2.8. Wiadomości ogólne o korozji kamienia
2.8.1. Uwagi ogólne
Kamień jest najbardziej trwałym materiałem budowlanym, jednak i on ulega zniszczeniu wskutek wpływów zewnętrznych.
Najczęstszymi rodzajami korozji atakującej kamienie i inne materiały budowlane są: korozja fizyczna, chemiczna, fizykochemiczna i biologiczna. Poniżej zostaną one scharakteryzowane, natomiast metody zabezpieczenia przed korozją omówione są ogólnie w tomie 3/1.
2.8.2. Korozja fizyczna
Korozja fizyczna polega na niszczeniu materiału wskutek procesów fizycznych bez udziału reakcji chemicznych. Najbardziej typowym przykładem korozji fizycznej jest rozsadzające działanie zamarzającej wody. Woda zamarzając przy temp. O°C zwiększa swą objętość o 9%, a w temp - 22C, wskutek zmiany układu krystalicznego, objętość zwiększa się o dalsze 4,2%, tak że ogólny wzrost objętości wynosi 13,20/6 Jeśli woda, przechodząc w lód, nie ma możności swobodnego rozszerzania się, to wywiera znaczne ciśnienie na materiał, w którym się znajduje. Ciśnienie to wynosi w temp. O°C ok. 10,0 MPa, przy - 5°C ok. 61,0 MPa, w temp, 10cok. 113,0 MPa, przy 22°C ok. 205,0 MPa. PonadtowodaW naczyniach włoskowatych ulega przechłodzeniu i zamarza nie wtemperaturze O°C, lecz nawet w kilkanaście stopni niższej. Zamarzanie wody przechłodzonej przebiega spontanicznie, tzn. że od razu w całej swej masie przechodzi ona w lód, tak że ciśnienie na ścianki materiału ma charakter dynamiczny i działa bardziej niszcząco.
Proces ten powtarza się przy każdym cyklu zamarzania.
Im większą nasiąkliwość wykazuje kamień, tym mniejsza jest jego odpornoŚĆ na zamrażanie. Kamienie o teksturze warstwowej Pękają zwykle w płaszczyznach uwarstwienia, Bardzo szkodliwe jest działanie mrozu na kamienie zawierające grudki gliny i obce domieszki.
Obróbka powierzchni kamieni ma duży wpływ na ich mrozoodporność. Kamienie o powierzchni gładkiej, szlifowanej lub polerowanej są bardziej odporne od kamieni o powierzchni nierównej i porowatej.
Liczba cykli zamarzania decyduje o stopniu zniszczenia kamienia, dlatego też kamienie na południowych elewacjach budynków ulegają najszybciej zniszczeniu, gdyż w zimie słońce je nagrzewa od południa, powodując topnienie lodu, a po zachodzie słońca następuje ochłodzenie i ponowne zamarznięcie wody. Duża ilość opadów i częste przymrozki, np. w okolicach podgórskich, wpływają szkodliwie na trwałość kamienia. Znane są przypadki, że elementy kamienne, które przetrwały setki lat na południu lub dalekiej północy, uległy szybkiemu zniszczeniu po przeniesieniu do klimatu umiarkowanego (np. obeliski i posągi egipskie lub meksykańskie przywiezione do Stanów Zjednoczonych lub do Europy).
(…)
… z węglanem wapniowym wg wzoru
CaCO3 + H2O + CO2 = Ca (HCO3)2
tworząc łatwo rozpuszczalny kwaśny węglan wapniowy . Powoduje to roz-
mywanie kamieni lub ich składników, co można często zaobserwować na starych budowlach kamiennych. Znacznie groźniejsze mogą być wody gruntowe, zwłaszcza zawierające gnijące szczątki roślin, które mogą zawierać ok. 0,4-0,5% wolnego CO2.
b. Dwutlenek siarki SO2. Przy spalaniu węgla, który niemal zawsze zawiera pewną ilość siarczków, zwłaszcza pirytu FeS2 (w przeliczeniu zawartość siarki wynosi I do 2%), siarka przechodzi w dwutlenek siarki, a ten z wodą łączy się w kwas siarkawy H2SO3' który utlenia się częściowo do kwasu siarkowego H2SO4. Oba te kwasy powodują bardzo silną korozję niemal wszystkich materiałów budowlanych, a specjalnie kamieni zawierających węglan wapniowy (wapienie, marmury, dolomity itp.), reagując z nimi wg wzoru
CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + H2O +CO2.
Niektóre bardzo szczelne wapienie, np. wapień jurajski, są odporne na działanie dwutlenku siarki, gdyż gips tworzy na nich szczelną powłokę, tzw. białą patynę chroniącą przed dalszym niszczeniem. Większość jednak kamieni nie ma tej odporności.
Inne czynniki chemiczne występują rzadziej i głównie w okolicach…
… krystalograficznych, np. kalcyt, mika lub skaleń, zmiany temperatury powodują utratę spoistości. Objawia się to w postaci rys i odprysków.
Rozluźnienie struktury poważnie zmniejsza odporność na zamrażanie i wtedy obie przyczyny powodują szybkie niszczenie kamienia.
2.8.3. Korozja chemiczna
Korozja chemiczna jest ściśle związana z zatruciem środowiska i zasięg jej stale się zwiększa. Korozja chemiczna zachodzi niemal…
… silnie uprzemysłowionych.
Spośród nowo opracowanych, biotechnologicznych metod ochrony starych budowli kamiennych przed destrukcyjnymi skutkami działania kwaśnych opadów deszczowych (korozja chemiczna) na uwagę zasługuje stosowana we Francji technika pokrywania skorodowanych kamieni roztworem zawierającym pewien gatunek bakterii. Przetwarzają one wapń w kalcyt - bardzo twardy kryształ, dobrze znany…
… kamieniach osiadają mchy i porosty, których korzenie wydzielają niszczące kamień kwasy i dwutlenek węgla.
Znane są wypadki, że korzenie drzew posadzonych zbyt blisko budynku spowodowały rozsadzenie fundamentów z kamienia. Nawet zwykła trawa i chwasty rosnące w spoinach kamienia powodują jego powolne niszczenie. Znacznie niebezpieczniejsze jest działanie bakterii, np. tiobakterie utleniają siarczki…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)