Długotrwałe narażenie kamienia czy innych materiałów krzemianowych (np. ceramiki, zapraw, tynków) na zewnętrzne warunki atmosferyczne najczęściej prowadzą do utraty wytrzymałości. Stopniowa utrata spójności i właściwości ochronnych osłabia kamień. Powierzchnia takich odsłoniętych materiałów często tworzy niskoprzepuszczalną, ciemną warstwę — skorupę, pod którą materiał jest kruchy, o minimalnej wytrzymałości.

Przyczyn degradacji kamienia jest więcej, najważniejsze są zmiany zawartości wilgoci i związane z tym zachowanie rozpuszczalnych w wodzie soli w układzie porowatym. Przemiany chemiczne niektórych składników kamienia oraz zmiany objętości kryształów wody lub soli w porach prowadzą do utraty kohezji masy, ługowania spoiwa prowadząc do korozji, powstawania mikropęknięć lub oddzielania się warstw o ​​różnej grubości.

Jak powstrzymać procesów degradacji kamienia

Utratę spoistości kamienia lub gipsu można wyeliminować przez dodanie nowego, wymiennego spoiwa, które przywróci połączenia między poszczególnymi elementami, ziarnami, kryształami. Dzięki takiemu zabiegowi zwiększa się wytrzymałość materiału. Jednak praktyczne wdrożenie tego prostego rozważania jest często dość trudne. Najważniejsze jest znalezienie odpowiedniego środka, który można wprowadzić do porowatego układu masy, jego stosowanie powinno być tak proste, jak to możliwe. Najlepiej przez powlekanie lub natryskiwanie. Aby zabieg był skuteczny, środek powinien znaleźć się na odpowiedniej głębokości, poniżej zdegradowanej powierzchni i połączyć się z nienaruszoną jeszcze strukturą. Ważne by przepuszczalność skonsolidowanej warstwy dla gazów, w tym pary wodnej, nie powinny się zmieniać w trakcie aplikacji ani po zakończeniu całego procesu. Substancje konsolidujące są w stanie płynnym, które po penetracji do układu porowatego są przekształcane w ciało stałe, zapewniając funkcję wiązania między rozpadającymi się cząstkami. Substancje nieorganiczne są zwykle roztworami, które po impregnacji tracą rozpuszczalnik — najczęściej wodę — i często tworzą spoiwo po reakcji chemicznej zwykle z unoszącym się w powietrzu dwutlenkiem węgla.

Rodzaje konsolidatorów

Środki uwalniające żel krzemionkowy SiO2 - szkło wodne i fluorany (fluorokrzemiany) mają bardzo niską zdolność penetracji, pozostają prawie wyłącznie w cienkiej warstwie powierzchniowej, gdzie mogą znacznie zwiększyć wytrzymałość. Jednocześnie zmniejszając przepuszczalność gazów i pary wodnej. Prowadzi to jednak do oderwania skonsolidowanej warstwy, a następnie przyspieszenia procesów degradacji. Ponadto szkło wodne zawsze zawiera kationy jednego z metali alkalicznych sodu, potasu lub litu, które tworzą niebezpieczne sole niezwiązane z żelem wiążącym. W najlepszym razie ich obecność powoduje powstawanie kryształów, Fluory, oprócz ich słabej zdolności do penetracji porowatego układu, wymagają obecności kationów wapnia w skonsolidowanej masie dla udanego etapu konsolidacji. Aktualnie unika się korzystania z takich preparatów.

Kolejnym konsolidatorem z grupy substancji nieorganicznych jest woda wapienna. Należy ona do tak zwanych tradycyjnych substancji. Przez wielu specjalistów technologicznych uważana za przestarzałą. Woda wapienna jest prawdziwym, przejrzystym roztworem wodorotlenku wapnia w wodzie. Uzyskuje się go w postaci cieczy stojącej w naczyniu nad zawiesiną wapna w wodzie. Głównym problemem tej metody jest niska rozpuszczalność wodorotlenku wapnia. W normalnej temperaturze rozpuszcza się mniej niż 2 gw 1 ​​l ,a wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność dalej się zmniejsza. W przeciwieństwie do wielu innych substancji ,nie można tego zapewnić przez ogrzewanie roztworu. Zaletą tej procedury są minimalne wymagania finansowe dla materiału wzmacniającego, ale ogromne nakłady pracy, czyli wielokrotne powtórzenia i niebezpieczeństwo nadmiernego zwilżenia zdegradowanego tynku, związane z ryzykiem aktywacji soli w murze i czasowym „zgrubieniem” warstw tynku zwiększającym ryzyko odpadnięcia. Wadą stosowania wody wapiennej jest również niska odporność nowego spoiwa na substancje kwasowe, zwłaszcza zanieczyszczenia atmosferyczne.

Substancje organiczne, zwykle polimery lub oligomery, stosuje się częściej niż substancji nieorganiczne do wzmacniania kamienia. Ponieważ tego typu środki po zastosowaniu tworzą łańcuchy polimerowe, a nawet sieci polimerowe. W takim przypadku ważne jest nie tylko wybranie odpowiedniej substancji czynnej, ale także odpowiedniego układu rozpuszczalników. Doskonałym przykładem może być preparat Polyurethane Coat PC-3000, który dzięki wyżej wymienionym właściwościom chroni kamień.