Технологии реставрации

Эффективное укрепление кладки из натурального камня

Максимально возможное сохранение исторического камня или кирпича составляет основу подхода к реставрации кладки на объектах культурного наследия. Вычинку камня применяют только при глубоких и объемных повреждениях. В случае деструкции только в поверхностной зоне кладки замену камня не производят, а восстанавливают профиль камня и кладочных швов с использованием специальных реставрационных и шовных растворов. При этом следует учитывать, что, как правило, структура исторического камня в поверхностной зоне ослаблена. Это ослабление связано с потерей прочности за счет расширения исходного порового пространства. Степень потери прочности зависит как от внешних нагрузок (интенсивности климатических и атмосферных воздействий), так и от свойств самого камня (порода, плотность, впитывающая способность) и может варьироваться от простого поверхностного снижения прочности или разрыхления структуры в приповерхностной зоне до гораздо более серьезных случаев с образованием внутренних ослабленных слоев или поверхностных корок (в результате химических изменений на поверхности камня, например, за счет воздействия промышленных загрязнений воздуха) (рис.1).

©

В рамках мероприятий по консервации или реставрации кладки из природного камня, требуется проведение предварительного укрепления ее структуры за счет направленного заполнения порового пространства, образовавшегося в результате процессов выветривания. Главной задачей при этом является достижение прочностных параметров камня, близких к изначальной. Полученный профиль прочности должен быть максимально плавным, без «резких перепадов» и образования внутренних ослабленных или переукрепленных зон (рис. 2). В противном случае существует опасность в дальнейшем получить когезионный разрыв в структуре камня. Важно отметить, что другие параметры камня (помимо прочности), такие как паропроницаемость, цвет и пр. не должны быть изменены в процессе работ по камнеукреплению.

Требуемый эффект достигается за счет корректного подбора системы камнеукрепителей. В основе подбора лежат данные, полученные в рамках комплексных инженерно-технические исследований, в частности полученной информации о породе камня, его водопоглощении и распределению прочности по сечению.

Для укрепления структуры используются составы на основе сложного эфира кремневой кислоты. В основе эффекта таких камнеукрепителей лежит химическая реакция эфира кремниевой кислоты (Si(EtOH)4) с водой (H20) до образования силикагеля (SiO2iaq), который и обеспечивает укрепляющее действие. Реакция протекает по формуле:


Si(EtOH)4 + 4H2O—> SiO2aq+ 4tOH


В качестве побочного продукта реакции выделяется этанол, создающий легкий запах этилового спирта безопасный для здоровья производителя работ.

Для подбора оптимальной системы компания Remmers предоставляет целый ассортиментный ряд камнеукрепителей под маркой KSE, имеющих различную величину молекул эфира кремневой кислоты (как мономерные, так и олигомерные). Комбинирование молекул разного размера в готовом продукте позволяет широко варьировать его свойства, в частности так называемую "долю осаждения геля" (количество силикагеля, образующегося в пористой структуре обрабатываемого камня).

Кроме изменения доли осаждения геля, есть возможность регулировать глубину проникновения состава и скорость реакции за счет изменения вида и количества катализатора, а также использования специальных органических растворителей. Для достижения требуемого профиля прочности в сечении камня необходима система различных типов укрепителей.

Камнеукрепители Remmers KSE включают составы, которые различаются по следующим критериям:

  • по «содержанию вяжущего» – т.н. доле осаждения геля
  • по структуре геля – с содержанием или без содержания эластифицирующих структурных веществ
  • по механизму адгезии к основанию.

Из разных комбинаций этих параметров появилась линейка камнеукрепителей, которая дает широкие возможности выбора и адаптации составов для основания, нуждающегося в укреплении.

Продукт Remmers Свойства
KSE 100
  • доля осаждения геля: ~ 10%
  • содержит специальный растворитель
KSE 300

  • доля осаждения геля: ~ 30%
  • не содержит растворитель
KSE 300 E
  • доля осаждения геля: ~ 30%
  • не содержит растворитель
  • содержит эластифицирующие компоненты
KSE 510
  • доля осаждения геля: ~ 42%
  • не содержит растворитель
KSE 300 HV
  • доля осаждения геля: ~ 42%
  • не содержит растворитель

Все камнеукрепители на основе эфира кремниевой кислоты обладают важным характерным свойством, отличающим их от других укрепляющих составов: образующийся силикагель обладает собственной пористостью. Эта так называемая вторичная пористость обеспечивает сохранение капиллярной активности и паропроницаемости укрепленного материала.

©

Первичная проверка эффективности камнеукрепителей в построечных условиях возможна достаточно простым методом. На фото 1 показаны образцы камнеукрепителей, которые были взяты для сравнения. В качестве одного из образцов был взят достаточно часто встречающийся на объектах материал стороннего производителя.

Для испытания было взято по 100 грамм каждого состава. Это дает возможность сразу оценить разность составов по плотности. Кроме этого, заметна разность цветовых оттенков составов, что может повлиять на оттенок камня светлых тонов.

©

Фото 2 сделано через 2 недели. Для составов KSE (образцы 2 и 3) четко виден процесс образования силикагеля. Образец под номером 1 потерял часть объема, но процесса образования силикагеля не наблюдается.

©

Через 4 недели процесс образования силикагеля в образцах 2 и 3 закончился. Разница в объеме полученного силикагеля четко видна, и если взвесить, то получим требуемые 30% и 10%. Образец 1 остался в жидком состоянии и перестал терять объем. Дальнейшее выдерживание образца 1 в течение 6 месяцев не показало принципиальных изменений. Кроме этого, кварцевый песок, пропитанный данным составом, также остался в мокром состоянии.

©

Безусловно, реставрация ОКН по-прежнему является сложным и наукоемким процессом. И материалы для реставрации должны соответствовать поставленным задачам. К сожалению, так бывает далеко не всегда. Ни в коем случае несоответствующий задаче материал не может быть допущен для применения на объекте. Последствия такого применения могут быть очень негативные, а восстановление после этого окажется невозможным или очень дорогостоящим. И часто недостаточным является наличие описания на этикетке или в технической информации. Материал обязательно должен быть проверен в действии.

Таким образом, эффективность и долговечность мероприятий по реставрации каменной или кирпичной кладки во многом зависит от качественно разработанных проектных решений с научно-обоснованным применением подобранных и проверенных составов на каждого этапа производства работ.


Автор Сергей Шибаев