Prace badawcze nad zastosowaniem materiałów ekologicznych zaowocowały upowszechnieniem różnego rodzaju materiałów powłokowych, w skład których wchodzą żywice organiczne. Podstawowym składnikiem takich materiałów jest składnik organiczny (węglowodorowy), który w swoim składzie zawiera chemiczne grupy aktywne (funkcyjne), zapewniające wiązanie fizykochemiczne z wodą zarobową i w następstwie, większą lub mniejszą rozpuszczalnością w wodzie. Niekiedy obecność takich grup polepsza tylko dyspersyjność materiału organicznego w wodzie, chociaż i w pierwszym przypadku (rozpuszczalność) i drugim (dyspersyjność) umożliwia zastąpienie rozpuszczalnika węglowodorowego żywicy wodą, co podnosi walory ekologiczne całego kompozytu powłokowego.
Jak pokazano wcześniej [¹] taki kierunek technologiczny materiałów powłokowych, przynosi niewątpliwie wiele korzyści, ale, jak wykazuje praktyka, może być źródłem kłopotliwych zachowań takich powłok w czasie eksploatacji – polegających na utracie pierwotnej kolorystyki, objawiających się ubytkami materiału wiążącego, czy odznaczających się pojawianiem różnokolorowych liszai obniżających walory estetyczne budowli.
Rodzaje erozji atmosferycznej materiałów powłokowych
Jak wiadomo, rozpuszczalność w wodzie żywic syntetycznych wkomponowanych w składnik mineralny i pigmentowy powłoki (tynku, farby) jest bardzo potrzebna na etapie nanoszenia (wbudowywania) powłoki na fasady i ściany, natomiast przedstawia już problem podczas długotrwałej eksploatacji. Składnik ten (polimerowy) jest bardziej podatny niż szkielet mineralny na wymywanie wodą opadową, wodą pochodzącą z mgły, topniejącego śniegu itp.
Środkiem zapobiegawczym jest stosowanie składników organicznych o regulowanej zawartości grup funkcyjnych, reagujących z wodą. Istnieją również bardziej chemiczne sposoby ograniczania tego składnika z wszechobecną wodą. Do takich metod należy niewątpliwie „blokada” nadmiernej ilości grup aktywnych, innymi niż podstawowe, polimerami w tzw. procesie kopolimeracji.
Coraz częściej w technologii organicznej do polepszenia właściwości hydrofobowych żywicy do powłok budowlanych dodaje się polimery o właściwościach hydrofobowych. Są to najczęściej polimery oparte na żywicach silikonowych.
Rodzaje korozji biologicznej
Do drobnoustrojów najczęściej atakujących materiały budowlane należą bakterie, grzyby pleśniowe, pleśnie, oraz jednokomórkowe drożdże i glony. Najbardziej widoczne są grzyby pleśniowe oraz algi i pleśnie.
Zagrożenie mikrobiologiczne materiałów budowlanych definiowane jest jako biodegradacja. Określa ona procesy będące niepożądanymi zmianami właściwości materiału, powodowanymi przez aktywność życiową organizmów. Procesy te klasyfikuje się na kilka grup.
1. Asymilacyjna chemiczna biodegradacja, która jest najczęstszą formą tego procesu; ma ona miejsce, gdy materiał jest degradowany z racji swej wartości odżywczej.
Procesowi chemicznej biodegradacji podlegają materiały, w skład których wchodzą substancje węglowodorowe jak: wyroby papiernicze (celuloza), w tym płyty gipsowo-kartonowe, materiały drewniane i drewnopochodne (celuloza, lignina), materiały i powłoki tynkarskie i malarskie, oraz kleje i kity, w skład których wchodzą żywice organiczne.
2. Obrastanie powierzchni materiałów przez organizmy żywe, znane w literaturze przedmiotu jako „biofouling”; jest to forma biodegradacji, która występuje wówczas, gdy sama obecność kolonii grzybów lub flory staje się niepożądana dla materiału i jego właściwości; przykładem może być obrastanie fundamentów, fasad budynków lub całych ścian przez zróżnicowaną grupę organizmów.
Ustalono, że kondensacja pary wodnej, czyli jej skraplanie, jest głównym źródłem wilgoci potrzebnej do powstania i wzrostu grzybów i pleśni; zachodzi to np. na powierzchni tynków organicznych, jeżeli temperatura tego materiału jest na poziomie punktu rosy.
Zarodniki grzybów i pleśni gotowe w sprzyjających warunkach do tworzenia kolonii znajdują się praktycznie na powierzchniach wielu surowców i materiałów budowlanych.
Grzyby i pleśnie nie wymagają wiele tlenu ani światła, a pH ich rozwoju zawiera się w bardzo szerokich granicach, obejmujących odczyn od kwaśnego do słabo zasadowego (pH od 2 do 8). Pożywieniem ich są najczęściej substancje typu organicznego, zawierające w swoim składzie węgiel, wodór.
Duży wpływ na powstawanie pleśniowych wykwitów na powierzchni elewacji budynków ma lokalizacja, szczególnie bliski kontakt z lasem lub zbiornikami wodnymi. Dłuższe utrzymywanie wilgoci w obrębie budynku, a także duże nagromadzenie zarodników grzybów pleśniowych w powietrzu, powoduje szybsze powstawanie kolonii drobnoustrojów oraz znacznie szybszy rozwój mikroflory na powierzchni tynków.
Większość materiałów budowlanych służących do wykonywania okładzin takich jak zaprawy klejowe, zaprawy tynkarskie, posiada w swoim składzie m.in.: cement, wapno, szkło wodne. Zasadowość tych materiałów jest na tyle wysoka, że przeciwdziała rozwojowi kolonii grzybów i pleśni. Jednakże nowsze materiały budowlane pozbawione są tych wysokoalkalicznych składników, a ponadto w budownictwie nowoczesnym dominują technologie „mokre”, co dodatkowo pozytywnie wpływa na rozwój mikroorganizmów.
W celu uniknięcia korozji biologicznej (jak również erozji atmosferycznej) zarówno w okresie przechowywania a zwłaszcza eksploatacji budowlanych materiałów organicznych, zabezpiecza się je bardzo skutecznie za pomocą preparatów silikonowych. Wprowadza się je bezpośrednio do kompozytów powłokowych przed aplikacją na określone podłoże lub pokrywa się już związany materiał warstwą malarską hydrofobizującą.
Preparaty hydrofobizujące, organiczne materiały powłokowe
Na rynku krajowym znajdują się silikonowe materiały hydrofobizujące bardzo podobne pod względem składu chemicznego, lecz o różnych nazwach handlowych. Zależy to od firmy dystrybucyjnej dany wyrób. Krajowe wyroby tego typu zawierają w swoim składzie polimery silikonowe produkowane w Zakładach Chemicznych „Silikony Polskie” w Nowej Sarzynie. Do takich wyrobów należą impregnaty wodne tego właśnie zakładu pod nazwą Ahydrosil K.
Ahydrosil K – silikonowy środek w formie koncentratu przeznaczony do impregnacji powierzchniowej mineralnych materiałów budowlanych. Zalecany do impregnacji wodoodpornej betonów, cegły silikatowej, bloczków gipsowych itp. Ahydrosil K w postaci stężonej może być dodawany do mas tynkarskich, gipsowych i betonu. Zaleca się dodanie 2 kg Ahydrosilu K na każde 100 kg cementu lub gipsu użytego w produkcji betonu, mas tynkarskich lub zaprawy gipsowej. Rozcieńczalny wodą w stosunku zależnym od chłonności materiału od 1:6 do 1:8.
Ahydrosil KT/K – przeznaczony do powierzchniowej impregnacji wodoodpornej identycznie jak Ahydrosil K. Dodatkowo zawiera środek grzybobójczy i jest doskonałym preparatem do niszczenia grzybów i pleśni. Służy w szczególności do zabezpieczania starych, zabytkowych murów przed zagrzybieniem. Wyjątkowo dobre efekty hydrofobowe uzyskuje się stosując Ahydrosil KT/K jako dodatek do masy zarobowej przy produkcji betonów, tynków, lastrika a szczególnie elementów z gipsu. Przy tej metodzie należy dodać 2,5 kg środka nierozcieńczalnego na każde 100 kg cementu lub gipsu. Rozcieńczalny wodą w stosunku 1:5. Ahydrosil K i KT/K nie należy stosować do impregnacji marmuru, granitu, piaskowca ponieważ pozostawia biały trudno usuwalny osad, do impregnacji kolorowych tynków wrażliwych na alkalia oraz w miejscach gdzie przewiduje się stałe działanie wody np. w zbiornikach wodnych, basenach itp.
Ahydrosil K i KT/K są w postaci handlowej środkami alkalicznymi (pH powyżej 11) i stąd poza działaniem hydrofobizującym stwarzają agresywne warunki egzystencji mikroflory, zabezpieczając dodatkowo podłoże mineralno-organiczne przed korozją biologiczną. Sarsil ME-25 – wodna emulsja żywicy silikonowej z niewielką domieszką rozpuszczalników organicznych do impregnacji powierzchniowej porowatych materiałów budowlanych, tynków, dachówek. Rozcieńczalny wodą w stosunku 1:5 do 1:6.
Podobne efekty hydrofobizujące powoduje farba silikonowa Atlas Arkol N, która jest jedną z najnowocześniejszych na rynku krajowym farb zabezpieczających materiały budowlane, w tym również tynki organiczne, przed korozją chemiczną i biologiczną.
Mikroporowata struktura, pełniąca funkcje tzw. „szczotki molekularnej” farby nie tworzy szczelnej powłoki na malowanej powierzchni, a zapewnia swobodną wymianę gazów i pary wodnej, przy jednoczesnej ochronie przed wodą w stanie ciekłym. Dodatkowo wyschnięta powłoka farby uniemożliwia gromadzenie ładunków elektrostatycznych, dzięki czemu elewacja ulega samoczyszczeniu pod wpływem nawet najmniejszych opadów atmosferycznych.
Takie zachowanie się powłok malarskich nie tylko polepsza estetykę elewacji, ale zapobiega także rozwojowi mikroorganizmów na powierzchni powłoki. Dobre efekty zabezpieczające farby Atlas Arkol N uzyskuje się przez stosowanie farby gruntującej Atlas Arkol NX. Dodatkowo odpowiadając na zapotrzebowanie rynku firma Atlas wprowadza do sprzedaży środek do zabezpieczania powierzchni przed zanieczyszczeniami biologicznymi. Jego zadaniem jest trwałe usunięcie wszelkich wykwitów pleśniowych oraz takich mikroorganizmów jak bakterie, algi, porosty, mchy, glony i grzyby. Po usunięciu przyczyn zawilgoceń budynku, na suche podłoże z widocznymi zabrudzeniami powstałymi wskutek działania mikroorganizmów wykonuje się szorowanie powierzchni, a następnie spłukuje czystą wodą. Po wyschnięciu nanosi się drugą warstwę preparatu, która ma działanie impregnujące i zabezpieczające przed ponownym atakiem mikroorganizmów. Po około 2 dniach wykonuje się malowanie odpowiednimi farbami renowacyjnymi. Preparat ten pozostając długo w strukturze zabezpieczanego podłoża zapewnia długotrwały efekt działania.
Z przedstawionych powyżej metod zabezpieczania materiałów budowlanych, zwłaszcza organicznych wypraw zewnętrznych, przed erozją atmosferyczną i korozją biologiczną brak szerszego omówienia metodyki chemicznej. Polega ona na dołączaniu (kopolimeryzacji) polimerów silikonowych do żywic typu polioctan winylu, polimetakrylan metylu i im podobnych, które to elementy składowe powstających kopolimerów, już na etapie syntezy uzyskują właściwości hydrofobowe, wówczas opisane powyżej metody zabezpieczania tracą swoje aktualne znaczenie i zostają zastąpione metodyką doskonalszą technicznie i korzystniejszą ekonomicznie.
Prof. dr hab. inż. Bogusław Stefańczyk
Politechnika Szczecińska
[¹] por. artykuł B. Stefańczyka w poprzednich Warstwach.
Literatura:
[1] Wojtynek T.: Serwis informacyjny firmy Atlas, 14.10.2002.
[2] SiP: Zakład chemiczny „Silikony Polskie” Nowa Sarzyna 19.03.2003.
Rys. J. Katzer
Zaprawa do wykonywania listew pod tynki
Żwir lub piasek
Glina
Dodatki włókniste
