Wpływ agresji otaczającego środowiska na budowle i konstrukcje zabytkowe

Budowle i konstrukcje zabytkowe, zlokalizowane w dużych miastach lub w pobliżu silnie rozwiniętych ośrodków przemysłowych albo w bezpośrednim zasięgu klimatu morskiego, narażone są na powolne działanie procesów korozyjnych na skutek działania agresywnych substancji zawartych w atmosferze i wodzie.

W atmosferze szkodliwe substancje tworzą się z kurzu, pyłów, dymów, gazów i par, wydzielanych w znacznych ilościach z kominów, a także wskutek zanieczyszczenia powietrza spalinami Substancje te niesione przez wiatr atakują powierzchnie murów i ich materiały.

W wodach powierzchniowych i gruntowych agresywne związki chemiczne mogą pochodzić z wody atmosferycznej, która rozpuszcza w sobie szereg gazów zawartych w powietrzu, ze ścieków przemysłowych i komunalnych, z osiadłych na powierzchni terenu cząstek sadzy i pyłów, które wraz z wodą deszczową lub topniejącym śniegiem przenikają do podłoża, oraz ze składników zawartych w gruncie i wodzie gruntowej lub z innych źródeł.

Dla budowli murowanych szczególnie duże zagrożenie powstaje, gdy konstrukcje ich są nie osłonięte, a dane środowisko obfituje w wilgoć i agresywne związki siarczanowe, węglanowe, chlorowe, fenolowe itp.

Agresywne substancje lotne i ciekłe osiadają na powierzchniach zewnętrznych konstrukcji, a także przenikają do wnętrza struktury i przez łączenie się chemiczne z pewnymi składnikami znajdującymi się w materiałach powodują ich destrukcję.

Proces destrukcji może mieć bardzo różnorodny charakter w zależności od miejscowych warunków, nasycenia środowiska substancjami agresywnymi i innymi. Efektywność skutków agresji zależy głównie od charakteru i stężenia substancji, warunków działania i odporności tworzywa atakowanego. Działanie substancji korodujących może przebiegać na drodze ich reakcji chemicznych z tworzywem w środowisku wodnym, utleniania, uwęglania i hydratacji.

Procesy destrukcyjne w murach przebiegają szczególnie energicznie w środowisku nawodnionym, jeśli obfituje ono w rozpuszczone kwasy (zwłaszcza siarkowy, siarkawy i azotowy), ługi, zasady o odpowiednim stężeniu oraz wszelkiego rodzaju rozpuszczone sole siarczanowe, a  szczególnie siarczan sodowy, siarczan magnezowy, siarczan amonowy, itd.

Zniszczenie materiałów mineralnych przebiega również bardzo intensywnie w wilgotnym środowisku powietrznym, zwłaszcza przy zawartości aktywnych gazów, jak np.: Cl2, HCl, H2S, HF. Szczególnie toksyczny jest fluor i fluorowodór gazowy (HF). Fluor trawi szkło, niszczy marmury, stal, powoduje wielkie szkody w roślinności, oddziaływa ujemnie na zdrowie ludzi i zwierząt.

Procesy korozyjne najwolniej przebiegają w środowisku powietrznosuchym, jak również przy spadkach temperatury otoczenia poniżej 0°C. Przy bardzo niskich temperaturach (poniżej — 25°C) procesy korozyjne nawet zupełnie ustają. Niemniej jednak i w takich warunkach znajdujące się w powietrzu gazy (CO, CO2, SO2, SO3, CS2), higroskopijne pyły soli (KCl, NaCl) lub inne szkodliwe substancje atakują i niszczą materiały konstrukcji murowanych.

Oddziaływanie szkodliwych związków na materiały i konstrukcje murowane nie daje się od razu zauważyć, zwłaszcza gdy powietrze lub woda są zanieczyszczone w niewielkim stopniu albo gdy proces destrukcji przebiega bez ubytku masy tworzywa.

Pierwszym objawem przemian chemicznych w materiałach murowych są widoczne na powierzchni kamienia i cegły występujące biało-szare plamy, różnego rodzaju naloty, wykwity, nacieki, spulchnienia i łuszczenie się warstw zewnętrznych. Stąd korozja stopniowo przenika W głąb tworzywa, powodując kruszenie masy składowych elementów konstrukcji i ich rozpad(EII). Szczególnie niebezpieczne dla materiałów murowych są roztwory wodne związków, które w reakcji z rozpuszczonymi składnikami mineralnymi tworzą sole. Przy zwiększonej wilgotności murów w porach, kapilarach i nieszczelnościach rozpuszczone w wodzie sole formują kryształy. Ciśnienie wywołane przez krystalizujące się sole jest wielokrotnie większe od ciśnienia zamarzającej wody i powoduje rozsadzanie struktury materiałów.

Procesy korozyjne powierzchniowe i wgłębne w materiałach mineralnych przede wszystkim rozwijają się w elementach i materiałach mniej odpornych, częściowo zanieczyszczonych piaskiem, tlenkami żelaza zawartego w krzemianach, substancjami węglanowymi lub organicznymi, a także w konstrukcjach znajdujących się w najbardziej sprzyjających dla korozji warunkach. Charakter zniszczeń materiałów i konstrukcji murowanych na skutek działania substancji agresywnych bywa bardzo różnorodny i nieraz wielce złożony. Materiały i konstrukcje w budowlach zabytkowych są szczególnie wrażliwe na działanie korozji, zwłaszcza gdy posiadają nadwerężoną i higroskopijną strukturę.