11.1.4. разрушение Строительных материалов и произведений искусства

Оксиды серы оказывают разрушающее действие на строительные материалы и могут, в конце концов, привести к полному разрушению конструкции. Еще более важно то, что такому разрушающему действию во многих случаях подвергаются сооружения, имеющие большую художественную и историческую ценность. В США эта проблема не является такой острой, как в Европе или Азии, где некоторые строения были возведены еще в античный период.

Американцы более склонны к практичности и во многих случаях не занимаются охраной зданий, предпочитая снести их и построить новые. Однако в последнее время в связи с высокой стоимостью строительных работ количество сохраняемых зданий увеличилось. Определенную роль при этом играет и желание сохранить памятники архитектурного и исторического наследства.

Одну из наиболее серьезных и широко известных проблем, связанных с повреждениями при наличии загрязнений в воздухе, представляет вредное воздействие загрязнений на здания и скульптуры в Акрополе. Этот вопрос стал предметом обсуждения на нескольких международных конференциях.

Колизей и арка Тита в Риме, а также собор Святого Марка в Венеции быстро разрушаются под действием загрязнений. Положение, сложившееся в итальянском городе Флоренция, определяется как катастрофическое. Во Франции специалисты по охране памятников заменили копиями все скульптуры, находившиеся на открытом воздухе. Группы экспертов провела большую работу по предотвращению разрушения огромного, украшенного двумя одинаковыми башнями Кельнского собора, самого знаменитого памятника церковной архитектуры периода расцвета германской готики (около 1200 г.).

Атмосферные загрязнения повреждают храмы и усыпальницы в промышленных районах Японии, возраст которых исчисляется несколькими столетиями. Огромный каменный обелиск Клеопатры, привезенный в Лондон из Александрии, за 85 лет пребывания в Лондоне подвергся более сильным разрушениям чем за 3000 лет в Египте. Древний египетский обелиск, который установлен в Центральном парке Нью-Йорка, имеет аналогичную судьбу.

Помимо воздействия атмосферных загрязнений, вредное влияние оказывают вибрации, связанные с уличным движением, и резкое изменение погодных условий, в частности чередование морозов и оттепелей.

В ФРГ были проведены исследования повреждений различных типов известняка и испробованы системы, разработанные для предохранения от вредных воздействий.


Показано, что наиболее эффективное защитное действие оказывают эфиры кремневой кислоты (RO)4Si в комбинации с гидрофобными добавками.

Были исследованы также повреждения строительных материалов в Венеции. Проводился изотопный анализ по определению кислорода, серы и углерода в дождевой воде и в строительном камне, в результате чего было установлено, что наиболее сильные повреждения зданий, возникшие после 1900 г. в основном связаны с атмосферными загрязнениями, содержащими серу. Несмотря на близость Венеции к морю, брызги морской воды и действие аэрозолей играют лишь незначительную роль в процессах разрушения.

Недавно было установлено, что бактерии, потребляющие серу, могут как прямым, так и косвенным путем вызывать повреждения каменных сооружений. Микроб Thiobacillus thioparus (один из организмов, перерабатывающих серу) способен переводить атмосферный SO2 в серную кислоту, которая разъедает известняк. Образующийся газообразный СО2 потребляется микроорганизмом. Для борьбы с подобными разрушениями предложено обрабатывать поверхность антибиотиками или бактерицидными материалами.

Механизм действия диоксидов серы на строительные материалы и произведения искусства сводится к следующему. Неокрашенная каменная и бетонная кладки, известковый раствор и кирпич поглощают SO2 с образованием разнообразных сульфатов. Особенно пагубно образование сульфатов для материалов, содержащих СаСО3 (мел, мрамор, известняк), так как объем 1 моль СаSO4 больше, чем 1 моль СаСО3. Это приводит к появлению в материале механических напряжений. Механизм образования СаSO4 из СаСО3 описывается следующими реакциями:

2SO2 + O2 + 2H2O > 2H2SO4

CaCO3 + H2SO4 > CaSO4 + CO2 + H2O

Считается, что стеклянные и керамические поверхности не подвергаются разрушению под действием атмосферных загрязнений, за исключением, возможно, фторсодержащих соединений. Однако стекла в некоторых цветных витражах средневековых зданий изготавливались с применением поташа, который из-за недостатка соды, получали из древесной золы. Калиевые соли, входящие в состав стекла, более растворимы, чем соли натрия, в результате чего может наблюдаться вымывание поверхностей стекла.