Зашита природных каменных материалов от коррозионного разрушения
Каменные материалы в условиях службы в конструкциях могут подвергаться процессам разрушения, аналогичным выветриванию горных пород в естественных условиях.
Основными причинами разрушения каменных материалов в дорожных и мостовых конструкциях, облицовке зданий и сооружений являются:
- ? действие атмосферных осадков, ветра, пыли;
- ? резкие перепады температур (в том числе количество переходов через 0 °С), попеременное замерзание и оттаивание воды в порах и трещинах;
- ? попеременное увлажнение и высыхание;
- ? воздействие вредных выбросов в атмосферу от автомобилей и промышленных предприятий.
Оксиды S02, S03, N02, С02 и др. образуют с атмосферной влагой и грунтовыми водами кислоты, вызывающие коррозию
(в первую очередь карбонатных пород). Каменные материалы разрушаются также от воздействия органических кислот.
Скорость разрушения каменных материалов зависит от состава, структуры и текстуры горной породы, содержания размокающих и растворимых веществ, размера и количества открытых пор, наличия микротрещин, которые могли образоваться в процессе добычи и обработки материала. Все указанные выше факторы сокращают срок службы каменных сооружений и резко ухудшают их декоративные качества.
Поверхности мраморов и известняков интенсивно разрушаются сернистыми и углекислыми газами, находящимися в воздухе, малорастворимый кальцит во влажном воздухе под действием углекислого газа переходит в легкорастворимый бикарбонат кальция по реакции
Стойкость материала к выветриванию тем выше, чем больше его относительная плотность (меньше пористость) и меньше растворимость. Все мероприятия по защите каменных материалов от выветривания направлены на повышение их поверхностной плотности и предохранение от воздействия влаги.
Защитить каменные материалы от воздействия воды можно несколькими способами: конструктивным, механическим и химическим.
Конструктивный предусматривает изоляцию поверхности каменных материалов от источников агрессии путем устройства рациональных стоков жидкостей.
Механический заключается в обработке поверхности (шлифовке, полировке) для снижения площади поверхности и предотвращения скапливания и удерживания на камне агрессивных веществ.
Поверхность каменных материалов можно уплотнить путем их пропитки гидрофобными составами, например кремнийор- ганическими гидрофобизированными жидкостями (ГКЖ). Гидрофобизация препятствует адсорбции и удержанию жидкостей поверхностью, а также капиллярному впитыванию.
При химическом способе защиты каменный материал пропитывают водным раствором веществ, вступающих в химическое взаимодействие с минералом камня. При этом растворимое вещество камня переходит в нерастворимое состояние. Такой метод защиты называется флюатированием. Для флюатирования используют соли кремнефтористо-водородной кислоты (например, флюат магния MgSiF6). При флюатирова- нии известняковых пород произойдет реакция
В результате этой реакции в порах камня и на его поверхности выделяются нерастворимые вещества CaF2, MgF2, Si02, повышающие не только прочность и морозостойкость камня, но и его химическую стойкость.
Некарбонатные породы перед пропиткой флюатами предварительно обрабатывают водными растворами кальциевых солей, например хлористым кальцием (СаС12) и раствором соды (Na2C03), в результате чего образуется карбонат кальция:
Далее производят флюатирование.
Перед флюатированием поверхность пористого камня целесообразно насытить известковым молоком, тогда пройдет реакция между флюатом и гидроксидом кальция:
Полиминеральные горные породы более склонны к коррозии, чем мономинеральные, состоящие из одних плотных и прочных минералов. Полиминеральность вызывает разное отношение частиц минералов к агрессивным агентам: часть минералов разрушается, нарушая связи между остальными частицами.
Долговечность природных каменных материалов значительно увеличивается при нанесении на их поверхность пленкообразующих полимерных материалов или при пропитке поверхностного слоя мономером с последующей его полимеризацией.