Выветривание природных каменных материалов. Защита природного камня от разрушения.

Выве́тривание — Совокупность процессов физ и хим разрушения ГП и слагающих их минералов на месте их залегания: под воздействием колебаний температуры, циклов замерзания и химического воздействия воды, атмосферных газов и организмов.

Процесс выветривания горной породы состоит из мех-го разрушения и хим. разложения. Мех-ое разрушение происходит в рез-те воздействия переменной температуры, воды, ветра, хим-ое – в рез-те воздействия различных реагентов, например воды и углекислоты.

Основные причины выветривания: замерзание воды в порах и трещинах, вызывающее внутреннее напряжение; частое изменение температуры и влажности, вызывающее появление микротрещин; растворяющее действие воды и понижение прочности при водонасыщении; химическая коррозия под действием газов (О2, СО2 и др.), и веществ, растворенных в грунтовой или морской воде. Различные микроорганизмы и растения, поселяясь в порах и трещинах камня, извлекают для своего питания щелочные соли и выделяют органические кислоты, вызывающие биологическое разрушение камня.

Конструктивно защиту от увлажнения осуществляют путем устройства надлежащих стоков воды, придания каменным материалам гладкой поверхности и такой формы, при которых вода, попадающая на них, не задерживается и не проникает внутрь материала. К химическим мероприятиям относят создание на лицевой поверхности камня плотного водонепроницаемого слоя или ее гидрофобизацию(т.е. пропитка пористого каменного материала гидрофобными (водоотталкивающими) составами, препятствующими проникновению влаги в материал, также повышает их стойкость против выветривания). Одним из способов повышения поверхностной плотности является флюатирование, при котором карбонатные породы пропитывают солями кремнефтористододородной кислоты, например флюатом магния. В результате происходящей реакции:2CaCO3 + MgSiF6 = 2CaF2 +MgF2 + SiO2 + 2CO2. в поверхностных порах камня выделяются практически нерастворимые в воде фториды кальция и магния и кремнезем, уменьшая пористость и водопоглощение поверхностного слоя и несколько препятствуя загрязнению облицовки пылью. Некарбонатные пористые породы предварительно обрабатывают водными растворами кальциевых солей, например хлористым кальцием, а после просушки — содой, затем флюатом.Хорошие результаты дает пропитка кремнийорганическими жидкостями и другими полимерными материалами, а также растворами парафина, стеарина или металлических мыл (алюминиевого, цинкового и др.) в легкоиспаряющихся органических растворителях (бензине, лаковом керосине и т. д.).Долговечность пористого камня значительно увеличивает пропитка его поверхностного слоя раствором мономера с последующей полимеризацией мономера в порах камня при термокаталитической или радиационной обработке.

13. Глины: условия образования, составы и основные свойства глин

Основным сырьевым материалом для производства строительных керамических изделий является глинистое сырье, применяемое в чистом виде, или с добавками – отощающими, порообразующими, пластификаторами.

Глинистое сырье (глины и каолины) – продукт выветривания изверженных полевошпатных ГП, содержащий примеси других ГП. Глинистые минеральные частицы диаметром 0,005 мм и менее обеспечивают способность при растворении водой образовывать пластичное тесто, сохраняющее при высыхании приданную форму, а после обжига приобретающее водостойкость и прочность камня. Помимо глинистых частиц в составе сырья имеется определенное содержание пылевидных частиц с размерами зерен 0,005-0,16 мм и песчаных частиц с размерами зерен 0,16-2 мм. При сушке глиняное тесто теряет воду и уменьшается по объему. Этот процесс называется воздушной усадкой. Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка. В зависимости от этого глины делятся на: 1) высокопластичные (80-90% глинистых частиц, число пластичности более 25, водопотребность более 28%, воздушная усадка 10-15%); 2) средне- и умеренно-пластичные (имеют в своем составе30-60% глинистых частиц, число пластичности 15-25, водопотребность 20-28%, воздушная усадка 7-10%); 3) малопластичные (5-30% глинистых частиц, число пластичности 7-15, водопотребность до 20%, воздушная усадка 5-7%). Глинистые частицы в большинстве своем состоят из вторичных минералов: каолинита Аl₂О₃*2SiO₂*2H₂О, монтмориллонита Аl₂О₃*4SiO₂*4H₂О, гидрослюдистых и их смесей. 1) Глины с преобладающим содержанием каолинита имеют светлую окраску, слабо набухают при взаимодействии с водой, малопластичны, малочувствительны к сушке. 2) Глины, содержащие монтмориллонит, весьма пластичны, сильно набухают, чувствительны к сушке и обжигу. Химический состав глин выражается содержанием различных оксидов. В керамическом сырье содержание оксидов колеблется в пределах: SiO₂ – 40-80%, Al₂O₃ – 8-50%, Fe₂O₃ – 0-15%, CaO – 0.5-25%, MgO – 0-4%. Качество глинистого сырья для производства керамикиоценивается по ряду показателей: пластичности, связующей способности, усадке, спекаемости и огнеупорности. Под пластичностью понимается свойство глины во влажном состоянии принимать под влиянием внешнего воздействия желаемую форму без образования разрывов, трещин и сохраняющуюся при последующей сушке и обжиге. Количественно пластичность выражается числом пластичности: Пл = WT - WР, где WT и WР - значения влажности, соответствующие пределу текучести и пределу раскатывания глиняного жгута, %. • Высокопластичные глины характеризуются числом пластичности более 25, • среднепластичные 15-25, • умереннопластичные – 7-15, • малопластичные – не более 7 (ГОСТ 9169). Усадка — это уменьшение линейных размеров и объема глиняного сырца при его сушке (воздушная усадка) и обжиге (огневая усадка). Усадку выражают в процентах от первоначального размера изделия. В среднем огневая усадка составляет 2-8%, а воздушная колеблется от 2 до 12%. Спекаемостью глин называют их свойство уплотняться при обжиге и образовывать камнеподобный черепок. Интервал спекания легкоплавких глин (для производства кирпича, керамзита) 50-100 °С, огнеупорных глин – 400 °С (tc-tА). Чистый каолинит плавится при 1770 °С, однако примеси (Fe2O3, СаСО3 и др.) понижают эту температуру.