Lapszámok

A betonnal szemben állított követelmények között egyre inkább előtérbe kerül az esztétikus megjelenés, ami nem csak az ún. látszó- (vagy látvány-) betonok esetén fontos, hanem minden olyan betonfelületnél, amit nem takarunk el. Különösen fontos ez az előregyártásban, ahol a termék értékesítésekor a „kinézet” is számít, a vevő ez alapján alkot véleményt a termékről, annak minőségéről. A beton felületén megjelenő ún. kivirágzások, elszíneződések leginkább térköveknél, beton burkolóelemeknél okoznak problémát, de más előregyártott termékeknél és elemeknél is gyanakvásra adnak okot.

A gyakorlatban kivirágzásnak nevezzük a megszilárdult beton felületén megjelenő, a beton színétől elütő olyan foltosodást, ami közvetlen a beton anyagából, vagy a környezettel történő kölcsönhatásból ered. Nem soroljuk ide a ráfröccsenő szennyeződést, vagy például a fizikai hatásokból adódó kopásokat. A kivirágzást jelentő foltok lehetnek fehéres, szürkés vagy barnás színű kiválások, vékony fátyolszerűek, de lehetnek több milliméter vastag kéregszerűek is, melyek idővel akár el is válhatnak a beton felületétől. Az esetek nagyobb részében csak kellemetlen esztétikai hatással kell számolnunk, szélsőséges esetben viszont a beton felülete és keresztmetszete is károsodhat, ami viszont már élettartam csökkenéshez is vezethet.

Adódik a kérdés: Mi okozhat kivirágzást, miért és mikor jön létre, meg lehet-e előzni, vagy mit lehet tenni, ha már megjelent a felületen?

A beton alapanyagai a cement, a víz, az adalékanyagok, az esetleg alkalmazott adalékszer vagy más kiegészítőanyagok tartalmaznak és tartalmazhatnak olyan vegyületeket, sókat, amelyek akár önmagukban, akár pedig más anyagokkal reakcióba lépve vízben oldódni képesek. Még a legjobban tömörített betonban is vannak kapillárisok, amelyeken keresztül a folyadékmozgásnak köszönhetően a vízben oldott anyagok a beton felületére kerülnek, ahol a víz elpárolgását (száradást) követően megtapadnak és mennyiségtől függő intenzitású elszíneződést okoznak. A folyamatot és annak sebességét befolyásolja az oldott anyag fajtája és mennyisége, a beton minősége (tömörség, porozitás), valamint a környezet, vagy az időjárás (napsütés, hőmérséklet, szél, eső), amely a beton nedvesség tartalmára és a párolgásra van hatással. Előregyártásnál a környezeti hatásokat a gyártási körülmények jelentik, a gyártó csarnok „klímája”, az „érlelés”, majd pedig a tárolás módja.

Összességében a kivirágzások létrejöttéhez a beton összetételével kapcsolatos belső, valamint a környezeti hatásoktól függő külső okok, illetve ezek összessége vezethet.

A kivirágzások legnagyobb része ún. mészkivirágzás, amiért a cement hidratációja során keletkező kalcium-hid roxid (Ca(OH)₂), vagy más néven portlandit a felelős. A portlandcement klinkert alkotó kalcium-szilikát (főleg alit) hidratációja során ~20 m% kal cium-hidroxid keletkezik, azaz minden 100 kg portland cementből 20 kg. Ez nem egy elkerülhető folyamat, viszont jó is, mert a (Ca(OH)₂) amúgy erősen lúgos kémhatást (pH ~13) kölcsönöz a betonnak, ami a betonacélok korrózióval szembeni védelmében játszik fontos szerepet.

A kalcium-hidroxidot a víz oldja, ezért a kapillárisokon keresztül a felszínre jutva, a levegő széndioxidjával (CO₂) reagálva kalcium-karbonáttá (CaCO₃), azaz mészkővé alakul:

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O

Ezt a jelenséget hívjuk karbonátosodásnak, ami a frissbeton sötét szürke színéből a megszilárdult beton esetén világosabb szürkét eredményez. Ha ez nem egyenletes, vagy foltokban intenzívebb, akkor már mészkivirágzásnak nevezzük. A karbonátosodás idővel a kapillárisok és pórusok elzáródásához vezet, így a folyamat leggyakrabban magától megszakad. Szükséges megemlíteni, hogy tiszta mészkivirágzással ritkán találkozhatunk, általában kisebb-nagyobb mennyiségben a lekapart mintákban kálium-, nátrium-, magnézium-, vas és kalcium szulfátokat, valamint K₂CO₃, Na₂CO₃, MgCO₃ vegyületeket is azonosítunk.

A mészkivirágzás a páratartalom és a hőmérsékleti viszonyok váltakozása miatt jellemzőbb tavasszal és ősszel, meg - jelenésében az időjárásnak nagy szerepe van. (A kalciumhidroxid a legtöbb sóoldattal ellentétben alacsony hőmérsékleten jobban oldódik vízben, a felületre jutva nagyobb hőmérsékleten kiválik.) A cement alkáli- és szulfát tartalma növeli a kivirágzási hajlamot.

Míg a mészkivirágzás elsődleges kivirágzásként többnyire a frissbeton szilárdulását követően közvetlenül jelentkezik, a sókivirágzások általában másodlagos kivirágzásként (újabb mészkivirágzással együtt) a későbbiekben, előregyártott beton esetén már a tárolótereken, vagy beépítés után jelentkeznek. Ezek a sók az alapanyagokkal együtt is a betonba kerülhetnek, leggyakrabban viszont a talajjal, vagy szennyezett vízzel érintkezve szívódnak fel. A folyamatban szerepe van a légkörben lévő gázoknak, lég - szennyezésnek is.

Kivirágzást okozó sók lehetnek: K₂SO₄ × nH₂O, Na₂SO₄ × nH₂O, MgSO₄ × nH₂O, MgCl₂ × nH₂O, NaCl, KCl, CaCl₂ × nH₂O, Ca(NO₃)₂, KNO₃.

Ahogy erre már történt utalás, a kellemetlen esztétikai hatás mellett főleg a térfogatnövekedéssel járó sókivirágzások (pl. a glaubersó (Na₂SO₄ × nH₂O), vagy a keserűsó (MgSO₄ × nH₂O) akár a beton súlyos, felületről induló, vagy belül is jelentkező mállásos károsodását is okoz hatják.

Azt, hogy adott esetben milyen kivirágzással van dolgunk, a kiválásból lekapart por röntgenpordiffrakciós fáziselemzésével (Röntgen-diffraktméterrel) lehet biztonsággal megállapítani.

Régi praktikával élve a mészkivirágzást a folt felületére öntött ecet pezsgése is jelzi, amely gyanút igazolhat fenoftalein alkoholos oldata is, amely a beton lúgos felületén lila színre vált, viszont a karbonátosodott felületen színtelen marad. Fontos, hogy a pezsgő ecet a felületen kivált kálcium-karbonátot jelzi, ami viszont tartalmazhat sókat is!

A kivirágzások megelőzésére - főleg az előregyártásban - a legtöbb cég nagy erőfeszítéseket tesz. A megoldások biztonságával párhuzamosan a költségek is nőnek.

A kockázatot csökkenti

• a gondos alapanyag választás,
• a frissbeton kis víztartalma,
• a megfelelő bedolgozásnak is köszönhető kisebb porozitás,
• speciális, a tömörséget és vízzáróságot javító adalékszerek használata,
• az elkészült beton elem, vagy termék impregnálása,
• a beállított páratartalmú és hőmérsékletű zárt térben történő érlelés,
• fedett helyen történő tárolás, vagy termékek esetén zsugorfóliába csomagolás. (Tapasztalat, hogy a széljárás irányába eső, napsütést és csapóesőt is kapó felületeken a kivirágzások megjelenése gyakoribb és erőteljesebb.)

Az alapanyagok kiválasztásakor az egyes sók jelenléte pl. az adalékanyag esetén laboratóriumban ellenőrizhető. Főleg az előregyártásban a nagy korai szilárdsága miatt előnyben szokták részesíteni a CEM I jelű portlandcementeket, viszont az összetett-portlandcementeknél - pl. a pernye vagy a puccolán - megkötik a mészkivirágzást okozó kalcium-hidroxid jelentős részét, csökkentik a kapillárisok mennyiségét, és megbontják azok folytonosságát. (Természetesen az említett kedvező hatások mellett más szempontokat is figyelembe kell venni a cementválasztásnál.)

A legtöbb kivirágzás nem tart örökké, jobb esetben magától eltűnik, lekopik a beton felületéről. Mészkivirágzás - a környezeti hatásoktól függően - általában a megszilárdult beton első hónapjaiban jelenik meg, majd el is tűnik, ritkán jelentkezhet később is. Sókivirágzás a „szennyezéstől” függően bármikor bekövetkezhet, ezért ha utólagos szennyeződésről van szó (pl. lerakott térkő által talajból felszívott sóoldat esetén), akkor a szennyezés forrását kell megszüntetni. Felületekről legegyszerűbb eltávolítási mód a drótkefével történő mechanikus tisztítás, de vannak kereskedelmi forgalomban speciális beton tisztító szerek is. Mészkivirágzás esetén gyenge savval (pl. híg sósav) is lehet próbálkozni, de az egészségügyi kockázatokon túl a színes felületek foltokban történő fakulása problémát jelenthet. Szerkezeti betonok, vasbeton szerkezetek esetén betontechnológus jóváhagyása nélkül szigorúan tilos ilyen beavatkozásokkal élni!

Az előbbieken túl ajánlom a kedves olvasó figyelmébe a „Beton” című újság 2000. július-augusztusi számában megjelent „Kivirágzási jelenségek a beton felületén” című cikket is, melynek írói Jankó András és Dr. Gável Viktória voltak.