Факторы выветривания горных пород

1. Физические факторы

1.1. Влияние перепада температур особенно ощутимо в весенний период. Градиент температур между дневным max и предутренним min может составлять до 50⁰С, что приводит к растрескиванию и дальнейшей фрагментации камня. Из-за неравномерного прогрева камня внутри и на поверхности, а так же из-за разного коэффициента температурного расширения минералов в полиминеральных породах.

1.2. Механическое действие замерзающей воды является одной из самых существенных причин разрушения камня. Чем меньше размер пор и капилляров, тем выше морозостойкость камня, так как адсорбированная вода замерзает при гораздо более низких температурах, чем свободная вода. Закрытые поры тоже повышают морозостойкость, так как при замерзании воды в открытых порах вытесняется в закрытые.

1.3. Истирающее действие песка особенно усиливается в водном потоке.

2. Химические факторы.

2.1. Растворяющее действие воды проявляется особенно в углекислых водах. Карбонат кальция (СаСО₃) и карбонат магния (MgСО₃) растворяются в воде, придавая временную жесткость воде

СаСО₃+СО₂+Н₂О = Са (НСО₃)₂

Если продукт этой реакции уносится потоком, то дальнейшее растворение камня будет продолжаться.

2.2. Гидролитическое действие воды.

Гидролитическое разрушение камня рассмотрим на примере ортоклаза:

К₂О*Al₂O₃*6SiO₂+CO₂+2H₂O=Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O+K₂CO₃+4SiO₂

ортоклаз каолинит

Получающийся поташ К₂СО₃ и аморфный легко растворимый кремнезем вымываются, а нерастворимый каолинит образует месторождение новой осадочной породы - глины.

2.3. Разрушение камня газами, растворенными в воздухе. Особенно разрушительными оказываются сернистые и сернокислые газы, присутствующие в воздухе промышленных городов. Рассмотрим на примере мрамора.

СаСО₃+SO₃+2H₂O→CaSO₄*2H₂O+CO₂

мрамор гипс

Взаимодействие с сернистыми газами начинается с поверхности и сопровождается потерей полировки, а в дальнейшем и увеличением в объеме. Под действием сернистых газов разрушается не только мрамор, но и бетон и металл.

1. Органическое выветривание происходит в результате жизнедеятельности грибов, мхов, лишайников и др. Растительные организмы выделением кислоты, расклинивающим действием корней и поглощением, необходимых для жизни, минеральных солей, разрушают камни.

Защита строительного камня

Меры защиты можно разделить на две группы: предупредительные и лечебные.

Предупредительные меры в основном заключаются в правильном использовании камня и в конструктивных мерах. В связи с тем, что наибольшее разрушение камня происходит при его увлажнении нужно избегать в кладке горизонтальных поверхностей карнизов, сливов и др., то есть мест, где бы могла задерживаться вода.

Лечебные меры заключаются в консервировании камня пропитывание поверхностного слоя.

1. Флюатирование осуществляют солями кремне фтористоводородной кислоты (H₂SiF₆). Наиболее употребительны магниевые, цинковые и алюминиевые флюаты. Этот способ применяют в основном для защиты мраморов и известняков. Например, консервирование мраморного дворца в г. Петербург. При опрыскивании поверхности мрамора растворами флюатов получается трудно растворимые в воде соединения, образующие прозрачную пленку.

2СaCO₃+MgSiF₆= 2CaF₆+MgF₂+SiO₂+2CO₂↑

мрамор флюат

Выделяющийся с шипением углекислый газ свидетельствует о том, что процесс взаимодействия продолжается. Поверхность опрыскивают от 3 до 6 раз пока продолжается выделение СО₂↑.

2. Аванфлюатирование проводят для камней, не содержащих СаСО₃ (песчаник, кирпич). Для того, чтобы потом можно было бы провести флюатирование, предварительно на поверхности создают слой, содержащий СаСО₃. Для этого поверхность покрывают раствором хлористого кальция и поташа.

СаCl₂+K₂CO₃→KCl+CaCO₃

Поверхность, содержащую карбонат кальция опрыскивают раствором флюатов.

3. Гидрофобизация поверхности проводится опрыскиванием раствором поверхностно-активным веществом (ПАВ). Для этих целей используют следующие гидрофобные ПАВ: «Гидробарьер», «Силоксил», «Суперизол», «Дако-сил» (ГСК-1).

28