התמודדות עם שחיקה והתפוררות אבני החיפוי

אבן ושיש משמשים כחומרים בהליך הבנייה המודרנית והשימוש הנפוץ ביותר בהם הוא לצורכי חיפוי קירות חיצוניים בלוחות אבן ושיש.

אבן ושיש משמשים כחומרים בהליך הבנייה המודרנית והשימוש הנפוץ ביותר בהם הוא לצורכי חיפוי קירות חיצוניים בלוחות אבן ושיש. בין שמדובר בשיטת ההדבקה הרטובה, בשיטה הטרומית, בשיטת ברנוביץ, בהדבקה בשילוב קיבוע מכאני או בחיפוי יבש בשנים האחרונות אנו עדים לכשלים באבני חיפוי בקירות החיצוניים של מבנים: האבנים מתחילות להתפורר ולהישחק עקב אי התאמה של חיפוי האבן לסביבה הגאוגרפית או מבחירה לא נכונה של אבן שאינה עומדת בתקינה או משום בלייה טבעית של האבן והשיש. מאחר ולרוב משתמשים באבן מקומית הנחשבת לאבן רכה מבנים רבים סמוכים לקו החוף חשופים למשטר רוחות המביאות עמן כלורידים הנישאים מהים ופוגעים באבן.

הנזקים הללו מחייבים אותנו להתאים את האבן והשיש למבנה ולהתחשב בתנאי הסביבה שהמבנה ממוקם בה. כך, ברוב המקרים האבן או השיש יעברו מערכת בדיקות שתוכתב על ידי יועץ החיפוי מטעם האדריכל. גם כאשר אין התייחסות לכך האינטרס של הקבלן הוא לערוך סדרת בדיקות כנדרש לפי תקן 2378 חלק 1 (ת”י 2378/1). לפי התקן, יש לבצע מראש סדרת בדיקות שגרתיות כגון: חוזק כפיפה, משקל מרחבי, ספיגות כוללת וספיגות נימית. כמו כן, קיימת סדרת בדיקות מיוחדות כגון עמידות בהתגבשות מלחים בסביבה ימית, עמידות בכפור והפשרה בסביבת כפור, ובדיקות נוספות בהתאם לתנאי המקום בהתאם לתקן. יש לזכור כי ישנם כוחות רבים הפועלים על האבן כגון: כוח הכובד של האבן עצמה, עומס הרוחות, שינויים תרמיים ושקיעת יסודות. אלו מביאים לבלייה של האבן, שהנה לרוב תהליך אטי המתרחש על פני שנים רבות אך לעתים מדובר דווקא בתהליך מהיר ביותר ואנו עדים לבלייה באבן החיפוי עוד בטרם אוכלס המבנה.

20150319_120013_HDR (1)

צילום: תומר פרי

בלייה באבן רכה באה לביטוי בכמה דרכים: שחיקה, סדיקה והתפוררות. בלייה ושחיקה בתשתיות מינרליות יכולות להיגרם מכמה סיבות עיקריות:

1. מעגל “קפיאה-הפשרה”: מים מחלחלים לנקבוביות ולחריצים, המים קופאים ומתרחבים בשל האנומליה של המים, בתהליך ההתרחבות הם יכולים להפעיל לחצים גבוהים על האבן.

2. התגבשות גבישי מלח: כאשר מלחים מומסים מחלחלים לתוך נקבוביות וחריצים באבן, המים מתאדים ומשאירים גבישי מלח. חלק מהמלחים הללו יכולים להתרחב עד פי שלושה או יותר. בתהליך ההתגבשות, הגבישים שגדלו מפעילים לחץ על האבן וזה מביא להתפוררות האבן. גבישי מלח יכולים לקחת תפקיד גם בתמיסות שממיסות את הסלע (למשל אבן גיר) והן יוצרות תמיסות מלח כמו נתרן גופרתי או נתרן פחמתי. במצב זה התאדות המים מביאה שוב ליצירת גבישי מלח והתוצאה הסופית כאמור היא של התפוררות.

3. שחיקה כימית: מי גשם שהופכים לחומצה בתהליך כימי, באים במגע עם סלע הגיר וממיסים אותו. חלקי הסלע המומסים ממשיכים לזרום עם המים, ובסלע נוצרים חללים וחורים. תהליכים אלה שכיחים בעיקר באזורים לחים שהטמפרטורות בהם גבוהות, משום שהלחות והחום מזרזים את התרחשותם.

4. הפרשי טמפרטורה: תופעה שכיחה במצבים שבהם מרווח הטמפרטורות היומי הוא רחב. הטמפרטורות גבוהות מאוד במהלך היום וצונחות מטה במהלך הלילה. בשל כך, הסלעים המתחממים מתרחבים במהלך היום ומתקררים ומתכווצים במהלך הלילה, דבר שגורם להפעלת לחץ על השכבה החיצונית, להתפוררות הסלעים ולקילוף השכבה העליונה, המכונה גם נשירה.

5. מבנה גיאולוגי של האבן: אבנים רבות כמו אבן ביר זית, שלאחרונה מככבת כאבן חיפוי, מכילות חרסיות. המינרל מאופיין בגביש זעיר הבנוי מסיליקה (SiO2) ואלומינה (AI2O3) ובנטייה לספוח מים.

6. חרסיות הנמצאות באבן הגיר נוטות להתנפח עם ספיחת הרטיבות ותורמות גם הן לתהליך הבליה. ספיחת נוזלים היא התהליך שבו מינרלים בסלע סופגים מים ומתרחבים, ולעתים גם משתנה המבנה הכימי שלהם. מדובר בתהליך כימי שלעתים יש לו השפעות מכאניות, שכן חלק מהחומרים מתרחבים בעת שהם סופחים מים. חומרים אלה יכולים להתרחב עד לפי 16 מגודלם.

7. תמיסות פחמניות: קרבוניזציה המתרחש בסלעים שמכילים פחמת הסידן, לדוגמה באבן גיר. תהליך זה מתרחש כאשר גשם ופחמן דו-חמצני או חומצה אורגנית מתחברים יחד ויוצרים חומצה פחמתית חלשה, שמגיבה עם פחמת הסידן, ונוצר סידן דו-פחמתי.

8. הידרוליזה: הידרוליזה מתרחשת כשהסלע מכיל פצלת השדה מסוג אורתוקלז -בעיקר בגרניט. פצלת השדה מגיבה למים חומציים ויוצרת קאולין, חומצה צורנית ואשלגן הידרוקסילי. רק הקאולין נשאר שכן החומצה הצורנית והאשלגן ההידרוקסילי נשטפים במים.

9. שחיקה ביולוגית: תשתיות מינראליות שנפגעו משחיקה ביולוגית שהיא פועל יוצא של טחב, אצות, עובש, בקטריות וכדומה.

לעצור את השחיקה והתפוררות אבני החיפוי

כל הסיבות שפורטו עלולות לגרום לליקויים באבן וליצור כשלים נפוצים כגון התנתקות האבן מקירות המבנה וסכנת נפילה, חדירת רטיבות לדירות מגורים, ליקויים תרמיים ואקוסטיים, הופעת סדיקה והתקלפות כתוצאה מהשפעות סביבתיות חיצוניות ועוד, וכל אלה נוסף לפגיעה האסתטית של המבנה. יישום סילר או מילוי החורים לבדם אין בהם משום פתרון לשיקום האבן וחיזוקה וקרוב לוודאי שהם ייקרו ויקשו על מתן פתרון כולל ראוי בהמשך.

20150319_115950_HDR

צילום: תומר פרי

לעומת זאת, הפתרון הנדרש וצורת היישום לפתרון בעיה של אבן הסובלת משחיקה ובלייה הוא חומר שיאפשר להקנות לתשתית חוזק מכאני שיעצור את תהליך הבליה וההתפוררות. כזה הוא סיקה גרד 100: חומר ממשפחת הננו סיליקטים על בסיס מינראלי נטול ממיסים אורגניים המשמש לחיזוק, שיקום והגנה על תשתיות אבן שנפגעו עקב שחיקה מכנית, כימית וביולוגית. המנגנון הכימי של החומר גורם לריאקציה זריזה בין החומר ובין הלחות הקיימת בתשתית ובאוויר והופך לסיליקה אמורפית. החומר משאיר את האבן נושמת ומחזק את האבן, קרי מעלה את חוזק הכפיפה, מקטין את ספיגות המים ומקטין בהרבה את הספיגות הנימית הקפילארית. כתוצאה מכך, מקדם חיזוק פנימי וחיצוני משמעותי של תשתית האבן.

החומר ניתן ליישום על כמעט כל סוגי התשתיות המינרליות למטרות הקשחת התשתית והגדלת עמידותה מפני שחיקה ובלייה בסביבות קורוזיביות וכן לשחזור ושיקום. שיטת היישום הרצויה דורשת הספגה של החומר לאבן ככל הניתן, וזאת על מנת לאפשר אימפרגנציה עמוקה לחיזוק הפנימי של האבן; מסיבה זו, במידה שהאבן טופלה בעבר בסילר ואינה מאפשרת הספגה של החומר, יש ללטש את התשתית. החומר עצמו אינו מושך אבק או לכלוך, אינו מכיל מרכיבים המזיקים לאבן שכן המקשר הכימי הוא מינרלי. הריאקציה ליצירת סיליקה אמורפית אורכת כשלושה שבועות עד חודש; בפרק זמן זה נוצרת הסיליקה האמורפית. בסוף התהליך מתקבלת אבן חזקה כאשר הסיליקה האמורפית הופכת

להיות חלק בלתי נפרד מהאבן. בדיקות במכון התקנים של אבנים שטופלו מעידות על שיפור מהותי בתכונות האבן לאחר הטיפול. דרך טיפול נוספת היא הטבלה של האבן בסיקה גרד 100 ובאופן הנ”ל לתרום לחיזוק היקפי של האבן. לעיתים מצב זה עדיף שכן החומר אינו מטפל בנזקים שעלולים לנבוע מהתשתית שעליה מונחת האבן.

בנוגע לטיפול באסתטיקה של האבן המתפוררת, בהינתן חורים ושברים על פני האבן ניתן למלא את החללים ברובה צמנטית בגוון האבן המעורבבת עם תוסף לרובה המשפר את מודל האלסטיות. לאחר שמסתיים פרק הזמן שבו נוצרה הסיליקה האמורפית והאבן חוזקה, יש לטפל באבן באמצעות חומר מסוג “אימפרגנציה משולבת ציפוי” מסוג סיקה גרד 925T או סיקה, חומר זה הנו על בסיס מולקולות פולימריות בגודל ננומטרי של סילאן. בדומה לסילר, החומר חודר לתשתית (אימפרגנציה) ובדומה לציפוי החומר ממלא את נקבוביות התשתית, לכן החומר פועל בשיטת אימפרגנציה משולבת ציפוי להגנה אופטימלית מפני הכתמה ונזקים בתשתיות אבן.

20150319_124916_HDR (1)

צילום: תומר פרי

למוצר מאפיינים סופר הידרופוביים – דחייה של מים ושמנים ברמה מאוד גבוהה. סיקה גרד T925 ממלא שתי מטרות עיקריות: להגן על תשתית האבן או השיש בהקניית תכונות דחייה של נוזלים; להעלות את עומק הגוון של האבן, תכונה שלרוב באה לידי ביטוי באבנים כהות – שעומק הגוון שמתקבל מקנה מראה רענן ובריא לאבן. לרוב סימני ליטוש ותפרחות יטושטשו לאחר יישום החומר. פתרון זה עדיף להגנה על תשתיות מינראליות ביחס לסילרים אימפרגנציה הקיימים בשוק ומהווה צעד נוסף לחומרים מתקדים המאפשרים הערכת תוחלת חיים ושמירה על חזות התשתית לאורך שנים רבות. מערכות ההגנה המשולבות והמתקדמות שהוצגו כאן לרוב מיושמות על תשתיות אבן ושיש בליווי יועצי אבן מקצועיים.