Foto: Photo_Pix

Fyzikální metody vysušování vlhkého zdiva

Zavlhlé zdivo je problémem řady staveb, přičemž nejobávanější příčinou je vlhkost postupující do zdiva z podloží v důsledku chybějící nebo špatné hydroizolace. Provedení nové hydroizolace spodních partií stavby bývá technicky nejsložitější, a proto bývají aplikovány jednodušší postupy, které sice cestu vzlínající vodě neuzavřou, ale mají zhoršit fyzikální předpoklady pro vzlínání.

Kapilární elevace je jedinou, avšak velmi silnou hnací silou, která vyhání vodu ve zdivu - za předpokladu, že existuje dostatečně vydatný spodní zdroj vlhkosti -, a to až do metrových výšek. V pestré realitě všech možných odspodu zavlhajících staveb je velmi reálná pravděpodobnost, že adhezní konstanta (stěny kapiláry vzhledem ke kapalině) dosáhne natolik vysoké hodnoty, že by podle vztahu (2) předcházejícího článku platilo cosq > 1 a krajový úhel q by byl komplexním číslem. Mezi výškou kapalinového sloupce v kapiláře a elevační silou danou velikostí adhezní konstanty pak se pak nemohla ustavit rovnováha a kapalina by v podobě tenkého filmu stoupala podél stěn kapiláry do nekonečné výšky, přesněji tak vysoko, dokud by se neodpařila.

Zasolené zdivo podporuje vzlínání
Případ, kdy nastávají podmínky pro neomezené intenzivní vzlínání vody (cosq > 1) může reálně nastat i běžném porézním zdivu tehdy, jsou li stěny pórů a kapilár pokryty hygroskopickou solí, která se na tato místa dostala společně s kapilární vodou již v minulosti a poté se, např. v horkém letním období, odpařila. Těmito solemi mohou být z literatury známé chloridy, dusičnany a sírany vápníku a různé produkty jejich reakcí se složkami cementu, např. obávaný etringit [2], který chemicky váže tzv. krystalovou vodu. Sůl, která není krystalovou nasycena, je silně hygroskopická, vodu doslova přitahuje (aby s ní vytvořila slabou chemickou vazbu). Je to ideální případ, kdy může dojít k neomezenému vzlínaní. Jakmile se podmínky pro odpar zhorší, zasolenými kapilárami voda nejenže rychle vystoupá, ale může překročit hranici původního zasolení. Kapiláry se tak mohou postupně zasolovat do stále větších a větších výšek, než by odpovídalo teoretické hranici pro nezasolené kapiláry podle vztahu (6) v předešlém článku.

Metody proti vzlínání
Největší jistotu, že se na dlouhou dobu a dokonale zbaví problému vzlínání vody z podloží do porézní stavební konstrukce, získá ten, kdo provede novou kvalitní hydroizolaci spodních partií stavby. Ne všichni odborníci ale tento krok - s ohledem na míru zavlhání konkrétní konstrukce - považují za nutný nebo účelný a sáhnou raději po rychlejší, lacinější a šetrnější metodě, pokud poskytne očekávaný výsledek. Lze vyslovit obecný předpoklad, že tyto šetrnější postupy jsou mnohem nadějnější v případech, že hladina spodní vody leží pod úrovní základů.

Vnitřní hydrofobizace
Metoda spočívá v opatření, kterým se docílí změna vlastností veškerých pórů, kapilár, kanálků atd. v zavlhlém zdivu tak, že jejich povrch bude silně odpuzovat kapalnou vodu, tzn. mít zápornou adhezní konstantu - viz vztah (2) a následný text v předešlém článku. Úroveň spodní vody by měla pro jistotu ležet pod základovou spárou. K hydrofobizaci se použije účinný hydrofobizační prostředek, což je pravý roztok nebo vysoce tekutá (mikro)emulze, která se v dostatečném množství zanese do zavlhlého zdiva injektáží do předvrtaných otvorů o dostatečné četnosti. Prostředek musí do zdiva vsáknout, aniž by došlo k odseparování jeho složek, a dokonale prostoupit celou - dostatečně silnou vrstvou vlhkého zdiva nad základovou spárou. Musí se dostat do všech pórů, kanálků, kapilár apod. V optimálním případě by hydrofobizační prostředek měl deaktivovat přítomné soli. Vytvořená hydrofobní zábrana začne účinkovat po vysušení zdiva; póry a kapilárami s vodoodpudivým povrchem nebude vzlínat voda, ale zachovají si propustnost pro vodní páru. Vysoušení zdiva lze urychlit např. mikrovlnným ohřevem. Po ztrátě účinnosti lze aplikaci opakovat. Obecně lze konstatovat, že tyto metody jsou stále oblíbenější a množství realizací vzrůstá s rostoucí kvalitou hydrofobizačních přípravků. Mezi největší tuzemské výrobce těchto přípravků patří firma Lučební závody Kolín. Její výrobky mají kvalitu plně srovnatelnou se světem.

Elektrofyzikální metody
Do oblasti živých metod sanace vlhkého zdiva a v boji proti kapilární vodě patří metody založené na elektrofyzikálních jevech. Přesvědčivá výhoda padne u těchto metod do oka: malý zásah do stavební konstrukce. Z toho důvodu doznaly tyto metody značné rozšíření. Teoretická východiska těchto metod jsou založena na třech tzv. elektrokinetických jevech:
a) Elektroosmóza je známá už od roku 1807, kdy F. F. Reuss, profesor moskevské univerzity, zjistil, že po napojení stejnosměrného elektrického proudu do trubice tvaru U naplněné vodou, v jejímž ohbí byla vrstva jemného křemenného prachu o zrnitosti 0,35 mm, není voda v obou ramenech stejně vysoko, ale že u záporné elektrody vystoupila »mnohem« výše než u kladné [1].
b) Potenciál proudění - jev, který vzniká při pohybu polární kapaliny silnou vrstvou porézní látkou, např. při filtraci nebo naopak při vzlínání kapaliny.
c) Elektroforéza - pohyb jemných koloidních nebo suspendovaných částic v kapalině, kterou prochází stejnosměrný elektrický proud. Např. částice nabité kladným nábojem se začnou soustřeďovat u záporné elektrody (katody). Přitom s sebou strhávají vodu ve formě tzv. solvátového obalu.
Výsledky pečlivě navržených a provedených laboratorních experimentů jsou využity pro praxi zavlhlých, zasolených a rozpadávajících se zdiv s těmito »praktickými« závěry:
• může-li elektrický proud výrazně zvednout hladinu vody u jedné elektrody v experimentu s elektroosmózou, lze ve zdivu orientovat elektrody tak, aby tytéž síly působily proti vzlínající vodě a výška vzlinutí výrazně poklesla;
• jestliže při proudění polární kapaliny (např. voda s rozpuštěnými solemi) průlinčitou látkou vzniká potenciál proudění, potom lze ve zdivu - přiložením silného vnějšího elektrického pole opačné orientace - celý proces obrátit včetně otočení orientace vzlínající vody, která pak poputuje zpět do podloží;
• Jestliže v laboratoři elektricky nabité suspendované částice putují k elektrodě a přitom s sebou strhávají vodu, potom lze ve zdivu tyto částice vhodně nabít (např. kladným elektrickým nábojem) a odvádět k záporné elektrodě umístěné pod základy. Spolu s částicemi poputuje do podzákladí i voda.

Elektrofyzikální metody a jejich otazníky
Při pozornějším pohledu na tyto závěry mohou vyvstat pochybnosti, nakolik jsou v souladu s realitou. Zejména:
• Nelze automaticky přijmout myšlenku, že vlastnosti všech možných zavlhlých zdiv se svými póry a kapilárami atd. je možné ztotožnit s vlastnostmi vrstvy prachového křemene v pokusu prof. Reusse, na jejíž polopropustnosti je experiment založen. Zatímco kapiláry ve zdivu z mnohočetné zkušenosti propouštějí vodu velmi ochotně, tak usazená vrstva mikročástic křemene - účinkující jako osmotická membrána - molekuly vody propouští špatně. Dobře propouští pouze vodíkové kationty H+.
Z pokusu prof. Reusse neplyne, že by zvýšení vodní hladiny vyvolaly jakékoliv elektrické či osmotické síly, jež by jednosměrně protlačily vodu vrstvou křemenného prachu z jedné strany na druhou. Termodynamický pohyb elektroneutrálních molekul vody není elektrickým polem usměrňován a navíc molekuly vody touto vrstvou ani nemohou procházet. Rozdíl hladin nastal jako důsledek elektrolýzy po zapojení elektrického proudu. Elektrolýza se ale mohla odehrávat pouze ve větvi s anodou (kladnou elektrodou), od níž mohly postupovat kationty H+ přes polopropustnou vrstvu křemenného prachu ke katodě v druhé větvi, tam se neutralizovat na vodík a uzavřít tak elektrický obvod. Opačný tok aniontů OH- od katody k anodě, kde by se mohly neutralizovat za vzniku kyslíku, nebyl možný, protože je polopropustná vrstva nepropustila a chovala se vůči nim jako nekonečný elektrický odpor. Elektrolyzována byla pouze voda ve větvi s kladnou elektrodou, kde voda ubývala.
V reálném zavlhlém zdivu nelze uvedené podmínky vůbec předpokládat: speciálně pak polopropustnost porézního zdiva tak, aby propouštělo jen vodíkové kationty a nikoliv vodu (ostatně by potom nebylo co vysoušet). A stejně nerealizovatelné se jeví i elektrody, na nichž by docházelo k elektrolýze.
• Potenciál proudění vzniká pouze v proudící kapalině v důsledku toho, že kladné ionty jsou kapalinou unášeny jinou rychlostí než záporné (v důsledku rozdílných iontových pohyblivostí). Těžiště kladného a záporného náboje se oddělí a mezi nimi vzniká elektrické pole. Jev ovšem vymizí, jestliže se proudění zastaví nebo velmi zpomalí, např. je li dosaženo ustálené výšky vzlinutí kapaliny; náboje se poté, někdy i za poměrně dlouho, zase rovnoměrně rozptýlí. Je pravda, že přiložením vnějšího elektrického pole se kationty a anionty mohou zase oddělit. Že by se ale přitom uvedla do pohybu voda v kapilárách, která tam vystoupala v důsledku velmi silných kapilárních sil, je nepodložené. Elektroneutrální voda bude v kapilárách vzlínat bez ohledu na elektrická pole ve zdivu; co ale elektrické pole, jež prostupuje kapilárami s rozpuštěnými solemi, může na vzlínavosti ovlivnit, je adhezní konstanta (viz předcházející článek). V literatuře ale není tento vliv rozpracován.
Ačkoliv elektrofyzikální metody podle různých zdrojů a autorů z domova i zahraničí zaznamenaly pozoruhodně přesvědčivé výsledky, které tento článek rozhodně nehodlá zpochybňovat, malá publicita přesvědčivějších argumentů by jistě napomohla větší oblibě těchto metod.

Literatura:
[1] Lebeda Jaroslav: Elektrofyzikální metody vysušování vlhkého zdiva, Sborník přednášek z 18. konference Sanace vlhkých staveb 1995, vydala Česká stavební společnost, Plzeň 1995

Autor: kolektiv autorů
Foto: Shutterstock