Карбонатные коры на фасадах зданий и сооружений города Тюмени: разнообразие и факторы формирования

Abstract

Актуальность работы. Карбонатные коры, наросты и выцветы, формирующиеся на фасадах различных зданий и сооружений в результате выщелачивания компонентов строительных материалов, таких как цемент, бетон, известняк, являются наиболее распространенными видами техногенного минералообразования в условиях городской среды. В отличие от непрочных сталактитов и сталагмитов, формирование которых наблюдается только в определенных условиях, подобные образования широко распространены. Развитие карбонатных кор, наростов и выцветов на фасадах зданий не только свидетельствует о процессах разрушения связующих компонентов строительных конструкций, но и оказывает негативное воздействие на эстетическую привлекательность объектов городской архитектуры. Натёчные образования кальцита заполняют микротрещины и неровности поверхностей облицовочных материалов, что приводит к интенсификации процессов разрушения и требует проведения дорогостоящих мероприятий по очистке фасадов. Исследования, посвященные изучению карбонатных новообразований на фасадах различных зданий и сооружений, немногочисленны. Цель работы: выявление особенностей минерального состава, строения и возможных механизмов образования карбонатных кор и натеков, формирующихся на фасадах зданий и сооружений города Тюмени в различных условиях; определение факторов, способствующих данному явлению. Методы: выявление и систематизация объектов городской архитектуры, подверженных процессам формирования карбонатных новообразований, поляризационная и инвертированная микроскопия в прозрачных шлифах, СЭМ-ЭДС, рентгеноструктурный анализ. Результаты. Карбонатные коры и натеки существенно различаются по особенностям строения, минеральному составу и вероятным механизмам формирования в зависимости от конкретного местоположения. Четко разделяются коры, развивающиеся на вертикальных и горизонтальных поверхностях: первые - плоские, достаточно тонкие и имеют слоистую структуру, вторые -плотные и характеризуются глобулярным строением. Формирование карбонатных новообразований происходит при значительном участии живых организмов, а процессы биогенного осаждения кальцита происходят синхронно с хемогенным. Четких связей между возрастом или местоположением конкретных объектов и интенсивностью формирования карбонатных кор не выявлено; соответственно данный процесс скорее обусловлен конструктивными особенностями конкретных сооружений и качеством строительных материалов.

Relevance. Carbonate crusts, outgrowths and efflorescences, formed on the facades of various buildings and structures due to components leaching from building materials, such as cement, concrete, limestone, are the most common type of technogenic mineral formation in urban environment. Unlike the unstable stalactites and stalagmites, which are formed only under certain conditions, and the period of existence, as a rule, is limited, such formations are widespread. Development of carbonate crusts, outgrowths and efflorescences on the facades of buildings not only indicates destruction of the bonding components of building structures, but also has a negative impact on aesthetic appeal of urban architecture. Rigid calcite formations fill microcracks and surface irregularities of facing materials, such as granite, which leads to intensification of destruction of natural materials and requires expensive cleaning of facades. Despite the obvious urgency of the problem, there are not many studies devoted to carbonate neoplasms on various buildings and structures. The main aim of the research is to investigate the peculiarities of mineral composition, structure and possible mechanisms for formation of carbonate cores and filaments generated on the facades of buildings and structures of the city of Tyumen under various conditions, and to identify the factors contributing to this phenomenon. The methods: identification and systematization of objects of urban architecture subject to formation of carbonate, crusts, outgrowths and efflorescence; study of structural features of the most representative samples of carbonate neoplasms in transparent sections, using scanning electron microscope; determination of gross mineral composition of tumors (X-ray analysis). The results. The carried out research shown that carbonate cortices and sinters essentially differ in features of structure, mineral structure and probable mechanisms of formation depending on a concrete site. The crusts developing on vertical and horizontal surfaces are clearly divided: the first are flat, thin enough and have a layered structure, the latter are dense and are characterized by a globular structure. Development of carbonate formations probably occurs with significant participation of living organisms. Biogenic and chemogenic processes of calcite precipitation occur synchronically. There are no relationships between the age or location of the studied objects and the intensity of these processes; that is why the constructional particular qualities of buildings and construction materials are the most significant factors.