עמוד ראשי קיים של אבן חיפוי מסוג אבן גיר דמוית שיש בקרבה לים

קיים של אבן חיפוי מסוג אבן גיר דמוית שיש בקרבה לים

המאמר מתאר תוצאות מחקר שבדק את השפעת השימוש בחומרים דוחי מים להגנה על האבנים שיש חברוני ושיש מצפה, המשמשות לעיתים קרובות בתור חומר חיפוי חוץ. נבדקו: ספיגה נימית, כושר החזר מים (התאדות), בלייה מואצת ע"י טבילה בתמיסת סודיום גופרתי ובהשפעת קרינה על סגולית.

 
אתר הדירה

מבצעים ועודפים ישירות למייל

הירשמו עכשיו

תודה רבה!

אוהבים את אתר הדירה?

                                                
מבוא - תיאור כללי
אבן מסוג אבן גיר דמוית שיש משמשת לעיתים קרובות בתור חומר חיפוי חוץ בבנייה בסמוך
לשפת הים בארץ. כדי להגן על האבן מהגורמים המזיקים שנמצאים בקרבה לים מקובל להשתמש בחומרים דוחים מים. לצורך קביעת נטיות הקיים נבדקו שלושת הסוגים של אבן גיר דמוית שיש ממחצבות ישראליות, דהיינו: שיש חברוני ושני הסוגים של שיש מצפה.
 
שיטות בדיקות המעבדה
חומרים
בבדיקות שימשו אבני גיר דמויות שיש אשר נפוצות בפרויקטים רבים בארץ כולל הבניינים
אשר נמצאים בקרבה לים, דהיינו: שיש חברוני ושיש מצפה. בחלק מהדוגמאות של אבן חברוני
טופלו פני השטח העליונים בחומרים דוחי מים מסחריים משני הסוגים: חומר דוחה מים על
בסיס שרפי סיליקון (להלן מכונה 'סילר מס' 1') וחומר דוחה מים על בסיס לטקס (להלן
'סילר מס' 2 ). יישום החומרים דוחי המים נעשה בשיטת ההברשה.
 
משקל סגולי מרחבי וספיגה כוללת
הבדיקה נעשתה לפי מפמ"כ ]1] ,378.
 
בדיקת ספיגה נימית של אבני גיר דמויות שיש ללא ועם הטיפול ב-2 החומרים דוחי המים.
בדיקת הספיגה הנימית בוצעה בהתאם לשיטה המתוארת בתקן הגרמני [ DIN [252617.
 
בדיקת כושר החזר מים (התאדות). הבדיקה הייתה מיועדת לקבוע את קצב התאדות המים שנספגו בתוך האבן. בדרך כלל השאיפה היא להתאדות מהירה של המים כדי להקטין את משך שהותם באבן, וזאת משום שנוכחותם יכולה להביא לתהליכים שונים של קורוזיה. דוגמאות אבן
ששימשו בבדיקת ספיגה נימית נחשפו לתנאי מעבדה (טמפרטורה של כ -20 צ' והלחות היחסית
של כ -55% ). כמות המים שהתאדתה מהאבן בפרקי זמן קצובים שימשה כקריטריון לקביעת
מידת ההשפעה של חומר דוחה מים על כושר החזר מים של אבן גיר דמוית שיש.
 
 
בדיקת בליה מואצת של האבן על ידי טבילה בתמיסת סודיום גופרתי (ריכוז 14%)
הבדיקה נועדה לקבוע את השפעת המליחות על אבן גיר דמוית שיש ולבדוק האם השימוש
בחומרים דוחי מים מהסוגים הנ"ל מונע את השפעת המליחות שנמצאת באוויר בקרבה לים. לפי
הניסיון הבינלאומי ]3], נחשבת בדיקה זו כמתאימה ביותר לקביעת בליה יחסית של אבני
חיפוי החשופות לגורמי בליה עיקריים, כגון: רטיבות, טמפרטורה ומליחות. הבדיקה נעצרה
אחרי הופעת הסימנים הראשונים של התפוררות האבנים. הקריטריונים לקביעת מידת הבליה
הוא המראה הוויזואלי של האבנים לפני ואחרי מחזורי הבדיקה.
 
בדיקת בליה מואצת של האבנים בהשפעת קרינה על-סגולית (UVI)
ומחזורי הרטבה וייבוש. הבדיקה הייתה מיועדת לקבוע את השפעת הקרינה העל סגולית
(המרכיב המזיק ביותר של קרינת השמש) על אבני גיר דמויות שיש ועל תפקוד החומרים דוחי
המים. האבנים נחשפו למחזורי קרינה, הרטבה וייבוש במשך 1000 שעות. כל מחזור כלל
חשיפה לקרינה uv במשך 8 שעות והרטבה במשך 4 שעות. הבדיקה בוצעה על פי ההנחיות של
התקן האמריקאי [G53-95 ASTM [4. הקריטריונים לקביעת השפעת הקרינה העל-סגולית על
קיים האבן הם ספיגת המים וכושר החזר מים של האבן המטופלת בחומר דוחה מים לפני ואחרי
הבדיקה.
 
תוצאות הבדיקות
משקל סגולי מרחבי וספיגה כוללת
משקל סגולי מרחבי של האבנים שנבדקו הוא:
- שיש חברוני המקורי -2,665 ק"ג למ"ק
- שיש מצפה א' -2.586 ק"ג למ"ק
- שיש מצפה ב' -2.581 ק"ג למ"ק.
 
להלן תוצאות של ספיגה כוללת של האבנים:
- שיש חברוני המקורי - מעל 1.4%;
- שיש חברוני עם סילר מס' - 1 מעל 1.4%;
- שיש חברוני עם סילר מס' - 2 מעל 0.6 %;
- שיש מצפה א' 1%;
- שיש מצפה ב' 1%;
 
בדיקת ספיגה נימית
תוצאות הבדיקה ניתנות בציור .1
 
 
 
בליה מואצת של האבן בטבילה בתמיסת סודיום גופרתי
בציורים 4-2 ניתנות התמונות של שיש חברוני ללא ועם הטיפול בחומרים דוחים מים אחרי
הבדיקה של בליה מואצת. שיש חברוני המקורי התחיל להתפורר כבר אחרי מחזור הבדיקה
השלישי. בתום המחזור העשירי הוחלט להפסיק את הבדיקה של שיש חברוני המקורי. שיש
חברוני המטופל בחומר דוחה מים על בסיס שרפי סיליקון (ציור 3) הראה את הסימנים
הראשונים של ההתפוררות רק בתום המחזור ה -13 , כאשר סך הכל בוצעו 15 מחזורי טבילה
וייבוש. שיש חברוני המטופל בחומר דוחה מים על בסיס לטקס (ציור 4) הראה את הסימנים
הראשונים של ההתפוררות בתום המחזור ה-10 , כאשר סך הכל בוצעו 15 מחזורי טבילה
וייבוש. בנוסף להתפוררות חשוב להדגיש את הסימן הנוסף של הידרדרות מצב פני שטח האבן,
דהיינו: הופעת גידים וכתמי חלודה, במיוחד באבן שיש שקיבלה טיפול בחומר דוחה מים על
בסיס לטקס.
 
 
 
 
 
בציורים 5 ו-6 ניתן לראות את שני הסוגים של אבני שיש מצפה לפני ואחרי הבדיקה של
בליה מואצת. שני הסוגים של שיש מצפה התחילו להתפורר אחרי מחזור הבדיקה הרביעי.
בנוסף להתפוררות חשוב להדגיש את הסימן הנוסף של הידרדרות מצב פני שטח האבן, דהיינו:
הופעת כתמי חלודה, במיוחד בשיש מצפה א'.
 
 
   
 
 
בדיקת בליה מואצת של האבנים בהשפעת קרינה על-סגולית (uv)
תוצאות בדיקת הספיגה הקפילירית של האבנים שעברו בליה מואצת בהשפעת קרינה על-סגולית
(uv) ניתנות בציור 7. בטבלות 3 ו-4 ניתנות התוצאות של כושר החזר מים (התאדות) של
האבנים שעברו בליה מואצת בהשפעת קרינה על-סגולית (UV).
 
ניתוח התוצאות
משקל סגולי מרחבי
משקל סגולי מרחבי של אבן שיש חברוני עונה לדרישות מפמ"כ 378 לגבי משקל סגולי מרחבי
של אבן שיש או אבן גיר קשה, דהיינו: משקל סגולי מרחבי של 2,600 ק"ג למ"ק לכל הפחות.
משקל סגולי מרחבי של 2 סוגי אבן שיש מצפה חורג מהדרישות הנ"ל של מפמ"כ 378. משקל
סגולי מרחבי של שני סוגי האבנים שנבדקו עונה לדרישה לגבי אבן גיר רכה.
 
ספיגה כוללת
ספיגת מים כוללת של שני סוגי אבן שיש מצפה שנבדקו כאן עונה לדרישות מפמ"כ 378 לגבי
ספיגת מים של אבן שיש ואבן גיר קשה, דהיינו: ספיגה כוללת עד 1%. ספיגה כוללת של אבן
שיש חברוני חורגת מדרישות מפמ"כ 378 לגבי אבן קשה. אך היא קטנה מהדרישה של 2% לאבן
רכה.
 
ספיגה נימית
התוצאות שבציור 1 מראות שאחרי 7 ימים הייתה ספיגת מים של:
- שיש חברוני המקורי - כ -1 ק"ג למ"ר:
- שיש חברוני המטופל בסילר מס' - 1 כנ"ל;
- שיש חברוני המטופל בסילר מס' - 0.452 ק"ג למ"ר:
- שיש מצפה א' -0.76 ק"ג למ"ר.
- שיש מצפה ב' -0.65 ק"ג למ"ר.
 
הגורם המקובל לאפיון הספיגה הקפילירית של חומרי בנייה הוא מקדם ספיגה קפילירית, זאת
אומרת כמות המים שנספגת על ידי חומר בנייה ליחידת השטח לשורש יחידת הזמן ]2]. מקדם
הספיגה הקפילירית של האבנים שנבדקו הוא כדלקמן:
- שיש חברוני המקורי -0.35 ק"ג למ"ר לשעה;
- שיש חברוני המטופל בסילר מס' - 01;
- שיש חברוני המטופל בסילר מס' - 02;
- שיש מצפה א' -0.24 ק"ג למ"ר לשעה;
- שיש מצפה ב' -0.14 ק"ג למ"ר לשעה;
 
על סמך הנתונים שבספרות המקצועית ניתן להסיק ששיש חברוני ושני הסוגים של שיש מצפה שייכות לקבוצת חומרים עוצרי מים אשר עשויים להתאים לשימוש כחומר חיפוי חוץ ]7]. על פי הספרות המקצועית מקדם הספיגות הקפילירי המרבי הוא 0.50 ק"ג למ"ר לשעה עבור אבן המתאימה לחיפוי חוץ ]7].
 
גם אם ספיגת המים של אבן חיפוי היא קטנה, יש חשיבות לבדוק לפני השימוש את ההרכב
הכימי והמינרלי שלה ]6]. אם אבן החיפוי מכילה תרכובות וגבישים אשר עלולים לשנות את
המבנה שלהם כתוצאה מהשפעת המים שנספגו (אפילו בכמות זניחה), אזי מקובל להגן על אבן חיפוי זו באמצעות חומרים דוחי מים.
 
התוצאות שבציור 1 מראות בבירור ששני החומרים דוחי מים משנים במידה ניכרת את הספיגה
הנימית של שיש חברוני. מקדם הספיגה הקפילירית של האבנים המטופלות בשני חומרים הללו
הוא אפסי. לכן ניתן להוסיף שהחומרים דוחי מים שנבדקו גרמו לשיש חברוני להפוך לאבן
עם כושר אטימות גבוה בפני מים ]7], כפי שבא לידי ביטוי במקדמי הספיגות הקפילירית
המחושבים בטווח זמן של 6 שעות ספיגה. יחד עם זאת מן הראוי לציין שבטווחי זמן
ממושכים במים מצטברת ספיגה משמעותית גם באבנים המטופלות. ספיגה זו גדולה יותר
במערכת עם חומר דוחה מים על בסיס שרפי סיליקון.
 
כושר החזר מים (התאדות)
כדי לאפשר קיים ממושך של האבן יש חשיבות שלא ייכלאו המים שנספגו (אפילו בכמות קטנה)
בתוך האבן, אלא יתאדו בקצב מהיר. הנתונים שבציורים 8 ו-9 מראים
בבירור שכל האבנים החזירו במשך 28 יום כמעט את כל המים שנספגו במשך השבוע. יחד עם
זאת, החומרים דוחי המים ששימשו לטיפול באבן עיכבו במידה ניכרת את קצב התאדות המים
מאבן שיש חברוני (ר' ציור 8). שיש חברוני המקורי ושני הסוגים של אבן שיש מצפה
מחזירים תוך 24 שעות את רוב המים שנספגו במשך השבוע בבדיקת הספיגה הקפילירית (ר'
ציור 9).
 
 

 
חשוב להדגיש את המגמה הבולטת של קצב התאדות מים יותר איטי של שיש חברוני ושיש מצפה
ב' לעומת שיש מצפה א'. לכן במקרה של שיש חברוני ניתן לצפות לקיים האבנים הנחות
בהשפעת הרטיבות. לעומת עובדה זאת אין לצפות להחמרת קיים אבני שיש מצפה ב' בהשפעת
הרטיבות. זה כתוצאה מהתכולה הנמוכה באבנים הללו של התרכובות אשר עלולות להזיק לקיים
האבן ושלמותה בהשפעת הלחות אשר גורמת להפיכת תרכובות מקוריות הללו לתרכובות חדשות
בעלות נפח גדול יותר. הניסיון שנצבר במכון הלאומי לחקר הבנייה בנושא קיים אבני גיר
דמויות שיש בהשפעת הרטיבות מאפשר להגיע למסקנה שהתרכובות החדשות הנ"ל גורמות להופעת סימני קורוזית האבן בצורת גידים וכתמים הפוגעים במראה הדקורטיבי של האבן. במקרה
הנדון ניתן לצפות שלא יופיעו סימני קורוזיה בשני הסוגים של אבן שיש מצפה כתוצאה
מהשפעת הרטיבות. זה כתוצאה מתכולתן הזניחה של התרכובות הללו. בנוגע לאבני שיש
חברוני החשופות לרטיבות, עלולים להופיע בהן סימני קורוזיה. זה כתוצאה מתכולה גדולה
יותר של התרכובות אשר עלולות להזיק לקיים האבן. השוואת המראה הוויזואלי של האבנים
לפני ואחרי הבדיקה של בליה מואצת בקרינה על-סגולית, הרטבה וייבוש במשך 1000 שעות
מאמתת את ההנחה הנ"ל. אם שלושת סוגי האבנים שנבדקו יהיו חשופים להשפעת תמיסות
סולפטים, חומצות או גזי פליטה המכילים דו-תחמוצת גפרית בנוכחות הרטיבות, אזי יהיה
צורך להגן על האבנים באמצעות חומרים דוחי מים. הדיון בנושא זה יבוא בהמשך.
 
התוצאות של ספיגה קפילירית וכושר החזר מים (התאדות) מאפשרות להגיע למסקנות, כדלקמן:
1. ספיגה נימית של שיש מצפה משני הסוגים קטנה במידה הניכרת ביותר מספיגה קפילרית של
שיש חברוני המקורי.
2. המגע הממושך של שיש חברוני עם מים (למשל, בתקופת הגשמים) תגרום לספיגת המים של
האבן, הן המקורית והן המטופלת בחומרים דוחים מים שנבדקו.
.3 חומרים דוחי מים על בסיס שרפי סיליקון ועל בסיס לטקס מונעים באופן מעשי את ספיגת
המים של אבני שיש חברוני רק אם מגע האבן במים אינו נמשך מעל 6 שעות.
4. בטמפרטורה של 213 צ' ולחות של כ-55% , עשויים כל שלושת סוגי השיש, דהיינו: שיש
חברוני המקורי, שיש מצפה א' ושיש מצפה ב' להחזיר את רוב המים שנספגו במשך 24 שעות.
לעומת זה מחזירות האבנים המטופלות בחומרים דוחי המים (שפורטו לעיל) את רוב המים
שנספגו רק בתום כ-5 ימי התאדות )120 שעות).
5. כידוע, כליאת המים באבן עלולה לבוא לידי ביטוי בירידה בתכונות הפיזיקליות
והמכניות של האבן, וכתוצאה מכך אורך החיים יקטן. ספיגת המים הנמוכה של שני סוגי שיש
מצפה שנבדקו והתכולה הזעירה של יסודות כימיים בהן, דהיינו: חמרן AL, ברזל Fe, מגנזיום Mg, מנגן Mn, כלורידים Cl וסולפטים SO4 מאפשרות לסכם שכמעט ולא נשקפת הסכנה לקיים האבנים, לשלמותן ולמראה הדקורטיבי שלהן בהשפעת הרטיבות כאשר האבן לא נמצאת במגע עם הגורמים המזיקים הנוספים המפורטים לעיל. הקיים של שיש חברוני המקורי עלול להיפגע בהשפעת הרטיבות כתוצאה מהתכולה הגדולה יותר של יסודות כימיים הללו.
 
בדיקת בליה מואצת של האבן בטבילה בתמיסת סודיום גופרתי
השוואת המראה הוויזואלי של שיש חברוני המקורי ושני הסוגים של אבן שיש מצפה לפני
ואחרי הבדיקה (ציורים 6-5 ,2) מאפשרת להסיק שקיימת סכנת שימוש באבנים הללו בסביבה
שבה האבן באה במגע ישיר עם תמיסת סולפטים מרוכזות כולל מגע במי ים וייבוש לאחר מכן.
בתנאים הללו עלולה להתחיל התפוררות של שלושת סוגי השיש שנבדקו.
 
השוואת המראה הוויזואלי של שלושת סוגי השיש לאחר הבדיקה מאפשרת לסכם ששיש חברוני
המקורי עלול להיפגע במידה חזקה יותר מהשפעת תמיסות סולפטים מאשר שני הסוגים של שיש
מצפה. הסיבות העיקריות לכך הן כדלקמן:
 
א. ספיגה קפילירית אינטנסיבית יותר של שיש חברוני המקורי גורמת להצטברות של כמות
גדולה יותר של סודיום גופרתי באבן שיש חברוני בהשוואה לאבני שיש מצפה, דהיינו: במשך
4 מחזורי הבדיקה ספגו אבנים של שיש חברוני המקורי, שיש מצפה א' ושיש מצפה ב' כמות
של 213 ,274 ו-110 ג'/מ"ר של סודיום גופרתי, בהתאם.
 
ב. קצב התאדות המים משיש חברוני המקורי אינו אינטנסיבי באופן משמעות, מקצב התאדות
המים משיש מצפה א' וכמעט זהה לזה של שיש מצפה ב' (ר' ציור 9).
 
ג. לכן על סמך סעיפים א' ו-ב' לעיל ניתן לסכם שסודיום גופרתי התגבש בכמות גדולה
יותר ובקצב מהיר יותר בשיש חברוני המקורי מאשר בשני הסוגים של שיש מצפה. כתוצאה מכך
גרם תהליך גיבוש המלח להתפוררות ניכרת יותר של אבני שיש חברוני המקורי מזו של אבני
שיש מצפה משני הסוגים.
 
תמונות של אבני שיש חברוני אשר טופלו בחומרים דוחי המים שנבדקו (ציורים 3 ו-4 )
והשוואתם לשיש החברוני המקורי (ציור 2) מאפשרות להגיע למסקנה שהחומרים דוחי מים
הקטינו את בליית האבן במידה ניכרת. יחד עם זאת ניתן היה להבחין בנזקים בפני השטח של
האבנים המטופלות: הופיעו עליהן כתמים כתומים, פני שטח כוסו בשכבה דקה של סולפטים
אשר חדרה גם אל תוך האבן (במיוחד ניזוקו פאות צד של הדוגמאות), נראו נקבים וחללים
דקים שלא היו לפני הבדיקה ונעלם הליטוש של פני האבן. חשוב להדגיש שבאבנים אשר טופלו
בחומר דוחה מים על בסיס לטקס, הבליה הייתה ניכרת יותר, והיא לוותה בהתפוררות האבן
(ציור 4).
 
באופן חלקי ניתן להסביר תופעה זו בקצב איטי יותר של החזר מים על ידי האבן המטופלת
בחומר דוחה מים זה (ציור 8). כתוצאה מכך היה המגע במים של התרכובות הנוטות לקורוזיה
ממושך יותר. ניתן לייחס לאפקט זה את התצפית שהקורוזיה התפתחה במידה משמעותית יותר
באבן המטופלת בחומר דוחה מים על בסיס לטקס.
 
על סמך התוצאות של בדיקת בליה מואצת של האבנים במגע בתמיסות סודיום גופרתי ניתן לסכם:
 
1. בהשוואה לשיש חברוני מאופיינים שני סוגי שיש מצפה שנבדקו בעמידות הרבה יותר טובה
בהשפעת תמיסות סולפטים כולל מגע ישיר במי ים. סימני בליה עיקריים של אבני גיר דמוית
שיש הם: הופעת כתמים כתומים על פני שטח האבן, כיסוי פני השטח בשכבה דקה של סולפטים
אשר חודרים גם אל תוך האבן, היווצרות נקבים וחללים דקים שלא היו לפני החשיפה,
היעלמות הליטוש של פני האבן והתפוררות מוחלטת של האבן;
 
2. ניתן לשפר את עמידות אבני שיש חברוני ושיש מצפה במגע בתמיסות סולפטים על ידי
שימוש בחומרים דוחי מים אשר מאפשרים להקטין את מקדם הספיגה הקפילירית של האבן עד ל
- - 0.050.01 ק"ג למ"ר לשעה ]5]. אבל חומרים אלה אינם מסוגלים למנוע את תהליך
הקורוזיה לחלוטין. כתוצאה מכך ניתן לצפות בכל מקרה להחמרת מצב פני האבן המטופלת אך
לא בשנה הראשונה שלאחר יישום חומרים דוחי מים.
 
3. אבני שיש חברוני המטופלות בחומר דוחה מים על בסיס שרפי סיליקון הראו עמידות טובה
יותר בבליה מואצת במגע בסודיום גופרתי מאשר האבנים המטופלות בחומר דוחה מים על בסיס
לטקס. אחת מהסיבות העיקריות לכך היא כושר החזר מים (התאדות) טוב יותר של האבן עם
חומר דוחה מים על בסיס שרפי סיליקון לעומת האבן עם חומר דוחה מים על בסיס לטקס.
 
4. על סמך הנתונים של שיעור התאדות מים (ר' ציור 9) ניתן להמליץ על מניעת מגע במים
של אבני שיש חברוני ושיש מצפה למשך 7 ימים לפחות לפני היישום של חומר דוחה מים.
 
בדיקת בליה מואצת של האבנים בהשפעת קרינה על-סגולית (UV)
השוואת התוצאות שבציור 7 עם התוצאות שבציור 1 מאפשרת להגיע למסקנה שקרינה על-סגולית
אינה משפיעה על ספיגה כוללת של שיש חברוני המקורי, שיש מצפה ב' ושל האבן המטופלת
בחומר דוחה מים על בסיס לטקס. לעומת זאת ספיגה קפילירית של שיש מצפה א' ירדה בכ-
30% , והיא שווה לספיגה קפילירית של שיש מצפה ב'. על סמך הבדיקות שבוצעו במסגרת
העבודה הנוכחית לא ניתן להסביר את הסיבה של ירידת הספיגה הקפילירית של שיש מצפה א'
ספיגות אבן שיש חברוני המטופלת בחומר דוחה מים על בסיס שרפי סיליקון ירדה ב-85%.
 
הסיבה האפשרית לירידה דרסטית של ספיגת מים של האבן המטופלת בחומרים דוחי מים מסוימים
היא פילמור מחדש של חומרים הללו כתוצאה מהשפעת אנרגיית הקרינה. הנתונים
מראים שכושר החזר מים של אבני שיש חברוני השתנה כתוצאה מהשפעת הקרינה. כאשר החזר מים של אבן שיש מצפה א'
השתנה כתוצאה מהשפעת הקרינה העל סגולית.
 
בציורים 10 ו-11 ניתן לראות קצב החזר המים של האבנים שנבדקו אחרי חשיפתן לקרינה על-סגולית.
 

 

פענוח המראה החזותי של אבני שיש חברוני והתוצאות שבציורים 8 ו-9 מאפשרים להגיע למסקנות, כדלקמן:
 
1. לא ניתן לזהות שום שינויים במצב פני השטח של חזית אבני שיש חברוני שנחשפה לקרינת
uv, אך בכל האבנים שנבדקו חלה הידרדרות מצב פני גב האבן ופאות צד שהופיעו בהם סימני
קורוזיית האבן, דהיינו: כתמים וגידים כתומים, נקבים וחללים חדשים, פני גב האבן הפכו
להיות מחוספסים מאוד. תופעות אלה הופיעו במידה שווה בכל שלושת סוגי האבן הנבדקים.
הסיבה לכך כנראה העדר חימר דוחה מים על גב האבן ועל פאות הצד שלה (חומרים דוחי מים
הוברשו רק על חזית האבן). גב האבן יכול לשמש דוגמת התרחשות תהליכי קורוזיה באבני
שיש חברוני מקורי אשר נחשפה לשינויי הלחות והטמפרטורה ללא חשיפה ישירה לקרינה uv.
כבר הוסבר שהרטיבות והטמפרטורה הגבוהה עלולות לגרום להתפתחות תהליכי הקורוזיה באבן.
 
.2 לקרינה על-סגולית אין השפעה על ספיגה קפילירית של שיש חברוני מקורי (ר' ציור 7).
לעומת זאת ירד כושר החזר מים של אבן זו אחרי חשיפתה לקרינה על-סגולית בכ -40 % .
חשוב לזכור שבדיקת בליה מואצת בקרינה על-סגולית כוללת 2 שלבים בכל מחזור, דהיינו:
חשיפה לקרינה על סגולית במשך 8 שעות והרטבת האבן בטמפרטורה של כ-40 צ' במשך של 4
שעות. לכן ניתן לסכם שתהליך ההרטבה גרם לשינויים מורפולוגיים בהרכב כימי ומינרלי של
האבן ולהיווצרות התרכובות החדשות של ההרכב המשתנה. דיון בנושא השינויים האפשריים
בהרכב האבן ניתן בסעיפים שלעיל. לתרכובות חדשות אלה נפח גדול יותר ושטח פנים מפותח
יותר מאשר לגבישים מקוריים. וכתוצאה מכך ירד כושר החזר המים של שיש חברוני מקורי.
כנראה לאנרגיית קרינה תרומה משמעותית להאצת תהליכים מורפולוגיים הללו. זאת היא
הסיבה העיקרית של קיים ירוד של אבן מקורית בתנאי קרינה ישירה של שמש ולחות גבוהה של
האוויר.
 
3. אחרי החשיפה לקרינה uv חל שיפור בכושר החזר מים התחלתי (התאדות המים עד 48 שעות) של אבני שיש חברוני המטופלות בחומרים דוחי מים שנבדקו. אך בשלבים מאוחרים כמעט
ונעצרה התאדות המים. בהשוואה לאבן לפני חשיפתה לקרינה ירד כושר החזר המים אחרי,
החשיפה לקרינה בכ-40 % בדרך כלל במערכות חיפוי על בסיס אבן רק פני חזית האבן היו
מוגנים על ידי חומר דוחה מים בפני המגע במים. הרטיבות שעלולה לחדור למערכת החיפוי
דרך המישקים ומוחזקת על ידי האבן היא מספיקה כדי לגרום להתפתחות תהליכי קורוזיה בגב
האבן ובפאות הצד שלה.
 
4. במערכת חיפוי עם אבן שיש חברוני אשר מטופלת בחומרים דוחי מים מיושמים בשיטת
ההברשה עלולים תהליכי קורוזיה להתחיל להתרחש קודם כל בגב האבן ולא בחזיתה. חזית
האבן המטופלת בחומר דוחה מים נפגעת מקורוזיה בקצב איטי מאוד.
 
5. בפאות צד של אבני שיש חברוני, המקורית והמטופלות בחומרים דוחי מים, שנבדקו
התרחשה סדיקת האבן. הסדקים הופיעו בצורת גידים כתומים ברורים, דבר שמצביע על
השינויים במבנה כימי ומינרלי הנגרמים על ידי הרטיבות. ייתכן שלמאמצי התפשטות תרמית
אשר נוצרו באבן בגלל הקרינה ושינוי טמפרטורה הייתה השפעה תורמת להתפתחות הסדיקה.
 
6. לא נמצא שקיימים הבדלים משמעותיים במראה חזותי של פני כל האבנים שנבדקו לפני
ואחרי בדיקת uv.
 
פענוח המראה החזותי של שני הסוגים של שיש מצפה לפני ואחרי הבדיקה והתוצאות שבציורים
9 ו -11 מאפשרים להגיע למסקנות כדלקמן:
1. לא ניתן לזהות שום שינויים במצב פני השטח של חזית האבנים שנחשפה לקרינת uv.
2. כמו כן לא התגלו השינויים בגב האבנים אשר היה חשוף למחזורי הרטבה וייבוש במשך
הבדיקה. במילים אחרות לא התרחשו תהליכי הקורוזיה בשני הסוגים של אבן שיש מצפה. זה
כתוצאה מהתחולה הנמוכה של התרכובות אשר עלולות לגרום לקורוזיית האבן.
3. לקרינה על-סגולית אין השפעה על הספיגה הקפילירית של אבן שיש מצפה ב' (ר' ציור 7).
לעומת זאת הספיגה הקפילירית של אבן שיש מצפה א' הולכת וקטנה כתוצאה מהשפעת הקרינה
העל סגולית.
4. קרינה על-סגולית לא משפיעה על שיעור התאדות המים הכללי של שני סוגי האבנים.
5. על סמך כל הנאמר לעיל ניתן לסכם: ניתן לצפות לקיים ממושך של שני סוגי שיש מצפה
בתנאי מזג האוויר הישראלי. לתשומת לב: יש למנוע מגע ישיר של שני סוגי שיש מצפה עם
תמיסות סולפטים בריכוז גבוה כולל מי ים ומי תהום. כמו כן לא ניתן להשתמש באבן זו
לביצוע החיפויים בסביבה עם ריכוז גבוה של גזי פליטה המכילים תחמוצות גפרית.
 
מסקנות
תוצאות הבדיקות שבוצעו מאפשרות להגיע למסקנות שלהלן:
1. ספיגה כוללת ממוצעת של:
- אבן שיש חברוני מקורי - מעל 1.4%;
- אבן שיש מצפה א' 1%;
- אבן שיש מצפה 1%;
 
ספיגת מים כוללת של שני הסוגים של שיש מצפה עונה לדרישות מפמ"כ 378. ספיגה כוללת של
שיש חברוני המקורי חורגת מדרישות מפמ"כ 378 לגבי אבן קשה. היא עונה לדרישות המפמ"כ
לגבי אבן רכה.
 
2. מקדם הספיגה הקפילירית של 2 סוגי אבן שיש מצפה הוא:
- שיש חברת המקורי -0.35 ק"ג למ"ר לשעה;
- שיש מצפה א' 0.24 ק"ג למ"ר לשעה;
- שיש מצפה ב' 0.14 ק"ג למ"ר לשעה.
 
לפי מקדמי הספיגה הקפילרית ניתן לסווג את שני הסוגים הנבדקים של אבן שיש מצפה
כחומרים עוצרי מים אשר מתאימים לשימוש בתור חיפוי חוץ ]5].
מקדם הספיגה הקפילירית של אבני שיש חברוני המטופל בחומרים דוחי מים על בסיס שרפי
סיליקון ועל בסיס סיליקון הוא אפסי. לכן שני חומרים דוחי מים שנבדקו גורמים לחיפוי
חוץ עשוי שיש חברוני להפוך למצב כמעט אטום בפני מים. החומרים דוחי המים שנבדקו
מונעים לחלוטין את ספיגת המים של שיש חברוני במהלך 6 שעות הראשונות של ההספגה במים.
 
3. בטמפרטורה של 213 צ' ולחות של כ-55% , עשויות אבני שיש מצפה משני הסוגים ואבני
שיש חברוני המקורי להחזיר את רוב מי ספיגה במשך 24 שעות. לעומתן, מחזירות האבנים
המטופלות בחומרים דוחי מים את רוב המים רק בתום כ-5 ימים )120 שעות).
 
4. ספיגת המים הנמוכה של שני הסוגים של שיש מצפה שנבדקו והתכולה הזעירה של יסודות
ברזל, Fe ומנגן, בהן מאפשרות לסכם שכמעט ולא נשקפת הסכנה לקיים אבני שיש מצפה,
לשלמותן ולמראה הדקורטיבי שלהן בהשפעת הרטיבות כאשר האבן לא נמצאת במגע עם הגורמים המזיקים הנוספים, כגון: השפעת סולפטים או גזי פליטה שמכילים דו-תחמוצת גפרית.
 
5. כליאת המים בשיש חברוני עלולה לבוא לידי ביטוי בהידרדרות התכונות הפיזיקליות
והמכניות של האבן, וכתוצאה מכך באורך חיים קצר יותר של האבן.
אבן שיש חברוני אינה ראויה כלל לשימוש בסביבה קורוזיבית העשירה בסולפטים, בתנאי לחות
גבוהה וקרינת שמש ישירה. סימני הבליה העיקריים של אבני שיש חברוני הם: הופעת כתמים
כתומים על פני שטח האבן, כיסוי פני השטח בשכבה דקה של סולפטים אשר חודרים גם אל תוך
פני האבן, היווצרות נקבים וחללים דקים שלא היו לפני הבדיקה, היעלמות הליטוש של פני
האבן והתפוררות מוחלטת של האבן. כל התהליכים הנ"ל מהווים את תהליך קורוזיית האבן
והם מלווים בהגדלת הנפח של מוצרי הקורוזיה לעומת התרכובות המקוריות.
 
6. בהשוואה לאבן גיר דמוית שיש המכונה 'שיש חברוני' מאופיינים שני סוגי שיש מצפה
שנבדקו בעמידות הרבה יותר טובה בהשפעת תמיסות סולפטים כולל מגע ישיר במי ים ומי
תהום.
 
7. ניתן לשפר את עמידות אבני גיר דמויות שיש במגע בתמיסות סולפטים על ידי השימוש
בחומרים דוחי מים אשר מאפשרים להקטין את מקדם הספיגה הקפילירית של האבן עד ל
-0.05-0.01 ק"ג למ"ר לשעה ]5]. על סמך הנתונים של שיעור התאדות מים מאבני גיר
דמויות שיש ניתן להמליץ על מניעת מגע במים של האבנים למשך 7 ימים לפחות לפני היישום
של חומר דוחה מים.
 
8. כל הבדיקות שבוצעו במסגרת עבודה זו הראו שלאבנים המטופלות בחומר דוחה מים על
בסיס שרפי סיליקון היה קיים יותר טוב מאשר לאבן המטופלת בחומר דוחה מים על בסיס
לטקס. בשני סוגי בדיקת בליה מואצת לא הראו דוגמאות האבן המטופלת בחומר דוחה מים על
בסיס שרפי סיליקון סימני קורוזיה מובהקים.
 
9. על סמך כל הנאמר לעיל ניתן לסכם: ניתן לצפות לקיים ממושך של שני סוגי שיש מצפה
בתנאי מזג האוויר הישראלי. לעומת זאת קיים של אבן שיש חברוני עלול להיות לא ממושך
בתנאי מזג האוויר הישראלי. לתשומת לב: יש למנוע מגע ישיר של שלושת סוגי השיש עם
תמיסות סולפטים בריכוז גבוה כולל מי ים ומי תהום. כמו כן לא ניתן להשתמש באבנים אלה
לביצוע החיפויים בסביבה עם ריכוז גבוה של גזי פליטה המכילים תחמוצות גפרית.

 המאמר באדיבות ד"ר רינה ווסרמן, המכון הלאומי לחקר הבניה, טכניון - חיפה

המאמר היה נושא הרצאה שניתנה בכנס הארצי השני לבנייה ולתשתיות בתאריכים - 1.11.0131.10.01.

 
מראי מקום
 
  1. מפמ"כ 378 (1994) חיפוי קירות באבן טבעית
 
  1. 2. DIN 52617 "Bestimmung des Wasseraufnahmekoeffizienten von Baustoffen".
    3. Mamillian M. Nouvelles connaissances pour I'utilisation et la protection des
    pierres de construction. Annales de I'institut Technique du Batiment et des
    Travaux Publics, Serie Materiaux, No.48, Supplement No 335, Janvier 1976,
    pp. 18-48.
    4. ASTM G53-95.
    5. Malin, V.I. "Oblicovka poverchnostey prirodnim
    kamnem", Moscow, 1977. Available only in Russian.
    6. Dana, J.D. "Manual of mineralogy", 21 st ed., New York, 1993
    7. P. Lutz, R. Jenisch, H. Klopfer. Lehrbuch der Bauphysik. - Stuttgart: Teubner, 1994
    8. A. Shadmon. Marble in Israel. State of Israel, Ministry of Development, Office of
    Controller of Mines. 1965
    9. I. Tikunova, A. Artemenko, V. Maliovany. The
    Handbook of chemical laboratory (in Russian). Moscow,
    'Vysshaya shkola', 1985.
    10. Seymour A. Bortz, Bernhard Wonneberger.
    'Laboratory Evaluation of Building Stone Weathering', in
    'Degradation of Natural Building Stone - Proceeding',
    Geotechnical Special Publication No. 72,pp.85-103,
    ASCE, Reston.
 

תגובות לכתבה