Inžinieriai, architektai ir rangovai supranta, kad statyboje svarbu vertinti tvarumą ir taikyti geriausias patirtis projektuojant, renkantis medžiagas ir procesus, siekiant  sumažinti poveikį aplinkai, apsaugoti žmonių sveikatą ir nepakenkti ateities kartų poreikiams.

Šiais laikais plačiausiai naudojama statybose medžiaga yra betonas. Betonas yra puiki statybinė medžiaga ir neabejotinai plačiausiai naudojama, todėl nenuostabu, kad paklausos patenkinimui reikia pagaminti daugybę cemento, o tai savo ruožtu didina išmetamo anglies dioksido kiekį.

Paskaičiuota kad gaminant portlandcementą išsiskiria apie 8 proc. viso pasaulio anglies dioksido.

Siekiant minimalizuoti šias pasekmes statybų pramonė pakeitė betoninių mišinių sudėtis, į jas įtraukdama papildomas cementuojančias medžiagas, pavyzdžiui, pelenus ir šlaką, kad sumažintų portlandcemenčio suvartojimą ir kartu padėtų perdirbti šias kitas medžiagas. Šį procesą palengvina įvairių priemaišų naudojimas, siekiant pagaminti ekologiškesnį, patvaresnį ir tvaresnį statybos produktą.

Betono konstrukcijos tvarumas yra neatsiejamas nuo jos tvirtumo ir ilgaamžiškumo ir gali būti apibrėžiamas kaip poveikis aplinkai per visą eksploatavimo laikotarpį.

Pagerinus betono eksploatacines savybes ir prailginus tarnavimo laiką, sumažinus poveikį aplinkai, padidėja betono konstrukcijos tvarumas.

Jei betonas suprojektuotas taip, kad būtų patvaresnis, jis ne tik ilgiau tarnaus, bet ir gerokai sumažės jo priežiūros ir remonto darbų poreikis, ir tuo būdu dar labiau padidės konstrukcijos tvarumas.

Pavyzdžiui, jei įprastą betono konstrukciją, esančią pajūryje, reikia remontuoti po dešimties ar penkiolikos metų dėl įvairių jos susidėvėjimo formų, remonto medžiagos,
cementas, vanduo, užpildas ir t. t. yra aplinkos ištekliai, kurie didina poveikį aplinkai.

Šioms medžiagoms gaminti reikia energijos, o tai savo ruožtu lemia anglies dioksido išmetimą. Transportavimas į statybvietę, darbo jėgos ir kitų sąnaudų, dėl kurių išmetamas
papildomas CO2 kiekis – visa tai didina poveikį aplinkai.

Dvigubai prailginus statinio gyvavimo ar priežiūros ciklą, daromas didelis teigiamas poveikis jo tvarumui.

Viena iš veiksmingiausių priemonių, padedančių pagerinti betono patvarumą ir pailginti jo tarnavimo laiką, yra užkirsti kelią kenksmingų medžiagų patekimui į betono vidų. Tai galima pasiekti gaminant mažiau pralaidų betoną ir naudojant tiek vandenį mažinančias priemaišas, kad būtų sumažintas vandens ir cemento santykis, tiek pralaidumą mažinančias priemaišas, kad būtų sumažintas kapiliarinis porėtumas.

Kuo mažiau pralaidus betonas, tuo jis tampa tvaresnis.

Agresyvios medžiagos, sukeliančios irimą, pavyzdžiui, chlorido jonai, ore esantis anglies dioksidas ar įvairios kitos cheminės medžiagos, esančios dirvožemyje, pavyzdžiui, sulfatai, gali skverbtis į betoną per tarpusavyje sujungtas poras (kapiliarinius takus), taip pat per paviršiaus įtrūkimus ir mikroįtrūkimus pagrinde. Be to, kadangi cementas yra cheminis junginys, betono viduje yra įvairių šalutinių cemento hidratacijos produktų, kurie reaguoja su šiais patekusiais skysčiais ir dujomis. Dėl to atsirandančios sąveikos gali paspartinti betono struktūros suirimą.

Šios cheminės reakcijos, vykstančios betono struktūrose, gali turėti pražūtingą poveikį atsparumui ir tvirtumui. Pavyzdžiui, anglies dioksidas gali sumažinti betono pH iki 9-9,5, todėl lengviau prasideda plieninės armatūros korozija.

Naudodamiesi betono poringumu, chlorido jonai gali prasiskverbti į betono paviršių per tarpusavyje sujungtas poras ir įtrūkimus, o kai chlorido jonų koncentracija pasiekia kritinį lygį, prasideda plieninės armatūros korozija (1 pav.).

Būtina sąlyga šioms cheminėms reakcijoms vykti yra jų įsiskverbimas per įtrūkimus ar poras į betoną. Jei galime užblokuoti ar sumažinti porėtumą ir užgydyti plyšius betone, galime sukurti vientisą barjerą, kuris gerokai sumažina skysčių ir dujų difuzijos greitį.

Labai veiksminga priemonė tokiam barjerui betono pagrinde sukurti yra reaktyvioji kristalinė technologija, kuri sukuria netirpią kristalinę struktūrą porose ir plyšiuose, taip sumažindama betono pralaidumą. Ją galima įterpti į statomą konstrukciją arba vėliau jos eksploatacijos metu kaip priežiūros medžiagą, kuri dar labiau padidins patvarumą.

Vidinė kristalizacijos technologija gaminama kaip sausas miltelių pavidalo mišinys, kurį sudaro portlandcementis, labai smulkiai apdorotas kvarcinis smėlis ir patentuotos cheminės medžiagos. Patentuotos cheminės medžiagos reaguoja su šalutiniais cemento hidratacijos produktais ir susijungia betono matricoje, kad susidarytų netirpus kristalinis darinys, blokuojantis kapiliarinius takus ir smulkius betono susitraukimo įtrūkimus. Specialios formulės gaminamos kaip dengiamoji medžiaga, betono priemaiša arba sausas pabarstas.

Kai cemento dalelė hidratuojasi, dėl vandens ir cemento reakcijos ji tampa kieta, tvirta, į uolieną panašia mase.

Reakcijos metu taip pat susidaro cheminių šalutinių produktų, kurie lieka neaktyvūs betone. Naudojant kristalinę technologiją į mišinį įmaišomas dar vienas cheminių medžiagų rinkinys. Kai šios dvi grupės – šalutiniai cemento hidratacijos produktai ir kristalinės cheminės medžiagos – susijungia esant drėgmei, įvyksta cheminė reakcija, kurios metu susidaro nauja netirpi struktūra kapiliaruose, mikroįtrūkimuose ir makroįtrūkimuose, esančiuose betono pagrinde. Dėl kristalinės reakcijos labai sumažėja betono porėtumas ir labai sumažėja vandens ar vandenyje esančių cheminių medžiagų galimybė prasiskverbti į pagrindą.

Skenuojančio elektroninio mikroskopo nuotraukose matyti, kad naujai susiformavusios kristalinės struktūros užpildo ir užgydo betono kapiliarus ir įtrūkimus, o tai sumažina agresyvių medžiagų difuziją į betoną ir gerokai pailgina konstrukcijos tarnavimo laiką.

Be vizualinių kristalų poveikio įrodymų elektroninio mikroskopo vaizdų pavidalu, nepriklausomi pralaidumo ir atsparumo cheminėms medžiagoms tyrimai patvirtina,
kad kristalinės technologijos gali pailginti betono konstrukcijų tarnavimo laiką net šimtmečiu.

Chloridų ataka

Dažna šalto klimato šalyse esančių jūrų statinių, tiltų ir betoninių konstrukcijų, esančių palei kelius, problema yra chlorido poveikis, kuris pasireiškia, kai chlorido jonai į
plieno armatūrą patenka per tarpusavyje sujungtas betono poras ir įtrūkimus. Kai chlorido jonai pasiekia kritinį koncentracijos lygį, jie gali suardyti natūralią šarminę pasyviąją plėvelę, supančią plieną, ir suformuoti elektrocheminį korozijos elementą, dėl kurio suyra plienas ir susidaro rūdys, užimančios didesnį tūrį nei pradinis plienas (2 pav).

Kai taip atsitinka, plienas plečiasi betono viduje, atsiranda įtrūkimų ir atplaišų, dėl kurių galiausiai sumažėja betono konstrukcijų stiprumas.

Naujojo Pietų Velso universitete (Australija) Australijos statybos inovacijų centro atlikti bandymai parodė, kad betonas, integruotai apdorotas „Xypex Admix“ kristaline technologija, sumažino chloridų jonų difuziją taip, kad, atlikus skaičiavimus pagal apskaičiuotą eksploatavimo trukmę, tikėtinas korozijos laikas, palyginti su neapdorotu kontroliniu mišiniu, pailgėjo dvigubai.

Chloridų difuzijos koeficientas, gautas iš Australijos statybos inovacijų centro Naujojo Pietų Velso universitete (Australija) atliktų bandymų, parodė, kad betonas, integruotai apdorotas Xypex Admix kristaline technologija, sumažino chloro jonų difuziją taip, kad, atlikus skaičiavimus pagal apskaičiuotą tarnavimo laiką, tikėtinas korozijos laikas, palyginti su neapdorotu kontroliniu mišiniu, pailgėjo dvigubai. Chloridų difuzijos koeficientas, išvestas iš chloridų profilio po ilgalaikio poveikio, laikomas vienu iš geriausių atsparumo chloridams rodiklių (3 pav).

Lauko bandymų rezultatai – chloridai

Be laboratorinių bandymų, keli lauko tyrimai taip pat rodo kristalinės hidroizoliacijos technologijos veiksmingumą mažinant chloridų poveikį (4 pav.).

Viskonsino-Milvokio universitetas atliko devynių tiltų, kurie buvo apdoroti įvairiomis korozijos mažinimo strategijomis, įskaitant paviršinę hidroizoliaciją ir tris skirtingas priemaišas, lauko bandymus. Tiltas, apdorotas Xypex kristaline medžiaga, buvo pastatytas 1995 m., paliekant kai kurias tilto perdangos vietas kaip kontrolines sekcijas.

2000 m. tiltas buvo išgręžtas ir chloridų koncentracija buvo nustatyta keliuose gyliuose, įskaitant armatūrinį plieną. Tyrimo metu nustatyta, kad „Xypex“ kristalinė priemaiša vienintelė gerokai sumažino chloridų patekimą. 2" (50 mm) gylyje „Xypex“ apdorotame tilto ruože chloridų kiekis sumažėjo vidutiniškai 55 %, palyginti su kontroliniu ruožu (5 pav).

Sulfatų ataka

Sulfatų poveikis – tai vandens sukeltas mechanizmas, kai sulfatų jonai reaguoja su junginiais cemento matricoje ir sukelia ekspansyvią reakciją, kuri suardo betoną. Hidroizoliavus betoną ir sumažinus jo pralaidumą, gerokai sumažinamas sulfato jonų, galinčių difunduoti į betono poras kiekis. Jei galima užkirsti kelią sulfatų patekimui į betoną, sumažinsite sulfatų poveikį ir padidinsite betono atsparumą bei ilgaamžiškumą.

„Xypex“ kristalinėje technologijoje esančios reaktyviosios cheminės medžiagos jungiasi su įvairiais betone esančiais kalcio junginiais. Šie kalcio junginiai išsiskiria kaip šalutiniai cemento hidratacijos produktai ir yra viena iš sudedamųjų sulfatinio poveikio dalių. Reaguodama su kalcio hidroksidu ir paversdama jį netirpiu dariniu, kristalinė technologija apriboja laisvo CH kiekį, galimą pradinei sulfatų reakcijai. Tai turi tiesioginį poveikį likusiam sulfatinės korozijos procesui.

Atlikus atsparumo sulfatų poveikiui bandymus pagal AS2350-14, paaiškėjo, kad kristalinės technologijos teigiamas poveikis tiek pelenų, tiek šlako cemento betonams – sulfatų išsiplėtimas sumažėjo 27-58 % (6 pav.)

Cheminė ataka

Betoną gali paveikti rūgštinės arba šarminės medžiagos, tačiau dažniau jį pažeidžia rūgštys. Šios rūgštys gali būti žmogaus sukurtos (prisiminkime akumuliatorių rūgštį) arba natūraliai atsirandančios (mikrobų sukelta korozija kanalizacijos struktūrose, acto ir pieno rūgštys žemės ūkyje, rūgščios kasyklų atliekos) ir gali būti klasifikuojamos kaip silpnos arba stiprios, priklausomai nuo to, kaip agresyviai jos veikia portlandcemenčio pagrindą. Betonui kenkiančios cheminės medžiagos yra žmogaus sukurtos, pavyzdžiui, natrio hidroksidas (kaustinė soda), ir jų yra nedaug.

Visoms cheminėms medžiagoms bendra tai, kad jos turi būti skystos, kad galėtų veikti betoną. Kieto pavidalo chemines medžiagas galima be rūpesčių laikyti ant betono paviršių, tačiau kai jos yra skysto pavidalo, jų pH lygis atitinkamas jos galės prasiskverbti į betoną per jam būdingą kapiliarinį porėtumą, taip pat mikro- ir makroįtrūkimus.

Patekusi į betono vidų, rūgštis reaguoja su kalcio hidroksidu ir sudaro kalcio druską, kuri, priklausomai nuo rūgšties, yra labai tirpi arba mažai tirpi.

Pavyzdžiui, tokios rūgštys kaip druskos, azoto ir sieros rūgštys, kurios, kaip žinoma, yra agresyvios, išskiria gerai tirpstančias kalcio druskas, o fosforo ar huminės rūgštys išskiria sunkiai tirpstančias kalcio druskas (7 pav.).

Kai sunaudojamas visas kalcio hidroksidas

Rūgštis pažeidžia kalcio silikato hidratą, kuris yra tikroji cementuojanti medžiaga, jungianti visus užpildus, ir tai gali labai pažeisti betono struktūrą.

Bet kokios formos cheminis poveikis blogina betono konstrukcijos būklę, o tai turi įtakos ne tik jos patvarumui, bet ir sutrumpina konstrukcijos tarnavimo laiką. Laimei, kristalinės technologijos naudojimas yra vienas iš būdų, padedančių sušvelninti šią problemą ir padidinti betono konstrukcijų ilgaamžiškumą bei eksploatavimo trukmę, nes sumažina betono pralaidumą ir apsaugo jį plačiame pH diapazone.

Atlikus bandymus paaiškėjo, kad betonas, apdorotas pagal šią technologiją, pasižymi didesniu atsparumu cheminėms medžiagoms, kai pH intervalas yra 3,0-11,0 esant nuolatiniam kontaktui ir 2,0-12,0 esant periodiniam kontaktui. Atlikus pagreitintus bandymus su kristalinės technologijos dangos sistema 5 % sieros rūgšties tirpale 100 dienų, nustatyta, kad abu rinkiniai100 dienų buvo veikiami 5 % H2 SO4 tirpalu (pH 0,7).

Apdorojimas „Xypex“ slopino eroziją betono skiedinio kiekis iki 1/8 neapdorotų bandinių kiekio (8,9 pav).

Betono bandiniai, kuriuose yra kristalinės technologijos priemaiša buvo dozuojama įvairiomis dozėmis (3, 5 ir 7%) ir vertinama lyginant su neapdorotais betono mėginiais. Visi bandiniai buvo panardinti į 7 % sieros rūgšties tirpalą. Kiekvieną dieną jie buvo trumpam ištraukiami iš šio tirpalo ir pasveriami, siekiant nustatyti masės nuostolius. Tai buvo daroma tol, kol kiekvienas mėginys neteko 50 % savo masės. Apdorotų kristaline technologija bandinių masės nuostoliai buvo gerokai mažesni nei kontrolinių bandinių (10 pav).

Betoninių konstrukcijų tvarumo aspektai yra du. Pirmasis – eksploatacinės savybės per visą eksploatavimo laikotarpį, t. y. ilgesnis tarnavimo laikas ir mažesnė techninė priežiūra, padedanti sumažinti konstrukcijos poveikį aplinkai per jos gyvavimo ciklą. Antrasis aspektas, į kurį taip pat reikia atsižvelgti, yra poveikis, kurį aplinkai dabar ir ateityje daro pasirinktos medžiagos ar metodai.

Betoninių konstrukcijų tvarumas naudojant  kristalinę technologiją. Jim Caruth Xypex Chemical Corporation Techninių paslaugų vadybininkas.

Interneto Svetainė: http://www.vizginta.lt

Įmonės pavadinimas : VIZGINTOS STATYBA, UAB - hidroizoliacinės ir betono remonto medžiagos, stogo dangos, pastatų hidroizoliavimas ir remonto darbai

Įmonės kodas: 136013869

Įmonės PVM kodas: LT360138610

Adresas: Savanorių pr. 192 LT-44151 KAUNAS, Lietuva

Telefonas: +370 68784142

El. paštas: [email protected]