bizonyultak. A falazat nagy sótartalmának ily módon történő visszaszorítása egészen biztosan jobb megoldás, mint a sómentesítő kezelések vagy a költséges bevonatok használata.

Vakolatrendszerek sómentesítésre: mészhabarcsok, cement kötésű vakolatok

Sok felesleges felújító és helyreállító intézkedés során feljegyezték, hogy hosszú távon sem a tiszta mészhabarcs, sem a cementhabarcs nem bizonyul megfelelőnek az átnedvesedett és sókkal szennye­zett épületek helyreállítására.

Mészhabarcsok

A műemlékvédelem területén előnyben része­sítik a mészhabarcsot. Ha rákérdezünk a választás okára, gyakran azt a választ kapjuk, hogy a korszerű építőanyagokkal és a cementtartalmú vakolatokkal kapcsolatos negatív tapasztalatok állnak a háttér­ben. Mivel ezt a témát külön cikkben tárgyaljuk, ezen a helyen csak azt a kérdést tesszük fel, hogy:

Cement kötőanyagú vakolatok, javítóvakolatok

Ezenkívül a műem­lékvédők közül sokan egyenértékűnek tekintik a cement kötőanyagú vakolatokat a betonszilárdságú habarcsokkal. A műemlékek felújítási koncepció­jának kidolgozásakor a helyzet megkívánná, hogy a felújításért felelős személy komolyan, ténysze­rűen és konstruktív módon megismerkedjen az építőanyag- és vakolattechnológiában időközben bekövetkezett fejlesztésekkel. A nagy porozitású hőszigetelő vakolatok, javítóvakolatok, továbbá renoválóhabarcsok az idők folyamán bebizonyítot­ták, hogy alkalmasak történelmileg fontos épületál­lomány és/vagy műemlékek helyreállítására is.

A DIN 18 550 szabványban leírt négy legfon­tosabb habarcscsoport: a P. I. habarcscsoport mézhabarcsai; a P. II. habarcscsoport mész-cement habarcsai; a P. III. habarcscsoport cementvakolatai és a P. IV. habarcscsoport gipszvakolatai. Mind­azonáltal a mészvakolatok tartalmazhatnak kis mennyiségű cementet. Ha ezekbe nem kevernek víztaszító adalékanyagokat, a mészvakolaton belül akadálytalanul működik a kapillárisvezetés.

Sóterhelés folyamata

Amennyiben a kapillárisokban a víz oldott sókat is tartalmaz, azok automatikusan eljutnak a vakolat felszínére, és ott a klimatikus körülményeknek megfelelően kikristályosodnak. Ilyenkor a lágy és diffúzió szempontjából nagyon kedvező mészha­barcs nincs abban a helyzetben, hogy ellenálljon a sóterhelésnek. A következmény a pórusszerkezet és/ vagy a vakolat felszínének mechanikai szétroncsolódása. Ezt követően a pórusszerkezetben kialakuló sóterhelés miatt megnövekszik a higroszkóposság, eltömődnek a kapillárisok, és így rosszabbá válik a vízgőzdiffuzió. Ennek következtében pedig a fal belsejében felborul a nedvességmérleg.

Ez a folyamat tulajdonképpen blokkolja a szára­dást, mivel negatív hatást gyakorol a nedves falazat kiszáradására. Míg sóval nem szennyezett mész­ vagy mész-cement vakolat esetén a vízgőzdiffúzió akadálytalan és μ értéke 10-20 között van, addig ez az érték sóterhelés esetén akár 100-ig is elmehet. Az ezzel együtt fellépő effektus összehasonlítható a sűrű cementvakolatokkal. A csekély fagyállóság miatt még fagykárokkal is jár a folyamat.

Mészvakolatok élettartama só hatására

Amennyiben a kikristályosodó sók higroszkóposak, a relatív páratartalom miatt a kristályokban módosulatváltás következik be, ez pedig a teljes vakolatréteg szétroncsolódásához vezet. Ennek következtében a mészvakolatok élettartama magas sóterhelés esetén igen rövid, ami az adott épülettől és a faltól függően extrém esetekben csak néhány héttől pár évig terjedő időszakot jelent. Ezen vakolatok rövidéletűsége megköveteli a gyakori utólagos felújítást, amely nem csupán időbeni és anyagi ráfordítást követel, hanem esetleg az épület eredeti állagának elvesztését is jelenti.

Mészhabarcsok használatakor gyakori eset, hogy kihasználják a látens hidraulikus kötőanyag­ok kedvező tulajdonságait. Ezeket egyrészt már a természetes nyersanyag is tartalmazza, másrészt pedig mesterséges úton, trassz vagy téglapor formájában is beadagolhatják. Az adalékok anya­gukat tekintve amorf kovasavat visznek a rend­szerbe, ami mésszel reagálva látens hidraulikus kötőanyaggá válik.

Ezzel szemben állnak a kapillárisán legteljesebb mértékben inaktív vakolatok: a P. III. habarcscsoport cementkötésű vakolatai, az ún. vízzáró és szigetelő­vakolatok. Ezek közismerten kevés vizet vesznek fel, ezért a vakolatszabvány szerint lábazati vakolatnak alkalmasak. Azonban gyakran félreértelmezik azt a tulajdonságot, hogy a vakolat taszítja a kívülről ér­kező vizet, és ilyen vakolattípust használnak belülről jövő nedvesség esetén.

Repedések és mechanikai károk keletkezése

Ezekben csak korlátozott mértékben mehet végbe nedvességtranszport a pórusszerkezeten keresztül, ezért ilyenkor ahelyett, hogy a vakolat átnedvesedne, a fal belsejében növek­szik meg a nedvességtartalom. Ez oda vezet, hogy az oldható és higroszkópos sók magasabban lévő kipárolgási zónákba jutnak el. Így felfelé tolódnak a kárképek, vagy a hidratációs és kristályosodási nyomás következtében repedezések és mechanikai károk lépnek fel.

Ilyenkor gyakran előfordul, hogy nemcsak a vakolat, hanem az alatta lévő fal is káro­sodik. Egészen biztosan a cementtartalmú vakolatok ilyen jellegű hibás felhasználásából adódik a műem­lékvédők köreiben még mindig uralkodó kétely.

Sólekötő vakolatok alkalmazása: sólekötő, hidraulikus kötésű vakolat

Mivel mind a klasszikus mész-, mind pedig a cementvakolatok csak ideiglenes javításra alkal­masak, gyakran ezeket a vakolatrendszereket is sólekötő vakolatnak nevezik. A sólekötő vakolat fogalma máig sincs egyértelműen definiálva, a fogalmat többnyire a felhasználás módjának és a követelményeknek megfelelően magyarázzák. A műemlékvédők filozófiája szerint a sólekötő vako­lat alatt olyan karbonátos kötésű vakolat értendő, amely a történelmi jelentőségű épületeket megvédi, és bármikor feláldozható, ha arra van szükség, hogy a műemlék felszíne ismét láthatóvá váljon.

A későbbiekben a sólekötő vakolat fogalmat olyan esetekkel kapcsolatban használjuk, amikor régi épületek helyreállításáról, sókkal erősen szennyezett falazatok bevakolásáról lesz szó. Ezek a vakolatok gyengén kötöttek, nagy kapilláris-aktivi­tásuk van, és a sótároló vakolatokhoz hasonló elven működnek.

Ezek képesek arra, hogy nedvességet vegyenek fel a falból, így sók kerülhetnek a vakolati rétegbe. Azonban e vakolatok hatékonyságának feltétele, hogy elegendő mennyiségű nedvesség legyen jelen, tehát a fal víztartalmát folyamatosan pótolni kell, és lehetőséget kell teremteni arra, hogy a vakolat felszínén a nedvesség elpárologjon.

Sólekötő vakolatok funkciója

A javítóvakolat-rendszerekkel ellentétben, amelyeknél a sók a pórusszerkezeten belül kristályosodnak ki, a sólekötő vakolatoknak az a rendeltetése, hogy a sókat kiszívják a falazatból és hagyják őket kikris­tályosodni a fal felszínén. Egy idő után a sólekötő vakolatok pórusszerkezete tönkremegy a kikristá­lyosodó sók miatt, és a vakolatot ilyenkor feláldoz­zák. Vele együtt eltávolítják az általa raktározott sókat, amelyek eredetileg a falból származtak, tehát a sólekötő vakolatok fő alkalmazási területe a falak sótartalmának csökkentése.

Az egyes sólekötő vakolatok értelemszerűen jól osztályozhatók a vakolatok kötőanyagának összeté­tel szerinti megkülönböztetésével. A kötőanyagok lehetnek egyrészt karbonátosán kötöttek, másrészt pedig hidraulikusan kötött vakolatok.

Az egyes vakolattípusok párosíthatók a rájuk jellemző tulaj­donságokkal

1. Klasszikus sólekötő vakolatokat

A klasszikus sólekötő vakolatokat tulaj­donképpen a karbonátosán kötött vakolatok jelentik. Előnyük egyrészt az alacsony szi­lárdságban, másrészt pedig a kapillárisán aktív pórusok nagy részarányában rejlik, ami lehetővé teszi, hogy különösen alkalmasak legyenek só- és nedvességtranszportra. Hát­rányként említhető, hogy ha az alapfelület­nek állandóan magas a nedvességtartalma, akkor a vakolat szilárdsága kedvezőtlenül alakul.

Az ilyen vakolatok összporozitása közepes, így sószennyezés hatására idő előtt elzáródhatnak a pórusok, ez pedig ter­mészetesen az effektív nedvességátáramlás csökkenéséhez vezet. Ez azt a következ­ményt vonja maga után, hogy a karbonátos kötőanyagú sólekötő vakolatok kiszáradása erősen átnedvesedett falazat esetén csak igen hiányosan vagy egyáltalán nem megy végbe. A sók vándorlásához szükség van a szilárd­ság csökkenésére, ez pedig ilyen esetekben nem alakul ki tökéletesen.

2. Hidraulikus kötésű vakolatok

Hidraulikus kötés jellemzi a hőszigetelő va­kolatokat és a klasszikus javító vakolatokat. Ebben az esetben pont a kapillárisán aktív mészvakolatok és a vízzáró-vakolatok hatás­módja jelenti az ideális kiindulási helyzetet a hőszigetelő vakolatok és a felújító vakolatok hatásmódjának bemutatásához.

Az alábbi táblázat a különböző kötőanyagok jellem­ző tulajdonságait foglalja össze.

Mielőtt részletesebben taglalnánk a javító vako­latokat, röviden kitérünk a hőszigetelő vakolatokra, amelyek az évek során beváltak a régi épületek felújítására. A cementes kötés és a pórustér miatt a hőszigetelő vakolatokban is erős a vízgőzdiffúzió és csak korlátozott mértékben képesek arra, pórusszerkezetük sókat vegyen fel.

A hőszigetelő vakolatokat éppen ezért sókkal enyhén szennyezett alapfelületek esetén javasolják, ill. ha egyidejűleg javítani kell az átnedvesedett és sókkal szennyezett falazatok hőszigetelését. Természetesen figyelembe kell venni, hogy a falakba jutó kapilláris- vagy higroszkópos nedvesség negatívan befolyásolja a hővezetést.

Javítóvakolatok  előnyei

A javítóvakolatokat gyakran hosszú élettartamú sólekötő vakolatoknak is nevezik, mivel évtizede­ken keresztül képesek sókat felvenni a falakból, mielőtt telítődnének és funkciójuk elvesztése miatt el kellene őket távolítani. A javítóvakolatok egyesítik a két előbb említett vakolatrendszer előnyeit. Ez azt jelenti, hogy az egyik oldalon megmarad a vakolatrendszerben a kapilláris-szívóhatás, azonban ezzel együtt mégis a porozitás növekedése miatt a kiszáradás is inkább végbemegy. Ezen vakolatok további jellemzője, hogy a vízgőzdiffúzióra való hajlamuk a mészva­kolatokéval összemérhető.