Реставрация и ремонт

Реставрация и ремонт // Строительство и реконструкция . . 13 марта 2002 (№ 3) . С. 15

Строительный камень во все исторические эпохи пытались защитить от разрушения временем. В древнем Египте, Риме и Греции уже в те давние времена применялись органические препараты: натуральные смолы, растительное масло и пчелиный воск. В эпоху Возрождения появилась необходимость реставрации произведений античного искусства. Но несмотря на это до середины XIX века эта отрасль в строительстве не прогрессировала. И только благодаря развитию реставрационной физики и химии начали появляться современные технологии защиты старых каменных сооружений.

Сегодня сохранение памятников старины, обновление и возвращение в строй исторических зданий и сооружений является неотъемлемой частью национальной культуры. Однако реставрация уникальных храмов, исторических памятников и архитектурных центров, зданий социально-культурного назначения требуют серьезных усилий многих специалистов для правильной диагностики причин разрушения, оценки материальных вложений и применения эффективных ремонтных и отделочных материалов. Рассмотрим некоторые факторы, которые в значительной степени определяют причины разрушения каменных материалов.

Коррозия строительных материалов

Капиллярно-пористая структура минеральных материалов, их гидрофильность и химический состав позволяют установить причины коррозионных процессов, характер которых в самом общем виде можно представить следующим образом.

1. Физическая коррозия:

? Выщелачивание материала, обусловленное вымыванием извести ? гидроксида кальция. Гидроксид кальция Са(ОН)2 является продуктом гидролиза составляющих цементного камня: трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината. Его растворимость составляет в среднем 1,3 г/л и возрастает при непрерывной фильтрации воды через материал. При этом существенно увеличивается количество новых и объем существующих в бетоне капилляров и пор.

? Механическая деструкция как результат замерзания воды в порах материала с соответствующим увеличением объема и распирающим действием льда.

2. Химическая коррозия как результат взаимодействия составляющих материала с окружающей средой:

? Разрушение материала вследствие атмосферного воздействия и прежде всего это химические реакции минеральных составляющих СаО, Са(ОН)2 с кислотными оксидами, компонентами индустриальных выбросов - оксиды азота и серы, а также хлористый водород, образующий с водой соляную кислоту. Наконец, и это существенно важно, ? растворение карбоната кальция СаСО3 под действием избыточного количества СО2, образующегося в атмосфере в результате смещения углекислотного равновесия в сторону образования так называемой ?агрессивной? углекислоты.

Смещение углекислотного равновесия в атмосфере вызвано с одной стороны ? техногенными выбросами кислого характера, с другой стороны ? экологическими бедствиями (лесные пожары и т.д.). Образование водорастворимого гидрокарбоната кальция приводит к размыванию и разрыхлению материала, что особенно опасно для известь-содержащих композиций, покрытых слоем так называемой ?патины? ? прочной пленки СаСО3, а также для бетона и мраморных сооружений.

С другой стороны ? избыточная карбонизация материала ведет к снижению пористости легких известковых систем, поскольку объем твердой фазы при карбонизации увеличивается на 11%.

Следует отметить, что объемная карбонизация опасна для бетона, так как существенно понижает щелочность материала, что может вызвать коррозию стальной арматуры.

? Разрушение материала вследствие воздействия со стороны грунта. Постоянно действующий капиллярный подсос грунтовых вод приводит не только к физическому вымыванию гидроксида кальция, но и накоплению в материале солей. Водносолевая коррозия, особенно от действия хлоридов и сульфатов, приводит к образованию новых солевых структур сложного состава, сильно гидратированных, существенно увеличивающих кристаллизационное давление. Так, NaCI реагирует с алюминатными минералами, компонентами цементного камня с образованием гидрохлоралюминатов; сульфаты грунтовых вод реагируют с трехкальциевым алюминатом 3СаО*А!2О3 с образованием объемной структуры: 3СаО*АІ2О3*3Са5О4*30Н2О, что в итоге ведет к разрушению материала.

В ряде случаев наблюдается вспучивание материала в результате действия содержащегося в грунте активного аморфного кремнезема SiО2, проникающего в бетон с почвенной влагой. При этом образуются объемные водные гидросиликаты натрия: nNa2О*mSiО2*xH2О, способствующие коррозионному разрушению.