Samooczyszczający się beton

Mechanizm oczyszczania powietrza z tlenków azotu NO_X przez aktywną fotokatalitycznie powierzchnię betonu wykonaną z użyciem cementu TioCem^®
Rys. Górażdze Cement

Beton jest powszechnie stosowanym materiałem konstrukcyjnym, który jednocześnie w efektywny sposób kształtuje wizerunek współczesnej architektury. Jednakże nie tylko estetyka i trwałość obiektów budowlanych uzasadniają stosowanie betonu. Ważnym argumentem za stosowaniem tego materiału kompozytowego są także jego właściwości aktywnie wspomagające ochronę środowiska naturalnego. Przykładem takiego nowoczesnego produktu umożliwiającego ekologiczne wykorzystanie betonu jest opracowany przez grupę Heidelberg Cement cement o nazwie TioCem. Wprowadzony do składu tego cementu nanometryczny dwutlenek tytanu TiO₂ posiada właściwości fotokatalityczne, które umożliwiają redukcję szkodliwych zanieczyszczeń obecnych w powietrzu otaczającym elementy i konstrukcje betonowe. Są to bardzo istotne właściwości, ponieważ ciągle wzrasta stężenie zanieczyszczeń gazowych w otaczającym nas środowisku powodowanych rozwojem motoryzacji i przemysłu. Przekraczane są dopuszczalne normy zawartości NO_x, SO₂ i innych. W konsekwencji mieszkańcy dużych aglomeracji narażeni są na problemy z oddychaniem i postępujące choroby płuc. Zastosowanie cementu TioCem gwarantuje usuwanie zanieczyszczeń organicznych pokrywających betonowe powierzchnie budynków i konstrukcji inżynierskich. Wykonane z użyciem cementu TioCem betony mają właściwości samoczyszczące się. Jest to szczególne istotna cecha w przypadku wykonywania reprezentacyjnych obiektów o wysokich walorach estetycznych z betonu białego lub barwionego.

Właściwości fotokatalityczne cementu TioCem
Usuwanie szkodliwych związków z powietrza oraz samooczyszczanie betonowych powierzchni obiektów budowlanych jest efektem fotokatalitycznych właściwości cementu TioCem, a ściślej, zawartego w jego składzie nanometrycznego dwutlenku tytanu TiO₂. Poddany oddziaływaniu promieniowania UV nanokrystaliczny dwutlenek tytanu, ulega aktywacji. W obecności wody opadowej na powierzchni betonu zawierającego TiO₂ tworzą się rodniki wodorotlenowe OH- oraz jony tlenowe O₂-, które posiadają silne właściwości utleniające. W efekcie zostaje przyspieszony naturalny proces utleniania, wzmagając w ten sposób szybki rozpad szkodliwych związków, które znajdują się w powietrzu w otoczeniu obiektu budowlanego oraz zanieczyszczających powierzchnię betonu.

Redukcja zanieczyszczeń powietrza
Fotokatalitycznie aktywne powierzchnie betonu wykonanego z użyciem cementu TioCem wykazują działanie redukujące w przypadku szkodliwych tlenków azotu NO_x, obecnych w spalinach emitowanych przez silniki pojazdów. Zastosowanie cementu TioCem pozwala zredukować szkodliwe tlenki azotu NO_x na drodze procesów fotochemicznych i utlenienia, do nieszkodliwych jonów azotanowych. W końcowej fazie procesu jony azotanowe tworzą na powierzchni betonu kwas azotowy, który następnie w wyniku reakcji ze składnikami zaczynu cementowego tworzy sole (azotany) neutralizowane i spłukiwane przez opady atmosferyczne. Schematycznie redukcję tlenków azotu NO_x przez fotokatalitycznie aktywne powierzchnie betonu przedstawia poniższy rysunek.

W zachodzących procesach utleniane są nie tylko szkodliwe związki zawarte w powietrzu, ale także zabrudzenia pokrywające z upływem czasu obiekty budowlane. W efekcie degradacji ulegają niemal wszystkie substancje organiczne mogące znaleźć się na powierzchni betonu.

Opracowano na podstawie materiałów
Górażdze Cement