Защита каменных материалов от коррозии

Каменные материалы в сооружениях подвержены разрушениям. Одни в течение тысячелетий и столетий, другие в течение нескольких лет. Долговечность материалов зависит от химико-минералогического состава и структуры горной породы, из которой они изготовлены, и условий эксплуатации.

Кварц имеет высокую химическую стойкость. Его разрушает только плавиковая кислота. Кальцит взаимодействует с кислотами. Магнезит и доломит взаимодействует с горячими кислотами, гипс растворяется с водой.

Отдельные минералы имеют разные коэффициенты расширения. При нагревании и охлаждении в результате внутренних напряжений образуются трещины. В граните могут возникать трещины через 30 лет. Замерзание воды в порах и трещинах камня создает внутренние напряжения, которые разрушают природные каменные материалы.

Многократное увлажнение и высушивание камня приводит к набуханию и усадке, что расшатывает его структуру.

Загрязненная атмосфера городов содержит кислые газы, которые с водой образуют кислоты. Например, сернистая кислота интенсивно разрушает мрамор.

В природных, сточных водах содержатся кислоты, соли. К примеру в болотных водах имеется гуминовая, фульвовая, угольная кислоты, в морской воде хлористые и сернокислые соли, которые разрушают камень.

Корни мхов, лишайников, деревьев проникают через трещины, поры в камень, извлекают для питания щелочные соли, выделяют кислоты и вызывают биологическое разрушение камня.

Долговечность облицовочного камня оценивается в годах до появления начала и окончания разрушения и по этому показателю классифицируется на четыре группы, приведенные в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Классификация облицовочного камня по долговечности

Способы защиты зависят от вида каменного материала и условий его эксплуатации. Разрушаются быстрее пористые материалы. Меры защиты бывают конструктивными и химическими.

Конструктивными способами предохраняют материал от увлажнения, например, цоколям, карнизам, парапетам придают форму, обеспечивающую отвод воды. Полируют поверхность материала.

Химическую защиту осуществляют пропиткой различными составами. Например, карбонатные породы пропитывают кремнефтористыми солями (флюатами), чаще всего кремнефтористым магнием. Происходит химическая реакция

2CaCO₃+MgSiF₆=2CaF₂+MgF₂+SiO₂+2CO₂.

Образуются нерастворимые в воде фториды кальция и магния и кремнезем, которые уплотняют поверхностный слой камня. Флюатирование выполняют также и кремнефтористым алюминием Al₂(SiF₆)₃.

Некарбонатные пористые материалы покрывают в начале хлоридом кальция, а затем пропитывают флюатами. Повышается плотность поверхностного слоя камня, меньше становится водопоглощение, увеличивается морозостойкость.

Песчаники обрабатывают раствором калийного мыла, а затем раствором уксуснокислого глинозема. На поверхности образуется алюминиевая соль жирной кислоты, нерастворимая в воде.

Пористые материалы пропитывают гидрофобными составами: петролатумом, кремнийорганическими соединениями ГКЖ-10, ГКЖ-11, уменьшающими поглощение воды; жидкими мономерами – метилметакрилатом, стиролом; полимерами – (полиэфирными и эпокcидными смолами, повышающими плотность и химическую стойкость поверхностного слоя).