Hydrofobizacja – metoda powierzchniowej ochrony betonu

25.03.2016

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]

Zasada

Przykłady metod opartych na danej zasadzie

Odpowiednia część normy PN-EN 1504

Zasady i metody dotyczące wad betonu

 

1.1. Impregnacja hydrofobizująca

PN-EN 1504-2

 

1.2. Impregnacja

PN-EN 1504-2

 

1.3. Nakładanie powłok

PN-EN 1504-2

1. Ochrona przed

1.4. Powierzchniowe zamykanie rys

wnikaniem

1.5. Wypełnianie rys

PN-EN 1504-5

 

1.6. Przenoszenie rys przez złącza

 

1.7. Stosowanie zewnętrznych płyt

 

1.8. Stosowanie membran

 

2.1. Impregnacja hydrofobizująca

PN-EN 1504-2

2. Ograniczenie zawilgocenia

2.2. Impregnacja

PN-EN 1504-2

2.3. Nakładanie powłok

PN-EN 1504-2

2.4. Stosowanie zewnętrznych płyt

 

2.5. Ochrona elektrochemiczna

 

3.1. Ręczne nakładanie zaprawy naprawczej

PN-EN 1504-3

3. Odbudowanie

3.2. Nadłożenie warstwy betonu lub zaprawy

PN-EN 1504-3

elementu betonowego

3.3. Natryskiwanie betonu lub zaprawy

PN-EN 1504-3

 

3.4. Wymiana elementów

 

4.1. Uzupełnienie lub wymiana wewnętrznych lub zewnętrznych prętów zbroje­niowych

 

 

4.2. Zakotwienie prętów w przygotowanych wcześniej lub wywierconych otwo­rach w betonie

PN-EN 1504-6

4. Wzmacnianie

4.3. Doklejanie płyt wzmacniających

PN-EN 1504-4

konstrukcji

4.4. Nakładanie zaprawy lub betonu

PN-EN 1504-3 PN-EN 1504-4

 

4.5. Iniekcja rys i pustek

PN-EN 1504-5

 

4.6. Wypełnianie rys i pustek

PN-EN 1504-5

 

4.7. Sprężanie (strunobeton lub kablobeton)

5. Zwiększanie odporności

5.1. Nakładanie powłok

PN-EN 1504-2

5.2. Impregnacja

PN-EN 1504-2

na czynniki fizyczne

5.3. Nakładanie zaprawy lub betonu

PN-EN 1504-3

6. Odporność na czynniki chemiczne

6.1. Nakładanie powłok

PN-EN 1504-2

6.2. Impregnacja

PN-EN 1504-2

6.3. Nakładanie zaprawy lub betonu

PN-EN 1504-3

Zasady i metody dotyczące korozji zbrojenia

7. Utrzymanie lub przywrócenie stanu pasywnego stali zbrojeniowej

7.1. Zwiększenie grubości otuliny przez dodanie zaprawy lub betonu

PN-EN 1504-3

7.2. Wymiana skażonego lub skarbonatyzowanego betonu

PN-EN 1504-3

7.3. Elektrochemiczna realkalizacja skarbonatyzowanego betonu

7.4. Realkalizacja skarbonatyzowanego betonu przez dyfuzję

7.5. Elektrochemiczne usunięcie chlorków

8. Podwyższenie oporności

8.1. Impregnacja hydrofobizująca

PN-EN 1504-2

elektrycznej otuliny beto­

8.2. Impregnacja

PN-EN 1504-2

nowej

8.3. Nakładanie powłok

PN-EN 1504-2

9. Kontrola obszarów katodowych

9.1. Ograniczenie dostępu tlenu (na katodzie) przez nasycenie lub zastosowanie powłoki

10. Ochrona katodowa

10.1. Przyłożenie napięcia elektrycznego

11. Kontrola obszarów

11.1. Nakładanie na zbrojenie powłoki zawierającej aktywne domieszki

PN-EN 1504-7

anodowych

11.2. Nakładanie na zbrojenie powłoki ochronnej

PN-EN 1504-7

 

11.3. Stosowanie inhibitorów korozji w betonie

 
 

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]

Właściwości

użytkowe

Metoda badania

Wymagania

Ubytek masy po zamrażaniu-rozmrażaniu w obecności soli.

To badanie jest konieczne tylko w przypadku konstrukcji, które mogą się stykać z solami odmrażającymi

PN-EN 13581 [9]

Ubytek masy powierzchni zaimpregnowanej próbki powinien wystąpić nie wcześniej niż po liczbie cykli większej o 20 aniżeli w przypadku próbki niezaimpregnowanej

Głębokość impregnacji mierzona na próbce sześciennej o boku 100 mm wykonanej z betonu C(0,70) pielęgnowanej przez 28 dni na sucho zgodnie z PN-EN 1766 [10]. Środek impregnujący należy stosować zgodnie z PN-EN 13579 [11]

Głębokość impregnacji mierzy się z dokładnością 0,5 mm przez przełamanie zaimpregnowanej próbki i rozpylenie na powierzchni przełamu wody (stosując metodę nanoszenia fenoloftaleiny z wodą zamiast fenoloftaleiny) zgodnie z PN-EN 14630 [12]. Zasięg suchej strefy przyjmuje się jako efektywną głębokość impregnacji hydrofobizującej

Klasa I: < 10 mm Klasa II: > 10 mm

Nasiąkliwość wodą i odporność na alkalia

PN-EN 13580 [13]

Nasiąkliwość < 7,5% w porównaniu z próbką niezaimpregnowaną. Nasiąkliwość (po zanurzeniu w roztworze alkaliów) < 10%

Współczynnik szybkości wysychania

PN-EN 13579 [11]

Klasa I: > 30% Klasa II: > 10%

Dyfuzja jonów chlorkowych a)

Odpowiednio do norm i przepisów krajowych

a)Jeśli absorbcja kapilarna wody wynosi < 0,01 kg/m2-h0,5, dyfuzja jonów chlorkowych nie wystąpi.

 
 

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]

CC

Znak CE

16

Dwie ostanie cyfry roku, w którym oznakowanie CE zostało po raz pierwszy umieszczone

Producent ABeCeDe Sp. z o.o. ul. Przemysłowa 23, 35-105 Rzeszów

Nazwa i adres siedziby producenta lub znak identyfikacyjny pozwalający określić nazwę i adres

Preparat XYZ do ochrony powierzchniowej betonu poprzez impre­gnację hydrofobizującą Nr DWU 0021-Z-01-16

Niepowtarzalny kod identyfikacyjny typu wyrobu, numer referencyjny deklaracji właściwości użytkowych

Ochrona przed wnikaniem

– Beton nienarażony na cykliczne zamrażanie-rozmrażanie Beton nienarażony na działanie soli odladzających

Zamierzone zastosowanie wyrobu określone w zharmonizowanej specyfikacji technicznej

EN 1504-2

Odniesienie do zastosowanej zharmonizowanej specyfikacji technicznej

Jednostka notyfikowana NB 1234

Numer identyfikacyjny jednostki notyfikowanej

Głębokość impregnacji: klasa II: >10 mm

Poziom lub klasa zadeklarowanych właściwości użytkowych

Nasiąkliwość wodą i odporność na alkalia: nasiąkliwość wodą < 7,5% w porównaniu z próbką niezaimpregnowaną Nasiąkliwość wodą <10% po przechowywaniu w roztworze alkaliów

Szybkość wysychania przy impregnacji hydrofobizującej: klasa II: >10%

 
 

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.

www.facebook.com

www.piib.org.pl

www.kreatorbudownictwaroku.pl

www.izbudujemy.pl

Kanał na YouTube

Profil linked.in

Używamy cookies i podobnych technologii m.in. w celach: świadczenia usług, reklamy, statystyk. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień Twojej przeglądarki oznacza, że będą one umieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. Pamiętaj, że zawsze możesz zmienić te ustawienia. Szczegóły znajdziesz w Polityce Prywatności.