Impregnacja hydrofobizująca betonu jest przydatna w ściśle określonych przypadkach. Niekiedy nawet prawidłowo zastosowana może wywoływać niekorzystne efekty uboczne.
Potrzeba powierzchniowej ochrony betonu
Wprowadzane od lat 80. ubiegłego wieku do inżynierskiej praktyki Eurokody przyniosły nowe podejście w projektowaniu w celu zapewnienia trwałości obiektów budowlanych. Podstawowy dokument stanowiący bazę odniesienia zasad i reguł projektowania to norma PN-EN 1990 Eurokod – Podstawy projektowania konstrukcji [1]. Do niej nawiązują wszystkie pozostałe zeszyty Eurokodów ustanawiające szczegóły postępowania w procesie projektowania poszczególnych rodzajów konstrukcji.
W normie tej zdefiniowano trwałość konstrukcji jako przewidywany na etapie projektowania okres użytkowania konstrukcji, w którym, po uwzględnieniu wpływów środowiska i przewidywanego poziomu utrzymania, nie nastąpi obniżenie właściwości użytkowych konstrukcji poniżej zamierzonego poziomu ani nie wywoła potrzeby większych napraw.
Uzyskanie założonej trwałości budowli zapewnia się przez zastosowanie odpowiednich zasad i reguł na etapie projektowania, które szczegółowo podane są w pakiecie norm dotyczących danego rodzaju konstrukcji. Dla betonu są to Eurokody – drugi i czwarty (PN-EN 1992 [2] oraz PN-EN 1994 [3]), norma definiująca wymagania dla materiału konstrukcyjnego PN-EN 206 [4] oraz norma regulująca zasady wykonawstwa konstrukcji betonowych PN-EN 13670 [5]. Stosując zawarte w nich zasady doboru odpowiedniej klasy betonu w odniesieniu do określonej klasy ekspozycji konstrukcji, wymaganą grubość otuliny zbrojenia, zdefiniowane wymagania dla składu betonu dla danej klasy ekspozycji i w końcu odpowiednie wykonawstwo (w tym pielęgnację), możemy oczekiwać, że zrealizowana konstrukcja spełni warunki trwałości w przewidywanym okresie użytkowania bez żadnych dodatkowych zabiegów ochronnych. Potwierdzają to stwierdzenia zawarte w normie PN-EN 1504-9 [6] dotyczącej stosowania wyrobów i systemów do ochrony i napraw konstrukcji betonowych. W przypadku jednak konstrukcji starszych, których realizację opierano na dawniej stosowanych normach, przyjmowane na ich podstawie założenia mogą być nieadekwatne w stosunku do normalnego oddziaływania środowiska. W takim przypadku trzeba sięgać po dodatkowe narzędzia, które poprawią odporność betonu na zewnętrzne czynniki agresywne, a tym samym zapewnią wydłużenie zagrożonej trwałości konstrukcji. Tak samo może to dotyczyć konstrukcji nowych, bazujących na aktualnych normach, ale błędnie zaprojektowanych i wadliwie wykonanych. Kolejnym powodem sięgania po dodatkowe środki zabezpieczające konstrukcję może być zmiana warunków jej użytkowania lub warunków otaczającego ją środowiska w trakcie przewidywanego okresu użytkowania.
Kostka brukowa zaimpregnowana środkiem silikonowym Sarsil® bruk (fot. archiwum Zakładów Chemicznych „Silikony Polskie”)
Zasady doboru i stosowania powierzchniowej ochrony betonu
Dobór odpowiedniej metody ochrony (lub naprawy) konstrukcji betonowej opiera się na wskazaniu właściwej zasady ochrony, ustalonej w odniesieniu do rodzaju konstrukcji, przyczyny lub kombinacji przyczyn oraz stopnia uszkodzenia, a to wszystko odpowiednio do przyszłych warunków użytkowania. Norma PN-EN 1504-9 [6] zestawia propozycje metod dla poszczególnych zasad ochrony, a także wskazuje odpowiednie normy z grupy PN-EN 1504 (od części 2 do części 7), według których określa się dla tych metod i materiałów odpowiednie właściwości użytkowe – przedstawiono je w tabl. 1. Wśród metod wskazanych dla danej zasady ochrony wyszczególniona jest również impregnacja hydrofobizująca. Zawarte w tablicy informacje dość precyzyjnie wskazują, kiedy ta metoda może mieć zastosowanie – dla zasady 1: „ochrona przed wnikaniem”, zasady 2: „kontrola zawilgocenia”, oraz zasady 8: „podwyższenie oporności elektrycznej przez ograniczenie zawartości wilgoci”. Wyraźnie też wskazują, kiedy ta metoda nie ma zastosowania, choć wydawać by się mogło, że może być przydatna (np. dla zasad 5 i 6 związanych ze zwiększeniem odporności na czynniki fizyczne i chemiczne).
Tabl. 1 Zasady oraz metody ochrony i naprawy konstrukcji betonowych [6]
|
Wymagania dla wyrobów do impregnacji hydrofobizującej
Szczegółowe wymagania dotyczące cech identyfikacyjnych, użytkowych, bezpieczeństwa oraz oceny zgodności dla wyrobów stosowanych do ochrony powierzchniowej poprzez impregnację hydrofobizującą przedstawia norma zharmonizowana wyrobu PN-EN 1504-2:2006 [7]. Skoro jest to norma zharmonizowana wyrobu, to wprowadzanie tych wyrobów do obrotu podlega przepisom zawartym w rozporządzeniu Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. (Construction Products Regulation – CPR) [8]. Upraszczając wywody – wprowadzeniu tych wyrobów do obrotu towarzyszy oznakowanie znakiem CE.
Według normy PN-EN 1504-2 [7] impregnacja hydrofobizująca to: obróbka betonu nadająca jego powierzchni zdolność odpychania wody. Pory i kapilary nie zostają wypełnione, a jedynie ich ścianki są powleczone preparatem. Nie powstaje ciągła warstewka preparatu na powierzchni betonu, a jego wygląd zewnętrzny pozostaje niezmieniony lub zmieniony w niewielkim stopniu. Składnikami aktywnymi mogą być, na przykład, silany lub siloksany(wyróżnienia autora). Zważając na sformułowaną wyżej charakterystykę impregnacji hydrofobizującej, wynika z niej wprost zamierzone zastosowanie materiału, które z kolei narzuca odpowiednio wymagane właściwości użytkowe, które są zapewnione przez producenta w deklaracji właściwości użytkowych, na podstawie której dokonywane jest oznakowanie wyrobu budowlanego znakiem CE. Zamierzone zastosowanie odnosi się do przyjętej zasady ochrony betonu wybranej spośród proponowanych w tabl. 1 – impregnację hydrofobizującą stosuje się w trzech przypadkach w celu:
– ochrony przed wnikaniem (zasada 1),
– kontroli zawilgocenia (zasada 2),
– podwyższenia oporności elektrycznej otuliny zbrojenia (zasada 8).
Dla wszystkich trzech zasad ochrony oraz dla „wszystkich zamierzonych zastosowań” norma PN-EN 1504-2 [7] narzuca obowiązkowo trzy wymagane właściwości użytkowe (tabl. 2), są to:
– głębokość wnikania,
– nasiąkliwość wodą i odporność na alkalia po impregnacji hydrofobizującej,
– szybkość wysychania przy impregnacji hydrofobizującej.
Dla tych trzech zasad przy „niektórych zamierzonych zastosowaniach” możliwa jest jeszcze do narzucenia dodatkowa właściwość użytkowa zdefiniowana jako: „odporność betonu poddanego impregnacji hydrofobizującej na zamrażanie-rozmraża- nie w obecności soli odladzających (oznaczenie ubytku masy)” – tabl. 2. Będzie ona oczywiście potrzebna w sytuacji takiego oddziaływania na konstrukcję. Podobnie dla zastosowania hydrofobizacji jako „ochrony przed wnikaniem” można narzucić dodatkową właściwość użytkową zdefiniowaną jako „dyfuzja jonów chlorkowych” – oczywiście w przypadku zamierzonego zastosowania w środowisku, gdzie jest możliwe występowanie chlorków (tabl. 2). Komu ta wiedza o właściwościach użytkowych preparatów hydrofobizujących w odniesieniu do zamierzonego zastosowania jest potrzebna? Na pewno producentowi, aby mógł zadeklarować takie właściwości użytkowe, żeby legalnie wprowadzić wyrób do obrotu. Na pewno także projektantowi, który musi narzucić kompletny wymagany zestaw właściwości użytkowych do danego zastosowania. Kierownik budowy zaś wraz z inspektorem nadzoru muszą zadbać, aby zastosować właściwy wyrób, spełniający wymagania odnośnie do właściwości użytkowych wymienionych w specyfikacji projektowej. Poprawność doboru wyrobu trzeba sprawdzić przez kontrolę deklaracji właściwości użytkowych oraz znakowania CE wraz z towarzyszącą mu informacją (przykład znakowania CE zawarto w tabl. 3). Dokumentom tym powinna towarzyszyć karta charakterystyki lub informacja o substancjach niebezpiecznych (REACH).
Tabl. 2 Wymagania dla właściwości użytkowych dotyczące impregnacji hydrofobizującej [7]
|
Istotną informacją jest jeszcze kwalifikacja wyrobów do impregnacji hydrofobizującej w systemie oceny i weryfikacji stałości właściwości użytkowych „2+”, jeśli stosowane są w budynkach i pracach inżynierskich. Oznacza to, że w deklaracji właściwości użytkowych i oznakowaniu CE musi być informacja o jednostce notyfikowanej certyfikującej zakładową kontrolę produkcji wyrobu. Norma dopuszcza także system „4″, jednak tylko do zastosowań o niskich wymaganiach odnośnie do właściwości użytkowych w budynkach i pracach inżynierskich. O wyborze systemu oceny dla wyrobu powinien zdecydować projektant konstrukcji, gdyż ma to istotny wpływ na poziom kontroli jego właściwości użytkowych.
Zagrożenia lub przeciwwskazania dla hydrofobizacji
Impregnacja hydrofobizująca jak każde inne rozwiązanie materiałowe może być przydatna w ściśle określonych zamierzonych zastosowaniach. W niektórych przypadkach nawet prawidłowo zastosowana może wywoływać niekorzystne efekty uboczne. Wskazuje na to norma PN-EN 1504-9 [6], informując, że zastosowanie systemu do hydrofobizacji w celu ograniczenia zawilgocenia betonu może spowodować przyspieszenie karbonatyzacji – a w żelbecie jest to zjawisko negatywne. Odwrotnie, w przypadku wyrobów betonowych (np. kostka brukowa), przyspieszona karbonatyzacja betonu może spowodować doszczelnienie struktury i uodpornienie jej na postępujące wykwity powierzchniowe.
Tabl. 3 Przykład znakowania CE i towarzyszącej mu informacji dla preparatów do impregnacji hydrofobizującej [7]
|
Przeciwwskazaniami [14] do stosowania hydrofobizacji jest przypadek średniego i wysokiego stopnia zasolenia betonu. Doszczelnienie powierzchni może spowodować odsunięcie w głąb elementu płaszczyzny odparowania i krystalizacji soli. Może to doprowadzić do destrukcji struktury betonu pod warstwą zaimpregnowaną, a nawet odspojenie tej warstwy. Nie powinno też stosować się hydrofobizacji poniżej poziomu wód, w tym także gruntowych, ani w sytuacji możliwego długotrwałego kontaktu z wodą pod ciśnieniem. Impregnacja hydrofobizująca nie znajduje także zastosowania do doszczelniania lub scalania zarysowań konstrukcyjnych.
dr inż. Grzegorz Bajorek
Politechnika Rzeszowska
Centrum Technologiczne Budownictwa przy Politechnice Rzeszowskiej
Piśmiennictwo
1. PN-EN 1990 Eurokod. Podstawy projektowania konstrukcji.
2. PN-EN 1992 Eurokod 2. Projektowanie konstrukcji z betonu (wszystkie części).
3. PN-EN 1994 Eurokod 4. Projektowanie zespolonych konstrukcji stalowo-betonowych (wszystkie części).
4. PN-EN 206:2014-04 Beton. Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność.
5. PN-EN 13670:2011 Wykonywanie konstrukcji betonowych.
6. PN-EN 1504-9:2010 Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji betonowych. Definicje, wymagania, sterowanie jakością i ocena zgodności. Część 9: Ogólne zasady dotyczące stosowania wyrobów i systemów.
7. PN-EN 1504-2:2006 Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji betonowych. Definicje, wymagania, sterowanie jakością i ocena zgodności. Część 2: Systemy ochrony powierzchniowej betonu.
8. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i uchylające dyrektywę Rady 89/106/EWG.
9. PN-EN 13581:2004 Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji betonowych. Metody badań. Oznaczanie ubytku masy betonu hydrofobizowanego przez impregnację po działaniu zamrażania-rozmrażania w obecności soli.
10. PN-EN 1766:2001 Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji betonowych. Metody badań. Betony wzorcowe do badań.
11. PN-EN 13579:2004 Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji betonowych. Metody badań. Badanie schnięcia przy impregnacji hydrofobizującej.
12. PN-EN 14630:2007 Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji betonowych. Metody badań. Oznaczanie głębokości karbonatyzacji w stwardniałym betonie metodą fenoloftaleinową.
13. PN-EN 13580:2004 Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji betonowych. Metody badań. Nasiąkliwość i odporność na alkalia przy impregnacji hydrofobizującej.
14. J. Góra, P Brzyski, Ocena skuteczności hydrofobizacji powierzchniowej betonu, „Izolacje” nr 6/2013.