Stavební materiály a jejich ochrana

Betony jsou děleny podle vlastností, funkcí v konstrukci a způsobu zpracování. Z hlediska navrhování betonových konstrukcí je jednou z mnoha důležitých vlastností trvanlivost a vodotěsnost. Trvanlivost betonu a ostatně i dalších materiálů (cihly, kámen apod.) je schopnost odolávat vlivům prostředí bez mechanického narušení nebo podstatného snížení základních vlastností (nízká pórovitost, pevnost atd.).

Nejvíce škodlivý vliv má zvýšený obsah vody v kapilárách a pórech používaných materiálů a následné střídavé zmrazování a rozmrazování. Mrznoucí voda v pórech zvětšuje svůj objem. Skupenská změna vyvolává napětí, při kterém dochází v betonu k jeho destrukci. Rychlost a stupeň poškození závisí na pórovitosti, velikosti hodnoty provlhčení a počtu zmrazovacích cyklů. Vše je mnohdy doprovázeno dalšími degradačními vlivy: působení chemických složek ve formě kyselých plynů, ve vodě rozpustných chloridů, nitrátů, karbonátů a síranů. Velmi agresivní, převážně pro betony, je oxid uhličitý, který se ve značné míře může vyskytovat ve vodách, zejména ve spodních. Zde potom dochází k jeho difúzi do pórů a kapilár betonu, kde reaguje s hydroxidem vápenatým, který je součástí betonové matrice, kde udržuje, mimo jiné, stabilní, ochranné, alkalické prostředí (pH cca 12).
Vlivem zvýšeného množství CO2 v kapilárách a pórech betonu pak dochází k reakci s Ca(OH)2 za vzniku CaCO3. Tento proces doprovází snížení pH až na hodnotu 10 a ztrácí se tak ochrana proti korozi, která je nebezpečná zejména pro výztuž.
Betonu neprospívá ani dlouhodobé vyluhování Ca(OH)2 vlivem neúměrného průsaku vody či jiných roztoků.
Velmi nebezpečným jevem je síranová koroze betonu. Zde vedle jiných chemických procesů probíhá reakce síranů s aluminátovou fází za vzniku trisulfátu (ettringitu) bohatého na vodu:
3CaO·Al2O + 3(CaSO4·2H2O) + 26H2O š 3CaO·Al2O3·CaSO4·32H2O.
Při přechodu v ettringit se zvětší molární objem vstupních látek cca 8 krát. Vlivem toho dochází k velmi intenzivní destrukci betonu.
Také cihlářské výrobky, které vždy obsahují tzv. cycváry (CaCO3), jsou vystaveny destruktivnímu pnutí. Výpalem CaCO3 obsažené v cihlářské hmotě vzniká CaO. Vlivem neúměrně vysoké vlhkosti v zabudované cihle se rozkládá za doprovodu vápenatého rozpínání vedoucímu až k narušení stavebních prvků.
Ke stavebním materiálům je nutno počítat nejstarší přírodní produkty, kterými jsou kameny v současné době i vyrobené uměle.
I když kameny patří k nejtrvanlivějším stavebním prvkům, vede současné, silně znečištěné životní prostředí k závažným poruchám současných i historických kamenných staveb. Jejich odolnost závisí především na složení horniny.
Působením atmosférických vlivů, zejména v přítomnosti SO2 a NOx dochází k narušování kresby kamenů, ke ztrátě lesku, vznikají nežádoucí skvrny a trhliny, které vedou k postupnému narušování struktury materiálu.
Všechny stručně popsané procesy probíhají někdy se zvýšenou intenzitou a kumulují se např. při povodních, záplavách a jiných ekologických haváriích.
Uvedené nepříznivé faktory lze podle druhu materiálu, způsobu použití a intenzity korozního ataku omezit nebo zcela eliminovat volbou vnitřní i povrchové ochrany.
Ochranu lze rozdělit na primární a sekundární. Primární (vnitřní) ochranou rozumíme vhodnou volbu složení pojiva – cementu – betonu, přísad i kameniva.
Sekundární ochranu používáme u již navržených konstrukcí. Obvykle se provádí krystalizací ve struktuře betonu, povrchovou i hloubkovou penetrací a ochrannými hydrofobními nátěry.
Naše pracoviště na prevenci a eliminaci ve zprávě uvedených negativních jevů reagovalo postupným vývojem a výrobou vhodných pokryvových infuzních materiálů a vypracováním metody jejich aplikace. Vyvinuté postupy jsou založeny na použití vhodně zvolených chemických přísad, které jsou buď pevnou součástí nové cementové matrice portlandského typu nebo v kapalné formě s nosným médiem křemičitanů nebo organosilikátu.
Pro případy povrchové úpravy betonových bloků proti průniku vody, odpadních roztoků či ropných derivátů jsou aplikovány pokryvy, které obsahují chemické přísady umožňující hloubkovou krystalizaci v pórech a kapilárách a tím se trvale zastaví promílání vody a ostatních roztoků a omezí jejich destruktivní účinky.
Rychlost a hloubku prorůstání produktů krystalizace a účinky srážecích reakcí v betonu ve značné míře závisí na způsobu ošetřování za přítomnosti optimálního množství hydratační vody a na teplotě. Úpravy využívají kumulovaných chemických reakcí za vzniku tobermoritonového gelu 3Ca·2SiO2·3H2O a hydráttetrakalcium aluminátu 3·CaO·Al2O3·Ca(OH)2·12H2O a velmi nerozpustného CaF2.
Uvedený způsob ošetření betonových povrchů umožňuje průchod molekulám vodní páry a plynů, ale nepropustí molekuly kapalné vody, vodné roztoky, naftu či minerální oleje. Používané chemické přísady svými výslednými chemickými reakcemi udržují v celém systému vysoké hodnoty pH (12,5). Tím příznivě ovlivňují nejen ochranu betonu, ale pojišťují i chemickou ochranu výstuže proti korozi.
Pokryvové izolační materiály jsou vyráběné a distribuované v modifikacích:
LADAX MONO, LADAX KOMBI, LADAX FS, ladax fs - II a LADAX FC. Způsoby použití jsou součástí pracovních návodů.
Vedle uvedených materiálů je možno příznivě primárně dle potřeb a požadavků ovlivnit kvalitu betonu výrobou odolných bloků z dodávané směsi LADAX FIX.
Další problematikou, kterou se naše firma zabývá, je hloubková a povrchová sanační činnost, která zasahuje nejen oblast ochrany betonu, ale i cihlářských a kamenných výrobků. U cihlového či kombinovaného zdiva se jedná zejména o vytváření »bariéry« ve zdivu pomocí infuze do vytvořených otvorů.
Principem opatření je náhrada nefunkční plošné izolace aplikací kapalné chemické směsi do infúzních vrtů. Jedná se o prostředky s těsnící hydrofobní nebo kombinovanou úpravou. Uvedená metoda je mezi uživateli velmi rozšířena a při správném provedení je velmi účinná. Zdivo je izolováno hloubkově a tvoří vzájemně propojenou síť.
V případě, že se ve vrtech objeví kaverna nebo větší spára, je nutno před infuzí kavernu či spáru uzavřít. Naše firma disponuje pro tuto infuzi dle provedeného průzkumu infúzním roztokem LADAX IN, pro utěsňování kaveren slouží LADAX LTS.
Pro ošetřování kamenných modulů, vystavených zejména proti působení atmosférických vlivů zesílených exhaláty oxidu siřičitého, oxidu dusíku, kyselých dešťů apod. je určen další výrobek. Na základě literárních doporučení a získaných výsledků z vlastních experimentů jsme vyvinuli vysoce účinný, penetrační a hydrofobizační roztok na bázi organických křemičitanů, distribuovaný jako LADAX BAF-3.
Před každou aplikací jednotlivých výrobků na beton, cihly či kameny je třeba znát stav a chorobopis poruch daných stavebních dílců. Je nutno provést průzkum stavu struktury daných stavebních prvků, ověřit stav vlhkosti, znát chemické složení vod, přicházejících s ošetřovanými povrchy do styku, znát stupeň zasolení a chemické složení solí doprovázející proces vzlínající vlhkosti.
Průzkumy a analýzy se provádějí dle uzančních metod a získané výsledky jsou pak dobrým podkladem pro úspěšné povrchové či hloubkové ošetření stavebních dílů i komplexů.

Literatura:
[1] Podniková literatura LADAX Praha 1996 - 2003
[2] M. Balík: Vysoušení zdiva I, II, III, Grada Publishing 1999
[3] O. Henning, V. Vlach: Chemie ve stavebnictví, SNTL, Praha 1983
[4] J. Novák a kol.: Nauka o materiálech; Stavební materiály I; ČVUT – Praha 2000