Korozja materiałów budowlanych cz.1
Problem korozji materiałów budowlanych jest znany od dawna Dynamika tych procesów uzależniona jest od bardzo wielu różnych czynników, m. in. od ich właściwości fizycznych i chemicznych, struktury, jakości oraz korozyjności środowiska.
Wyjaśnienie mechanizmu niszczenia substancji materialnej, w tym również materiałów budowlanych, wymaga m. in. znajomości przebiegów procesów korozyjnych. W praktyce wyróżnia się następujące narażenia korozyjne, definiowane jako sumaryczne działanie czynników występujących w określonym środowisku korozyjnym:
· narażenie klimatyczne, spowodowane czynnikami środowiskowymi związanymi z klimatem( roszenie, opady atmosferyczne, promieniowanie słoneczne, wilgotność )
· narażenie chemiczne, powodowane działaniami cieczy agresywnych, roztworów kwasów, zasad.
· narażenie elektrochemiczne, powodowane działaniem prądów błądzących
· narażenie biotyczne, powodowane działaniem mikroorganizmów i pleśni
· narażenie mechaniczne, powodowane naprężeniami zewnętrznym, naprężeniami zmęczeniowymi, ścieraniem, uderzeniami.
Pod pojęciem biodeterioracji, czyli rozkładu korozji biologicznej budynków rozumiemy zróżnicowane formy niszczenia elementów budowli wywołane działaniem organizmów żywych, tzw. szkodników biologicznych. Są to głównie grzyby domowe, grzyby pleśniowe, jednokomórkowe drożdże, glony oraz owady – techniczne szkodniki drewna. Korozja biologiczna powstaje w ścisłym powiązaniu z innymi czynnikami korodującymi, a w szczególności z działaniem destrukcyjnym wszelkiego rodzaju wód i zawilgoceń w wyniku którego powstają warunki sprzyjające rozwojowi organizmów żywych – szkodników biologicznych.
Wszystkimi zagadnieniami biologicznego rozkładu materiałów, a więc i korozja biologiczna, zajmuje się hylobiologia, czyli dział biologii obejmujący badania zjawisk biologicznych w materiałach.
Procesy odpowiedzialne za powstawanie zjawisk korozji materiałów i obiektów budowlanych klasyfikuje się w kilka grup.
1/ Chemiczna asymilacyjna biodeterioracja, która jest najczęstszą forma tego procesu; ma ona miejsce, gdy materiał jest degradowany z racji swej wartości odżywczej. Procesowi chemicznej biodeterioracji podlegają takie materiały jak: wyroby papiernicze w tym płyty G-K, materiały drewniane i drewnopochodne, materiały i powłoki malarskie, kleje i kity.
2/ Chemiczna dysymilacyjna biodeterioracja, która gdy metabolity drobnoustrojów uszkadzają materiał, powodując korozję, pigmentację lub wydzielanie toksycznych metabolitów do materiału; przykładem jest mikrobiologiczna korozja metali, betonu, cegieł, zapraw murarskich i tynkarskich oraz szkła.
3/ Obrastanie powierzchni materiałów przez organizmy żywe, znane w literaturze przedmiotu jako “biofouling”: jest to forma biodeterioracji, która występuje, gdy sama obecność organizmu lub wydzieliny staje się niepożądana dla materiału i jego właściwości; przykładem może być obrastanie fundamentów lub całych ścian przez zróżnicowaną grupę organizmów.
Niekiedy możemy mieć do czynienia z innym podziałem, który klasyfikuje skutki z jakimi mamy do czynienia w trakcie korozji budowlanej:
1/ Skutki higieniczno – sanitarne, polegające na pogorszeniu stopnia zdrowotności obiektów dla ludzi i zwierząt. Zagrzybione pomieszczenia charakteryzują się zwiększoną wilgotnością oraz nieprzyjemnym zapachem, w powietrzu znajdują się miliony zarodników wytwarzanych przez owocniki grzybów. Powoduje to złe samopoczucie, a u osób wrażliwych – bóle głowy, senność a nawet choroby układu oddechowego.
2/ Skutki techniczne, polegające przede wszystkim na obniżeniu wytrzymałości elementów i konstrukcji, co może prowadzić do ich całkowitego zniszczenia.
3/ Skutki estetyczne, polegają na obniżeniu walorów estetycznych porażonych elementów ( np. przebarwienia i łuszczenie się powłok malarskich), odstawanie okładzin i tynków spowodowane zwłaszcza przez grzyby pleśniowe.
Rozkład danego materiału można traktować jako proces chorobowy. W jego symptomatologii wyróżnia się dwie grupy objawów:
Warunki mikroklimatyczne
Atmosfera jest najbardziej rozpowszechnionym środowiskiem agresywnym, w którym zachodzi tzw. korozja atmosferyczna. Korozyjne oddziaływanie atmosfery na materiały i obiekty budowlane zależy od czynników naturalnych ( skład chemiczny powietrza oraz panujące na danym obszarze warunki meteorologiczne i klimatyczne ) oraz antropogenicznych, określanych ilością i rodzajem zanieczyszczeń wprowadzanych do powietrza atmosferycznego na skutek działalności człowieka.
Agresywnie działającymi składnikami atmosfery w warunkach naturalnych, gdy w powietrzu nie stwierdza się obecności antropogenicznych zanieczyszczeń są np. tlen, dwutlenek węgla, para wodna. Podstawowym czynnikiem wpływającym na przebieg procesów korozji jest zawartość pary wodnej w powietrzu. Szczególnie agresywna jest atmosfera o dużej stałej wilgotności, występujące np. w dolinach rzek, na brzegach zbiorników wodnych czy na terenach podmokłych. W środowisku wilgotnym zachodzą praktycznie wszystkie procesy destrukcyjne : fizyczne, biologiczne i chemiczne. Obecność wody atmosferycznej powoduje powstawanie ogniw korozyjnych, sprzyja rozwojowi grzybów wywołujących korozje biologiczną oraz umożliwia zachodzenie reakcji pomiędzy materiałami budowlanymi a agresywnymi związkami występującymi w powietrzu. Skroplona para wodna z powietrza rozpuszcza występujące w nim związki chemiczne takie jak; dwutlenek siarki, dwutlenek azotu, pary amoniaku, dwutlenek węgla, związki fluoru, węglowodory, wolny ozon, tworząc warstewki roztworów wodnych na powierzchniach materiałów budowlanych. Wskutek dyfuzji pary wodnej agresywne roztwory związków chemicznych dostają się w głąb materiałów porowatych, powodując korozje w ich wnętrzu. Duży wpływ na procesy korozji ma również woda pochodząca z opadów atmosferycznych. Opady te ułatwiają przebieg procesów korozyjnych, zwilżając powierzchnie materiału, nanosząc nań zanieczyszczenia pochodzące z powietrza, a także wymywając produkty procesu korozji.
Ważnym czynnikiem wpływającym na proces korozji materiałów i obiektów budowlanych są zmiany temperatury. Zjawisko przemiennego nagrzewania się i stygnięcia ścian budowli powoduje powstawanie naprężeń termicznych, które staja się przyczyną rozluźniania struktury materiałów prowadzącego do zmniejszenia ich wytrzymałości. Skutkiem działania powstających naprężeń jest występowanie na ścianach budynków rys i spękań co dzięki “otworzeniu” struktury tynków w konsekwencji prowadzi do powstawania zagrożenia biologicznego. Zmiany temperatury powodują też skraplanie się pary wodnej zawartej w powietrzu, co jest przyczyną powstawania na zimnych powierzchniach kropel wody m.in. wywołujących korozję materiałów. W porze zimowej istotny wpływ na deteriorację czyli degradację i korozje budynków wywierają także cykle zamarzania i rozmarzania wody zawartej w porach i szczelinach. Woda zamarzając, powiększa swoją objętość , co powoduje rozsadzanie ścianek porów. Przebieg procesów korozji wywoływanych wahaniami temperatury jest w dużym stopniu związany z nasłonecznieniem.
Na rozwój i szybkość wzrostu kolonii mikroorganizmów, oprócz sprzyjających warunków środowiskowych ma także stężenie zarodników grzybów i pleśni gotowych w sprzyjających warunkach do tworzenia kolonii znajdują się praktycznie na powierzchniach wielu surowcach i materiałach budowlanych.
Grzyby i pleśnie nie potrzebują wiele tlenu ani światła; zaczynają wzrastać na podłożach z odczynem od kwaśnego do słabego zasadowego ( pH od 2 do 8 ), pożywienie czerpią z kurzu drobinek cieczy, tłuszczów.
Za tydzień omówię sposoby zabezpieczania elementóow budowlanych przed działlaniem czynników powodujących ich korozję oraz postepowanie w przypadkach wystąpienia różnego rodzaju skażeń.
Tomasz Wojtynek
Grupa ATLAS
Źródło: własne
Korozja materiałów budowlanych cz.2(2003-5-12)