Защита природных каменных материалов от разрушения
Процесс разрушения природных каменных материалов в конструкциях и сооружениях по аналогии с разрушением горных пород в природных условиях называют выветриванием или по аналогии с разрушением металлов - коррозией.
Основными причинами такого разрушения являются следующие:
• физико-химическое воздействие воды — ее растворяющая способность, особенно если в ней содержатся растворенные газы (СО7, SО2), а также замерзание ее в горах и трещинах, сопровождающееся появлением в материале больших внутренних напряжений;
• резкое изменение температуры, которое приводит к появлению на поверхности камня, особенно из полиминеральных пород, микротрещин, которые становятся очагами разрушения;
• различные микроорганизмы и растения (мхи, лишайники), поселяющиеся в порах и трещинах камня и извлекающие для своего питания щелочные соли и выделяющие органические кислоты.
Поэтому стойкость каменных материалов против коррозии тем выше, чем они плотнее (меньше пористость) и меньше их растворимость. Следовательно, все мероприятия по защите каменных материалов от коррозии должны быть направлены на предохранение их от воздействия воды и на повышение поверхностной плотности. Эти меры могут быть конструктивными и физико-химическими.
Конструктивная защита от увлажнения осуществляется путем устройства надлежащих стоков воды, придания каменным материалам гладкой полированной поверхности и такой формы, при которых вода, попадающая на них, не задерживается и не проникает внутрь материала.
Физико-химические мероприятия заключаются в создании на лицевой поверхности камня плотного водонепроницаемого слоя или ее гидрофобизации. Одним из таких способов повышения поверхностной плотности является флюатирование, при котором карбонатные породы пропитывают солями кремнефтористоводородной кислоты (флюатами). Это уменьшает пористость и водопоглощение поверхностного слоя и несколько препятствует загрязнению облицовки пылью. Некарбонатные пористые породы предварительно обрабатывают водными растворами кальциевых солей (например, хлористым кальцием), а после просушки — содой и флюатом.
Уплотнить поверхность камня можно также последовательной пропиткой растворимым стеклом и хлористым кальцием, в результате взаимодействия которых образуются нерастворимые силикаты кальция и кремнекислота, закрывающие поры. Эта же цель достигается при последовательной пропитке поверхности камня спиртовым раствором калийного мыла и уксуснокислого алюминия. В этом случае на поверхности камня образуется нерастворимая пленка соли жирной кислоты.
Гидрофобизация, т. е. пропитка пористого каменного материала гидрофобными (водоотталкивающими) составами, препятствующими проникновению влаги в материал, также повышает их стойкость против выветривания. Хорошие результаты дает пропитка кремнийорганическими жидкостями и полимерными материалами, а также растворами парафина, стеарина или металлических мыл (алюминиевого, цинкового и др.) в легкоиспаряющихся органических растворителях.
Вопросы и задания для самоконтроля
1. Приведите классификацию горных пород по условиям их образования.
2. Охарактеризуйте основные виды осадочных горных пород.
3. Перечислите горные породы, наиболее часто применяемые для внешней облицовки зданий и сооружений.
4. Приведите характеристику основных метаморфических горных пород.
5. Перечислите основные материалы и изделия, получаемые из горных пород.
6. Что представляет собой искусственный мрамор?
7. Какие виды фактур лицевой поверхности можно придать каменным материалам?
8. В чем причина разрушения природных каменных материалов в сооружениях?
9. Как предохранить каменные материалы в сооружениях от разрушения?
ГЛАВА 3
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ
Общие сведения
Древесина — один из древних строительных материалов. II разное время на территориях многих государств, в том числе России и Беларуси, создавались замечательные сооружения из древесины: мосты, крепостные сооружения, храмы, дворцы — смелые в плане инженерных решений и великолепные по своей архитектурной выразительности. Некоторые из них сохранились до наших дней как памятники архитектуры и зодчества. Например, в Минске по ул. К. Маркса сохранилось деревянное здание (жилище монахинь-бригиток), построенное в 30-е гг. XVII в.
Древесина характеризуется редким сочетанием положительных свойств. Это весьма легкий и в то же время прочный материал, экологически чистый, хорошо сопротивляется статическим и динамическим нагрузкам. Благодаря высокой пористости (30...80%) древесина имеет малую теплопроводность (0,16...0,30 Вт/м×К). Она легко поддается механической обработке, хорошо склеивается, удерживает металлические крепления (гвозди, шурупы, скобы). Современные передовые технологии в сочетании с уникальными природными свойствами Древесины позволяют создавать долговечные деревянные конструкции, восхищающие своей красотой и совершенством.
В клеточном строении древесины происходит постоянный обмен воздуха («дышит»), а относительная влажность внутри деревянных зданий поддерживается, как правило, на уровне 45...57%, что соответствует оптимальному диапазону влажно-I in (40...60%), при котором суммарное влияние вредных факторов на организм человека оказывается наименьшим. При ним бытует мнение, что древесина сосны и лиственницы обладает целительным действием.
Вместе с тем древесина обладает и некоторыми недостатками, ограничивающими область ее применения:
• анизотропностью (неоднородностью строения и свойств в разных направлениях);
• повышенной гигроскопичностью, что приводит к неравномерному набуханию, короблению и растрескиванию пиломатериалов и изделий;
• легкой возгораемостью;
• загниваемостью в переменно-влажностных условиях;
• наличием разнообразных пороков, снижающих ее сортность.