Средства для обработки натурального камня Часть 1

В последнее время заметно растет популярность использования натурального камня в строительстве и отделке жилых и офисных зданий.

Камень используется как снаружи, для облицовки фасадов, входных групп и изготовления архитектурных элементов, так и внутри помещений для придания изысканности и неповторимости интерьеру.

Однако для того, чтобы сохранить идеальный внешний вид и долговечность изделий и архитектурных форм из натурального камня, за ним необходим правильный и своевременный уход. Казалось бы, что может навредить камню, который благодаря своим физико-химическим свойствам применяют для изготовления ответственных элементов интерьера: ступеней, столешниц для кухонь и ванных комнат, подоконников и др.

Натуральный камень — это материал, требующий к себе особого отношения при использовании. Процесс распада природного камня, применяемого для строительства, зависит от целого ряда факторов. В первую очередь, это свойства самого камня (минералогический состав, пористость и т.п.), затем идут климат, смежные материалы, с которыми контактирует камень (известка, другие виды камней и т.д.) и, наконец, методика обработки от загрязнения (очистка, использование водоотталкивающих материалов и пр.). Пористость является основной причиной быстрого загрязнения природного камня т.к. вода проникает в природный камень.

Незащищенные покрытия из природных камней подвергаются воздействию различных внешних факторов: сезонного колебания температур, высокой влажности, нефтепродуктов, кислоты, щелочи, соли, ультрафиолетовых лучей и пр. Влияние данных факторов ведет к разрушению камня и требует сложных и трудоемких работ по восстановлению каменной поверхности (снятие верхнего слоя, а зачастую и всего покрытия).

Одной из болезней известковых песчаников может стать затвердевание оболочки, которое вызвано растворением минерала и оседанием его рядом с поверхностью. В результате этого, поверх ослабленной сердцевины образуется твердая корка, но песчаник кажется абсолютно невредимым. Однако, после нарушения целостности корки, сердцевина стремительно разрушается.

Гранит, конечно же, более долговечен, чем песчаник, но и он подвержен разрушению. Поскольку гранит не столь пористый как песчаник, его разрушение, в большинстве случаев, носит поверхностный характер в виде выкрашивания и отслаивания.

Влияние климата на разрушения природного камня очень велико. Например, камень, демонстрирующий прекрасную стойкость к разрушению в глубине континента, может быстро деформироваться под воздействием морских солей, при использовании его вблизи побережья. Изменение климата неизбежно и при строительстве следует учитывать этот фактор. Если климат станет более влажным, это приведет к увеличению количества наростов биологического характера на зданиях. Скорее всего, это повлияет и на механическое разрушение камня, поскольку повышенный уровень влажности служит катализатором деструктивных процессов. Известь составляет значимую часть каменной кладки, поэтому особенно важно использовать правильно составленные известковые смеси. Например, использование извести с повышенной плотностью и непроницаемостью приводит к тому, что движение жидкости (а, значит, и разрушительные процессы) происходит внутри камней, а не в известковых швах между ними. Излишне густой известковый раствор вреден и для гранита, поскольку далеко не все его типы отличаются низкой пористостью. Под воздействием климатических факторов пористость увеличивается, и влага начинает проникать внутрь камня. Разница в степени пористости прилегающих камней может повысить уязвимость камня для распада. Там где пористый камень (например, песчаник) прилегает к менее пористому (например, к граниту), движение влаги ограничено. Это, в конечном счете, ведет к разрушению. Еще одна важная проблема – химическая несовместимость соприкасающихся камней. Например, известняки могут выделять соли кальция, которые будут разрушительно действовать на прилегающие камни. Поэтому надо с особой тщательностью подойти к выбору природных камней для отделки фасадов, обращая внимание на их совместимость. Осторожности требует и нанесение сколов на камень в процессе ремонта и реставрации фасадов.

Загрязнение атмосферы напрямую влияет на природный камень, разрушая его. В камень попадают вредные соли, особенно, соли сульфата — их кристаллизация под поверхностью камня ломает соединение между зернами камня. Такого рода разрушения прекрасно заметны на улицах с интенсивным дорожным движением, ему подвержены, как песчаники и известняки, так и граниты.

Разрушение камня особенно вредно, когда оно затрагивает функциональные элементы, такие как перевязки каменной кладки. Частичное или полное разрушение таких деталей приводит к тому, что фасад становится менее защищен от атмосферных осадков. В свою очередь, это ведет к росту увлажнения, расположенной ниже, каменной кладки, что только ускоряет разрушительные процессы. Если не предпринять соответствующие меры, распад будет прогрессировать и может затронуть не только декоративные, но и структурные элементы, тем самым, нарушая общую устойчивость фасада.

Различные микроорганизмы и растения, поселяясь в трещинах камня, выделяют органические кислоты, которые в свою очередь разрушают камень. Различные газы, присутствующие в воздухе, например, углекислый газ, интенсивно разрушают поверхность известняков и мраморов.

Итак, из-за начального состояния камней: трещиноватости, ломкости, химического состава и пр., по причинам: растворенных в воде солей, вредных веществ, кислотных газов; применения жестких строительных растворов происходит разрушения изделий из природных камней.

Виды разрушений:

• физическая коррозия:

• ¾замораживание-оттаивание;
• ¾кристаллизация солей;
• ¾гигрическое разбухание/усадка;
• ¾гидратация солей;

• химическая коррозия:

• ¾потеря качеств из-за трансформации нерастворимого вяжущего в растворимые соли, которые часто больше по объему, например, известь + серная кислота = гипс + вода + двуокись углерода (образованный гипс по объему вдвое больше извести);

• биокоррозия;

• ¾поражение стройматериала микроорганизмами (водоросли, мхи и бактерии) вследствие химического воздействия продуктов их жизнедеятельности (кислот).

Итак, главной причиной разрушения натурального камня, является вода, которая транспортирует вредные соли. Результатом различных процессов выветривания камня или коррозии, является потеря его прочности. Потери могут быть поверхностными или глубинными. Последствиями являются – вредные образования, отслаивание, осыпание, шелушение,

Изделия из природного камня требуют тщательного ухода, даже не смотря на исключительные свойства. Уход за «живыми» камнями позволяет значительно продлить срок их службы, сохранить презентабельный внешний вид на долгие годы.

Правильный уход имеет решающее значение для хорошего внешнего вида камня. При регулярном применении специальных химических средств, покрытие из камня будет становиться раз от раза прекраснее, и иметь более насыщенный цвет.

Для предохранения природных каменных материалов в конструкциях зданий и сооружений от выветривания, а, следовательно, и повышения их долговечности необходимо выполнять определенные мероприятия – конструктивные или химические. Конструктивные мероприятия обеспечивают правильный и быстрый сток воды с поверхности камня, а также получение за счет шлифования и полирования плотной лицевой поверхности. Химические – предусматривают пропитку поверхности пористого камня специальными составами, которые предохраняют ее от проникания влаги. С целью повышения долговечности облицовок из природных камня рекомендуется покрывать и пропитывать их водоотталкивающими составами, применять пленкообразующие полимерные материалы, препятствующие проникновению влаги в поры каменной облицовки. Конструктивные и химические мероприятия, применяемые в совокупности, приводят к значительному увеличению долговечности изделий из природного камня.

Основной уход за натуральным камнем сводится к двум главным процедурам защите и очистке.

Средства для ухода за камнем делятся на:

• однокомпонентные (пропитки, очистители);
• двухкомпонентные (клеи, пломбираторы).

Основа средств по уходу за камнем бывает трех видов:

• полиэстер (полиэфир) – высокомолекулярные соединения;
• акрил полимеры на основе производных акриловой кислоты и материалов из них;
• эпоксидная смола – с отвердителями создает устойчивые полимеры.

Полиэстеры – легкие, «дышащие», быстросохнущие, износостойкие материалы. Они прекрасно сохраняют форму, устойчивы к световому и тепловому воздействию.

Акрил устойчив к воздействию света, кислот, слабых щелочей, органических растворителей.

Эпоксидные смолы стойки к действию галогенов, кислот, щелочей, обладают высокой адгезией к металлам. В не отвержденном состоянии эпоксидные смолы достаточно ядовитые вещества и могут навредить здоровью.

Основное назначение средств по уходу за камнем:

• защита;
• лечение (санация);
• укрепление;
• очистка;
• реставрация;
• обновление камня;
• уход за камнем.

Понятие реставрация включает в себя ряд мероприятий и способов, которые могут носить:

• консервирующий – укрепление камня – выравнивание потерь прочности;
• реставрирующий – замена камня, деталей изделия, замена частей камня реставрирующими смесями;
• консервирующе-профилактический – гидрофобизация – предотвращение поступления воды и вредных веществ как защита от коррозии;
• реставрирационно-профилактический – восстановление первоначального вида, защита от непогоды, защита от воды.

1. Основные принципы ухода за камнем.

1.Регулярность.

Каждый вид природных камней требует своего временного промежутка для ухода за ними в процессе эксплуатации.

Например: пористые породы (сланец, известняк, мрамор) необходимо обрабатывать один раз в (6…9) месяцев, менее пористые (гранит и др.) – раз в год-полтора.

2.Применение только специальных средств.

Применение бытовых моющих средств не только не улучшит внешний вид изделий из природного камня, но и через некоторое время, они перестанут отвечать эстетическим нормам. Так что применение специальных средств убережет изделия от непредвиденных дефектов, полученных в результате эксплуатации и не надлежащего ухода, и значительно продлит срок их службы.

3.Строгая последовательность операций ухода за натуральным камнем.

Уход за натуральным камнем должен быть не хаотичным, представлять комплекс последовательно выполняемых операций.

После укладки камень необходимо очистить от остатков клея, пыли других загрязнений и применить один необходимых очистителей. Затем покрыть защитным водоотталкивающим составом, т. к. вода является главной причиной появления пятен. И, в заключение, нанести натирки или средства с противоскользящим эффектом.

Через определенное время, необходимо использовать средства по уходу за камнем.

Восковые защитные покрытия улучшают внешний вид природного камня, защищают его в процессе эксплуатации, восстанавливают блеск изношенных потерявших полировку каменных поверхностей.

Существуют восстанавливающие средства для усиления и оживления цвета камня, маскировки сколов и микротрещин. С помощью специальной шпаклевочной массы, подобранной по цвету, можно устранить мельчайшие трещины и каверны на поверхности камня, образующиеся в процессе его механической обработки.

Если повреждения достаточно серьезны, необходимо прибегнуть к переполировке или перешлифовке изделия. Это более быстрый и экономичный вариант, чем замена облицовки.

Для ухода за натуральным камнем необходимо правильно подбирать моющие средства. Для этого рекомендуются моющие средства с нейтральным уровнем рН (power Hidrogen – «сила водорода»), который показывает число водородных атомов в данном растворе. Кислотно-щелочное равновесие рН – соотношение кислоты и щелочи в растворе. Нейтральная среда при соотношении рН = 7,0. Чем ниже уровень рН, тем среда более кислая.

Кислотная среда 0…6.9	Нейтральная среда 7,0	Щелочная среда 7,1…14
Фрукты, фруктовые соки Вина, шампанское Бытовые моющие средства	Специальные средства по уходу за камнем	«Стрипперы» Обезжиривающие средства Аммиак Грязь, земля Большинство универсальных бытовых чистящих средств

Большинство камней чувствительны как к кислотным, так и щелочным моющим средствам. Кислоты губительно влияют на камень, растворяя кальций. Особенно это проявляется у мрамора, известняка, травертина, мраморизованных известняков и др. камней содержащих кальций.

Щелочные средства как правило не травмируют камень, так как кислотные, однако, используя их длительное время, эти средства удаляют с камня блеск. Такие щелочные очистители, как «стрипперы» (средство для глубокой очистки), можно использовать для очистки особо загрязненных поверхностей, но без применения горячей воды, т.к. она усиливает реакцию, что принесет вред камню. Причем после его использования необходимо тщательно вымыть нейтральным средством.

Поэтому, для ежедневного ухода за камнем, рекомендуется нейтральные средства, которые проверяют на небольшом участке поверхности.

2. Классификация пятен.

Все разнообразие возможных пятен можно объединить в группы:

• органические (кофе, чай, соусы, горчица т. д.);
• неорганические (чернила, краска и т. д.);
• масляные;
• биологические (плесень, мох и т. д.);
• «металлические» (ржавчина, окись меди и т. д.);
• «водяные пятна» или «кольца».

Способы удаления пятен различны в зависимости от характера пятен. Поэтому перед использованием средств для очистки необходимо определить происхождение пятна и строго следовать технологии применения.

В результате удаления пятен могут быть получены разные результаты, которые зависят от подбора средства (неправильно определено происхождения пятна), давности образования пятна или не совсем выдержанной технологии применения.

Пятно удалено – все процедуры выполнены правильно.

Пятно удалено не полностью – происхождение пятна определено верно, процедуру повторить два и более раз (давность образования пятен – особенно для жирных).

Пятно не удалено — происхождение пятна определено не верно, соответственно не правильно выбрано средство и давность образования пятен.

Пятна (на мраморе, травертине, известняке и др. содержащих кальций в большом количестве) от коррозии, полученные кислотными или высоко-щелочными средствами, удалить можно только переполировкой.

3. Очистители камня.

Очистка является одной из важных процедур в уходе за натуральным камнем.

После проведения строительных работ требуется очистка от цемента и др. загрязнений. Глубокая очистка камня, предшествует шлифовке и полировке. Профессиональная чистка натуральных камней не только обновит поверхность камня, но и позволит существенно продлить срок службы.

Существует множество камней разных по своему минеральному составу и физико-механическим характеристикам. Поэтому очистка камня различается выбором вида защиты и способами дальнейшего ухода.

Вне зависимости от камня очистка начинается с оценки степени загрязнения. Только точное определение происхождения загрязнений, времени их появления и особенностей материала позволит правильно подобрать очиститель камня.

Правильно подобранные средства могут удалить загрязнения, а не сделать их больше, «загнать» вглубь, или еще хуже – повредить очищаемую поверхность. Для очистки мрамора лучше применять средства на основе воска. Это позволит восстановить блеск поверхности камня.

При проведении работ по очистки фасадов возможно применение нанотехнологий. На поверхность наноситься слой средства, которое разлагает загрязнения под действием солнечных лучей, и во время дождя грязь смывается естественным путем. Эффект такой обработки сохраниться может до трех лет.

Очистка от высолов является наиболее сложным по выполнению видом работ. Образование высолов может быть результатом высыхания зданий, когда влага естественным путем выводится изнутри пористых материалов и выносит на поверхность солевые растворы. Другой причиной проступания солевых отложений на поверхности является плохая гидроизоляция. Кроме того, кристаллы соли могут образоваться после выпадения осадков, содержащих соли и кислоты. Такой фактор, как сезонная возможность проведения очистки (работы не проводятся при температуре ниже +5°С, во время и сразу после выпадения осадков) затрудняет проведения работ. Средства очистки подбираются в зависимости от причин появления солевых отложений, химического состава и характеристик камня.

При удалении граффити надо иметь в виду, что их существует более 25 видов. Информация о времени появления граффити, состава нанесенного красочного слоя и характеристик материала позволят правильно подобрать очиститель камня.

Очистительные препараты обеспечивают очистку от строительной грязи, масел, жиров, цемента, ржавчины, плесени, краски с одновременным созданием защитных и противоскользящих пленок на обрабатываемой поверхности.

4. Защитные пропитки для натурального камня.

Действия защитных пропиток опирается на такие характеристики взаимодействия поверхностей твердых тел с молекулами воды, как:

• гидрофильность (от греч. hydor — вода и philia – любовь) – характеристика интенсивности молекулярного взаимодействия вещества с водой, способность хорошо впитывать воду, а также высокая смачиваемость поверхностей водой;
• гидрофобность (от греч. hydor — вода и рhobos — боязнь, страх) – это физическое свойство молекулы, которая «стремится» избежать контакта с водой. Сама молекула в этом случае называется гидрофобной. Вода на гидрофобных поверхностях собирается в капли с низкими значениями угла смачивания.

Под понятием «водоотталкивающее импрегнирование» имеется в виду, эффективная обработка строительного материла с целью придания ему водоотталкивающих свойств. Водоотталкивающее импрегнирование с точки зрения физики заключается в повышении граничного поверхностного натяжения между строительным материалом и водой, попадающей на его поверхность.

При этом гидрофобные качества получают также и все поры, капилляры и трещины, они отталкивают воду и поэтому не смачиваются ею. При ширине трещин до 0,3 мм водяные капли перекрывают их, не просачиваясь внутрь трещин. Эффект, достигаемый за счет придания поверхностям водоотталкивающих качеств, — сохранение их чистоты; это связано с тем, что вода, содержащая частички грязи, не может проникнуть в толщу материала. Кроме этого, импрегнирование защищает от воздействия на него агрессивных ионов, разрушительные свойства которых проявляются только в присутствии воды; таким образом, рассматриваемая обработка поверхностей строительных материалов защищает последние от окисей серы.

Абсолютно гидрофобных веществ нет.

Защиту применяют, для того чтобы подчеркнуть природную окраску и структуру камня, облегчить уход за ним, а также предохранить поверхность камня от воздействия воды, грязи, масел и жира применяют.

Основные виды химических средств, для защиты натурального камня:

• пропитки, не меняющие внешний вид камня (без эффектов);
• пропитки, выделяющие цвет камня и подчеркивающие его текстуру;
• лаки, придающие камню матовость или блеск, а также износостойкость;
• моющие средства, убирающие грязь и высолы с камня;
• специальные клеи и мастики для камня, полироли;
• средства по уходу за камнем (мрамором, гранитом, песчаником, сланцем и т.п.).

Пропитки, не меняющие внешний вид камня (без эффектов).

Это специальные химические составы, проникающие в поры камня и не оставляющие на поверхности следов, подтеков, пленок. Эти вещества формируют защитный слой внутри камня. После нанесения и высыхания, обработанный камень по виду не отличается от необработанного. Эффект становиться заметен лишь только при воздействии на поверхность вредных внешних факторов (воды, масел, загрязнений), которые не проникают внутрь, а скапливаются на поверхности и при желании могут быть легко удалены с поверхности.

Пропитки, выделяющие цвет камня и подчеркивающие его текстуру.

Эти пропитки обладают эффектом «мокрого камня», их чаще всего используют для защиты камня не обработанного (дикого). Благодаря этому эффекту кроме защиты камень приобретает насыщенный естественный цвет, однако на его поверхности отсутствует лаковая пленка и блеск.

Все пропитки очень легки в применении, наносятся при помощи чистой ткани или кисточки и сохнут в течение (15…20) мин. При желании и большой пористости поверхности пропитку камня можно повторить.

Лаки.

Лаки используют в основном для придания глянца неполированной поверхности камня (торцы, термообработанные части и т.д.).

Моющие средства, убирающие грязь и высолы с камня.

С помощью моющих средств можно удалить въевшуюся в поверхность камня грязь, смыть цементную вуаль, образовавшуюся после укладки камня, удалить ржавчину и высолы с гранитных фасадов, а также масляные и другие загрязнения. Моющие средства делятся на два вида:

• нейтральные (на основе щелочи);
• сильнодействующие (на основе соляной кислоты).

Полироли.

В качестве полиролей чаще всего используют воск в густом виде, либо жидком в зависимости от материала. Воск равномерно наносится на поверхность камня и сохнет в течение 5..10 минут. После высыхания поверхность растирается металлическим фетром вручную либо при помощи низкооборотной шлифовальной машины. Для окончательной полировки можно использовать войлок или чистую ткань. После обработки поверхность приобретает глубокий бриллиантовый блеск, а также защищает поверхность от вредных веществ.

5. Клеи.

Клеи предназначены для склеивания частей изделий, шпаклевания пор и трещин на поверхности, усиления натуральных камней. Они бывают одно-, двух- и трехкомпонентными.

Все клеи, используемые для натуральных камней, можно разделить на три основные группы.

Группы	Компоненты		Пропорции
Полиэстер (полиэфир)	Смола	Отвердитель	100:(1…5)%
Акрил	Смола	Отвердитель	100:(1…5)%
Эпоксидные	Смола	Отвердитель	1:1; 2:1; 4:1;

Основной недостаток – это усадка. Усилие склеивания уменьшается на величину реакций от усадки клея. Она может достигать 12%.

Силы взаимодействия клея с материалами.

Однако, путем применения специальных наполнителей (для шпатлевок) можно снизить величину усадки до (2…3)%.

Усадка зависит не только от наполнителей, но и от реактивности (скорости протекания полимеризации)

Гелеобразование происходит:

• (10…15) мин. – для полиэфирных клеев;
• (20…40) мин. – для эпоксидных клеев.

Должно строго соблюдаться пропорциональное соотношение компонентов по инструкции, а общее количество клея необходимо такое, которое можно успеть нанести ~ за одну минуту до начала гелеобразования.

Достаточно важной характеристикой клея является прочность. Поэтому выбирать клей для использования необходимо, чтобы прочность клея была выше прочности склеиваемых материалов.

В состав полиэфирных клеев могут входит следующие компоненты:

собственно клеи:

• очень жидкие;
  • жидкие;
  • кремообразные;
  • пастообразные;

• колеровочные препараты:
  • красители;
  • система цветных клеев;

• отвердители;
• разбавители.

Шпатлевки и клеи на полиэфирной основе – двух компонентные системы. Они отличаются простотой в применении, имеют короткий период отверждения хорошие механические свойства.