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.

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:

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.

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.