Elewacja kamienna

Stosowanie kamienia w architekturze zapewnia obiektom nie tylko piękno, ale i wielowiekową trwałość, pod warunkiem odpowiedniego doboru surowca. Spełniać ma on nie tylko wymagania kolorystyczne i estetyczno-plastyczne, ale również wytrzymałościowe, strukturalne i mineralne. W architekturze współczesnej przy kształtowaniu elewacji specjalne efekty osiąga się poprzez operowanie kontrastami faktury i koloru. Uzyskanie tych efektów gwarantują właściwie dobrane rodzaje kamienia. Podstawową cechą odporności materiału kamiennego na działanie czynników atmosferycznych jest badanie na zamrażanie. Wyniki badania mrozoodporności powinny być uzupełnione obserwacją stanu zachowania się materiału w budowlach, które wcześniej wykonane zostały z tego samego materiału i które poddane były działaniu tych samych warunków klimatycznych, w których będzie pracował badany materiał. Niewłaściwa ocena czynników określająca trwałość kamienia na elewacjach prowadzi z reguły do następstw kończących się wymianą całych fasad, np. z marmuru i wapienia, na inny rodzaj surowca, co miało miejsce w dużym zakresie m.in. w USA. W drugiej połowie XX wieku w niektórych krajach europejskich i w USA podjęto próbę stosowania na elewacje cienkich płyt skał węglanowych. Dziś na podstawie uzyskanych doświadczeń można stwierdzić, że eksperyment ten nie powiódł się. Przeprowadzone badania w laboratoriach i na elewacjach wykazały, że zmienna struktura tych skał, anizotropia kryształów kalcytu oraz występująca tendencja do wypłukiwania słabo zwięzłego kalcytu w użylonych wapieniach i otwieranie szczelin, stanowią źródło wad materiałowych, przyspieszających korozję chemiczną fasad marmurowych. W wyniku działania czynników atmosferycznych następuje utrata połysku oraz barwy kamienia, powstają brunatne plamy na powierzchni płyt oraz zmiana kształtu (paczenie się płyt) i ich odpadanie. Zmiany uwidaczniają się po 10 lub 15 latach eksploatacji elewacji. Z takich właśnie marmurów wykonano szereg fasad, które uległy degradacji m.in. w USA, Finlandii, Francji. W USA w klimacie wilgotnym stwierdzono wyginanie się oraz szybkie niszczenie płyt z marmuru „Carrara” użytego w 1987 roku do okładzin fasad budynków. Powodem tego zjawiska było osłabienie naprężeń wewnętrznych w cyklicznym procesie nawilżania i wysuszania płyt. Podobne przykłady zaistniały w Kansas City i w Nowym Jorku (Chase Lincoln, First Bank of Rochester,  27 pięter) oraz w Chicago. Wieża „Amoco” wybudowana w latach 1971-1973 została obłożona na całej swej wysokości (346 metrów) płytami z marmuru „Carrara”. Łączna powierzchnia elewacji wynosi 65 tysięcy metrów kwadratowych. Przeciętne wymiary płyt: grubość 3,2-3,8 centymetra, długość 1,32 metra, szerokość 0,83 i 1,1 metra. W 1980 roku płyty zaczęły się odkształcać, a w 1987 roku zjawisko to stało się niepokojące. Odnotowano wypukłości przekraczające 11 milimetrów. Najbardziej zdeformowane płyty znajdowały się na elewacji wschodniej i południowej, w miejscach bardzo dużego nasłonecznienia. Po przeprowadzeniu serii testów na elewacjach i w laboratoriach w 1990 roku wymieniono kosztem 25 milionów dolarów całą elewację marmurową na inny rodzaj surowca. W Finlandii przykładem wyraźnego wygięcia płyt elewacyjnych jest gmach „Finlandia House” w Helsinkach. Elewacja tego obiektu wybudowanego w 1971 roku została wykonana z marmuru „Carrara”, z płyt o wymiarach: grubość 2,8 centymetra, długość 1,5 metra, szerokość 1 metr. Na najwyższej części budowli nastąpiła wklęsła deformacja płyt, brzegi płyt zostały uniesione na zewnątrz na wysokość 2-3 centymetry. Płyty dolnej części elewacji budynku chronione przed deszczem zostały również wygięte w przeciwnym kierunku, nastąpiła deformacja wypukła. We Francji „Wielki Łuk” na La Defense w Paryżu obłożony również marmurem, płytami o wymiarach: grubość 3 centymetry, szerokość 0,70 metra, długość 0,7 metra, po 10 latach od zakończenia budowy wykazał uszkodzenia. Niektóre płyty zaczęły się wyginać, wystąpiły wykrzywienia wypukłe rzędu 15 milimetrów, a na obrzeżach  szczeliny, głównie na fasadzie południowej  i w części górnej elewacji. W Polsce w latach 1970-1990 nie było odosobnione stosowanie dolnośląskich marmurów i wapieni kieleckich na elewacjach szeregu renomowanych obiektów i budowli. W Warszawie z marmuru wykonano elewacje m.in. gmachów: Biblioteki Narodowej, biura radcy handlowego Ambasady Rosji, Ambasady USA, Ambasady Kanady. Wapień kielecki „Bolechowice” zastosowano na elewacje od strony ulicy Świętokrzyskiej gmachu Centrali Narodowego Banku Polskiego, a z wapienia „Zygmuntówka” fragmenty elewacji na budynku Domu Chłopa. W Krakowie na budynku Instytutu Pediatrii elewację stanowią marmury „Sławniowice” i „Biała Marianna”, a budynek Instytutu Onkologii ma fragmenty elewacji wykonane z wapienia „Morawica”. Na wszystkich wymienionych elewacjach wystąpiło zjawisko małej odporności marmurów krystalicznych i wapieni na szkodliwe działanie atmosfery. Marmury i wapienie zbite zbudowane w przewadze z węglanów są związkami zasadowymi, odznaczają się małą odpornością i w środowisku zanieczyszczonej (kwaśnej) atmosfery szybko ulegają korozji. Zaobserwowano, że największy stopień uszkodzenia płyt elewacyjnych wystąpił w wapieniu jurajskim. Oprócz zmiany barwy kamienia z jasnokawowej na brudnoszarą, na powierzchniach płyt wystąpiły plamiste, rude przebarwienia i wykwity. Stan techniczny tych elewacji jest jak gdyby potwierdzeniem spostrzeżeń zaczerpniętych z literatury światowej, a odnoszących się do omówionych przykładów stosowania elewacji z płyt marmurowych i wapieni w środowiskach wielkomiejskich w USA, Finlandii i Francji. Wyniki długoletnich obserwacji poczynione na elewacjach w kraju oraz informacje na temat stosowania tych surowców za granicą wykorzystano przy opracowaniu normy PN-B-11203 Materiały kamienne  płyty do okładzin pionowych zewnętrznych i wewnętrznych. W normie ustanowionej w 1997 roku przyjęto, że marmury i wapienie zbite jako skały węglanowe, najbardziej reagujące na niszczące działanie atmosfery oraz charakteryzujące się dużym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej nie nadają się do produkcji płyt przeznaczonych na okładziny elewacyjne. W środowisku mocno zanieczyszczonym najlepiej zachowują się skały magmowe, a także niektóre odmiany piaskowców. Świadczą o tym budowle, które przetrwały do dzisiaj w stanie dobrym. Przykładem może być wybudowana z piaskowca w 1937 roku elewacja starego budynku Biblioteki Jagiellońskiej w Krakowie oraz szereg obiektów zabytkowych w Polsce. Dużym problemem wydaje się być zastosowanie surowców przypadkowych, nie sprawdzonych w środowisku, często sprowadzanych z daleka, a podjęte decyzje o ich zastosowaniu są pewnego rodzaju eksperymentem, który może drogo kosztować. Polska jest krajem bogatym w surowce skalne, które w wielu przypadkach zostały sprawdzone w środowisku i należałoby się zastanowić nad szerszym ich zastosowaniem.

Bibliografia:

Zdzisław Małecki  „Materiały budowlane i mechanizmy ich korozji. Trwałość, korozja, renowacja”, Renowacje, 5/1999

Julian Tokarski „Skały węglanowe”, Kamień i Wapno, 5/47.

Raymond Perier „Wewnętrzne pękanie ziarniste  zagrożenie dla fasad marmurowych” Le Mausollee, 9/1995

Techniczny przewodnik dla racjonalnego stosowania marmuru. Mediolan 1972

„Obliczenia konstrukcyjno-wytrzymałościowe węzła kotwiącego okładziny kamiennej”, Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej, Kraków 1988

PN-B-11203:1997, Materiały kamienne. Elementy kamienne; płyty do okładzin pionowych zewnętrznych i wewnętrznych.

DIN 18516 cz.3 Okładzina ścian zewnętrznych, wentylowanych od wewnątrz. Naturalny kamień obrobiony. Wymogi, wymiary.

M. Marszałek, „Pożeracze zabytków”, Dziennik Polski, 21.11.2000 r.

• « poprz.
• nast. »