07.06.09

Реставрация и ремонт

Сохранение памятников старины, обновление и возвращение в строй исторических зданий и сооружений – неотъемлемая часть национальной культуры. Реставрация уникальных российских храмов, исторических центров и зданий социально-культурного назначения требуют серьезных усилий, материальных вложений и применения эффективных ремонтных и отделочных материалов.

Коррозия строительных материалов

Капиллярно-пористая структура минеральных материалов, их гидрофильность и химический состав позволяют установить причины коррозионных процессов, характер которых в самом общем виде можно представить следующим образом.

1. Физическая коррозия, куда относятся:
   • Выщелачивание материала, обусловленное вымыванием извести - гидроксида кальция.  Гидроксид кальция Са(ОН)₂ является продуктом гидролиза составляющих цементного камня: трехкальциевого силиката и трехкальциевого алюмината. Его растворимость составляет в среднем 1,3 г/л и возрастает при непрерывной фильтрации воды через материал. При этом существенно увеличивается количество новых и объем существующих в бетоне капилляров и пор.
   • Механическая деструкция как результат замерзания воды в порах материала с соответствующим увеличением объема и распирающим действием льда.

2.     Химическая коррозия как результат взаимодействия составляющих материала с окружающей средой, куда относятся:

• Разрушение материала вследствие атмосферного воздействия. Это прежде всего химические реакции минеральных составляющих СаО, Са(ОН)₂ с кислотными оксидами – компонентами индустриальных выбросов (оксиды азота, серы), это хлористый водород, образующий с водой соляную кислоту. Наконец, и это существенно важно, - растворение карбоната кальция СаСО₃ под действием избыточного количества СО₂, образующегося в атмосфере в результате смещения углекислотного равновесия в сторону образования так называемой «агрессивной» углекислоты:

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О = Са(НСО₃)₂

Смещение углекислотного равновесия в атмосфере вызвано с одной стороны техногенными выбросами кислого характера, с другой стороны экологическими бедствиями (лесные пожары и т.д.)

Образование водорастворимого гидрокарбоната кальция приводит к размыванию и разрыхлению материала, что особенно опасно для известьсодержащих композиций, покрытых слоем так называемой «патины» - прочной пленки СаСО₃, а также для бетона и мраморных сооружений.

 С другой стороны избыточная карбонизация материала ведет к снижению пористости легких известковых систем, поскольку объем твердой фазы при карбонизации увеличивается на 11%:

Са(ОН)₂ + СО₂  = СаСО₃

Следует отметить, что объемная карбонизация опасна для бетона, так как существенно понижает щелочность материала, что может вызвать коррозию металлической арматуры.

·       Разрушение материала вследствие воздействия со стороны земли. Постоянно действующий капиллярный подсос грунтовых вод приводит не только к физическому вымыванию гидроксида кальция, но и накоплению в материале солей. Водносолевая коррозия, особенно от действия хлоридов и сульфатов, приводит к образованию новых солевых структур сложного состава, сильно гидратированных, существенно увеличивающих кристаллизационное давление. Так NaCl реагирует с алюминатными минералами, компонентами цементного камня с образованием гидрохлоралюминатов; сульфаты грунтовых вод реагируют с трехкальциевым алюминатом 3СаО*Al₂O₃ c образованием объемной структуры: 3CaO*Al₂O₃*3CaSO₄*30Н₂О, что в итоге ведет к разрушению материала.

В ряде случаев наблюдается вспучивание материала в результате действия содержащегося в почве активного аморфного кремнезема SiO₂, проникающего в бетон с почвенной влагой. При этом образуются объемные водные гидросиликаты натрия: nNa₂O*mSiO₂*хН₂О, способствующие коррозионному разрушению.

Специфика ремонта и реставрации старинных сооружений

Исторические сооружения, храмы и памятники архитектуры строились с преимущественным использованием природного камня и материалов, основным компонентом которых являлась известь. Известь выдерживалась в специальных «творильных»  ямах для придания нужных свойств, чем и объясняется долговечность старинных сооружений. Однако с изменением состава атмосферы, особенно в крупных мегаполисах, коррозионное воздействие на материалы существенно увеличилось. Поверхностная «патина» (СаСО₃) известковых покрытий стен, деталей и форм разрушается под действием  кислотных дождей и агрессивной углекислоты.

В настоящее время можно выделить несколько основных направлений обеспечения сохранности памятников старины. К ним относятся:

·       Технические способы защиты сооружений от воды и атмосферных воздействий: устройство дренажных систем, горизонтальная отсечка грунтовой влаги, защита наружных икон органическим стеклом, тентовые конструкции и т.д.

·       Теплофизические методы: теплоизоляционные устройства, препятствующие теплопереносу через стены, а также создание искусственного микроклимата вокруг сооружения путем ограниченного воздушного обогрева.

·       Химические методы, применение которых возрастает ежегодно в связи с прогрессом в области создания новых строительных материалов с заданными свойствами и внедрением новых технологий.

Специалисты по реставрационным работам отмечают, что современные материалы для индустриального строительства не всегда подходят для ремонта и реставрации старинных зданий. Известь производится по другой технологии, традиционные цементные материалы тяжеловаты и обладают малой паропроницаемостью, гипс плохо совместим с известью и цементом.

Поэтому чрезвычайно большое значение имеет профессиональный подбор эффективно работающих материалов в качестве модифицирующих, структурирующих и защитных систем.

Химические методы реставрации и ремонта предполагают в первую очередь, соответствующую подготовку поверхности.

Обновление старой поверхности начинается с очистки от продуктов коррозии и других наслоений. Здесь при непрофессиональном выборе способа очистки легко повредить основной материал, поэтому пескоструйная и тем более дробеструйная виды обработки вряд ли приемлемы. Современные способы очистки предлагают пароструйную, ультразвуковую и для уникальных памятников - супердорогую лазерную очистку поверхности.

Первичным химическим воздействием на очищенную поверхность является ее санация, куда входят антисептирование и обессоливание.

Длительное воздействие влаги приводит к появлению на стенах множественных колоний органического происхождения: плесень, водоросли, грибы. В зависимости от степени бактериального поражения определяется характер антисептирования. Как правило, это применение органических жидкостей пролонгированного действия, уничтожающих колонии и предотвращающие возможность их дальнейшего появления. Примером такой жидкости является RENOGAL –универсальный антисептирующий состав для любых минеральных поверхностей.

Следующий этап – преобразование водорастворимых солей. Поступая по капиллярам вместе с грунтовыми водами, соли остаются в кладке после испарения воды. Как уже было отмечено выше, распирающее давление  кристаллизационных структур формирует новые капилляры и поры. Преобразование в водонерастворимые кремнефтористые соли (например действием раствора ESCO-FLUAT) приводит к кольматации пор. Тем самым закрывается доступ последующему транспорту солей с водой и существенно замедляется солевая коррозия материала.

Наиболее сложной и ответственной частью реставрационных работ является третий этап – структурное укрепление материала. Сложность проблем заключается в достижении необходимой прочности: когезионной – между частицами старого материала и адгезионной, обеспечивающей сцепление ремонтного материала с основным. Кроме того, ремонтные составы не должны вносить химических изменений в структуру основы, ибо это может повлечь возможную деструкцию материала. Исходя из этих основных предпосылок, целесообразно использование химически родственных систем, близких по составу и свойствам природным материалам: известковые вяжущие, каменную муку, тщательно разработанные по рецептуре сухие ремонтные смеси, легкие «дышащие» штукатурные составы, активный кремнезем.

При проведении реставрационно-защитных  работ хорошо зарекомендовали себя системы санирующих штукатурок TНERMOPAL в сочетании с силикатной краской ADICOR-SK.

Основным ремонтно-штукатурным составом является THERMOPAL-SR22 – цементно-известковая, на легких и пористых заполнителях, гидрофобная, санирующая штукатурка, обладающая способностью скапливать в себе соли. Сухая растворная смесь, приготовленная в заводских условиях, затворяется водой и содержит в свежеприготовленном растворе до 27 объемных % пор. Высокая степень паропроницаемости и возможность распределения в порах продуктов кристаллизации и гидратации солей позволяют использовать штукатурный состав для влажных  наружных и внутренних стен, обеспечивая долговечность и необходимые эксплуатационные свойства материала.

В качестве финишной штукатурки и шпаклевки для создания гладкой внешней поверхности используется THERMOPAL –FS33 – сухая трассово-известковая смесь с добавкой веществ, усиливающих адгезию. Штукатурка паропроницаема, отверждается без усадочных трещин и технологична в работе. Наносится на слегка увлажненную поверхность.

Последним системным компонентом в ремонтно-реставрационном процессе является силикатная краска ADICOR-SK. Это специальная однокомпонентная краска с высокой адгезионной и диффузионной способностью, которая, благодаря наличию кремневых веществ, образует однородную пленку на минеральной поверхности. Содержит высококачественный белый пигмент и специальные наполнители, определяющие высокую покрывающую способность краски.

В качестве разбавителя и грунтовки используется прозрачный раствор ADICOR-G, стабилизирующий минеральную поверхность перед последующей окраской.

Указанная система была использована при ремонте и реставрации поврежденных участков ряда исторических сооружений в г.Астрахани.

До ремонта                                                 После ремонта

Помимо указанной выше системы санирующих штукатурок, можно воспользоваться специальной добавкой для цементно-известково-песчаных смесей. Это THERMOPAL-P – порообразующая и гидрофобизирующая добавка для приготовления ремонтных паропроницаемых штукатурных растворов со степенью пористости до 30%. Количество добавки равно 1,25% к весу вяжущих материалов. Эти растворы могут быть применены для ремонта и выравнивания поверхностей стен из природного камня и кирпича перед нанесением штукатурки THERMOPAL-SR22.

Наряду с вопросами структурного укрепления серьезное значение имеет проблема гидрофобизации материала в целях защиты от атмосферных воздействий.

Гидрофобизация материала может происходить как путем добавок соответствующих веществ в исходные строительные смеси, так и с помощью пропиточных систем, основу которых составляют кремнийорганические соединения.

Добавки производят гидрофобно-пластифицирующее и уплотняющее действие на бетоны и растворы, препятствуют карбонизации бетона и известковых систем, повышают атмосферостойкость материалов. Механизм этого воздействия достаточно хорошо изучен, и водонепроницаемость достигается путем точного распределения в строительном растворе гидрофобизирующих групп вводимойдобавки (ASOLIN-DM, ASOLIN-K).

Действие кремнийорганических соединений неоднозначно. Низкомолекулярные кремнийорганические жидкости с короткими алкильными заместителями у атома кремния (этоксисилоксаны) могут вступать в химическое взаимодействие с известь содержащими материалами, образуя твердые, атмосферостойкие продукты. Примером такого действия является силоксановая жидкость ASOLIN-OH30, которая в процессе реставрации исторических памятников производит глубинную обработку выветренных и разрушенных зон строительных материалов с образованием новых продуктов, не адсорбирующих грязь. Применяется для реставрации каменной кладки (натурального камня), штукатурного гипса и фресок, кирпича и терракоты.

Низкомолекулярные полисилоксаны с длинными алкильными цепочками используются в качестве пропиточных составов для минеральных пористых материалов. Пропиточная жидкость ASOLIN-WS обладает ярко выраженным гидрофобизующим эффектом за счет оптимального соотношения между длиной основной цепи, определяющей глубину проникновения, и величиной водоотталкивающего углеводородного радикала. Состав применяется для защиты от атмосферной влаги фасадов из кирпича, силикатного кирпича, бетона, минеральных штукатурок и красок.

Защитой от грунтовой воды является горизонтальная отсечная гидроизоляция – заслон от поднимающейся в стенах капиллярной влаги.

Следует отметить, что особенностью старинных сооружений является нарушение систем горизонтальной гидроизоляции в связи с естественным подъемом грунта. Усиливающийся капиллярный подсос воды, особенно в условиях влажных грунтов, интенсифицирует процессы разрушения.

Отсечная гидроизоляция осуществляется путем иньектирования под давлением в специально подготовленные шпуры гидрофобизирующего материала, например силиконовой микроэмульсии AQUAFIN-SMК, образующейся путем разбавления концентрата. При этом образуются частицы размером 40 – 70 нм, гидрофобизирующие внутренние стенки капилляров.

В качестве горизонтальной отсечки может быть использован раствор AQUAFIN-F, действие которого основано на реакции с известью и образовании труднорастворимых соединений, перекрывающих капиллярную структуру.

Подводя итоги, следует отметить, что только комплексная защита с системным выбором строительных материалов конкретного назначения может дать положительные результаты в решении сложных проблем ремонта и реставрации старинных сооружений.

Специальные атмосферостойкие ремонтные составы на основе цемента

Представляем систему защиты поверхности непроезжих площадей мостов, тоннелей и других бетонных сооружений, работающих в условиях повышенной влажности и интенсивных воздушных потоков. Защита предусматривает обработку как новой, так и старой, ремонтируемой поверхности.

Для защиты новой бетонной поверхности используется система шпаклевка/краска. Выравнивание мелких дефектов поверхности осуществляется с помощью шпаклевки МS05, c дисперсностью 0,1 – 0,5 мм. Затворяется только водой, полимерные компоненты входят в сухую смесь. Шпаклевка паропроницаема, устойчива против старения, воздействия мороза и знакопеременных температур, тормозит процессы карбонизации. Обладает высокой адгезией к бетонной поверхности – адгезионная прочность через 7 дней 1,3 МПа, через 28 дней 2,5 МПа.

В качестве окрашивающего состава используется тонкослойное защитное покрытие 02С на водно-акриловой основе. Наносится как на сухую, так и на матово-влажную поверхность, в последнем случае наиболее экономично. Покрытие обладает высокой атмосферостойкостью в разных климатических и погодных условиях. Обладает устойчивость к морозу и размораживающим солям. Не желтеет. Сдерживает усадочные проявления и укрепляет близлежащие к поверхности области материала. Наносится в два слоя.

Если речь идет о ремонте и защите старой поверхности, то следует применить ремонтно-восстановительную систему, включающую четыре состава:

• MSO2 – коррозионная защита и связующий слой. Сухая смесь, содержащая полимерный порошок, затворяется только водой. Служит не только коррозионной защитой стальной арматуры, но и создает одновременно адгезионный слой для последующих защитных слоев. Водонепроницаема, паропроницаема. Устойчива к морозу и размораживающим солям. Предотвращает карбонизацию.
• MS20 – высокотехнологичный ремонтный раствор. Оптимальное средство для восстановления мостов в трудных климатических условиях. Сухая смесь модифицирована полимерными добавками и затворяется только водой. Дисперсность 0,1 – 2,0 мм. Обладает высокой адгезионной прочностью и характеризуется быстрым набором прочности при сжатии: через 3 дня – 27 МПа, через неделю – 42 МПа, через 28 дней – 54 МПа. Прочность на растяжении при изгибе составляет около 20% предела прочности при сжатии.

• MS05 – охарактеризованная выше тонкая шпаклевка.
• О2С -   охарактеризованное выше тонкослойное защитное покрытие.

Более подробную информацию получите по телефону 8-926-535-39-36