Каменные материалы в условиях службы в конструкциях могут подвергаться процессам разрушения, аналогичным выветриванию горных пород на земной поверхности.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 45Следующая ⇒

Основными причинами разрушения каменных материалов в дорожных и мостовых конструкциях, облицовке зданий и сооружений являются:

1) действие атмосферных осадков, ветра, пыли;

2) резкие перепады температур (в том числе количество переходов через 0 ºС). Попеременное замерзание и оттаивание воды в порах и трещинах;

3) попеременное увлажнение и высыхание;

4) воздействие вредных выбросов в атмосферу от автомобилей и промышленных предприятий.

Оксиды SO₂, SO₃, NO₂, CO₂ и другие 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

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О = Са(НСО₃)₂.

Стойкость материала против выветривания тем выше, чем больше их относительная плотность (меньше пористость) и чем 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 рациональных стоков жидкостей. Механический заключается в обработке поверхности – шлифовке, полировке – с целью снижения площади поверхности и предотвращения скапливания и удерживания на камне агрессивных веществ.

Поверхность каменных материалов можно уплотнить путем их пропитки гидрофобными составами, например, кремнийорганическими жидкостями типа 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 флюатировании известняковых пород произойдет реакция

2CaCO₃ + MgSiF₆ = 2CaF₂ + MgF₂ + SiO₂ +2CO₂.

В результате этой реакции в порах камня и на его поверхности выделяются нерастворимые вещества CaF₂, MgF₂, SiO₂, 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 (СаСℓ₂) и раствором соды (Na₂CO₃), в результате чего образуется карбонат кальция (СаСО₃)

СаСℓ₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + 2NaСℓ.

Далее производят флюатирование.

Перед флюатированием поверхность пористого камня целесообразно насытить известковым молоком, тогда пройдет реакция между флюатом и гидроксидом кальция

MgSiF₆ + 2Ca(OH)₂ = 2CaF₂ + MgF₂ + SiO₂ + H₂O.

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: отдельные минералы разрушаются, нарушая связи между остальными частицами.

Долговечность природных каменных материалов значительно увеличивается при нанесении на поверхность пленкообразующих полимерных материалов или пропитке поверхностного слоя мономером с последующей его полимеризацией.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности