Група 14

Предмет "Матеріалознавство"

Дата: 10.04.2020

Тема 9. "Корозія матеріалів та засоби захисту від неї".

Заходи із захисту кам’яних матеріалів від руйнування

 Основними причинами руйнування виробів та конструкцій з природного каменю є заморожування води в порах і тріщинах, зміни температури і вологи в повітрі, розчинна дія води, хімічна агресія газів, ґрунтових вод та морська вода. Будівельні вироби і конструкції, виготовлені з природних кам’яних матеріалів, відзначаються такими ж фізико-хімічними властивостями гірських порід, з яких вони вироблені.

Так, вивержені гірські породи, як кристалічні, так і аморфні, відрізняються непоганою кислотостійкістю і достатньою лугостійкістю, а породи, що мають високу щільність, до того ж відрізняються високою морозостійкістю. Їх широко використовують під час зведення будинків і споруд, наприклад, як щебінь для бетону, блоки під час зведення фундаментів, стінових виробів тощо.

Породи осадового походження теж широко використовують у будівництві, але вони не мають високої корозійної стійкості, за винятком механічних осадових порід (гравію, піску), що зберегли властивості первинних порід – високу кислотостійкість і достатню лугостійкість. Низьку кислотостійкість мають вапняки (СаСО3), магнезити (МgСО3), доломіти (МgСО3·СаСО3) і щільні кремнеземисті вапняки.

Відомо, що звичайні вапняки обмежено стійкі до дії води, що не містить СО2 або містить його в кількості менше ніж 15–20 мг/л. У разі підвищення концентрації СО2 утворюється бікарбонат кальцію, що легко розчиняється у воді це і призводить до руйнування.

Природний гіпсовий камінь (CаSO4·2Н2О) і ангідрит (CаSO4) легко піддаються корозійному руйнуванню під впливом кислот і легко розчиняються у воді (розчинність гіпсу складає 2,5 г/л), але дещо краще чинять опір впливу лугів.

Корозійна стійкість деяких піщаників залежить від характеру природного цементу, що зв'язує його кварцовий кістяк. Наприклад, вапнякові піщаники, зцементовані SiО2·nH2O, досить кислото- й лугостійкі. Залізовмісні піщаники (бурий і червоний залізняк), зцементовані гідратованими окислами заліза, не відрізняються високою корозійною стійкістю, а їх морозо-, соле- і водостійкість залежать від пористості й природи цементуючої речовини. Так, періодичне зволоження і сушіння піщаників із домішками глини і мергелю знижує їх морозостійкість.

 З метаморфічних порід у будівництві широко використовують гнейси, кварцити і мармури. Будівельні вироби з цих порід мають приблизно ті самі властивості, як і породи, з яких вони виробляються. Кристалічні кварцити, які є різновидом піщаників і складаються із зерен кварцу, зцементованих кремнеземистим цементом або без цементації, мають високу кислото- й лугостійкість. Аналогічно кварцитам корозійностійкими є і гнейси, які близькі за складом до гранітів. Мармур – це різновид вапняків або доломітів, складається із зерен СаСО3 чи МgCO3·СаСО3, скріплених за рахунок зчеплення кристалів.

Мармур широко застосовують як оздоблювальний матеріал, але він не атмосферостійкий і в зовнішньому застосуванні піддається руйнуванню, що особливо швидко розвивається на неполірованих поверхнях. Корозія мармуру виникає за наявності в повітрі сірчаного газу і вологи. У цьому разі на поверхні мармуру утворюється сірчиста кислота і, як наслідок, гіпсовий порошок, який розчиняється. Цей процес хімічної корозії доповнюється фізичною корозією – розпушенням кальциту зі збільшенням об’єму на 10-15 %.

У цілому стійкість матеріалів цієї підгрупи залежить не тільки від якості гірської породи, форми виробу й умов експлуатації, але і від інтенсивності захисних заходів у тих чи інших умовах. Правильне і своєчасне застосування захисних заходів збільшує термін служби конструкцій і виробів, зберігає декоративну якість і природне забарвлення матеріалу на тривалий час.

Вибір захисних заходів залежить від особливостей кам'яного матеріалу та умов його роботи. Очевидно, що чим більше пористість матеріалу, тим сильніше на нього діють фактори руйнування, тому найбільш надійним способом захисту кам'яних матеріалів від руйнування є виключення можливості проникнення води через поверхню конструкції у середину.

Здійснюють захист конструктивними і хімічними способами.

До конструктивних заходів відкритих частин будівельних споруд, таких як цоколі, карнизи, парапети, колони тощо, зараховують надання їм такої форми, яка полегшує відведення води або застосування виробів із полірованою поверхнею, що забезпечує швидке стікання води. Особливо це важливо для таких матеріалів, у яких характер поверхні сприяє можливості скупчення дощових і снігових вод. До хімічних заходів належить ущільнення поверхні матеріалу насиченими водяними розчинами речовин, що вступають у хімічну взаємодію з мінералами каменю і переводять речовини мінералів у нерозчинні сполуки. Такий метод захисту конструкції називається кремнефторизацією або флюатуванням. У результаті в порах каменю і на його поверхні утворюються нерозчинні речовини, що підвищують не тільки міцність і морозостійкість каменю, але і стійкість його до впливу хімічних факторів.

Застосовують флюати магнієвої солі й алюмінієвий флюат. При цьому водопоглинання каменю, обробленого хімічним способом, значно знижується.

Породи з великими порами і малим вмістом на їх поверхні вуглекислого кальцію обробляють спочатку просочуванням розчином хлориду кальцію, а після цього поверхню просушують і обробляють розчином соди, унаслідок чого утворюється карбонат кальцію. Подальше флюатування, тобто просочування розчином флюату (сіль кренефтористо-водневої кислоти), у результаті активної реакції з карбонатом кальцію, істотно ущільнює поверхню каменю:

Для того щоб запобігти вивітрюванню опоряджувальних матеріалів, виготовлених з деяких гірських порід, рекомендується послідовно просочувати їх поверхню рідким склом і хлоридом кальцію. Унаслідок хімічної реакції в порах каменю утворюються нерозчинні сполуки силікату кальцію і кремінної кислоти, які і заповнюють пори.

Ущільнення поверхні каменю досягається також послідовним просочуванням спиртовим розчином калійного мила й оцетокислого глинозему. У цьому випадку в порах каменю відкладається глиноземиста сіль. 

Досягнути ущільнення поверхні можна також шляхом полірування, при якому пори заповнюються дрібними часточками матеріалу, роблячи їх недоступними для вологи й газів. Останнім часом усе більше застосовуються методи ущільнення поверхні кам'яних виробів шляхом просочуванням їх полімерними матеріалами, які мають гідрофобні властивості.

Для очищення поверхонь з натурального каменю, як в інтер'єрі, так і для фасадів, використовують спеціальні засоби. Мити кам'яне облицювання рекомендують спеціальною рідиною з нейтральним PH. Такі засоби не містять кислот і лугів, які можуть зруйнувати структуру каменю, залишити плями і розводи. Спеціальні рідини-детергенти не тільки добре очищають поверхню, а й утворюють плівку, яка захищає виріб від вологи, пилу, перепадів температур.

Якщо камінь дуже сильно забруднений, що часто трапляється з фасадами, то тоді нейтральні очищувачі не допоможуть впоратися з прибиранням. У цьому випадку варто використовувати лужні чи кислотні очищувачі. Якщо ваш виріб зроблено з мармуру, то луг не можна застосовувати, так як вона може пошкодити поліроль і залишити сліди.

Просто мити камінь недостатньо, потрібно використовувати ще і захисні засоби у вигляді воску або поліролю. Для фасадів існують ще спеціальні засоби для пожвавлення кольору.

На сьогоднішній день виробники випускають дуже багато засобів для очищення та захисту виробів з натурального каменю. До них відносяться різні мастики, шпаклівки, поліролі, спреї. З їх допомогою можна не тільки захистити камінь, а і закрити різні тріщини. В основному, якщо камінь міцної породи і всі монтажні роботи виконані якісно, то достатньо просто протирати поверхню кілька разів в тиждень сухою ганчіркою, і мити агресивними засобами.

Для захисту, а також підтримки кольору і блиску каменю застосовують спеціальні воскові поліролі. Серед таких препаратів прекрасно себе зарекомендували такі компанії як TENAX, ADRIA, ILPA, VELUREX

Наприклад:

1.     Rimuovi Graffiti

Очищуючий засіб для видалення графіту.Ця тиксотропна добре розчинна рідина ефективно видаляє графіт з кам’яних поверхонь.

2.     VELUREX Pulitero Neutro

Нейтральний багатофункціональний очищуючий засіб, особливо ефективний для догляду за кам’яними поверхнями. Завдяки нейтральному Ріг він не роз'їдає оброблені поверхні і, відповідно, його можна використовувати на будь-яких матеріалах: мармурі, граніті, кераміці, шифері, цементі та ін.

3.     VELUREX Stone Clean

Кислотний очищуючий засіб на водяній основі для догляду за кам’яними поверхнями. Застосована в ньому кислота є нетоксичною і не виділяє шкідливі для людини пари. Ефективний проти нальотів, іржі, плісняви і будь-яких видів забруднень. Засіб ідеально підходить для очищення поверхонь з природного каменю і матеріалів з цементу.

4.     VELUREX Stone Clean Pro

Концентрований засіб для глибокого очищення і знежирювання непокритих воском підлогових покриттів з каменю. Він призначений для регулярного догляду за покриттями з мармуру, граніту, шиферу, кераміки та цементу, які важко піддаються чищенню.

Stone Clean Pro також є відмінним засобом для зняття воску з поверхонь. Крім того, він легко видаляє фарби і різноманітні види забруднень, зокрема, плями, залишені автомобільними шинами. Засіб на поверхню, яка обробляється можна наносити ручним або механічним (однодискова машина, миючий порохотяг) способом.

5.     Acril Car

Просочення на основі розчинників, призначене для зміцнення бетонних та цементних основ, порфірового каменю, цегляних основ та ін. Невидимий водо-масловід-штовхуючий захисний засіб для зовнішніх дерев'яних і кам'яних поверхонь.

Це спеціально розроблений розчин на основі наночасток, призначений для обробки поглинаючих поверхонь [зовнішніх і внутрішніх). Водо-масловідштовхуючий ефект створюється вже через кілька годин після нанесення завдяки наночасткам, які дозволяють продукту глибоко проникати в поверхню.

6.     SCUDO IIMVISIBILE

Вже багато років успішно використовується в будівництві для прозорих, безбарвних і нелипких просочень будівельних матеріалів (таких, як: свіжий бетон, штукатурка, азбестоцемент, пористий бетон та ін.) Він також ефективний для обробки таких матеріалів, як: цегла, штучний і натуральний камінь, фарби на основі натуральних пігментів. Поверхні, оброблені SCUDO IIMVISIBILE, мають легку тональність; вони паропроникні, нелипкі, стійкі до лужності вапна. Цей захисний засіб не подразнює гуму і компенсаційні шви. Засіб можна наносити за допомогою валика з коротким ворсом, пензля, пульверизатора, методом занурення.

7.     SIL CAR

Водовідштовхувальне просочення для каменю і дерева, спеціально розроблене на основі наночасток, призначене для обробки поглинаючих поверхонь (зовнішніх і внутрішніх). Продукт після нанесення швидко і глибоко проникає в поверхню, яка поглинається завдяки наночасткам.

SIL CAR успішно використовується в будівництві для прозорих, безбарвних і нелипких просочень будівельних матеріалів (таких, як: свіжий бетон, штукатурка, азбестоцемент, пористий бетон та ін.) Він також ефективний для таких матеріалів, як: цегла, штучний і натуральний камінь, фарби на основі натуральних пігментів. Поверхні, оброблені SIL CAR, мають легку тональність; вони паропроникні, нелипкі, стійкі до лужності вапна.

SIL CAR можна наноситися валиком, пензлем, методом занурення або розпилення.

ЗАВДАННЯ: 

1. Опрацювати матеріал теми 9 та матеріал підручника "Матеріалознавство для будівельників" автор П.В. Кривенко, параграф 15, п.15.1-15.4

2.Написати реферат за наступними питаннями та надіслати на електронну пошту з поміткою ГРУПА 14.РЕФЕРАТ

1. За якими властивостями вибирають природні кам’яні матеріали для використання у будівництві. 

2. Надати класифікацію гірських порід. 

3. Надати класифікацію мінералів. 

4. Навести властивості мінералів. 

5. Порівняти такі властивості гірських порід, як спайність та злом.  

6. Надати характеристику вивержених магматичних гірських порід.  

7. Надати характеристику осадових гірських порід.  

8. Навести види і дати характеристику глибинних магматичних порід. 

9. Навести види виробів із гірських порід і сфери їх використання. 

10. Надати характеристику метаморфічних гірських порід.  

11. Навести полімінеральні і мономінеральні гірські породи. 

12. Надати характеристику породоутворюючих мінералів.