Hydrofobizacja – metoda powierzchniowej ochrony betonu

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).

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).

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.