Выветривание каменных материалов и меры борьбы с этим явлением. Выветривание камня


Выветривание каменных материалов и меры борьбы с этим явлением

Количество просмотров публикации Выветривание каменных материалов и меры борьбы с этим явлением - 72

Факторы выветривания каменных материалов.Факторы вывет­ривания каменных материалов можно подразделить на три груп­пы: физические; химические; биологические.

Физические факторы выветривания — это колебания темпера­туры; давление воды, расширяющейся при замерзании; растворя­ющее действие воды.

Колебания температуры (суточные) обусловлива­ют возникновение и постепенное развитие трещин в каменных материалах. В полиминœеральных породах гранитной и, особенно, порфировидной структур это объясняется несовместимостью тем­пературных деформаций минœералов, различающихся цветом и ко­эффициентом температурного расширения (КТР). Проявление по­добной несовместимости в мономинœеральных породах связано с анизотропностью кристаллов, ᴛ.ᴇ. различием КТР в разных на­правлениях. Вместе с тем, суточные колебания температуры приво­дят к возникновению температурных перепадов, усугубляющих воздействие перечисленных ранее факторов. Устойчивость пород в отношении колебаний температуры возрастает с уменьшением зернистости и увеличением однородности зерен по размеру, цве­ту и КТР.

Давление замерзающей воды в порах и трещинах кам­ня является одним из самых существенных факторов разрушения.

Растворяющее действие воды не проявляется в за­метной степени для большинства пород, однако гипс и ангидрит обладают определœенной растворимостью.

Химические факторы выветривания — это в основном гидроли­тическое действие воды, химическое растворение пород и воз­действие природных и промышленных газов.

Гидролитическое действие воды проявляется в от­ношении, к примеру, полевых шпатов. Несмотря на чрезвычайно малую растворимость в воде в присутствии углекислоты они распадаются на нерастворимый каолинит (алюмокремневую кислоту) и легко растворимые углекислый калий и аморфный кремнезем:

К20 ‣‣‣ А1203 ‣‣‣ 6Si02 + С02 + 2Н20 = = А1203- 2Si02- 2Н20 + К2СОэ + 4Si02

Химическое растворение известняков, доломитов, маг­незита (пород, сложенных углекислым кальцием или углекислым магнием) происходит в воде, содержащей свободную углекисло­ту. Соответствующая реакция с пояснениями была приведена при рассмотрении процессов образования известкового туфа.

Растворение каменных материалов может происходить также при наличии в воде органических и неорганических кислот.

Воздействие природных и промышленных га­зов, главным образом кислорода и сернистого газа (S03), играют важнейшую роль в выветривании каменных материалов. Оба газа могут образовать серную кислоту: кислород — при действии на пирит (FeS2), а сернистый газ — при растворении в воде. Разру­шительное действие серной кислоты на большинство минœералов известно. К примеру, мрамор на открытом воздухе легко перерож­дается в гипс.

Биологические факторы выветривания, обусловленные жизне­деятельностью некоторых низших организмов (грибов, лишайни­ков, мхов), наиболее часто наблюдаются на северных, как прави­ло, шероховатых стенах зданий и сооружений. Разрушению камня способствует выделœение растениями органических кислот и по­требление ими минœеральных веществ, переходящих в раствор. Размещено на реф.рфВ то же время заселœение камня низшими растениями препятствует его просыханию, обусловливая тем самым морозное разрушение.

Полировка камня значительно повышает его долговечность, однако полностью не исключает биологическое выветривание.

Меры борьбыс выветриванием.Меры борьбы с выветриванием бывают конструктивными и консервационными.

Конструктивные меры заключаются в создании рациональных конструкций (отсутствие выступов, карнизов, на которых могла бы задерживаться вода; шлифовка и полировка камня и т.д.).

Консервационные меры заключаются в пропитке камня на дос­таточную глубину специальными составами (эти вопросы подробно рассмотрены в подразд. 15.2).

Флюатирование — способ, применяемый для известня­ков. При пропитывании их раствором флюатов Кесслера (солей крем нефтористоводородной кислоты) получается целый ряд труд­но растворимых в воде соединœений. К примеру, при применении магниевого флюата образуются трудно растворимые соединœения:

MgSiF6 + 2СаС03 = 2CaF2 + MgF2 + Si02 + 2С02

Аванфлюатирование — способ, применяемый для кам­ней, не содержащих СаС03. В этом случае камень перед флюати-рованием пропитывают составом, содержащим известковую или иную соль, с которой флюат дает нерастворимые соединœения.

referatwork.ru

Выветривание каменных материалов и меры борьбы с этим явлением

Строительные материалы и изделия

Факторы выветривания каменных материалов. Факторы вывет­ривания каменных материалов можно подразделить на три груп­пы: физические; химические; биологические.

Физические факторы выветривания — это колебания темпера­туры; давление воды, расширяющейся при замерзании; растворя­ющее действие воды.

Колебания температуры (суточные) обусловлива­ют возникновение и постепенное развитие трещин в каменных материалах. В полиминеральных породах гранитной и, особенно, порфировидной структур это объясняется несовместимостью тем­пературных деформаций минералов, различающихся цветом и ко­эффициентом температурного расширения (КТР). Проявление по­добной несовместимости в мономинеральных породах связано с анизотропностью кристаллов, т. е. различием КТР в разных на­правлениях. Кроме того, суточные колебания температуры приво­дят к возникновению температурных перепадов, усугубляющих воздействие перечисленных ранее факторов. Устойчивость пород в отношении колебаний температуры возрастает с уменьшением зернистости и увеличением однородности зерен по размеру, цве­ту и КТР.

Давление замерзающей вод ы в порах и трещинах кам­ня является одним из самых существенных факторов разрушения. О морозном разрушении и морозостойкости материалов уже го­ворилось в подразд. 2.3.

Растворяющее действие воды не проявляется в за­метной степени для большинства пород, однако гипс и ангидрит обладают определенной растворимостью.

Химические факторы выветривания — это в основном гидроли­тическое действие воды, химическое растворение пород и воз­действие природных и промышленных газов.

Гидролитическое действие воды проявляется в от­ношении, например, полевых шпатов. Несмотря на чрезвычайно малую растворимость в воде в присутствии углекислоты они распа­даются на нерастворимый каолинит (алюмокремневую кислоту) и легко растворимые углекислый калий и аморфный кремнезем:

К20 • А1203 • 6Si02 + С02 + 2Н20 =

= А1203 - 2Si02 - 2Н20 + К2С03 + 4Si02

Химическое растворение известняков, доломитов, маг­незита (пород, сложенных углекислым кальцием или углекислым магнием) происходит в воде, содержащей свободную углекисло­ту. Соответствующая реакция с пояснениями была приведена при рассмотрении процессов образования известкового туфа (см. под - разд. 4.3).

Растворение каменных материалов может происходить также при наличии в воде органических и неорганических кислот.

Воздействие природных и промышленных га­зов, главным образом кислорода и сернистого газа (S03), играют важнейшую роль в выветривании каменных материалов. Оба газа могут образовать серную кислоту: кислород — при действии на пирит (FeS2), а сернистый газ — при растворении в воде. Разру­шительное действие серной кислоты на большинство минералов известно. Например, мрамор на открытом воздухе легко перерож­дается в гипс.

Биологические факторы выветривания, обусловленные жизне­деятельностью некоторых низших организмов (грибов, лишайни­ков, мхов), наиболее часто наблюдаются на северных, как прави­ло, шероховатых стенах зданий и сооружений. Разрушению камня способствует выделение растениями органических кислот и по­требление ими минеральных веществ, переходящих в раствор. В то же время заселение камня низшими растениями препятствует его просыханию, обусловливая тем самым морозное разрушение.

Полировка камня значительно повышает его долговечность, однако полностью не исключает биологическое выветривание.

Меры борьбы с выветриванием. Меры борьбы с выветриванием могут быть конструктивными и консервационными.

Конструктивные меры заключаются в создании рациональных конструкций (отсутствие выступов, карнизов, на которых могла бы задерживаться вода; шлифовка и полировка камня и т. д.).

Консервационные меры заключаются в пропитке камня на дос­таточную глубину специальными составами (эти вопросы подробно рассмотрены в подразд. 15.2).

Флюатирование — способ, применяемый для известня­ков. При пропитывании их раствором флюатов Кесслера (солей кремнефтористоводородной кислоты) получается целый ряд труд­но растворимых в воде соединений. Например, при применении магниевого флюата образуются трудно растворимые соединения:

MgSiF6 + 2СаС03 = 2CaF2 + MgF2 + Si02 + 2С02

Аванфлюатирование — способ, применяемый для кам­ней, не содержащих СаС03. В этом случае камень перед флюати - рованием пропитывают составом, содержащим известковую или иную соль, с которой флюат дает нерастворимые соединения.

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) используются для получе­ния защитных и декоративных покрытий на изделиях. ЛКМ после нанесения на поверхность отвердевают, образуя непроницаемую пленку, которая прочно сцепляется с основанием. Толщина плен­ки может составлять …

Геосинтетические материалы — это материалы на основе по­лимерных волокон, проволоки, пленки, тканей, сеток, сотовых каркасов и т. д. Их применяют в гидротехническом строительстве; при строи­тельстве дорог и аэродромов; сооружении хвостохранилищ, …

Полимербетон отличается от других видов бетона тем, что свя­зующим веществом в нем являются термореактивные смолы (по­лиэфирные, фенольные, фурановые, карбамидные, реже — по­лиуретановые и эпоксидные). Термопластичные полимеры также могут быть использованы, …

msd.com.ua

Выветривание каменных материалов и меры борьбы с этим явлением

Химия Выветривание каменных материалов и меры борьбы с этим явлением

просмотров - 49

Факторы выветривания каменных материалов.Факторы вывет­ривания каменных материалов можно подразделить на три груп­пы: физические; химические; биологические.

Физические факторы выветривания — это колебания темпера­туры; давление воды, расширяющейся при замерзании; растворя­ющее действие воды.

Колебания температуры (суточные) обусловлива­ют возникновение и постепенное развитие трещин в каменных материалах. В полиминœеральных породах гранитной и, особенно, порфировидной структур это объясняется несовместимостью тем­пературных деформаций минœералов, различающихся цветом и ко­эффициентом температурного расширения (КТР). Проявление по­добной несовместимости в мономинœеральных породах связано с анизотропностью кристаллов, ᴛ.ᴇ. различием КТР в разных на­правлениях. Вместе с тем, суточные колебания температуры приво­дят к возникновению температурных перепадов, усугубляющих воздействие перечисленных ранее факторов. Устойчивость пород в отношении колебаний температуры возрастает с уменьшением зернистости и увеличением однородности зерен по размеру, цве­ту и КТР.

Давление замерзающей воды в порах и трещинах кам­ня является одним из самых существенных факторов разрушения.

Растворяющее действие воды не проявляется в за­метной степени для большинства пород, однако гипс и ангидрит обладают определœенной растворимостью.

Химические факторы выветривания — это в основном гидроли­тическое действие воды, химическое растворение пород и воз­действие природных и промышленных газов.

Гидролитическое действие воды проявляется в от­ношении, к примеру, полевых шпатов. Несмотря на чрезвычайно малую растворимость в воде в присутствии углекислоты они распадаются на нерастворимый каолинит (алюмокремневую кислоту) и легко растворимые углекислый калий и аморфный кремнезем:

К20 • А1203 • 6Si02 + С02 + 2Н20 = = А1203- 2Si02- 2Н20 + К2СОэ + 4Si02

Химическое растворение известняков, доломитов, маг­незита (пород, сложенных углекислым кальцием или углекислым магнием) происходит в воде, содержащей свободную углекисло­ту. Соответствующая реакция с пояснениями была приведена при рассмотрении процессов образования известкового туфа.

Растворение каменных материалов может происходить также при наличии в воде органических и неорганических кислот.

Воздействие природных и промышленных га­зов, главным образом кислорода и сернистого газа (S03), играют важнейшую роль в выветривании каменных материалов. Оба газа могут образовать серную кислоту: кислород — при действии на пирит (FeS2), а сернистый газ — при растворении в воде. Разру­шительное действие серной кислоты на большинство минœералов известно. К примеру, мрамор на открытом воздухе легко перерож­дается в гипс.

Биологические факторы выветривания, обусловленные жизне­деятельностью некоторых низших организмов (грибов, лишайни­ков, мхов), наиболее часто наблюдаются на северных, как прави­ло, шероховатых стенах зданий и сооружений. Разрушению камня способствует выделœение растениями органических кислот и по­требление ими минœеральных веществ, переходящих в раствор. В то же время заселœение камня низшими растениями препятствует его просыханию, обусловливая тем самым морозное разрушение.

Полировка камня значительно повышает его долговечность, однако полностью не исключает биологическое выветривание.

Меры борьбыс выветриванием.Меры борьбы с выветриванием бывают конструктивными и консервационными.

Конструктивные меры заключаются в создании рациональных конструкций (отсутствие выступов, карнизов, на которых могла бы задерживаться вода; шлифовка и полировка камня и т.д.).

Консервационные меры заключаются в пропитке камня на дос­таточную глубину специальными составами (эти вопросы подробно рассмотрены в подразд. 15.2).

Флюатирование — способ, применяемый для известня­ков. При пропитывании их раствором флюатов Кесслера (солей крем нефтористоводородной кислоты) получается целый ряд труд­но растворимых в воде соединœений. К примеру, при применении магниевого флюата образуются трудно растворимые соединœения:

MgSiF6 + 2СаС03 = 2CaF2 + MgF2 + Si02 + 2С02

Аванфлюатирование — способ, применяемый для кам­ней, не содержащих СаС03. В этом случае камень перед флюати-рованием пропитывают составом, содержащим известковую или иную соль, с которой флюат дает нерастворимые соединœения.

Контрольные вопросы

1. Чем отличаются понятия «минœерал» и «горная порода»?

2. На какие группы и подгруппы подразделяются горные породы по происхождению? Назовите представителœей каждой группы.

3. На какие группы подразделяются магматические горные породы по минœералогическому составу? Назовите представителœей каждой группы.

4. Приведите примеры влияния процессов при образовании на тот или иной вид структуры горных пород.

5. Какое влияние на свойства горных пород оказывают полевые шпа­ты, слюды, темноокрашенные минœералы?

6. Почему породы с порфировидной структурой выветриваются быс­трее других?

7. Почему гранитную облицовку нерационально применять внутри помещений, а мраморную облицовку — снаружи?

8. Каковы общие свойства пород (назовите эти породы), применяе­мых в качестве стенового материала и как выполняют стены из них?

9. Какое свойство породообразующего минœерала лежит в основе обра­зования известкового туфа и оолитового известняка?

10. Почему при разном цвете минœералов, входящих в состав полимеральной породы, она выветривается быстрее, чем при одинаковом их цвете?

Читайте также

  • - Выветривание каменных материалов и меры борьбы с этим явлением

    Факторы выветривания каменных материалов.Факторы вывет­ривания каменных материалов можно подразделить на три груп­пы: физические; химические; биологические. Физические факторы выветривания — это колебания темпера­туры; давление воды, расширяющейся при замерзании;... [читать подробенее]

  • - Выветривание каменных материалов и меры борьбы с этим явлением

    Факторы выветривания каменных материалов.Факторы вывет­ривания каменных материалов можно подразделить на три груп­пы: физические; химические; биологические. Физические факторы выветривания — это колебания темпера­туры; давление воды, расширяющейся при замерзании;... [читать подробенее]

  • oplib.ru

    выветривание камня видео Лайн видеоролики

    Выветривание - Школфильм (1985г.)

    ...

    4 лет назад

    Автор сценария - К. Пашканг, режиссёр - Н. Пименова. Фрагмент смонтирован из фильмотечных материалов. В фильм...

    Загадки древности: камни горы Пидан

    ...

    3 лет назад

    Приморский край. Древние каменные кладки на таинственной горе Пидан (Ливадийская). Людьми они сложены или...

    Камни ломаются сами

    ...

    4 меc назад

    Выветривание камней.

    Защита памятника из гранита от выветривания

    ...

    5 лет назад

    Периодическая профилактика памятника от выветривания помогает сохранить структуру камня на долгие годы,...

    Выветривание как причина изменения рельефа

    ...

    4 лет назад

    Выветривание как причина изменения рельефа в презентации http://www.mirgeografii.ru/prichiny-izmeneniya-relefa.html показано на сайт...

    ЛайфХак 😀Добыча золота в скалах из твердой породы из трещин после выветривания с помощью пылесоса

    ...

    3 нед назад

    Особый способ добычи золота с помощью пылесоса. Для фильтрации используется циклон особой высокоэффективн...

    Северный Урал. Маньпупунер. Малая Гора Идолов. Мань-Пупу-Нер. Столбы выветривания.

    ...

    4 лет назад

    Видеогид по вертолётной экспедиции на плато мансийских каменных идолов Мань-Пупу-Нер. Печоро-Илычский...

    Эксперимент над гранитом! Что лучше гранит или искусственный камень

    ...

    2 лет назад

    Эксперимент над гранитом, искусственным камнем, композитом и ламинатом. Сравнение. Какой из материалов...

    Топ 5 самых важных советов при заказе памятника.

    ...

    1 лет назад

    Наш сайт https://danila-master.ru/ Выпуск №17. Советы о том, как правильно сделать заказ памятника, на что нужно обратит...

    Маньпупунер (столбы выветривания) одно из семи чудес России

    ...

    2 лет назад

    Маньпупунер, или Столбы выветривания (мансийские болваны) — геологический памятник в Троицко-Печорском...

    Выветривание

    ...

    5 лет назад

    Учебное видео для вставки на http://biolgra.ucoz.ru/ , где можно скачать 5 кл тема "Горные породы, почва"

    Устройство для полировки стен из камня

    ...

    4 лет назад

    http://goo.gl/TRXrPC - тема на форуме "Блог о камне" На Форуме "Блог о камне" появилась тема "Интересные придумки" от...

    Мощная защитная пропитка IDEA GOLD BELLINZONI (Идея Голд Беллинзони) для камня

    ...

    1 лет назад

    Каменная пропитка с высоким уровнем защиты мрамора и гранита, от проникновения воды, масел и образования...

    Выветривание.mp4

    ...

    9 лет назад

    Выветривание.

    Источники редких металлов: россыпи, коры выветривания, техногенные образования. Быховский Л.З., ВИМС

    ...

    3 лет назад

    Россыпи, коры выветривания и техногенные образования, как источники получения редких металлов. Быховский...

    Выветривание и эрозия скал на Бабуган- яйле.

    ...

    2 лет назад

    Мексиканские виды и лунные ландшафты, монотонность и бесконечное разнообразие открывающегося с каждым...

    Маньпупунёр - Самое загадочное Чудо России.

    ...

    7 дн назад

    В России есть 7 чудес: Долина Гейзеров, Байкал, Петергоф, Маньпупунёр, Собор Василия Блаженного, Мамаев курга...

    Тверже камня 2

    ...

    1 лет назад

    Документальный фильм о преддипломной геологической экспедиции студентки Университета Сент-Эндрюс в горах...

    videoline63.ru

    Выветривание каменных материалов и меры борьбы с этим явлением

    Факторы выветривания каменных материалов.Факторы вывет­ривания каменных материалов можно подразделить на три груп­пы: физические; химические; биологические.

    Физические факторы выветривания — это колебания темпера­туры; давление воды, расширяющейся при замерзании; растворя­ющее действие воды.

    Колебания температуры (суточные) обусловлива­ют возникновение и постепенное развитие трещин в каменных материалах. В полиминеральных породах гранитной и, особенно, порфировидной структур это объясняется несовместимостью тем­пературных деформаций минералов, различающихся цветом и ко­эффициентом температурного расширения (КТР). Проявление по­добной несовместимости в мономинеральных породах связано с анизотропностью кристаллов, т.е. различием КТР в разных на­правлениях. Кроме того, суточные колебания температуры приво­дят к возникновению температурных перепадов, усугубляющих воздействие перечисленных ранее факторов. Устойчивость пород в отношении колебаний температуры возрастает с уменьшением зернистости и увеличением однородности зерен по размеру, цве­ту и КТР.

    Давление замерзающей воды в порах и трещинах кам­ня является одним из самых существенных факторов разрушения.

    Растворяющее действие воды не проявляется в за­метной степени для большинства пород, однако гипс и ангидрит обладают определенной растворимостью.

    Химические факторы выветривания — это в основном гидроли­тическое действие воды, химическое растворение пород и воз­действие природных и промышленных газов.

    Гидролитическое действие воды проявляется в от­ношении, например, полевых шпатов. Несмотря на чрезвычайно малую растворимость в воде в присутствии углекислоты они распадаются на нерастворимый каолинит (алюмокремневую кислоту) и легко растворимые углекислый калий и аморфный кремнезем:

    К20 • А1203 • 6Si02 + С02 + 2Н20 = = А1203- 2Si02- 2Н20 + К2СОэ + 4Si02

    Химическое растворение известняков, доломитов, маг­незита (пород, сложенных углекислым кальцием или углекислым магнием) происходит в воде, содержащей свободную углекисло­ту. Соответствующая реакция с пояснениями была приведена при рассмотрении процессов образования известкового туфа.

    Растворение каменных материалов может происходить также при наличии в воде органических и неорганических кислот.

    Воздействие природных и промышленных га­зов, главным образом кислорода и сернистого газа (S03), играют важнейшую роль в выветривании каменных материалов. Оба газа могут образовать серную кислоту: кислород — при действии на пирит (FeS2), а сернистый газ — при растворении в воде. Разру­шительное действие серной кислоты на большинство минералов известно. Например, мрамор на открытом воздухе легко перерож­дается в гипс.

    Биологические факторы выветривания, обусловленные жизне­деятельностью некоторых низших организмов (грибов, лишайни­ков, мхов), наиболее часто наблюдаются на северных, как прави­ло, шероховатых стенах зданий и сооружений. Разрушению камня способствует выделение растениями органических кислот и по­требление ими минеральных веществ, переходящих в раствор. В то же время заселение камня низшими растениями препятствует его просыханию, обусловливая тем самым морозное разрушение.

    Полировка камня значительно повышает его долговечность, однако полностью не исключает биологическое выветривание.

    Меры борьбыс выветриванием.Меры борьбы с выветриванием могут быть конструктивными и консервационными.

    Конструктивные меры заключаются в создании рациональных конструкций (отсутствие выступов, карнизов, на которых могла бы задерживаться вода; шлифовка и полировка камня и т.д.).

    Консервационные меры заключаются в пропитке камня на дос­таточную глубину специальными составами (эти вопросы подробно рассмотрены в подразд. 15.2).

    Флюатирование — способ, применяемый для известня­ков. При пропитывании их раствором флюатов Кесслера (солей крем нефтористоводородной кислоты) получается целый ряд труд­но растворимых в воде соединений. Например, при применении магниевого флюата образуются трудно растворимые соединения:

    MgSiF6 + 2СаС03 = 2CaF2 + MgF2 + Si02 + 2С02

    Аванфлюатирование — способ, применяемый для кам­ней, не содержащих СаС03. В этом случае камень перед флюати-рованием пропитывают составом, содержащим известковую или иную соль, с которой флюат дает нерастворимые соединения.

     

    

    3-net.ru

    Выветривание гранитов

    Выветривание гранитов. Способы защиты камня.06.08.2018

    Выветривание гранитов. Способы защиты камня.

    Абсолютное большинство материалов, используемых в строительстве, обладают очень высокой прочностью и надежностью. Тем не менее, в результате тех или иных видов внешних воздействий, эти характеристики могут оказаться под угрозой. Металлы очень боятся влаги, сверхпрочные пластики не переносят высоких температур, а натуральному камню грозит выветривание.

    Причины выветривания

    Даже наиболее устойчивые горные породы (например, гранит, производство которого ежегодно обеспечивает рынок миллиардами квадратных метров каменных блоков и плит) состоят из мелких кристаллов, спаянных высоким давлением. Это означает, что поверхность их не является идеально гладкой, а в микропоры постепенно забивается пыль, песок, попадает влага, проникают микроорганизмы и агрессивные вещества. В результате наиболее близкие к поверхности камня неустойчивые минералы разрушаются, и его кристаллическая структура становится нестабильной.

    Отдельным видам изделий из гранита и его аналогов (прежде всего таким, как гранитные плиты мощения либо уличная гранитная брусчатка) помогает естественный процесс перемещения по ним людей и машин. Микроскопический верхний слой, начинающий изъедаться от абразивного воздействия, постоянно шлифуется и полируется – что приводит к устранению шероховатости, а, значит, и риску отшелушивания. Камень при этом незначительно истирается, но нарастающего процесса разрушения не происходит.

    Хуже обстоит дело с вертикальными поверхностями, не получающими такой естественной защиты и испытывающими гораздо более сильное давление ветров. Фасадный гранит, не обработанный защитными составами, начинает покрываться «зеленью» от проникающих в поры спор мхов и лишайников. Памятники и мемориальные стелы, гранитные плиты которых содержат надписи и рисунки, без идеальной полировки в процессе изготовления тоже со временем начинают терять эксплуатационные качества. Иными словами – даже самые прочные породы (черный гранит, аналогичный ему по оттенку габбро диабаз и их аналоги) требуют защиты.

    Способы защиты камня

    Все известные методы на сегодняшний день могут быть объединены в две крупные группы:

    • механические воздействия;
    • химические воздействия.

    Первые состоят в идеальной, практически зеркальной полировке (лучше всего которой поддается российский габбро, а также граниты уровня китайского Shanxi Black), устраняющей малейшие впадины и выступы. В итоге коэффициент трения поверхности камня приближается к нулю, а поры, являющиеся «местом входа» для микроорганизмов и влаги, исчезают.

    Вторые используют химические процессы, позволяющие нанесенным на камень специализированным составам застывать в его микротрещинах сплошной непроницаемой массой, не растворяющейся в воде и нечувствительной к ультрафиолету, щелочам и кислотам.

    Применяемое оборудование и составы

    Для полировки используются специальные станки с вращающимися полировальными кругами. Доведя поверхность до требуемого состояния гладкости, ее покрывают средствами на основе масляных либо восковых соединений.

    При химической защите используют:

    1. Метод флюатирования, заключающийся в обработке гранитов и габбро солями фтористо-водородно-кремниевых кислот (образующих Si02 – оксид кремния, CaF2 – железистый кальций или MgF2 – железистый магний, то есть флюаты).

    Из курса химии известно, что проникновение вглубь кристаллической структуры камня таких веществ достигает всего 0,3-0,4 мм, но образовавшаяся невидимая «корка» нечувствительна ни к жидкостям, ни к химикатам, ни к температурным перепадам.

    2. Метод силикации – от предыдущего отличающийся только действующими составами, в роли которого поочередно выступают сначала жидкое стекло, а затем хлористый кальций, приводящие к образованию не флюатов, а силикатов.

    К списку новостей

    www.valitovkamen.ru

    Выветривание гранита в условиях городской среды

    Панова Е.Г., Санкт-Петербургский государственный университет;

    Власов Д.Ю., Санкт-Петербургский государственный университет;

    Harma Paavo, Геологическая служба Финляндии

    Рисунок 1. (главная фотография) Физическое выветривание гранита. Огрубление поверхности

    Гранит по праву считается одним из каменных символов нашего города. В строительстве Санкт-Петербурга использованы розовые граниты рапакиви, каарлахтинский, гангутский, валаамский, из Антреа, а также серые граниты: сердобольский, ништадтский, из Ковантсари. Все они имеют свои характерные, различимые невооруженным глазом особенности окраски, зернистости, рисунка, определяемые их минеральным составом и структурой. О каменном убранстве Санкт-Петербурга, об истории добычи камня и строительстве можно прочесть в замечательных книгах А.Г. Булаха (1987, 1999, 2004 и др.). Использованию гранита в современной архитектуре Петербурга посвящены книги А.Я. Тутаковой (2011, 2014).

    В XVIII веке строится Петропавловская крепость, набережные Нева были одеты гранитом рапакиви, появились изогнутые гранитные мостики и мосты через реки и каналы, лестницы и пандусы для спуска к воде. Гранитом рапакиви облицованы основания многих дворцов и домов. Огромные монолиты гранитов использованы в качестве пьедесталов памятников; наш город украшает Александровская колонна, прекрасны колоннады Исаакиевского и Казанского соборов.

    Мы каждый день видим камень в архитектурных сооружениях нашего города, он вокруг нас, такой прочный, надежный и вечный. Однако это не совсем так. Под действием воды, ветра, из-за перепада температур разрушаются механические связи между частицами камня. Породообразующие минералы (такие так полевые шпаты, слюды, пироксены, амфиболы и другие) превращаются в глинистые минералы и вымываются из породы. Вредное химическое воздействие оказывают газы и вещества, находящиеся в воздухе и воде. При растворении углекислого газа воздуха в дождевой воде образуется угольная кислота, которая начинает кислотное выщелачивание. За счет кислорода воздуха происходит окисление и переход химических элементов в закисные формы. В результате ветровой эрозии пыль, а также семена низших растений (мхов и лишайников) попадают в поры и трещины камня, оказывая биодеструктивное воздействие на камень.

    Неудивительно, что разрушение камня в городской среде протекает значительно быстрее, чем в естественных условиях. Это обусловлено комплексным воздействием физических, химических и биологических факторов, которые тесно взаимосвязаны. Исследования показали, что развитию биоколоний предшествуют повреждение камня за счет абиотических факторов. Они подготавливают поверхность камня для его последующей биологической колонизации. Прежде всего это связано с изменением структуры поверхности и появлением трещин, каверн, неоднородностей поверхности, где могут аккумулироваться и развиваться микроорганизмы.

    На основе проведенных исследований выделены три группы разрушений: абиогенное (физическое и химическое), биогенное и антропогенное (Оценка.., 2015; Панова, Власов, 2015).

    Физическое выветривание – это дезинтеграция породы без существенного изменения состава обломков. Физическое выветривание происходит в основном под действием изменения температуры, замерзания/оттаивания воды, кристаллизации содержащихся в капиллярной воде солей, а также ветра. Особое место занимает ударное действие ветра, роль которого возрастает в крупных мегаполисах из-за большого количества пыли, которая оказывает абразивное воздействие на породу. Загрязненная атмосфера – один из самых мощных, постоянно действующих факторов воздействия на камень в архитектуре крупных мегаполисов. Пыль – это мельчайшие твердые взвешенные частицы, которые могут иметь как природное, так и техногенное происхождение. Источником частиц природного происхождения являются продукты выветривания облицовочного камня и архитектурных построек, а техногенные частицы поступают в атмосферу в виде выбросов предприятий и транспорта.

    Физическое выветривание представлено следующими типами: огрубление поверхности, впадины и углубления, отслаивание, трещины, сколы и утрата фрагментов (рис. 1).

    Химическое выветривание относится к абиогенному типу и представляет собой процесс химического преобразования минералов и горных пород под воздействием воды, кислорода, углекислого газа, органических кислот, а также вследствие биохимических процессов.

    Рисунок 2. Химическое выветривание гранита. Окисление сульфидов приводит к изменению цвета породы

    Основные внешние агенты химического выветривания – это вода, угольная, серная, азотная и органические кислоты, кислород, сероводород, метан, аммиак и др. Согласно Государственному руководству за контролем качества воздуха (РД 52.04.186-89, 1991) в Санкт-Петербурге установлены следующие воздушные загрязнители: пыль, CO, NO2, SO2, HF, Cl2, HCl, P2O5, h3S, CS2, аэрозоли h3SO4 и HPO3, Ch3O, HCN, тяжелые металлы (Fe, Cd, Cb, Mn, Ni, Cr, Zn, Pb, Te, Hg), неорганические соединения мышьяка, азота, ароматических аминов.

    Результат внутренних факторов химического выветривания заметен в связи с изменением цвета камня, обусловленного в первую очередь разложением сульфидов и появлением гидроксидов железа (рис. 2).

    Биогенное выветривание связано с воздействием на горные породы живых организмов. Под биообрастанием (biofouling) обычно понимается развитие (аккумуляция) живых организмов (микроорганизмов, грибов, растений) на твердом субстрате. Часто этот термин заменяют словосочетанием «биологическая колонизация» (biological colonization). Биообрастание может иметь различную продолжительность и сопровождаться постепенным разрушением (деструкцией) субстрата. Биодеструкция – особый вид разрушения пород и материалов, связанный с воздействием живых организмов или продуктов их жизнедеятельности. Развитие деструктивных процессов может приводить к потере основных свойств материала, его последовательному и полному разрушению. По мнению большинства исследователей, основной ущерб гранитным сооружениям наносят микроорганизмы, обладающие очень высокой деструктивной активностью.

    Рисунок 3. Биодеструкция гранита. Зеленая биопленка на поверхности гранита

    Рисунок 3. Биодеструкция гранита. Зеленая биопленка на поверхности гранита

    К деструкторам гранита относят бактерии, микроскопические водоросли и грибы, лишайники, споровые и высшие растения.

    Темные пленки связаны с развитием цианобактерий (рис. 3). Такие пленки можно наблюдать в местах постоянного повышенного увлажнения. Цианобактерии выделяют слизь, которая защищает их от высыхания. В местах интенсивного развития цианобактерий создаются условия для развития и накопления сапротрофных бактерий и диатомовых водорослей (рис. 4). В составе микробного сообщества преобладали спорообразующие бактерии рода Bacillus.

    В выветрелой корке на гранитных памятниках и сооружениях было выявлено 29 видов микроскопических грибов. К явным доминантам относятся темноокрашенные анаморфные грибы Alternaria alternata и Cladosporium cladosporioides. Среди микроколониальных разностей преобладают темноокрашенные дрожжеподобные грибы Coniosporium sp. родов Penicillium и Fusarium (рис. 5).

    Рисунок 4. Биодеструкция гранита. Клетки диатомовых водорослей на поверхности гранита. Сканирующая электронная микроскопия

    Рисунок 4. Биодеструкция гранита. Клетки диатомовых водорослей на поверхности гранита. Сканирующая электронная микроскопия

    Среди лишайников, встреченных на набережных исторического центра Санкт-Петербурга, десять видов представлены шестью родами: Caloplaca, Candelariella, Lecanora, Phaeophyscia, Physcia, Xanthoria. Наиболее встречаемым лишайником, как на связующем растворе, так и на граните, является Candelariella aurella (Hoffm.) Zahlbr. (рис. 6).

    В биологической колонизации набережных участвуют споровые (мхи, хвощи, плауны, папоротники) и семенные (травянистые, кустарниковые и древесинные) растения (рис. 7, 8). В результате проведенных исследований всего на гранитных набережных центральной части Санкт-Петербурга к настоящему моменту обнаружено и идентифицировано 110 видов растений. Растения в основном приурочены к щелям между гранитными блоками. Кроме того, они повсеместно встречаются на выступающих частях набережных – бордюрах, тумбах и местах их стыков с чугунными решетками, высеченных орнаментах, фигурных изображениях. Особенно активно заселяются элементы набережных, имеющие хозяйственное назначение: швартовочные кольца, знаки, регулирующие движение водного транспорта, сточные трубы, кабели. Наибольшее число видов наблюдается вблизи парков и скверов – потенциальных источников заноса семян и спор, а также около мостов. Как правило, видовое разнообразие выше на теневой стороне набережной.

    Рисунок 5. Биодеструкция гранита. Микроколония грибов на поверхности гранита. Сканирующая электронная микроскопия

    Рисунок 5. Биодеструкция гранита. Микроколония грибов на поверхности гранита. Сканирующая электронная микроскопия

    Среди выявленных видов растений к аборигенной группе относится 72%, а к адвентивной – 28%. Проведенный анализ соотношения жизненных форм показал, что преобладающими являются травянистые многолетние растения (50%), а в пространствах между блоками гранита часто встречаются древесные растения. Растения на набережных могут произрастать как одиночно, так и образовывать сообщества. Наиболее часто встречаемыми являются сообщества Polygonum aviculare L., Lepidium ruderale L., Artemisia vulgaris L., произрастающие на кузнечненских гранитах, и Pohlia nutans (Hedw.) Lindb., Poa pratensis L., Salix caprea L., встречающиеся на гранитах рапакиви.

    Рисунок 6. Биодеструкция гранита. Обрастание гранита лишайником из семейства Physciaceae

    Рисунок 6. Биодеструкция гранита. Обрастание гранита лишайником из семейства Physciaceae

    Антропогенное выветривание включает следующие типы воздействия на камень: атмосферные грязевые наслоения, цементирование дефектов камня, солевые натеки при разрушении межблочного цемента, натеки от окисления металлических конструкций, деформации камня, надписи краской, граффити (рис. 9, 10).

    Практически все виды антропогенного выветривания приводят к ускорению механического и химического разрушения. Натеки и поверхностные образования приводят к созданию среды, способствующей проникновению химических веществ в глубь породы. Деформация плит приводит к ускорению в несколько раз процесса механического разрушения (сколы, потери фрагментов). Нанесение различных надписей и знаков на поверхность камня портит эстетическую целостность объекта архитектуры.

    Рисунок 7. Биодеструкция гранита. Древесное растение Betula sp. на граните

    Рисунок 7. Биодеструкция гранита. Древесное растение Betula sp. на граните

    Проблема разрушения камня вызывает большой интерес у современных архитекторов и дизайнеров, а также у компаний по добыче камня. Наиболее важными вопросами являются:

    — оценка долгосрочных изменений камня (цвета и структурно-текстурных особенностей),

    — длительность срока службы,

    — возможность использования камня для различных строительных целей,

    — оценка повреждения камня от температурных перепадов и качества воздуха,

    — механическая прочность камня,

    — степень биодеструкции и ее зависимость от типа камня,

    Рисунок 8. Биодеструкция гранита. Растение Chamaenerion angustifolium (L.) Scop. на граните

    Рисунок 8. Биодеструкция гранита. Растение Chamaenerion angustifolium (L.) Scop. на граните

    — влияние цементирующего материала швов на механическую, химическую и биологическую деструкцию камня.

    Несомненно, что анализ механизмов разрушения природного камня требует комплексного подхода, предполагающего использование широкого арсенала современных аналитических методов и применения профессиональных усилий специалистов различных направлений: геологии, минералогии, биологии, физики, химии, материаловедения. Знание факторов и понимание механизмов разрушения гранита позволяет создать методическую основу для правильного выбора камня при строительстве современных и реставрации исторических объектов, а также разработать методы очистки и консервации каменного материала, что позволит сохранить историю, запечатленную в камне для будущих поколений.

     

    Рисунок 9. Антропогенное разрушение. Солевые натеки от разрушения цемента

    Рисунок 9. Антропогенное разрушение. Солевые натеки от разрушения цемента

    Рисунок 10. Антропогенное разрушение. Натеки от окисленных металлических конструкций

    Рисунок 10. Антропогенное разрушение. Натеки от окисленных металлических конструкций

    Литература

    Булах А.Г., Абакумова Н.Б. Каменное убранство центра Ленинграда. Изд-во ЛГУ, 1987. 145 с.

    Булах А.Г. Каменное убранство Петербурга. Этюды о разном. Санкт-Петербург, «Сударыня», 1999, 105 с.

    Булах А.Г., Борисов И.В., Гавриленко В.В., Панова Е.Г. Каменное убранство Петербурга. Книга путешествий (5). СПб, «Сударыня», 2004, 235 с.

    Тутакова А.Я., Романовский А.З., Булах А.Г., Лир Ю.В. Облицовочный камень Ленинградской области. Граниты Карельского перешейка в современной архитектуре Санкт-Петербурга. СПб, «Русская коллекция», 2011, 80 с.

    Тутакова А.Я. Природный камень Карельского перешейка в архитектуре Санкт-Петербурга. СПб, «Русская коллекция», 2014, 88 с.

    Оценка состояния гранита в памятниках архитектуры /Ред. Е.Г. Панова, Д.Ю. Власов. СПб: «Наука», 2015, 190 с.

    Панова Е.Г., Власов Д.Ю. и др. Биологическое выветривание гранита в условиях городской среды /Биосфера, 2015, т.7, №1, стр. 61-79.

     

    ecopeterburg.ru