Автор: Николай ВОЛОДИН,
руководитель направления развития профессионального клининга АРУК,
Журнал Cleaning №4, 2016 год

Природный камень (горные породы) – красивый и долговечный материал, широко используемый в строительстве. Горные породы также используются и в качестве сырья для производства нерудных материалов, минеральных вяжущих веществ и искусственных каменных материалов.

Если рассматривать искусственные каменные материалы с позиций теории композиционных материалов, то их можно отнести к композитам, как и большинство искусственных строительных и традиционных природных материалов. Композиционные материалы – это гетерогенные системы, состоящие из двух или более компонентов, где один из компонентов является матрицей, то есть непрерывно распространен по всему объему, а другой армирует и упрочняет систему, прерывно распределяясь в теле матрицы.

В качестве матрицы в искусственных каменных материалах применяют минеральные (неорганические) и синтетические (органические) вяжущие вещества. В результате затвердевания вяжущих веществ изделия приобретают камневидное состояние.

Эти материалы широко распространены в строительстве как заменители природного камня при внутренней и внешней отделке зданий.

Для подбора оптимальных технологических процессов уборки и ухода за искусственными каменными материалами необходимо знать и понимать их строение и свойства.

Искусственные материалы на минеральных вяжущих

Минеральными вяжущими называют порошкообразные материалы, которые при затворении водой образуют пластично-вязкое тесто, способное со временем самопроизвольно затвердевать. Различают два вида таких вяжущих – это те материалы, которые способны затвердевать и сохранять прочность только на воздухе (воздушные вяжущие), и те, которые затвердевают и длительное время сохраняют прочность не только на воздухе, но и в воде (гидравлические вяжущие). К воздушным относят: гипс, магнезиальные вяжущие, жидкое стекло, известковые вяжущие, к гидравлическим – различные виды цементов, гидравлическую известь.

В качестве армирующих и упрочняющих компонентов применяют различные неорганические и органические материалы. К неорганическим относятся каменная мука, песок, гравий, щебень, металлы, а к органическим – дробленая древесина, древесная мука, материалы растительного происхождения. В качестве упрочняющих волокнистых материалов используются асбест, стойкое к щелочам стеклянное волокно и др.

К основным видам материалов на основе минеральных вяжущих относятся:

• бетон, железобетон и изделия из цемента;
• гипсовые и гипсобетонные материалы и изделия;
• силикатные материалы и изделия;
• магнезиальные материалы и изделия;
• асбестоцементные материалы и изделия.

Искусственный камень на основе гидравлических вяжущих, прежде всего на основе цементов, обладает существенным недостатком – он может подвергаться коррозии. Большое количество веществ, попадающих на поверхность как естественным путем, так и при эксплуатации и уборке, может разрушить его. Чистая вода является агрессивной средой по отношению к цементному камню, растворяя и вымывая из него гидроксид кальция. Не менее агрессивным по отношению к цементным и бетонным полам является индустриальное (веретенное) масло. Оно сравнительно быстро проникает в структуру бетона, насыщает его и проникает насквозь, при этом прочность бетона уменьшается, что приводит к его разрушению.

Некоторые вещества при взаимодействии с составляющими цементного камня образуют легко растворимые соли, которые затем вымываются, разрушая структуру материала. В ряде случаев в ходе взаимодействия веществ внутри камня образуются соединения (как правило, это кристаллогидраты), имеющие больший объем по сравнению с исходными продуктами реакции. Образование таких соединений приводит к возникновению сильных внутренних напряжений, образованию трещин и деструкции материала.

При этом бетон и цементные материалы наиболее распространены в индустриальном и жилищном строительстве. Из бетона изготавливают различные по форме и размерам бетонные и железобетонные строительные изделия и конструкции, из него возводят монолитные здания и сооружения. Бетон используют не только для изготовления основания полов, но и для финишных покрытий (чистого пола).

По виду применяемого вяжущего вещества бетоны могут быть цементные, силикатные, гипсовые, асфальтовые, полимерцементные и полимербетоны (на синтетических смолах).

Свойства бетонных полов зависят от характера заполнителей, применяемого вяжущего и метода изготовления. В качестве заполнителей используются речной песок, каменная мелочь, гравий из твердых пород (гранит, базальт, диабаз, кварцит и т.п.).

Бетонные и железобетонные изделия, изготовленные в заводских условиях, по физико-механическим показателям превосходят монолитные бетонные полы аналогичного состава. По стойкости к истиранию высококачественные бетонные плиты не уступают некоторым сортам гранита. Уложенные в соответствии с требованиями технологического процесса полы из бетонных плит промывают слабым раствором соляной кислоты, а затем чистой водой. Высушенный пол натирают белым воском.

Монолитные бетонные полы выполняют заливкой бетона между деревянными рейками с последующим уплотнением вибраторами (виброрейками) или катками. Поверхности бетонного пола можно придать любую фактуру. Для получения гладкой поверхности полностью отвержденный бетон шлифуют шлифовальными машинами. В помещениях с повышенной нагрузкой для снижения уровня истираемости в верхний слой бетона включают металлические добавки – «сталебетон», высокопрочные минеральные добавки (корунд, карборунд и т.п.) – «диамантобетон» или специальные упрочняющие смеси – топпинги.

Цементные полы отличаются от бетонных тем, что вместо тщательного выравнивания их покрывают тонким слоем цементного раствора с песком. Цементные полы имеют низкую устойчивость к истиранию.

И бетонные, и цементные полы в процессе эксплуатации выделяют большое количество пыли. Образование пыли происходит не только за счет истирания поверхности, но и за счет различных видов коррозии бетона (углекислотной, сульфатной, хлоридной и пр.). Для укрепления верхнего слоя бетонных и цементных полов применяются различные методы:

• флюатирование;
• нанесение защитного полимерного покрытия;
• комбинированный метод – флюатирование поверхности пола с последующим нанесением полимера.

Флюатирование можно проводить на всех бетонных и цементных полах за исключением сталебетона. Метод флюатирования по своей химической сути аналогичен кристаллизации мрамора и заключается в обработке заранее обеспыленного, вымытого и хорошо просушенного пола раствором гексафторсиликата магния, гексафторсиликата алюминия или гексафторсиликата цинка (фторосиликат Кесслера) в кислотном буфере (рН ~ 1–2). Соли фторкремниевой кислоты (флюаты) вступают в химическое взаимодействие со свободной известью в кислой среде с образованием не растворимых в воде соединений – фтористого кальция (CaF2, плавиковый шпат), бифторида магния (MgF2) и аморфного диоксида кремния (SiO2, трепел).

В результате поверхность бетонного или цементного покрытия становится более твердой и устойчивой к истиранию. У нее усиливаются гидрофобные свойства.

Нанесение защитного полимерного покрытия включает в себя неглубокую пропитку верхнего слоя материала с образованием тонкой поверхностной пленки. Полимер герметизирует поры покрытия и изолирует его от влаги и агрессивных веществ. За счет образования пленки возрастает сопротивляемость истиранию и незначительно увеличивается твердость покрытия. В качестве полимерных композиций используются акриловые, эпоксидные и полиуретановые смолы.

Для улучшения эксплуатационных характеристик бетонных и цементных полов применяют комбинированный метод, при котором на полы после их флюатирования наносится полимерная пленка.

В заводских условиях для настилки полов и устройства лестниц изготавливают бетонные и цементные плитки, а также лестничные марши. Такие изделия имеют высокую плотность и по своим эксплуатационным свойствам превосходят бетонированные поверхности. Для усиления поверхностного слоя плиток и ступеней лестничных маршей их дважды пропитывают горячей олифой и вощат.

На основе минеральных вяжущих изготавливают различные виды мозаичных полов. Мозаичные полы выполняются из осколков и (или) мелких кусков природного камня, расположенных хаотично или в соответствии с определенным рисунком. Промежутки между элементами мозаики заливаются цементным раствором.

Мозаичные полы могут быть выполнены сплошным способом или набраны из отдельных плит, изготовленных в заводских условиях. Различают два вида мозаичных плит:

• ковровая плита – со специальным рисунком;
• брекчиевая плита – без определенного рисунка.

Для мозаичных полов, как правило, используются осколки и куски мрамора. При этом можно встретить полы, при укладке которых были применены не только мрамор, но и другие породы с отличным сопротивлением истиранию, например гранит. На таком полу в ходе эксплуатации могут образоваться выбоины за счет неравномерного изнашивания материала. А при неправильном подборе цементного раствора со временем происходит деструкция матрицы.

Полы терраццо (венецианская мозаика) – еще одна разновидность бетонного пола. Современные полы терраццо выполняются из бетона с каменными заполнителями из легко шлифующихся и полирующихся пород. Для терраццо в качестве заполнителя применяют округлые куски почти всех разновидностей мрамора и других пород средней твердости размером не более 8 мм. Вяжущим является белый портландцемент, для получения цветных полов используют минеральные красители. Такие полы выполняются литьевым способом.

По классической технологии венецианской мозаики были восстановлены полы в Большом театре, при этом в качестве заполнителя применили 11 различных сортов мрамора.

После полного отвердевания массы полы терраццо шлифуются, после чего дважды олифятся горячей олифой и натираются воском. В настоящее время распространена полировка терраццо, а также укрепление полов терраццо и придание им блеска методом кристаллизации (флюатирования).

Большинство бетонных и цементных покрытий пола относительно влагостойкие, они разрушаются минеральными кислотами. Покрытия и изделия из кислотостойких цементов корродируют в щелочной среде.

Гипсовые и гипсобетонные материалы и изделия применяются в строительстве для изготовления перегородок, отделки стен, оснований полов. Из гипса изготавливают декоративный гипсовый камень, искусственный (оселковый) мрамор, гипсовые плитки, лепнину, штукатурки, фуги (затирки для швов).

По своим технико-эксплуатационным свойствам гипс не токсичен, не выделяет вредные вещества. Он обладает высокой паропроницаемостью и низким теплоусвоением. Это негорючий материал с хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами. К недостаткам гипсовых материалов относятся большое водопоглощение и высокая пористость – до 40–60% и более. При увлажнении гипс не только существенно (практически в 2–3 раза) снижает прочность, но и приобретает такое неприятное свойство, как ползучесть, что проявляется в медленном необратимом изменении формы под нагрузкой. После высыхания гипсовые изделия снова приобретают прочность, но она меньше, чем до их насыщения водой. За счет влажности и наличия в воде, содержащейся в гипсе, кислотных анионов стальная арматура в изделиях интенсивно корродирует.

Для защиты искусственных каменных материалов из гипса их подвергают вощению или пропитке гидрофобизирующими составами. В связи с тем, что гипс – это соль сильной кислоты CaSO4*2H2O, кислотосодержащие химические средства не оказывают на него отрицательного воздействия.

К силикатным материалам относят силикатные бетоны и силикатный кирпич, блоки, панели, фасадные силикатные краски и др. Изделия из силикатобетонов, силикатный кирпич не применяют для конструкций, подверженных значительному воздействию влаги.