Το φαινόμενο της ανερχόμενης υγρασίας είναι από τα πλέον συχνά φαινόμενα και κατά κάποιο τρόπο ακολουθεί τον ίδιο μηχανισμό που ακολουθεί οποιαδήποτε υγρασία που περνά μέσα από δομικά υλικά.
Η συνήθης συμπτωματολογία του φαινομένου παρουσιάζει μια ακανόνιστη κυματοειδή παράλληλη με το έδαφος γραμμή αποφλοιώσεων ή απανθισμάτων, χωρίς να όμως να αποτελεί την μοναδική μορφή που μπορεί να πάρει. Αυτή η μορφή εξαρτάται από πολλές παραμέτρους αλλά δεν είναι αντικείμενο αυτής της μελέτης αν και εν μέρει κάποιες θα ερμηνευτούν.
Η προέλευσή της (ως προς τις συνηθέστερες αιτίες από τις οποίες ξεκινάει το φαινόμενο) έχει εξεταστεί σε παλαιότερο άρθρο που έχουμε αναρτήσει.
ΤΙ ΠΡΟΚΑΛΕΙ ΤΗΝ ΑΝΕΡΧΟΜΕΝΗ ΥΓΡΑΣΙΑ;
Κατ’ αρχήν για να εμφανιστεί ανερχόμενη υγρασία απαιτούνται οι παρακάτω συνθήκες:
1)Μια σχετικά μόνιμη καταπόνηση της βάσης μιας δομής ή η έκθεσή της για κάποιο σχετικά παρατεταμένο διάστημα, σε υγρασία.
2)Η ύπαρξη ανοιχτού πορώδους στα δομικά στοιχεία της δομής μέσα από το οποίο το νερό μπορεί να ανέλθει.
3)Οι τριχοειδείς σωληνίσκοι του πορώδους πρέπει να είναι μικρής διαμέτρου.
Αυτό που προκαλεί την ανερχόμενη υγρασία είναι η ανύψωση του νερού μέσα στα τριχοειδή των δομικών υλικών. Αυτή η ανύψωση οφείλεται στη γωνία που σχηματίζουν τα δύο άτομα Υδρογόνου στη σύνδεσή τους με το Οξυγόνο στο μόριο του νερού καθώς και στο δίπολο που σχηματίζεται εξαιτίας αυτής. Η γωνία αυτή είναι 104,5 μοίρες.
Τα μόρια του νερού λειτουργώντας ως δίπολα (θετικός πόλος τα δύο άτομα του Η υδρογόνου και αρνητικός πόλος η εξωτερική ηλεκτρονιακή στοιβάδα του Ο οξυγόνου που μπορεί να δημιουργήσει νέους δεσμούς στην ελεύθερη από τα άτομα υδρογόνου όψη του) δημιουργούν (κρυσταλλικούς) δεσμούς με τα υπόλοιπα γειτονικά τους μόρια. Συγκεκριμένα η ελεύθερη όψη του Ο- με το ένα ή και τα δύο άτομα Η+ των όμορων προς αυτό μορίων νερού. Αυτοί οι δεσμοί συγκρατούν το νερό σε συνοχή.
Πάντα στο νερό στην επιφάνειά του βρίσκονται τα άτομα του Η ενώ τα άτομα του Ο προσανατολίζονται προς τα κάτω και το κέντρο της μάζας του νερού.
Αυτός είναι και ο λόγος που κάποια έντομα μπορούν να περπατήσουν πάνω στο νερό.
Αυτή η διπολικότητα λοιπόν είναι και υπαίτια για το σκαρφάλωμα του νερού στα τοιχώματα των σωλήνων (και όχι μόνο). Οι δεσμοί του υδρογόνου όμως είναι ως ένα σημείο ισχυροί και μπορούν να σπάσουν. Έτσι σε έναν μικρής διαμέτρου σωλήνα τα μόρια του νερού που εφάπτονται με αυτόν μπορούν να «σκαρφαλώσουν» στα τοιχώματά του και να παρασύρουν τα υπόλοιπα μόρια με τα οποία συνδέονται μέσω των δεσμών του Η στην κίνησή τους προς τα πάνω. Η κίνηση αυτή του σκαρφαλώματος γίνεται μέσω νέων δεσμών που δημιουργούν τα άτομα του Η με άτομα των μορίων των τοιχωμάτων του σωλήνα. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται επαφική τάση και είναι ο λόγος για τον οποίο το νερό «γλείφει» όπως συχνά λέμε όταν το βλέπουμε να κινείται σε μια εσοχή προς το εσωτερικό της ή η σταγόνα που στέκεται στο χέρι μας όταν το αναποδογυρίζουμε, χωρίς να στάζει.
Το ύψος που μπορεί να φτάσει το νερό, εξαρτάται ασφαλώς από πολλούς παράγοντες. Ένας από αυτούς είναι η βαρύτητα. Η βαρύτητα είναι μια ασθενής δύναμη αλλά δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι το βάρος του νερού που σκαρφαλώνει στην επιφάνεια και έχει συνάψει δεσμούς με τα τοιχώματα, συγκρατείται αποκλειστικά από τους δεσμούς συνοχής των μορίων του νερού, τα οποία εφάπτονται με τα τοιχώματα, που έχουν με τα υπόλοιπα μόρια νερού.
Αυτή η δύναμη μπορεί να ανεβάσει νερό σε ύψος ακόμη και 150 μέτρων (βλ. γιγάντιες σεγκόγιες)
Όταν όμως η διάμετρος του σωλήνα μεγαλώνει, τότε μεγαλώνει και η επιβάρυνση ανά μόριο νερού και οι δεσμοί υδρογόνου σπάνε. Κατά συνέπεια μειώνεται και το ύψος που μπορεί να ανέλθει η στάθμη του νερού.
Η ίδια αυτή γωνία, και η διπολικότητα που προκαλεί στο μόριο του νερού, είναι και αυτή που καθιστά το νερό ένα εξαιρετικό διαλυτικό μέσο. Το νερό λοιπόν μπορεί να διαλύσει πολύ εύκολα άλατα, οξέα και βάσεις, τα οποία εγκλωβίζει μέσα σε μόρια νερού και με τα οποία (ένεκα των δεσμών που δημιουργούνται) τα παρασύρει στην κίνησή του προς τα πάνω σε μια ανερχόμενη υγρασία.
Οι δεσμοί αυτοί των διαλυμένων στοιχείων μέσα στο νερό δεν είναι τόσο ισχυροί, γι’ αυτό και ένα σκληρό νερό (με την έννοια πολλών διαλυμένων ουσιών στη μάζα του) αναμένεται ότι θα ανυψωθεί σε μικρότερο ύψος από αυτό ενός αραιότερου διαλύματος.
Πέραν όμως των διαλυμένων από πριν αλάτων στο νερό, υπάρχει και η διάλυση στοιχείων της ίδιας της δομής μέσα από την οποία αυτό ανέρχεται.
Η εξάτμιση του νερού γίνεται πάντα από την επιφάνεια του νερού. Το πορώδες σε ένα δομικό υλικό είναι πολυπλόκαμο και τα τριχοειδή σωλήνια επικοινωνούν μεταξύ τους. Η εξάτμιση ως εντροπικό φαινόμενο προκαλείται από την πίεση των υδρατμών της επιφάνειας εξάτμισης σε σχέση με το περιβάλλον. Η εξάτμιση γίνεται μόνο από την επιφάνεια του νερού. Άρα αυτά τα μόρια που εξατμίζονται είναι εκείνα που φθάνουν στο τέρμα των τριχοειδών πόρων του υλικού. Αυτό έχει ως συνέπεια άλλα μόρια που ακολουθούν να καταλαμβάνουν τη θέση των προηγουμένων και όταν εξατμισθούν και αυτά, να έρχονται άλλα στη θέση αυτών. Αυτό θυμίζει μια μικροαντλία που ανεβάζει διαρκώς μια μικρή ποσότητα νερού από ένα πηγάδι.
Αυτό που συμβαίνει στο τέρμα του πορώδους (ή καλύτερα λίγο πριν από αυτό) είναι το σπάσιμο των δεσμών υδρογόνου και η αποδέσμευση του μορίου του νερού από τα υπόλοιπα μόρια. Το νερό δηλαδή περνά σε αέρια φάση και γίνεται υδρατμός.
Μέσα σ’ αυτή τη ροή προς τα πάνω μεταφέρονται και τα διαλυμένα μέσα στο νερό στοιχεία- άτομα ή μόρια. Αυτά, όταν εξατμίζεται το νερό αποθέτονται μέσα στο πορώδες και αντιδρούν με τα άλατα (κυρίως του ασβεστίου) και σχηματίζουν μακροκρυσταλλικές μοριακές ενώσεις οι οποίες κατά το σχηματισμό των κρυστάλλων αναπτύσσουν ισχυρές δυνάμεις οι οποίες, αποφλοιώνουν ή αποσαθρώνουν το δομικό υλικό.
Το πορώδες όμως σε μια δομή είναι παρόν σε όλη τη μάζα της. Το νερό ανέρχεται και σε αυτά τα τριχοειδή χωρίς να συναντήσει επιφάνεια εξάτμισης και έτσι ανυψώνεται σε μεγαλύτερο ύψος από εκείνα που συναντούν τις παρειές του τοίχου ή της δομής. Λόγω όμως της επικοινωνίας του πορώδους, και της υδροστατικής πίεσης που προκαλείται από τη διαφορά ύψους, η δύναμη «σκαρφαλώματος» με τη σύναψη δεσμών του νερού με τα τοιχώματα του πορώδους μέσα στο οποίο κινείται, κάποια στιγμή επέρχεται μια ισορροπία. Σε αυτή το νερό δεν μπορεί να ανυψωθεί περαιτέρω. Αντιθέτως μόρια νερού κινούνται πλέον προς τα δεξιά και αριστερά και προς τα κάτω. Εκεί καταφέρνουν και αυτά να φτάσουν στην επιφάνεια εξάτμισης και από εκεί να μεταπηδήσουν στην αέρια κατάσταση.
Τα ανώτατα λοιπόν σημεία της ζώνης εξάτμισης καταπονούνται πολύ περισσότερο από άλατα και επιθέσεις τους λίγο πριν το σημείο εξάτμισης. Η πίεση των υδρατμών εκεί είναι ακόμη μεγαλύτερη. Αυτή η πολλαπλάσια, σε σχέση με τις κατώτερες περιοχές εξάτμισης, απόθεση αλάτων είναι υπαίτια για τη χαρακτηριστική εμφάνιση της ανερχόμενης υγρασίας, ως μια κυματοειδής παράλληλη με το έδαφος γραμμή.
Αυτή η συμπτωματολογία όμως δεν αποκλείει και τοπικές αποσαθρώσεις σε χαμηλότερα επίπεδα. Αυτά τα συμπτώματα είναι πιο σπάνια και συνδέονται με ανομοιογένειες στο δομικό υλικό ή στη δομή γενικότερα.
Όσο μεγαλύτερο το πάχος της δομής τόσο υψηλότερα μπορεί ανέλθει το νερό. Αυτό οφείλεται στην καμπύλη που προκαλείται από την εξάτμιση στην επιφάνεια του τοίχου, σε σχέση με την κορυφή της υγρασίας στο μέσο της δομής. Δηλαδή με την απόσταση του μέσου της δομής από την επιφάνεια.
Επίσης το ύψος ανύψωσης της υγρασίας αλλά και η ποσότητα του νερού που εξατμίζεται (ταχύτητα), εξαρτάται από τη σχετική υγρασία του χώρου και τη θερμοκρασία του, καθώς επηρεάζει την πίεση των υδρατμών.
Γιώργος Μαυρουλέας
