Існує поширена думка, що камінь – це дуже стійкий матеріал. І справді, порівняно з іншими будівельними матеріалами, камінь є досить довговічним. Проте внаслідок неоднорідної структури камінь теж зазнає пошкодження під впливом зовнішнього середовища. Щоб продовжити життя каменю, найкращим методом захисту, так само як і у випадку інших матеріалів, наприклад деревини, шкіри чи тканини, є імпрегнація, тобто просочення матеріалу хімічними засобами.
Зазвичай імпрегнацію розглядають як захист каменю від негативних атмосферних явищ, однак цим її функції не вичерпуються. Також не відповідає дійсності твердження, що імпрегнація стосується лише поверхні матеріалу. Імпрегнація – це доповнення природної структури матеріалу засобами, які проникають між його частинками, тому вона не просто покращує зовнішній вигляд каменю, але й дозволює зробити його щільнішим, а отже, міцнішим.
З огляду на структуру каменю, є можливість застосування двох видів імпрегнантів. Перша група – це імпрегнанти на основі води, друга – речовини на основі хімічних розчинників. Водяні імпрегнанти найчастіше застосовують тоді, коли камінь має високу гігроскопічність (у такому разі витрати імпрегнантів на основі інших розчинників були б надто високими). У свою чергу, імпрегнанти на основі розчинників мають дуже високий показник проникнення в структуру матеріалу, тому їх застосовують для обробки щільних видів каменю.
Існує також нова група імпрегнантів, дозволених для контакту з харчовими продуктами. Цю групу застосовують до різних виробів, наприклад кухонних столішниць. Імпрегнанти захищають камінь від дії харчових речовин: води, жиру, вина оцту тощо. Відповідно до своїх функцій, так фабричні імпрегнанти мають міжнародні сертифікати.
Імпрегнанти можна застосовувати для обробки самої лише поверхні, обробки верхнього шару каменю на певну глибину, або всього об’єму матеріалу. У поверхневій імпрегнації застосовуюті сприскування, накладання засобу пензлем, або поливання. Якщо ж є потреба імпрегнувати верхній шар або весь об’єм виробу з каменю, то застосовують поливання, занурення виробу в розчин або занурення в розчин під тиском.
Під час обробки каменю імпрегнантами існує можливість отримання різноманітних ефектів залежно від мети імпрегнації. Якщо застосовувані біологічно активні засоби, можна дезінфікувати матеріал. Іншою метою імпрегнації є зміцнення як поверхні, так і всієї структури матеріалу. Типовими й найбільш поширеними цілями імпрегнації є убезпечення матеріалу від проникнення вологи та води (гідрофобізація) або від інших видів рідин (олеофобізація). Також можливим є збільшення інтенсивності забарвлення поверхні каменю. Виробники імпрегнантів намагаються створи щоразу більш універсальні продукти, які охоплювали б водночас кілька цілей хімічної обробки. Але слід пам’ятати, що універсальні засоби ніколи не будуть такими ефективними в досягненні конкретної мети, як засоби спеціалізовані. Тому насамперед слід добре з’ясувати мету імпрегнації, і відповідно до неї застосовувати спеціалізований імпрегнант.
Якщо на камені є пліснява, нарости і грибок, то найчастіше застосовують імпрегнацію на основі води. Як правило, такі засоби призначені для попередньої поверхневої обробки, однак вони не захищають камінь на тривалий період. Для такого захисту потрібні додатки, які виробники постачають разом з гідрофобними імпрегнантами. На жаль, не має жодного стопроцентного захисту від наростів, якщо сам камінь постійно перебуває в атмосферно-температурних умовах, що сприяють їх виникненню.
Ще одним поширеним видом є імпрегнація для зміцнення і захисту основи. Таку обробку застосовують як до кам’яних елементів, які вже зазнали часткової деградації, так і при зміцненні нового матеріалу через його слабку структуру.
Вид імпрегнанту треба добирати залежно від виду матеріалу. Наприклад, пісковик імпрегнують, як правило, засобами на основі поліестрів кремнієвої кислоти, що мають властивість відбудовувати стійкі структури пісковику. Більш універсальними є засоби на основі акрилових смол. Крім того, вони мають додаткову перевагу – швидкість дії. Полімеризація акрилових засобів, як правило, триває 24 години, натомість засоби на основі поліестрів кремнієвої кислоти потребують на затвердіння кілька тижнів. Асортимент різновидів акрилових засобів для обробки каменю є величезним, тому перед купівлею того чи іншого імпрегнанту треба звернути увагу на його параметри (здатність пропускати пару, стійкість щодо ультрафіолетових променів, здатність проникати вглиб структури тощо).
Після дезінфекції каменю та зміцнення його структури можна здійснювати гідрофобну імпрегнацію, яка забезпечує матеріал від проникнення води. Ця найбільш популярна процедура насправді є дуже важливою.
Вода – це чинник, якому належить першість у руйнуванні каменю. Вода сприяє потраплянню в камінь солей, атмосферних забруднень, розвитку грибка чи наростів. У щойно облицьованих фасадах вода є тим елементом, який заносить вглиб каменю забруднення, і хоч сама вона згодом випаровується, однак частки речовин, які вона приносить, залишаються в порах, спричиняючи забруднення всього об’єму каменю. Як же діють імпрегнанти, що захищають від негативної дії води? По-перше, склад таких хімічних речовин перешкоджає закриттю пор матеріалу, що було б шкідливим для структури каменю, оскільки це унеможливлює обмін двоокису вуглецю (СО2) або водяної пари. До того ж добрі гідрофобні імпрегнанти покривають дрібні частки матеріалу мікроскопічною плівкою – це усуває здатність капілярного всотування вологи, але не через ліквідацію капілярів, а через зміну властивостей матеріалу в області поверхневої напруги між водою і матеріалом. Камінь, захищений гідрофобними імпрегнантами, не відштовхує воду. Тому слід пам’ятати, що при постійному потоці води, зокрема на горизонтальні поверхні, захист каменю не є абсолютним. За своїм складом гідрофобні імпрегнанти – це силіконові та силанові субстанції або акрилові смоли, їх пропонують на ринку у формі водяної емульсії, розчинника або пасти.
Добираючи засіб для імпрегнації, треба звернути увагу на вид імпрегнанту, вміст активних речовин і рекомендації виробника. При цьому дуже часто постає проблема сильного запаху розчинних імпрегнантів, тому для внутрішніх робіт треба добирати засоби без запаху.
Досить часто наявність імпрегнації перевіряють, поливаючи камінь водою: при цьому оцінюють ступінь перламутрового блиску. Це є помилкою, оскільки тепер щоразу більше засобів не мають такого ефекту. Наприклад, усі силіконові препарати на розчинниках не надають каменю перламутрового блиску, але водночас є ефективними імпрегнантами.
Іншим різновидом імпрегнації є обробка матеріалу олеофобними засобами. Як правило, такі засоби являють собою суміш фтористих силікатів. Різниця між цими імпрегнантами та засобами, які захищають камінь від вологи, полягає в тому, що олеофобні засоби не лише захищають від шкідливої дії води, але також від впливу інших активних субстанцій. Потреба в таких засобах виникла в той час, коли, серед іншого, постала проблема захисту від графіті (написів на стінах). Однак слід сказати, що ефективність таких препаратів також є обмеженою. Імпрегнанти цього типу добре проявили себе на таких матеріалах як граніт, базальт, а також на деяких видах пісковику.
Іноді каменярі використовують як імпрегнант саморобні хімчні засоби, що можуть на певний час захистити камінь від дії води та зберегти його декоративні функції. Проте сьогодні на ринку існує чимало видів сертифікованих фабричних імпрегнантів та інших хімічних засобів для обробки й зміцнення каменю. Такі засоби мають спеціалізовані функції та детальну інструкцію з використання, тому тепер можна добрати якісний фабричний засіб, відповідно до певних потреб та проблем, що стосуються каменю.
Підсумовуючи розповідь про імпрегнацію каменю, слід зауважити, що жодні хімічні засоби, і навіть усі вони разом, не можуть захистити камінь на 100%. Проте цілковито відмовлятися від їхнього застосування означає наражати камінь на негативні впливи, які значно пошкоджують структуру, а також погіршують зовнішній вигляд каменю.
Окремим розділом можна було б записати захист каменю від агресивної дії на нього різних красок, що слугують для нанесення малюнків графіті. Адже ця проблема у великих містах є дуже актуальною. Графіті на новенькій лицювальній поверхні не лише псують зовнішній вигляд каменю, задум архітектора і дизайнера, але й руйнують камінь.
Коли на кам’яному лицюванні фасаду господар помічає перші малюнки, намальовані фарбою “спрей”, то відразу намагається стерти фарбу за допомогою розчинників. Це – перша помилка. І справді, розчинник розчиняє фарбу, але на жаль, він також дуже ефективно проникає вглиб кам’яної плити, переносячи в такий спосіб розчинену фарбу з поверхні всередину. Як наслідок, виникають плями, що їх дуже важко усунути. І навіть якщо вдається очистити стіну від графіті, що було намальовано вперше, то в разі, якщо очищену плиту буде помальовано знову, шанси на усунення графіті практично дорівнюють нулю. Це відбувається тому, що розчинники, які стирають фарбу, також знищують поверхню каменю, і при появі наступного ґрафіті дозволяють фарбі проникнути вглиб структури. Якщо усування молодіжних малюнків є таким витратним і проблематичним, то варто спробувати захистити кам’яні фасадні плити ще до появи першого ґрафіті. Єдиним способом вирішити цю проблему є застосування досить дорогих агресивних хімічних технологій у поєднанні з механічними методами.
Профілактика, що має назву “анти-ґрафіті”, полягає у створенні на поверхні каменю тонкого шару покриття, яке унеможливлює проникнення мікроскопічних часток фарби вглиб структури та дозволяє усунути фарбу з поверхні каменю за допомогою розчинників, але без шкоди для самого каменю. Як правило, хімічні засоби анти-ґрафіті додатково захищають камінь від ультрафіолетових променів (ЦУ), бруду й атмосферних чинників, тобто, крім захисту від малюнків, вони також виконують гідрофобну (протидощову) функцію на кшталт ефекту імпреґнантів. Захист засобами анти-ґрафіті тягне за собою певні витрати, тому на стадії планування інвестицій треба зарезервувати кошти для цього виду видатків. При цьому треба розглянути кілька моментів. По-перше, слід оцінити ризик появи ґрафіті на ваших фасадах. По-друге, треба уважно поставитися до вибору системи захисту каменю. Все це варто проаналізувати з погляду експлуатації та економічності.
Дуже важливо, щоб захисне покриття було передбачено ще на етапі проектування. Захисні хімічні засоби дещо змінюють відтінок каменю, тому в проекті треба передбачити елементи, які дозволяють візуально виділити частину фасаду на висоті, скажімо, 2,5 – 3 м (тобто лінії, вище якої не сягає рука вандала). Це можуть бути, наприклад, карнизи. Проектувальник має пам’ятати, що вандальні графіті найбільше псують пісковики та вапняки.
Захисні хімічні системи анти-ґрафіті поділяють на стійкі та змивальні (одноразового використання). У свою чергу, стійкі засоби поділяють на імпреґнанти та захисні оболонки. При застосуванні стійких систем захисту усунення графіті передбачає використання хімічних розчинників, які змивають графіті й при цьому не нищать захисного шару, що дозволяє багато разів змивати фарбу без необхідності додаткової обробки поверхні.
Імпрегнація анти-ґрафіті – це насичування поверхневих шарів хімічним засобом, який відкладається в порах матеріалу, блокуючи можливість проникнення фарби всередину структури каменю. Імпрегнація не створює плівки та зберігає дифузні властивості матеріалу майже у всіх видах природного каменю. Метод імпрегнації найкраще проявляє себе на матеріалах з низьким ступенем абсорбції – гранітах, натомість він не ефективний при обробці матеріалів з високою насичуваністю, наприклад, пісковиків. Натомість оболонки не проникають вглиб структури, а лише створюють на поверхні стійкий до механічних і хімічних пошкоджень захисний шар, свого роду тонку захисну плівку, яка на практиці унеможливлює контакт фарби з каменем. Стійкі оболонки - це, як правило, двоскладові препарати, що ґрунтуються на епоксидних або поліуретанових смолах. На ринку вони представлені як у формі засобу для створення матової поверхні, так і у формі препаратів для блискучої поверхні. Однак стійкі системи анти-ґрафіті не належать до дешевих, до того ж їх вплив на камінь дещо змінює його характеристики.
Набагато дешевшими і водночас ефективними системами є так звані змивальні (одноразові) засоби. Спосіб їх дії ґрунтується на такій схемі: нанесений на камінь тимчасовий тонкий шар засобу у випадку появи ґрафіті змивають разом із фарбою, після чого фасадні плити треба покривати захисним шаром знову. Велике значення має те, що ці змивальні засоби вважають екологічними, оскільки їх змиття (разом із фарбою) не потребує використання агресивних розчинників. Змивальні захисні оболонки – це, як правило, паро- та водопроникні парафіни, поліакрили, воски та мікро-воски.
На практиці часом існують надзвичайно цінні об’єкти, або об’єкти, що зазнають особливої небезпеки з боку вандальних ґрафіті. В цьому випадку застосовують змішані системи захисту. На нанесену стійку оболонку додатково наносять змивальний тимчасовий засіб анти-ґрафіті. Звісно, такий спосіб захисту є дуже дорогим, але його застосування гарантує найповніший захист поверхні від псування малюнками. Використання засобів анти-ґрафіті для захисту каменю – це, на жаль, необхідні витрати. Йдеться не лише про естетичні враження: фарби в спреях, залишені на поверхні природних матеріалів (каменю) протягом тривалого часу, спричиняють руйнування матеріалу.
Ціни засобів анти-ґрафіті різних виробників загалом подібні, натомість значна цінова різниця існує між окремими системами захисту. Паза сумнівом, найдешевшими є засоби на основі дисперсних восків. Найдорожчими є паропроникні поліуретанові оболонки. Проте не ціни мають визначати рішення щодо захисту каменю. Найважливіше – це добір такого засобу, що відповідає матеріалу, з якого виконано фасад чи лицювання. Наприклад, найкращим засобом для захисту плит із пісковику зарекомендував себе змивальний мікровоск (хоча змивання графіті при цьому потребує використання мийки високого тиску). Тому при виборі засобу треба також брати до уваги інші моменти, наприклад, можливість відведення великої кількості рідини при усуванні змивальних засобів. Часом, за неможливості відводу стоків рідини, для захисту пісковику використовують оболонку на базі смоли, але вона навіть у “матовій” версії не виглядає природно.
Кожна система анти-ґрафіті має свої недоліки. Змивальні оболонки потребують періодичного відновлення, а тривалість періодів між обробками каменю залежить від товщини нанесеного шару й атмосферних впливів. Отже, додатково треба періодично контролювати стан поверхні. Імпреґнанти, що належать до стійких засобів, з часом вимиваються зі стін внаслідок неодноразового потрапляння атмосферних опадів та вологи іншого походження, тому слід періодично повторювати обробку кам’яних плит такими засобами. Стійкі оболонки майже у всіх випадках обмежують паропропускальну здатність природного каменю, що в тривалій перспективі може негативно впливати на матеріал, який ми захищаємо від Графіті. І, звісно, всі хімічні оболонки певною мірою змінюють вигляд каменю.
Особливу увагу цьому аспекту застосування хімічних засобів захисту каменю треба приділяти при роботі з історичними пам’ятками. Взагалі вважають, що, з огляду на вимогу зворотності процесів, у таких випадках слід використовувати «змивальні» системи. Проте навіть при застосуванні цих систем як ґрунтовки треба використовувати стійкі стабілізатори підкладу. В кожному разі, до процесів захисту поверхні слід підходити дуже обережно. Зрештою, для виконання реставраційних робіт існують спеціальні обов’язкові інструкції, які вимагають, щоб такого роду роботи здійснювалися під наглядом технолога-реставратора.
Слід сказати також, що цілковито захистити камінь від графіті на практиці не можливо. Хімія – це така галузь, де технологія розвивається дуже швидко, і те, що сьогодні не проникає через якесь конкретне захисне покриття, після чергових модифікацій формули фарби може зробити практично неможливим її усунення з поверхні каменю. Однак треба рішуче відрадити використання всіляких саморобних “чудо-засобів”. Краще розраховувати на перевірені фабричні препарати відомих фірм. Перед застосуванням хімічної обробки каменю також слід проконсультуватися у фірми-виробника засобів анти-ґрафіті, щоб вона порадила, на придбання якої системи препаратів треба переконати інвестора. Можна лише сподіватися, що проблему використання анти-ґрафіті буде забуто, коли мине мода на цей вид вуличного псевдомистецтва.