Мрамор и его модификация с целью улучшения свойств

На сегодняшний день практика ещё не знает достаточно эффективных защитных средств для поверхности известняка, которые сочетали бы высокую износостойкость с технологической простотой и низкой стоимостью. Наука, тем временем, находится на пути решения проблемы защиты камня. Так, в Московском государственном строительном университете, на кафедре прикладной химии ведётся научная работа, направленная на изучение процессов модификации карбонатосодержащих горных пород и, в частности, мрамора.

Слово модификация не случайно. В отличие от других ранее известных методов упрочнения камня, в которых пропиточный состав (смола) на основе органических соединений удерживается на изделии за счёт пенетрации в поровую структуру, разрабатываемый метод основан на более глубоком химическом взаимодействии породообразующего минерала и компонентов раствора-модификатора. Одним из компонентов является пятиводный кристаллогидрат сульфата меди (II) CuSO4·5Н2О или медный купорос. К очевидным достоинствам можно отнести также бактерицидные и инсектицидные свойства этого купороса.

При погружении в насыщенный водный раствор медного купороса образцов-кубиков (по ГОСТ 30629-99), полученных из плиты мрамора «Коелга» выпиливанием, молекулы СаСО3 вступают во взаимодействие по реакции:

2CuSO4 + 2 СаСО3 + Н2О ® (СuОН)2 СО3 Ї + 2СаSO4 + СО2 ­.

В результате этой реакции поверхность мрамора окрашивается в насыщенный бирюзовый цвет из-за образования основных солей меди. Глубина взаимодействия составляет 0,1–0,15 мм.

Испытания на твердость по Бринеллю проводились на твердомере ТП-1.

После подсчёта показателей, твёрдость по Бринеллю обработанных образцов составила 53,6 кг/мм2. Это свидетельствует о повышении твёрдости после обработки на 40 % по сравнению с контрольным образцом (33,4 кг/мм2).

Для оценки влияния обработки на показатели прочности прореагировавшего слоя при сжатии и растяжении были использованы образцы мела по ГОСТ 30629-99. Для определения пределов прочности использовался пресс гидравлический ручной ПГПР с усилием до 40 кН.

Увеличение твёрдости по Бринеллю в среднем практически в 2 раза и повышение предела прочности при сжатии вдвое (для мела) позволяет сделать вывод, что медный купорос – один из ключевых компонентов, улучшающих эксплуатационные свойства мрамора. Кроме того, модификация мрамора дала изменение декоративности, придав ему цвет малахита. Мрамор такого цвета в природе крайне редок. Таким образом, новое направление внимательно изучается и обещает высокую степень воплощения в жизнь.