Znaczenie pH podczas wykonywania prac budowlanych

Znaczenie pH podczas wykonywania prac budowlanych
Autor:
Istnienie skali pH, czyli ilościowej skali kwasowości i zasadowości wodnych roztworów
związków chemicznych, zawdzięczamy duńskiemu biochemikowi Sørenowi Sørensenowi,
który na początku dwudziestego wieku wprowadził pojęcie pH. Tradycyjnie wskaźnik ów
opisywany jest następującym wzorem: pH = -log 10 [H 3 O + ], czyli jako ujemny logarytm
dziesiętny aktywności jonów hydroniowych wyrażonych w molach na decymetr sześcienny.
Cóż to jednak właściwie oznacza?
By spróbować zrozumieć sens skali pH warto przyjrzeć się zjawiskom, jakie zachodzą w chemicznie
czystej wodzie. Cząsteczki wody (H2O) ulegają samodysocjacji, czyli samorzutnemu rozpadowi na jony
H 3 O + oraz OH - . W litrze czystej wody o temperaturze 25°C znajduje się 0,0000001 mola jonów
hydroniowych, czyli stężenie jonów H3O+ wynosi 10-7 mol/dm3, a pH wody wynosi -log10(10-7) = 7. A
ponieważ w czystej wodzie stężenie jonów hydroniowych oraz wodorotlenowych jest takie samo, woda
taka ma odczyn obojętny. W roztworach o pH mniejszym od siedmiu jonów hydroniowych jest więcej
niż wodorotlenowych i roztwór taki ma odczyn kwasowy. Jak nietrudno się domyślić, roztwory o pH
większym od siedmiu mają odczyn zasadowy. Na skrajach skali znajdują się kwas solny o pH
zbliżonym do zera oraz wodorotlenek sodu o pH wynoszącym czternaście. Jako ciekawostkę warto
wspomnieć, że pH naszej śliny waha się między 6.5 a 7.4, kwasów żołądkowych między 1,5 a 2,
natomiast pH piwa wynosi ok. 4,5.
A jakie znaczenie ma wartość pH dla prac budowlanych? Otóż kwasowość jest ściśle związana z tzw.
ogólno-kwasową korozją betonu i żelbetu. A wszystko zaczyna się od tzw. kwaśnych deszczy.
Dwutlenek węgla (z którego nadmiernym stężeniem w powietrzu zmagają się społeczeństwa
rozwinięte, do których przecież aspirujemy) rozpuszczony w wodzie powoduje, że ma ona odczyn
lekko kwaśny. „Normalna” wartość pH betonu wynosi ok. 12,5. Gdy materiał przez wiele lat ma
kontakt z kwaśnym deszczem substancja ta wnika w puste przestrzenie w betonie, co prowadzi do
spadku wartości pH oraz rozpoczyna proces uwęglanowienia, czyli karbonatyzacji betonu.
Wodorotlenek wapniowy w stwardniałym cemencie reagując z kwasem węglowym zostaje
przekształcony w węglan wapnia (czyli wapń). Dopóki wartość pH jest wyższa niż 9,5 zbrojenie żelbetu
jest jeszcze chronione przez „warstwę ochronną”. Jednak gdy strefa karbonatyzacji dotrze do
zbrojenia rozpoczyna się korozja (rdzewienie) samego zbrojenia, co prowadzi do zmniejszenia
wytrzymałości stali oraz zwiększenia jej objętości, co z kolei powoduje do rozsadzenia powierzchni
betonu.
Zbyt niska (poniżej 9,5) wartość pH betonu niesie zatem informację, że beton uległ karbonatyzacji.
Taki beton należy usunąć aż do warstwy nieuszkodzonej, natomiast ubytki uzupełnić odpowiednio
dobraną zaprawą.
Etapy niszczenia żelbetu w wyniku działań środowiska
Dokładnych pomiarów wskaźnika pH roztworów dokonuje urządzeniami wykorzystującymi metodę
potencjometryczną, czyli pH-metrami. Urządzenia takie znajdują się na wyposażeniu specjalistycznych
laboratoriów, jednak trudno je spotkać na budowie. W praktyce do określenia pH używa się
wskaźników kwasowości, tj. substancji, których kolor uzależniony jest od pH roztworu.
Najpopularniejsze jednak są papierki lakmusowe nasączone mieszaniną substancji wskaźnikowych,
które zmieniają kolor w szerokim zakresie wartości pH
pH-metr palcowy z elektronicznym
miernikiem SEM (źródło: wikipedia.org)
Pomiar pH przy użyciu papierka
wskaźnikowego (źródło: wikipedia.org)
W przypadku stwardniałego betonu należy nawiercić próbkę, na którą następnie nanosi się wskaźnik
kwasowości. W zależności od oczekiwanej precyzji pomiaru możliwe jest określenie granicy strefy
skarbonatyzowanej lub też określenie postępu karbonatyzacji betonu z oznaczeniem wartości pH.
Koszt wykonania takiego badania przez wyspecjalizowane laboratorium betonu wynosi ok. 50 do 100
zł.
Firma Henkel opracowała system naprawy konstrukcji betonowych typu PCC dostosowany do
betonów powyżej B 15. Produkty systemu, bazują na spoiwie cementowym modyfikowanym
polimerami – stąd nazwa PCC (polimer cement concreto - beton polimerowo – cementowy). Produkty
wchodzące w skład systemu Ceresit PCC to:
1. Mineralna powłoka antykorozyjna Ceresit CD 30, będąca równocześnie warstwą kontaktową
2.
Gruboziarnista zaprawa do napraw betonu, przy głębokości ubytków od 30 do 100 mm,
Ceresit CD 26.
3. Drobnoziarnista zaprawa do napraw betonu, przy głębokości ubytków od 5 do 30 mm, Ceresit
CD 25.
4.
Szpachlówka wyrównująca do napraw betonu, przy głębokości ubytków od 1 do 5 mm,
Ceresit CD 24.
System ten uzupełniają powłoki ochronne:
5.
Elastyczna, mineralna powłoka uszczelniająca - Ceresit CR 166.
6. Ochronno-dekoracyjna farba lateksowo-akrylowa – Ceresit CT 44 na gruncie Ceresit CT 17.
7.
Preparaty hydrofobizujące Ceresit CT 9 oraz Ceresit CT 13.
Prace związane z naprawą konstrukcji betonowych rozpoczyna się od skucia luźnych, skorodowanych
fragmentów betonu, usunięcia zniszczonych warstw wykładzin, tynków, izolacji i oczyszczenia
powierzchni do „zdrowej”, nośnej warstwy. Jeżeli korozja dotarła do zbrojenia należy z niego usunąć
beton aż do miejsc nieskorodowanych. Pręty należy oczyścić z rdzy ręcznie lub mechanicznie do
uzyskania jasnego, metalicznego wyglądu, a potem oczyścić sprężonym powietrzem. Na tak
przygotowaną powierzchnię stali zbrojeniowej należy nałożyć mineralną powłokę antykorozyjna
Ceresit CD 30. Zaprawę antykorozyjną należy nałożyć najpóźniej 3 godziny po oczyszczeniu stali
zbrojeniowej (podczas aplikacji stal może być wilgotna). Po wykonaniu zabezpieczenia stali
zbrojeniowej, tuż przed przystąpieniem do uzupełniania ubytków betonu przygotowaną powierzchnię
betonu należy zwilżyć wodą i doprowadzić do stanu matowo-wilgotnego. Na tak przygotowane
podłoże nakłada się kontaktową warstwę Ceresit CD 30. Kolejne zaprawy systemu Ceresit PCC
nakłada się po wstępnym przeschnięciu warstwy kontaktowej, gdy zaprawa stanie się
matowo-wilgotna, czyli w ciągu 30-60 minut. W zależności od głębokości ubytku do jego uzupełnienia
należy zastosować jedną z zapraw Ceresit CD 25 lub Ceresit CD 26. W celu uzyskania gładkiej
powierzchni, np. pod farbę, można ją wyrównać drobnoziarnistą szpachlówką Ceresit CD 24.
W przypadku ekspozycji konstrukcji na czynniki atmosferyczne, gdzie głównymi czynnikami
zagrożeniowymi są korozja ługująca i karbonizacja, wystarczy zabezpieczenie powłoką
dekoracyjno-ochronną z farby Ceresit CT 44. W przypadku konieczności malowania zarówno
naprawianych powierzchni betonu, jak i tych starych, może zachodzić potrzeba wzmocnienia
powierzchniowego tych ostatnich. Wówczas można zastosować środek gruntujący Ceresit CT 17.
Preparat ten zwiększa powierzchniową wytrzymałość betonów, tynków i jastrychów oraz zmniejsza ich
nasiąkliwość.
W przypadku narażenia naprawianej konstrukcji na oddziaływanie cieczy agresywnych takich jak
ścieki komunalne czy gnojowica na naprawione powierzchnie należy nałożyć elastyczną, mineralną
powłokę uszczelniającą Ceresit CR 166 o grubości od 2 do 3 mm w zależności od poziomu
zagrożenia i głębokości zbiornika. Ceresit CR 166 zachowuje szczelność w przypadku zbiorników o
głębokości do 50 m.
By zachować fakturę betonu, a jednocześnie zabezpieczyć go przed czynnikami atmosferycznymi,
można wykonać na naprawionej powierzchni hydrofobizację za pomocą preparatu Ceresit CT 9 lub
Ceresit CT 13. Przed aplikacją powłoki hydrofobowej należy odczekać kilka dni, aby naprawiona
powierzchnia wyschła.
© 2013 Henkel Polska sp. z o.o.