ג'ק נגר, רשות העתיקות בישראל ; מאנגלית: שירה מרום
במהלך העשור האחרון צופו חזיתות של מבנים מודרניים רבים בלוחות אבן גיר. אולם לוחות אלו, שעוביים אינו עולה על חמישה סנטימטרים, נהרסים במהירות. ההרס נגרם בשל תכונות האבן ואיכויותיה בעת חשיפתה לגורמים סביבתיים כגון זיהום אוויר, מלחים ומיקרואורגניזמים. אולם גורמים אלו אינם היחידים שמפוררים אותה: במקרים רבים פועלים גורמי שחיקה נוספים, המכונים בספרות המקצועית "מאמץ דיפרנציאלי", וכוללים בין השאר מחזורי יובש ולחות, התפוררות החרסית שבאבן בשל ספיחת מים ועוד. התוצאה: הלוחות מתפוררים, נסדקים ומתקלפים ואף מתכסים במלחים ובקרומים שונים.
צילום: ג'ק נגר
הצצה לתהליך המדעי חושף תהליך הדרגתי: ראשית מנגנוני שחיקה שונים יוצרים שיעור קורוזיה גבוה (הופעת כתמי חלודה) ומביאים לאבדן של חומר מהאבן. בהמשך, טיפולים שונים שהאבן עברה במטרה לשמר אותה, התגבשות מלחים על משטח האבן או חדירתם פנימה, ספיגת מים וכן, היווצרות קרומים חיים על משטח קשיח (ביופילם) אשר משפיעים על מצב האבן ומעודדים התפשטות של סדקים והתקלפות. התוצאה הסופית תבוא לידי ביטוי בתהליך השחיקה "הרגיל" – בלייה של האבן ע"י גורמים סביבתיים, התגבשות מלחים, יצירת קרום וכדומה. על מנת להבין את הבעיות ולמצוא פתרונות עלינו לבחון כל אחת מן התופעות לעיל ולתאר את מנגנוני השחיקה המתקשרים אליהן.
להלן סקירת הבעיות שגורמות לנזק בלוחות הגיר:
- תפיחה של חרסית: חיתוך האבן ללוחות דקים חושף את גידי הסלע (המכונים "סטילוליטים") ואת "הכיסים" המלאים לחומר חרסיתי. החרסית סופחת מים מן האוויר באמצעות התעבות או לאחר גשם קל, ומתפשטת. משום שלחרסית קצב ספיחת מים שונה מזה של האבן (גם האבן עצמה סופחת מים), החרסית מתפוררת ונוצרים "כיסים" ריקים על פני השטח ובתוך גידי האבן, שמגדילים את שטח פני האבן. תהליך זה מחליש את האבן וגורם לשחיקת פני השטח שלה. לכאורה זוהי אינה בעיה אסתטית אם כן – אלא תהליך המגדיל את שטח פני האבן . אלא שהגדלת שטח פני האבן חושפת אותה ביתר שאת לבליה, ומאיצה את תהליך התפוררות שלה. למען האמת, די באחוז אחד בלבד של חרסית באבן שסופחת מים, על מנת לגרום לקריסה של משטחי אבן ספוגי מים.
- לחץ פנימי בעוצמות שונות: בתנאים מסוימים, יכולים פני השטח של האבן לספוח מים בשכבה דקה מאד. השכבה הספוגה במים מתנפחת, בעוד שפנים האבן נותר יבש. במקרה זה, נוכחות של חרסית בשכבה הלחה מעצימה אף היא את מאמץ הגזירה (פעולה של שני כוחות מנוגדים, בעלי כוח זהה המקבילים או משיקים לפניו של גוף מוצק, ולאורכו של קו אחד). כאשר ממלאים את החללים בחומר לא נקבובי כמו שרפים אפוקסיים או פוליאסטר ודבקים, ניתן לחזות בתהליך שונה: במקרה זה האבן סופחת את המים ומתנפחת באופן ש"דוחה" את חומר המילוי. תוך זמן קצר חומר המילוי מתנתק מן האבן וגורם ליצירת "כיסים" חדשים, שגורמים לתוצאות המתוארות לעיל. הבליה שנגרמת ממאמץ הידראולי "יעילה" ביותר אף כשהיא מתקיימת בשילוב עם ספיגת חום (עקה תרמית, ראו להלן).
- ספיגת חום (עקה תרמית): בתנאים של חימום וקירור מהירים של פני השטח, חומרים בעלי מקדמי התפשטות תרמית שונים יגיבו בצורה שונה, וגם במקרה זה מאמץ הגזירה יביא להתנתקות חומרי המילוי. כך למשל עלולים חלקים בצבע שונה ששייכים למבנה האבן להתנתק זה מזה משום שספגו את החום בצורה שונה. כתוצאה מכך עלולים להיווצר סדקים או סדקים זעירים באבן עצמה או בין החומרים השונים. במקרה שכזה ישנה סבירות גבוהה להתקלפות פני השטח של האבן.
- עקה הנובעת משיעורי התפשטות דיפרנציאליים של החומר בתוך נקבוביות האבן – נובעת מנוכחותם של מלחים שמצטברים בסמוך לפני שטח האבן ממגוון סיבות – מרבצי אירוסולים (חלקיקים המרחפים באוויר ומשמשים כגרעינים להתעבות אדי המים), רסס מי ים והתגבשות של מלחים מחומרי קשירה מבוססי בטון או מהתפשטות תרמית דיפרנציאלית. שיעור ההתפשטות של הסודיום כלוריד בטמפרטורת פני השטח, למשל, גבוה פי חמישה משיעור ההתפשטות של קלצית – מה שממחיש את העקה הנגרמת על ידי התפשטות תרמית דיפרנציאלית. באופן כללי לחות ומלחים נוטים להצטבר בעומק מסוים מתחת לפני השטח של האבן – עומק שלעיתים קרובות הינו נקודת התורפה של האבן. בתנאי לחות, חומר אורגני הנמצא בנקבוביות – באם זה חומר גיבוש פולימרי או חומר ממקור ביולוגי – עשוי להתפשט במהירות רבה באופן משמעותי יותר מהאבן. מכאן הצורך לוודא שתכונות ההתפשטות התרמית של חומר הגיבוש דומות לאלו של תת השכבה בה מטפלים.
- היווצרות קרומים חיים על משטח קשיח (ביופילם) : אזורים המותקפים על ידי מיקרואורגניזמים נוטים יותר לספוח ולאגור לחות בסמוך לפני השטח. השחיקה מתקשרת למאמץ ההידראולי ולעקה תרמית בשל הבדלים בספיחת המים בין האבן והאזורים המתקשרים לביו-קולוניזציה.
- חדירת לחות מאחור: במקרים רבים פני השטח של האבן טופלו בחומרי איטום במפעל. השכבה הבלתי חדירה אינה מאפשרת לאבן לנשום ובמקרה של חדירת לחות מאחור, עלול להיגרם ניתוק של כל השכבה המטופלת בשל הלחץ (המאמץ ההידראולי) שנוצר. המקרה הנפוץ ביותר הוא של התגבשות מלחים הנישאים במים מאחורי השכבה הבלתי חדירה, שגורמת להתקלפותה. בה בעת, כל סדק או שריטה בשכבה האטומה (שנוצרו למשל במהלך התקנת הציפוי) יהפכו למוקד לחץ (מאמץ דיפרנציאלי).
צילום: ג'ק נגר
התופעות הנ"ל גורמות נזק למשטח האבן על ידי הגברת רגישות האבן לבליה מגורמים סביבתיים, זאת בשל הגברת החספוס. כתוצאה מכך נגרמים סדקים והתנתקות של חלקי אבן. כדי להימנע או לצמצם את הנזק יש צורך בשיפור בקרת האיכות במהלך שלבי בחירת האבן ורכישתה: יש לשקול לא רק את תכונות האבן הסטנדרטיות אלא גם את שיעור הנקבוביות באבן, את תכונות החומרים הנוספים הנמצאים במבנה האבן, ואת נוכחותם של מלחים מסיסים באבן. כמו כן, יש להימנע משימוש בחומרי איטום על פני שטח האבן ואף משימוש בחומרי מילוי שאינם מתאימים המבוססים בעיקר על אפוקסי ושרפי פוליאסטר. על מנת להפחית את ספיחת המים ניתן לטפל במשטחי האבן לאחר התקנתם באמצעות חומרים איכותיים דוחי מים. סוג זה של חומרים מונע חדירה של נוזלים ובה בעת מתיר את התאדותם. חשוב במיוחד למנוע מצב של חדירת לחות מאחור, ובעת הצורך יש לקחת זאת בחשבון בתכנון גנים ומרפסות. ומה קורה כאשר נגרם נזק לאבן? במקרים מסוימים ניתן לבצע קונסולידציה של האבן תחת פיקוח מומחים לעניין.
