عبارت “هوازدگی”، شامل همه آن تغییرات مطلوب و نامطلوب در مواد است که بر اثر قرارگیری آن‌ها در معرض آب‌وهوا و مواد دیگر، در داخل یا خارج از خانه به‌وجود می‌آید. اصطلاح “پوسیدگی” نیز به‌طور خاص، برای توصیف اشکال زشت یا خطرناک هوازدگی استفاده می‌شود. هوازدگی شیمیایی در سنگ‌ها ناشی از واکنش شیمیایی بین کانی‌های سازنده سنگ با گازهای اسیدی، آب و اکسیژن است.
در شرایط مدرن در انگلستان، سنگ‌های ساختمانی نه تنها در معرض عوامل طبیعی بلکه در معرض عوامل غیرطبیعی مضر حاصل از احتراق زغال‌سنگ قرار می‌گیرند. آلودگی جو توسط گازهای اسیدی عامل اصلی پوسیدگی مصالح ساختمانی حاوی کربنات کلسیم است. آلودگی ناشی از محصولات جامد حاصل از سوخت نیز مهم است زیرا رسوبات دوده باعث تغییر شکل می‌شود و همچنین دوده با حمل مواد اسیدی، این مواد را در تماس با سنگ قرار می‌دهد. مسئله آلودگی جوی، تأثیرات مهمی بر پوسیدگی سنگ‌های ساختمانی دارد.
گازهای اسیدی عامل اصلی پوسیدگی و هوازدگی شیمیایی سنگ‌های ساختمانی
هوازدگی و پوسیدگی ممکن است ناشی از واکنش‌های شیمیایی بین مواد موجود در ساختمان و اجزای تشکیل‌دهنده جو هستند. پوسیدگی شیمیایی عمدتا با موادی مرتبط است که به‌طور کامل یا بخشی از آن از کربنات کلسیم تشکیل شده است، اما پوسیدگی در مواد غیرآهکی ممکن است به‌طور غیرمستقیم با جذب محصولات حاصل از تجزیه مواد آهکی مجاور ایجاد شود. عوامل اصلی موجود در هوا که بر مصالح ساختمانی تأثیر می‌گذارد، دی‌اکسید کربن و ترکیبات گوگردی اسیدی هستند. اسیدهای نیتریک و هیدروکلریک ممکن است در مقادیر کم وجود داشته باشند اما عملکرد آن‌ها اهمیت کمی دارد.
دی اکسید کربن
کربنات کلسیم در آب خالص به مقدار کم وجود دارد، اما در آب حاوی دی‌اکسید کربن به میزان قابل‌توجهی حل می‌شود و محلولی از بی‌کربنات کلسیم را تشکیل می‌دهد. اما این محلول ناپایدار است. با جوشاندن یا تبخیر محلول، کربنات کلسیم دوباره رسوب می‌کند. در ساختمان‌های آهکی کربنات کلسیم به‌همین ترتیب وارد محلول شده و تا حدودی شسته می‌شود، اما مقداری از محلول در مواد باقی می‌ماند و با تبخیر آب دوباره کربنات کلسیم رسوب می‌کند که نتیجه آن، حذف مواد آهکی از یک قسمت از ساختمان و جابجایی مجدد آن به جای دیگر است. کربنات کلسیم در سنگ‌های ساختمانی به شکل کریستالی وجود دارد که سطح کمی را برای حمله ایجاد می‌کند، اما ممکن است از محلول به صورت یک پودر ریز و نامنسجم رسوب کند که اگرچه بدون شک هنوز کریستالی است، اما سطح وسیعی را برای حمله ترکیبات گوگرد اسیدی ارائه می‌دهد و هوازدگی شیمیایی بزرگی را ایجاد می‌کند.
کربنات کلسیم در محلول دی‌اکسید کربن بیشتر از آب خالص حل می‌شود، اما به جز ماسه سنگ‌های آهکی، که انسجام آن‌ها به وجود نسبت کمی کربنات کلسیم بستگی دارد، اثر حضور دی‌اکسید کربن در جو بر روی سنگ‌های ساختمانی تاثیر نسبتا کمی دارد. در مورد ماسه‌سنگ‌های آهکی، عمل آب گازدار اهمیت بیشتری دارد، زیرا حذف مقدار بسیار کمی کربنات کلسیم ممکن است تعداد قابل‌توجهی از دانه‌های ماسه را که چسبندگی آن‌ها به وجود کربنات بستگی دارد، شل کند.
مواد معدنی مانند فلدسپارها که در سنگ‌های آذرین وجود دارند نیز در معرض حمله آب و دی‌اکسید کربن هستند و به کائولین تبدیل می‌شوند. این سنگ‌ها از کیفیت نامطلوبی در برابر هوازدگی برخوردار هستند.
گازهای گوگردی اسیدی
در انگلستان، این گازها قوی‌ترین عامل پوسیدگی و هوازدگی شیمیایی مصالح ساختمانی آهکی است. ترکیب اصلی گوگردی که در جو وجود دارد، دی‌اکسید گوگرد (SO2) است. دی‌اکسید گوگرد به‌آسانی در آب حل می‌شود و اسید ضعیفی تشکیل می‌دهد، سولفورو اسید (H2SO3) که با کربنات کلسیم واکنش می‌دهد و یک ترکیب نسبتا نامحلول سولفیت کلسیم (CaSO3) ایجاد می‌کند، اما سولفیت کلسیم با اکسیژن ترکیب می‌شود و سولفات کلسیم (CaSO4) را تشکیل می‌دهد که اگرچه معمولا به‌عنوان یک ترکیب نامحلول در نظر گرفته می‌شود، اما به میزان قابل‌توجهی در آب حل می‌شود. در شرایط عادی، سولفات کلسیم از محلول به صورت گچ متبلور می‌شود (CaSO4 · 2H2O). دی‌اکسید گوگرد می‌تواند با اکسیژن ترکیب شود و تری‌اکسید گوگرد (SO3) را تشکیل دهد. این اکسید با آب ترکیب می‌شود و اسید سولفوریک (H2SO4) را تشکیل می‌دهد که اسیدی بسیار قوی‌تر از اسید سولفور است که با کربنات کلسیم واکنش داده و سولفات کلسیم را تشکیل می‌دهد.
بااین حال، اعتقاد بر این است که تشکیل تری‌اکسید گوگرد در اتمسفر تنها به میزان محدودی رخ می‌دهد. هنگامی که گازهای گوگرد اسیدی با لایم‌استون منیزی واکنش می‌دهند، سولفات منیزیم علاوه بر سولفات کلسیم تشکیل می‌شود.
اثرات گازهای اسیدی بر ایجاد پوسیدگی و هوازدگی شیمیایی سنگ‌های ساختمانی
تغییرات گسترده‌ای در رفتار هوازدگی لایم‌استون‌های مختلف که ترکیب شیمیایی تقریبا یکسانی دارند به دست می‌آید. این‌ها بدون شک با تفاوت در ساختار فیزیکی آن‌ها مرتبط است.
فرسایش
سولفات کلسیم بسیار بیشتر از کربنات کلسیم در آب حل می‌شود و سولفات منیزیم که یکی از محصولات هوازدگی شیمیایی لایم‌استون منیزی است، بسیار محلول است. اما اگر عمل گازهای گوگرد اسیدی بر روی سنگ‌های ساختمانی محدود به حذف سولفات‌های موجود در محلول باشد، فرسایش حاصل، اگرچه بیشتر از آن به دلیل اثر آب و دی‌اکسید کربن است، اهمیت نسبتا کمی خواهد داشت. بااین‌حال، اثرات گازهای گوگرد اسیدی پیچیده‌تر است.
تشکیل پوسته‌های سطحی
اثر گازهای گوگرد اسیدی بر روی مواد آهکی باعث ایجاد پوسته‌های سطحی سخت و غیرقابل نفوذ می‌شود که تمایل به تاول زدن و پوسته‌پوسته‌شدن دارند و درنتیجه باعث ایجاد پوسیدگی هوازدگی شیمیایی بسیار بدمنظره می‌شوند. این گازها علاوه بر مخدوش‌کردن ظاهر سنگ، از نظر ساختاری نیز به آن آسیب می‌رسانند. برخی از سنگ‌ها بیشتر از سایرین در معرض اثرات تشکیل پوسته هستند. کایزر بیان کرده است که این پوسته‌ها عمدتا از سولفیت کلسیم و سولفات کلسیم تشکیل شده‌اند. نمونه‌هایی از این پوسته‌های سطحی در شکل‌های زیر نشان داده شده است.
ساختار یک پوسته سطحی تاول‌زده روی سنگ کان، در شکل زیر نشان داده شده است. بدنه سنگ ساختار نرمال و ریزدانه سنگ کان را نشان می‌دهد، در بالای آن، خطی سفیدرنگ از لایه سولفات است که در زیر میکروسکوپ به صورت توده‌ای از کریستال‌های کوچک ظاهر می‌شود. در بالای آن دوباره لایه‌ای از دوده وجود دارد که از زمان تشکیل پوسته سطحی انباشته شده است.
شکل‌های زیر، دو سنگ آنستون و کان را نشان می‌دهد که برای مدت طولانی در معرض دی‌اکسید گوگرد در آزمایشگاه قرار گرفته‌اند. سنگ آنستون به‌طور طبیعی تاول زده است، اما نمونه سنگ کان دست‌نخورده باقی مانده است تا زمانی که آن را در کوره هوا خشک کنند. سپس در اثر خشک‌کردن تکه‌تکه می‌شود.
بدون دیدگاه