Способы защиты каменных материалов от воздействия окружающей среды

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Методы защиты природных каменных материалов от разрушения

Разрушение каменных материалов может происходить под действием воды как растворителя. Особенно активно действует на карбонатные породы вода, содержащая углекислоту, сернистые и другие кислотные соединения. Каменные материалы разрушаются также при переменном действии воды и мороза. Если горная порода состоит из нескольких минералов, то разрушение ее может происходить от изменения температуры вследствие того, что коэффициент линейного расширения разных минералов не одинаков.

Горные породы разрушаются также от воздействия органических кислот. Частицы пыли неорганического и органического происхождения, являющиеся бытовыми или промышленными отходами города, оседают на поверхности и в порах камня; при смачивании их водой возникают бактериологические процессы с зарождением микроорганизмов, которые разрушают камень за счет образования органических кислот. Скорость разрушения горной породы зависит также от качества и структуры ее, выражающихся в наличии микротрещин, микрослоистости и размокающих и растворимых веществ.

Для защиты каменных материалов от разрушения необходимо прежде всего предотвратить проникновение воды и ее растворов в глубину материала, для этого применяют так называемое флюатирование. При обработке известняка флюатами (например, кремнефтористым магнием) образуются нерастворимые в воде соли, которые закрывают поры в камне и тем самым повышают его водонепроницаемость и атмосферостойкость.

От воздействия углекислоты и образования сульфатов облицовочные камни предохраняют путем пропитки их на глубину до 1 см горячим льняным маслом. Для предохранения от проникновения воды поверхность камня покрывают слоем раствора воска в скипидаре, парафина в легком нефтяном дистилляте или каменноугольном дегте. Защищают каменные материалы от разрушения также конструктивными мерами, например путем образования хорошего стока воды с поверхности камня, придания камню гладкой поверхности и т. д.

Источник

Каменные материалы в строительстве. Способы их защиты

Как защитить каменные материалы в строительстве.

Каменные материалы в строительстве. Способы их защиты

Виды горных пород

Природными каменными материалами называют строительные материалы, получаемые из горных пород за счет применения механической обработки (дробление, раскалывание, распиливание, шлифование и полирование).

• глубинные (гранит, диорит, габбро, лаброзит);
• излившиеся (порфиры, диабаз, базальт);

• рыхлые (пепел, пемза);
• цементируемые (туф);

Механического отложения (обломочные):

• рыхлые (песок, гравий);
• цементируемые (песчаник, конгломерат);

Хемогенные (доломит, магнезит, гипс).

Органогенные (известняк, ракушечник, мел, диатомит).

• Измененные магматические (гнейсы);
• Измененные осадочные (мрамор, кварциты).

Эти материалы широко применяются в строительстве, также являются основным сырьем для получения минеральных вяжущих веществ, сырьем для искусственных каменных материалов.

Применяется в строительстве в виде кусков горной породы неправильной формы (рваный бут).

Получают из осадочных горных пород взрывным способом.

Плиты получают из слоистых горных пород. Масса отдельных бутовых камней достигает 20-40 кг. Предел прочности не менее 10 МПа. Коэффициент размягчения не ниже 0.75. В них не должно быть трещин, расслоений и рыхлых прослоек. Служит для кладки фундаментов, стен не отапливаемых зданий, подпорных стенок. Отходы при заготовке бутового камня дробят и используют в виде щебня для бетона.

Стеновые камни и блоки получают из известняков, вулканических туфов с плотностью до 2200 кг/м³. Размеры камней для ручной кладки 390х190х190. Правильную геометрическую форму получают методом выпиливания из массива, а неправильную — взрывом. Горные породы для стеновых камней и блоков должны иметь прочность не ниже 25 МПа, а коэффициент размягчения не ниже 0.6.

Облицовочные камни и плиты из природного камня получают распиливанием или раскалыванием с последующей механической обработкой. Для наружной облицовки должны быть атмосферостойкими, без трещин, без следов выветривания, иметь красивую и неизменяемую окраску.

Из отходов облицовочных камней делают мозаику.

Способы защиты каменных материалов

Конструктивные — обеспечить правильный и быстрый сток воды с поверхности камня, шлифование и полирование до плотной и гладкой поверхности.

Химическая пропитка поверхности пористого камня специальными составами (флюсты и гигрофорбирующие растворы).

Различные механические способы обработки делят природные каменные материалы на следующие основные виды:

• Гравий, песок (добываются при просеивании и промывании горных пород с рыхлой структурой);
• Бутовый натуральный камень (извлекается в открытых карьерах таких осадочных пород, как песчанки, известняки при помощи направленных взрывов);
• Щебень (получают при дроблении пород);
• Камни и блоки (их распиливают непосредственно при добыче в карьере камнерезными машинами из таких легких пород, как ракушечники и туфы);
• Фасонные изделия, камни для облицовки, плиты (получают на предприятиях, специализирующихся на камнеобработке, из пород с высокими декоративными свойствами — мрамора, известняка, гранита).

Природным каменным материалам надо соответствовать различным требованиям СНиП и ГОСТ, которые предъявляются в зависимости от вида их назначения или использования (например, отделка зданий внутри или снаружи, область дорожного строительства или сооружения гидротехнического характера).

К наиболее широко используемым материалам относятся гравий, песок и щебень. Их повсеместно используют для изготовления строительных растворов и смесей как наполнители. Бутовый камень используется наиболее часто при закладке фундамента различных зданий или стен с подпорной функцией и т.д. Пиленные блоки или камни применяют чаще всего для возведения стен при местном строительстве. Материалы, обладающие высокими декоративными свойствами и долговечностью (фасонные изделия, облицовочные камни, плиты) обладают различной характерной поверхностью или фактурой. Такие природные каменные материалы широко применяются для настилки полов, при сооружении ограждений и парапетов, изготовления ступеней, для отделки здания снаружи и внутри. Эти фактурные материалы (тесанные, полированные, колотые, шлифованные) применяются так широко в результате не только декоративных свойств, но и постепенным снижением их себестоимости в результате использования таких последних методов добычи, как механизированное раскалывание, применение алмазных инструментов, термообработки.

Известняки — это осадочная порода, сформированная главным образом кальциевым карбонатом или кальцитом, имеет четко выраженное слоистое строение, которое приобретает в процессе образования. Часто известняки содержат большое количество другой формы кальциевого карбоната — арагонита, также в малых количествах присутствует двойной карбонат магния (кальция) или различные переходные формы между доломитом, известняком и доломитовым изветняком. В процессе образования известняков водой приносятся глиняные частицы, что размывает отчетливые границы между такими породами, как глинистый известняк, глинистый сланец или известняк. Кремень тоже достаточно часто сопровождает известняк в виде кремниевых конкреций (желваков) или явно или неявно выраженных слоев. В процессе глубинного метаморфизма известняк — эта мягкая, легко царапающаяся ножом порода — образует мрамор. При метаморфизме под воздействие высоких температур и большого давления, кальций постепенно проходит стадию перекристаллизации и образует мозаичную структуру. При этом процессе образуются изометричные, с четкими границами, зерна, примерно одинакового размера, слагающие плотные агрегаты.

Известняк имеет объемную плотность 2,2-2,7, с разбавленной кислотой вступает в бурную реакцию. Преобладающий цвет — серый, белый, коричневатые оттенки, по может иметь различную окраску, включая черную.

Известняк по степени использования уступает только песчаникам и гравийным отложениям, так как легко обрабатывается, обладает прекрасными химическими свойствами и широко распространен.

Гравий — это рыхлая горная порода, сложенная обломками различных минералов и пород размером, по разным данным, 1 — 10 мм или 2 — 20 мм в поперечнике. По фракции гравий делиться на:

• мелкий (1 -2,5 мм);
• средний (2,5 – 5 мм);
• крупный (5 – 10 мм).

Виды происхождения гравия различны:

Часто гравий под воздействием глиняных частиц и воды цементируется и образует гравелиты.

Применение гравия: дорожное строительство, наполнитель бетона, строительный материал.

Гранит — образуется в следствии гранитизации самых различных пород под влиянием метаморфизма, магматизма и часто имеет смешанное происхождение. Гранитные массивы преобладают в земной коре (больше континентальной), это горная порода является наиболее распространенной. Структура породы явнокристаллическая, может изменяться от мелкозернистой до крупнозернистой, что является следствием очень медленного застывания изверженных магматических пород на большой глубине.

Дата публикации статьи: 3 июня 2017 в 12:45
Последнее обновление: 29 сентября 2021 в 11:44

Источник

Способы защиты каменных материалов от воздействия окружающей среды

Основной причиной разрушения каменных материалов в cооружениях является физико-химическое воздействие воды, так как и другие факторы разрушения (мороз, химические влияния) действуют сильнее всего в присутствии воды.

Чтобы предохранить камни от разрушения, принимается ряд мер:

• а) конструктивная защита открытых частей сооружений; так, парапетам, карнизам, пояскам и т. п. придают такую форму, чтобы вода не могла на них задерживаться;
• б) придание камням плотной и гладкой поверхности (лучше всего полированной); если камни вследствие недостаточной плотности не полируются, то следует пропитать их на достаточную глубину составами, уплотняющими поверхность камня и затрудняющими проникновение воды в его поры.

Один из таких способов защиты материалов(кремнефторизация поверхности или флюатирование) был предложен Д. И. Менделеевым и разработан проф. Н. А. Белелюбским применительно к известнякам (а также и к искусственным камням — бетонам).

При пропитывании известняков раствором флюатов (солей кремнефтористоводородной кислоты) происходит следующая реакция:

Получающиеся новообразования (CaF2, MgF2 и SiO2) нерастворимы в воде. Они отлагаются в порах, делая поверхностный слой камня более плотным, уменьшают капиллярный подсос воды, а также препятствуют загрязнению облицовки пылью.

В последнее время для повышения долговечности каменных облицовок в нашей строительной практике, получила применение пропитка наружных слоев известняка, песчаника и др. камней с пористостью, превышающей 5%, гидрофобными («водоотталкивающими») составами, препятствующими проникновению атмосферной влаги внутрь материала.

По исследованиям М. И. Субботкина лучшие результаты защиты материалов дает пропитка растворами парафина, стеарина или металлических мыл (алюминиевого, цинкового и др.) в легко испаряющихся органических растворителях (бензине, лаковом керосине и т. д.).

Несколько меньший эффект дает последовательная пропитка водными растворами веществ, в результате взаимодействия которых стенки пор камня покрываются гидрофобными оболочками. Для этого поверхность пористого каменного материала покрывают сначала (с помощью кисти или из краскопульта) водным раствором водорастворимых алюминиевых или цинковых солей (алюминиево-калиевых квасцов, сернокислого или хлористого алюминия, сернокислого или хлористого цинка и т. п.).

После высыхания поверхность камня дважды покрывают горячим раствором мыла, растворимого в воде (мылонафта, технического или хозяйственного мыла). Взаимодействие этих двух растворов дает алюминиевые или цинковые мыла, почти нерастворимые в воде и уменьшающие смачиваемость поверхности камня и дает хорошую защиту этим материалам.

Источник

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.

Читайте также:  Правильный способ кодирования графических изображений

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;

• загниваемостью в переменно-влажностных условиях;

• наличием разнообразных пороков, снижающих ее сортность.

Источник