Obloge od prirodnog kamena – 2. dio

Najčešća oštećenja kamenih fasadnih obloga

U prvom dijelu članka bile su iznijete osnove o prozračivanim kamenim fasadama te nabrojene najvažnije osobine kamena koje treba poznavati prigodom planiranja izrade trajne i estetski privlačne kamene fasade. Bilo je također spomenuto i to, da se arhitekturna uloga kamena sa prijelazom iz masivnih oblika u tanak fasadni ovoj izrazito izmijenila, što zahtijeva nova saznanja o njegovom ponašanju i graničnim uvjetima uporabe. Kao posljedica pomanjkanja ovih saznanja počela su se pojavljivati brojna oštećenja kamenih fasada, koja ne samo što kvare njihov estetski izgled, već utječu i na sigurnost fasade i mogle bi neposredno ugroziti prolaznike.

k18-18-s1-230.jpgSlika 1: Raspadanje i gubitak boje kod laporastih žila u vapnencu

Istanjivanje kamenih fasadnih ploča, koje s jedne strane dovodi do ekonomskih ušteda prilikom izrade kamene fasade (manja uporaba materijala, lakši prijevoz, lakša ugradnja) može s druge strane dovesti do brojnih poteškoća ukoliko se ne poznaje ponašanje fasadnog sustava u tako izmijenjenim okolnostima. Za stabilnu i sigurnu kamenu fasadu je stoga nužno da se projektiranje temelji na poznavanju svojstava svih korištenih materijala i njihovog uzajamnog djelovanja, kao i na poznavanju očekivanih statičkih i dinamičkih opterećenja tog sustava. U nastavku su opisane neke učestale pogreške i oštećenja na kamenim ventiliranim fasadama.

VRSTE  OŠTEĆENJA

Najčešća oštećenja kamenih pročelja možemo podijeliti na oštećenja vezana uz:

  •  materijal,
  •  nepravilno projektiranje i dimenzioniranje, te
  •  nepravilnu ugradnju.

Oštećenja vezana uz materijal

 Raspadanje

Vanjske kamene obloge izložene su utjecajima atmosferskih čimbenika (vjetar, smrzavanje, otapanje, zagrijavanje, hlađenje…), zbog čega se kamen raspada. Različite vrste stijena imaju i različit mineralni sastav, strukturu i fizikalna svojstva, pa su stoga i različito otporne na djelovanje klimatskih čimbenika. Osim toga, u samom kamenu postoje i neka lošija područja  (raspukline, žile, mjesta sa manje otpornim vrstama minerala), u kojima će se prilikom opterećenja među prvima pojaviti raspukline ili lom. Anomalija je kritična onda, kada je raspoređena po čitavoj debljini kamena, jer to znači da već i nakon manjega broja ciklusa zamrzavanja i odleđivanja može doći do rušenja čitave ploče. Takve ploče treba uklanjati već tijekom postupka ugradnje. Na slici 1 prikazano je moguće mjesto urušavanja stijene uslijed raspadanja.

k18-18-s2-230.jpgU nekim slučajevima mogu biti kritične i granice između spojeva razmjerno postojanih minerala u matičnoj osnovi (slika 2). Stabilnost dodira između osnove i spoja može se provjeriti pomoću optičke mikroskopije.

Slika 2: Raspuklina na granici između tamnijeg spoja i matične stijene.

Postojanost kamena povezana je i sa tehnikama obrade površine. Tako, primjerice, pečenje daje površini lijep reljefni izgled, ali je ponekad mehanički oštećuje te povećava brzinu absorpcije vode i raspadanja. U prošlosti su ponekad kamen pržili željeznim strugotinama, zbog čega neke stare zgrade i danas imaju crvenkasto – smeđkast izgled. Ispiranje ovih strugotina razrijeđenom kiselinom samo je povećalo poroznost i smanjilo postojanost stijene.

Iskrivljavanje ploča na pročeljima

Iskrivljavanje fasadnih ploča je oštećenje koje je u prošlosti počesto izazivalo visoke troškove (poput zgrade Amoco u Chicagu, ili dvorane Finlandia u Helsinkiju), tako da su vlasnici na kraju već nakon nekoliko godina zbog smanjenja čvrstoće i ispadanja pojedinih ploča morali promijeniti čitavu fasadu. U okviru europskog projekta Team, u kojemu je sudjelovao i Zavod za građevinarstvo Slovenije, bila su obavljena podrobna istraživanja ove pojave po cijeloj Europi. Prilikom pregleda fasada u Sloveniji tom je prigodom utvrđeno, da se također nailazi na ovu pojavu, ali manje učestalo. Iskrivljavanje se pojavljivalo prije svega kod nekih vrsta mramora, ali i kod nekih magmatskih stijena (slika 3). Fasadne se ploče iskrivljuju i konveksno, i konkavno. Da se kamen na povišenoj temperaturi površine i u nazočnosti vlage iskrivljava dokazalo se i u laboratoriju, ali na opseg ove pojave vjerojatno utječu i neki drugi čimbenici, poput lokalnog stanja napetosti u masi stijene u kamenolomu, debljine ploče, mikrostrukture stijene, obrade površine i drugoga,

k18-18-s-3-4-300.jpgSlika 3: Konkavno iskrivljavanje ploče od magmatske stijene

Slika 4: Absorpcijske mrlje koje su nastale radi kapilarnog podizanja.

Mrlje

Zbog djelovanja atmosferilija i raspadanja, na površini kamene obloge mogu se pojaviti mrlje koje je odgovarajućom zaštitom moguće ublažiti, pa i ukloniti. Ona se već može pronaći i u našim trgovinama. Treba naglasiti da ne postoje jednoznačna sredstva za čišćenje i zaštitu, te da sredstvo svakako prije treba ispitati na odabranom kamenu s obzirom na njegov mineralni sastav i poroznost, vrstu mrlje i željeni učinak.

Absorpcijske mrlje se najčešće pojavljuju u najnižim područjima fasade, gdje dolazi do kapilarnog podizanja radi nedostataka postavljene hidroizolacije (slika 4). Često su vidljive i na rubovima ploča te na mjestima sidrenja, gdje vlaga zaostaje u otvorima izbušenim za sidra.

Korozijske mrlje nastaju radi oksidiranja metalnih elemenata fasade (nepravilan odabir materijala za sidra), ili zbog građevinske stolarije (rolete, prozorski okviri, klinovi za zastave, natpisi). Oksidacijske mrlje se pojavljuju prilikom raspadanja nepostojanih minerala u stijeni kakvi su pirit ili glineni minerali. Uklanjanje ovih mrlja je teže pa stoga stijenu možemo prethodno zaštititi na odgovarajući način. Među biogene mrlje ubrajamo prije svega različite premaze na bazi algi ili mikroba, kao i sekreta ptica. I antropogeno djelovanje u obliku grafita često se može vidjeti po našim fasadama.

Raspadanje stijena među zrncima

k18-18-s-5-6-300.jpgRadi toplinskog stezanja i rastezanja, mikrostruktura nekih mramora se mijenja tako, da se raspukline između zrnaca povećavaju. Posljedica takvoga raspadanja je drobljenje stijene (engl. sugering), što je vidljivo prije svega na područjima gdje su napetosti najveće, na primjer – na mjestu sidrenja (slika 5).

Slika 5: Drobljenje stijene kod sidra

Slika 6: Lom ploče na rubu radi različitog rastezanja kamene ploče i punila u pukotini.

Spojivost raznih materijala

Važno je reći da su materijali (kamen, punila za pukotine, sidra) spojiva međusobno u smislu toplinskog rastezanja i kemijske inertnosti. No, uporaba punila za dilatacijske mreže koja nisu trajno elastična mogu dovesti do stvaranja lokalnih napetosti, koje tada dovode do loma ploče (slika 6).

Nepravilno projektiranje i dimenzioniranje kamenih fasada

Iako fasada nije nosivi element konstrukcije, treba je pravilno projektirati i dimenzionirati, jer se ona kao vanjski ovoj objekta nalazi pod utjecajem brojnih opterećenja (težina ploča, vjetar, uzdrmavanje uslijed gustoće prometa, potresi, stezanje i rastezanje materijala).

Lomljiva, tanka kamena fasada mora biti projektirana tako da se ploče pri djelovanju različitih sila mogu pokretati vodoravno i okomito s obzirom na nosivu konstrukciju odnosno metalnu podkonstrukciju. Radi premalenih okomitih ili vodoravnih pukotina ploče vrše pritisak jedna na drugu, što dovodi do krhanja rubova ili čak i do rušenja cijele ploče (slika 7).

k18-18-s7-230.jpgSlika 7: Diferencijalno kretanje ploča dovodi do smanjenja dilatacijskih pukotina i nastajanja napetosti na pojedinim točkama, zbog čega može doći do rušenja fasade.

I one naoko nevažne pojedinosti kao što su elastični tuljci u otvoru za sidro,  ili elastično vezivo mogli bi utjecati na stabilnost ploče i fasade. Kada je ploča neelastično pričvršćena sa svim sidrima, ne može se rastezati niti stezati pa se zbog toga povećavaju napetosti na mjestu sidrenja (slika 8).   Plastični tuljci u sidrima onemogućavaju nastajanje napetosti na pojedinim točkama, a ponekad i ulazak vode u otvore za sidra.

k18-18-s8-230.jpgSlika 8: Raspukline na mjestu sidrenja

Kod projektiranja je važno voditi računa o svojstvima pojedinih materijala  i provjeriti nosivost ploča odabranih dimenzija. Ne možemo se općenito pridržavati jednostavnog pravila, da »ploče izrađene od vrlo tvrdog kamena smiju imati dimenzije do veličine 160 x 80 centimetara«, jer kod pojedinih pošiljaka, a posebice kod nekih vrsta kamena, ove parametre treba provjeriti i zbog načina njihovog sidrenja. Kod prevelikih, preteških ili previše tankih ploča koje nisu usidrene na odgovarajući način može doči do njihova rušenja (slika 9).

k18-18-s9-250.jpgSlika 9: Poprečni lom radi premalene tvrdoće ploče.

Oštećenja prilikom ugradnje

Često na starim zdanjima možemo naići na nizove pogrešnog ugrađivanja, do kojega je došlo i unatoč pravilno izvedenom projektu i odgovarajućem odabranom materijalu, a oni mogu izazvati ozbiljne poteškoće. Zato se preporuča vanjski nadzor kamenih dijelova, pokatkad i kod vrlo heterogenih vrsta materijala. Oštećenja (dvostruko bušenje za sidra, oštećeni sidreni otvori prilikom ugrađivanja) i postojanje drugih vrsta anomalija na mjestu sidrenja (šupljine, mekši uključci) smanjuju nosivost i stabilnost ploče; zato se takve ploče ne smiju ugrađivati (slika 10). Odstupanja od planiranih dimenzija ploča i izbušenih rupa moraju odgovarati zahtjevima standarda SIST EN 1469:2005. Kod takozvanog skrivenog sidrenja (gdje se ploče namještaju na sidra, posebno oblikovana za njih), nepravilan oblik otvora za sidro može dovesti do klizanja ploče sa sidra. Estetski izgled može biti narušen (slika 11), premda to neće utjecati na samu stabilnost fasade.

k18-18-s10-230.jpgSlika 10: Pukotina na mjestu sidrenja

ZAKLJUČAK

Poznavanje svojstava kamena i njegove interakcije sa drugim materijalima u fasadnom sustavu te pravilna ocjena opterećenja koja će djelovati na cijeli sustav tijekom predviđenog roka trajanja ključni su za pravilno projektiranje fasade; ona mora biti sigurna i dugotrajna, funkcionalna i estetski privlačna. Potrebne informacije je moguće pribaviti laboratorijskim i »in situ« ispitivanjima materijala odnosno predviđenog fasadnog sklopa, a djelomično i analiziranjem ranije učinjenih pogrešaka, što nam onda omogućava veće poznavanje djelovanja kako samog kamena, tako i različitih potpornih sustava.

k18-18-s11-230.jpgSlika 11: Narušen estetski izgled gotovo nove kamene fasade

Suvremena uloga kamena – zajedno sa brzim razvitkom tehnika pričvršćivanja – nudi geolozima, građevinarima i arhitektima nove izazove. Unatoč konkurentnim novijim, jeftinijim i lakšim materijalima koji se koriste za fasadne obloge, kamen i dalje ostaje materijal koji je uvijek suvremen i za kojega se jednostavno može reći da je – lijep.

Alenka Mauko, Ana Mladenovič

PODIJELI