Znaczenie pH podczas wykonywania prac budowlanych

Autor:

  • PDF

    Utwórz PDF

  • Drukuj

    Drukuj

  • Zgłoś problem

    Zadaj pytanie

Jakie znaczenie ma wartość pH dla prac budowlanych?

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 = -log10[H3O+], 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 H3O+ 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
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

Pomiar pH przy użyciu papierka wskaźnikowego


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.









1 komentarz do Znaczenie pH podczas wykonywania prac budowlanych
Author photo
by dodać komentarz.
Tomasz Bącal

Tomasz Bącal

10.12.2014

Bardzo dobry artykuł!

W ramach naszej strony stosujemy pliki cookies w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu. Możesz dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dla plików cookies. Zamknij