Лекція 4

Будівельні вироби і конструкції, виготовлені з природних кам'яних матеріалів, відзначаються такими з самими 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 при зведенні фундаментів, стінові вироби 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. При підвищенні 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 з 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 з 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 при наявності в повітрі сірчаного газу і вологи. У цьому разі на поверхні мармуру утворюється сірчиста, а потім і сірчана кислоти, що перетворює кальцій у гіпсовий порошок, який розчиняється за реакцією (3)

CaCO₃ + H₂SO₄ + 2H₂O → CaSO₄∙2H₂O + CO₂. (3)

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 підвищує 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, відносять надання їм такої форми, яка полегшує відведення води або застосування виробів з 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 і 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, внаслідок чого утворюється карбонат кальцію за реакцією (4)

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + 2NaCl. (4)

Подальше флюатування, тобто просочування розчином флюату (сіль кремнефтористо-водневої кислоти), у результаті активної реакції з карбонатом кальцію, істотно ущільнює поверхню каменю:

2CaCO₃ + MgSiF₆ = 2CaF₂ + SiO₂ + 2 CO₂ . (5)

Щоб запобігти вивітрюванню опоряджувальних матеріалів, виготовлених з деяких гірських порід, рекомендується послідовно просочувати їх поверхню рідким склом і хлоридом кальцію. У результаті 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.

Більшість керамічних матеріалів, особливо великої щільності мають високу корозійну стійкість до дії кислот і задовільну до лугів. Однак керамічна цегла, що складається переважно з кремнезему і глинозему, не стійка проти дії водяних розчинів лугів, що утворюють з глиноземом легкорозчинні солі, які вимиваються. Цегла легко руйнується під розпірно-розклинюючою дією кристалогідратів, що утворюються з розчинів солей, особливо сульфітів натрію і магнію. До цього слід додати, що незалежно від хімічних процесів звичайне зволоження керамічних виробів саме по собі сприяє зниженню їхньої міцності в морозостійкості. Тому керамічна цегла швидше піддається фізичній і хімічній корозії в місцях впливу систематичного зволоження, зокрема у фундаментах і в стінах вологих приміщень і т.д.

Слід відзначити, що хімічний вплив води на керамічні матеріали найбільше виявляється в теплу пору року, а фізичний вплив – у зимовий період, коли в порах збільшується об’єм замерзаючої вологи і її нагромадження в зоні замерзання внаслідок конденсаційних і міграційних процесів. Морозостійкість цегли в значній мірі можна передбачити технологією її виробництва, тобто заздалегідь забезпечити рівномірну щільність виробів по всьому об’єму і рівномірний розподіл вологи на проміжних етапах технології виробництва продукції.

Завдяки вмісту алюмосилікатів керамічні плитки досить стійкі проти впливу всіх органічних і мінеральних кислот, крім плавикової. Але їх лугостійкість залежить від складу і щільності матеріалу. Найбільшу лугостійкість мають плитки з черепком високої щільності.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Класифікація мінеральних матеріалів залежно від їх поводження в агресивних середовищах	\|	ЗАСОБИ АНТИКОРОЗІЙНОГО ЗАХИСТУ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.