Iscvjetavanja na kamenim površinama

Proizvodnja, transport i ugradnja kamenih ploča zahtijevaju značajna ulaganja, tehničku stručnost, dizajn i vještinu ugradnje. Cijeli proces proizvodnje – od kamenoloma do gotovog proizvoda – ima značajan utjecaj na okoliš. Stoga je odgovornost onih koji su uključeni u proizvodni proces nužna kako bi osigurali da rezultat njihovog  rada bude kvalitetan i dugotrajan proizvod, s niskim sredstvima potrebnima za održavanje i servisiranje. k52-Kamen Pazin-00-200.jpgVeliki je gubitak za sve kada lijepo obrađeni i dobro postavljeni kamen biva unakažen iscvjetavanjem koje se može gotovo u potpunosti izbjeći s malim promjenama u dizajnu, izradi i pravilnom korištenju materijala. Iscvjetavanje (eflorencija) na kamenim oblogama je kemijski proces koji izaziva zbunjenost i nevolje. Cvjetanje se obično manifestira kao bijela praškasta nakupina koja se javlja na oblogama nakon izgradnje, a može biti i smeđe–zelene ili žute boje. Ovu pojavu nitko ne voli niti želi na svojim oblogama. Mnogo se vremena, novaca i truda utrošilo na rješavanje ovog problema. Nažalost nije pronađeno rješenje za njegovo 100% uklanjanje s površina na kojima se pojavilo, ali se došlo do saznanja kako nastaje i kako ga spriječiti.

Što je cvjetanje (eflorencija)

Cvjetanje na površini kamena nastaje kada topive soli uz pomoć vlage migriraju iz unutarnjih slojeva konstrukcije na površinu i u procesu sušenja nastaju kristalne praškaste nakupine. Izvori topivih soli u kamenim materijalima građevine mogu biti različiti. S jedne strane, soli mogu biti dio kamena kao njegov prirodni sastav, dok s druge strane mogu biti donesene iz tla, s površine kamena na kojoj su se našle kao rezultat zagađenja atmosfere ili iz drugih materijala u samoj konstrukciji (cigla, mort, beton…).
Posrednik u prenašanju topivih soli je voda, pa je njegovo pojavljivanje vezano za puteve kretanja vode kroz kamen. Iscvjetavanje soli se dešava uglavnom na granici između vlažnih i suhih zona kamenih ploča, što je gornja granica vlage koja se kapilarno diže iz tla, ili na provlaženim površinama u procesu njihovog isušivanja. Manifestira se kao bijeli rubovi ili mrlje koje nisu karakteristične za prirodni izgled kamena. Pojava iscvjetavanja na površinama, osim što mijenja izgled kamena, sama po sebi nije naročito štetna jer je razarajući utjecaj mali. Za razliku od toga, subiscvjetavanje (subeforencija ili kriptoflorencija) je taloženje soli u šupljinama i diskontinuitetima kamenih ploča te stvarajući unutarnje pritiske u kamenu, izazivaju ozbiljna oštećenja u vidu ljuskanja, mrvljenja i bubrenja.

Najčešće topive soli koje se pojavljuju na kamenim materijalima građevina su kloridi, nitrati, karbonati i sulfati. Kloridi su uobičajeni u primorskim predjelima gdje u kamen ulaze djelovanjem morske vode ili iz konstrukcijskih materijala koji u sebi sadržavaju kloride (morski pijesak i šljunak). Morske aerosoli jakim vjetrom mogu biti odnesene na velike udaljenosti. Soljenje cesta i ulica protiv poledice može biti izvor klorida. Nitrati se pojavljuju prvenstveno u podzemnim vodama i cementu te sredinama gdje ima raspadajućeg organskog materijala. Među karbonatima najčešće su prisutne soli natrijevog karbonata Na2CO3 i uobičajena je sol iz tla u kontaktu sa cementom. Kod sulfata najčešće prevladavaju soli natrijevog sulfata Na2SO4.

Istraživanja su utvrdila  kako su najveća oštećenja na površini kamena posljedica djelovanja topivih alkalija iz portland cementa. Tijekom hidratacije cementa, topljivi alkaliji koncentriraju se u otopini i migriraju difuzijom prema površinini kroz fuge na opločenju te diskontinuitete i pore u kamenu. Reakcijom s ugljičnim dioksidom iz zraka, na površini kamena ili neposredno ispod nje nastaju kristalići sode, natrijevog karbonata sa 10 molekula vode. Tokom vremena taj karbonat gubi vlagu i prelazi u termonatrit, natrijev karbonat s jednom molekulom vode. Taj se proces očituje kristalizacijom i tvar prelazi u fini prah. Pri povećanju vlage proces teče u suprotnom smjeru. Sve ove procese prati promjena obujma soli. Kristalizacijom topivih soli dolazi do povećanja njihova obujma i znatnih kristalizacijskih naprezanja. Kad se kristalizacija dogodi u strukturi kamene ploče i proizvede tlak veći od čvrstoće kamena, tada dolazi do razaranja dijela kamena u obliku ljuskica ili fragmenata slično djelovanju leda uslijed smrzavanja.

Do razaranja kamena dolazi zbog  kristalizacije topivih soli u porama kamena te reakcija iskristalizirane soli na promjene temperature i relativne vlažnosti atmosfere. Naprezanja uslijed kristalizacije i hidratacije mogu, kao i kod leda, nadmašiti vlačnu čvrstoću kamena i vremenom dovesti do njegovog razaranja.

k52-Kamen Pazin-03-450.jpgDo kristalizacije dolazi  prezasićenošću vode topivim solima. Koncentracija rastvora raste u tri slučaja i to:
1. Pri konstantnoj koncentraciji uslijed pada temperature – ovaj slučaj moguć je u toku dnevnog temperaturnog ciklusa
2. Pri konstantnoj temperaturi i povećanju koncentracije uslijed isparavanja vode na krajevima kapilara
3. Pri povećanju temperature i koncentracije
Uočeno je da niske temperature i visoka relativna vlažnost kod kristalizacije stvaraju veće pritiske, a visoka temperatura i niska relativna vlažnost stvaraju niske pritiske. Proces dehidracije i hidracije soli može se odvijati i više puta dnevno ako su temperatura i vlažnost za to povoljni. Ukoliko se ovaj proces učestalo ponavlja, dovoljni su i mali unutarnji pritisci da bi došlo do razaranja.

Migracija topivih soli duž fuge u slučajevima kada je kamen gust bez izraženih diskontinuiteta
k52-Kamen Pazin-05-450.jpga – migracija topivih soli iz cementa
b – iscvjetavanje (eflorescencija topivih soli duž fuge)

Migracija topivih soli duž fuge i diskontinuiteta okomitog na debljinu kamene ploče (kamen ploče rezane ”kontra”)

I Faza: Na kamenoj ploči javlja se samo iscvjetavanje
a – migracija topivih soli iz cementa
b – iscvjetavanje (eflorescencija topivih soli duž fuge)
d – iscvjetavanje (eflorescencija topivih soli duž diskontinuiteta)
k52-Kamen Pazin-06-450.jpge – subiscvjetavanje (subeflorescencija ili kriptoflorescencija topivih soli u slojnicama ili porama)

II Faza: Na kamenoj ploči javlja se iscvjetavanje i oštećenja (ljuskanje) uslije kristalizacijskih tlakova i naprezanja
a – migracija topivih soli iz cementa
b – iscvjetavanje (eflorescencija topivih soli duž fuge)
d – iscvjetavanje (eflorescencija topivih soli duž diskontinuiteta)
e – subiscvjetavanje (subeflorescencija ili kriptoflorescencija topivih soli u slojnicama ili porama)
f – ljuskanje i fragmentacija površine kamena uzrokovane kristalizacijskim tlakom

 Migracija topivih soli duž fuge i diskontinuiteta paralelnog na debljinu kamene ploče (kamene k52-Kamen Pazin-08-450.jpgploče rezane ”po dasci”)

I Faza: Na kamenoj ploči javlja se samo iscvjetavanje
a – migracija topivih soli iz cementa
b – iscvjetavanje (eflorescencija topivih soli duž fuge)
c – iscvjetavanje (eflorescencija topivih soli duž diskontinuiteta)
e – subiscvjetavanje (subeflorescencija ili kriptoflorescencija topivih soli u slojnicama ili porama)

II Faza: Na kamenoj ploči javlja se iscvjetavanje i oštećenja (ljuskanje) uslije kristalizacijskih tlakova i naprezanja
k52-Kamen Pazin-09-450.jpga – migracija topivih soli iz cementa
b – iscvjetavanje (eflorescencija topivih soli duž fuge)
e – subiscvjetavanje (subeflorescencija ili kriptoflorescencija topivih soli u slojnicama ili porama)
f – ljuskanje površine kamena uzrokovano kristalizacijskim tlakom

Jedno od najčešćih iscvjetavanja u prvoj fazi izgradnje je iscvjetavanje kalcijevog karbonata na kamenoj površini iz konstrukcije te iz veznog materijala na bazi portland cementa. Svi  materijali (mortovi ili građevinska ljepila) na bazi portland cementa, u reakciji sa vodom kao produkt hidratacije nastaju minerali cementa i vapno Ca(OH)2. Hidratizacija cementa je proces koji traje godinama, zato vapno koje nastaje predstavlja dugotrajni rezervoar topivih soli.

k52-Kamen Pazin-11-450.jpgProces stvaranja kalcijevog karbonata na površini kamenih ploča
Kalcijev oksid iz portland cementa je topiv u vodi i otapa se u obliku kalcijevog hidroksida (vapno).
CaO + H2O → Ca(OH)2
Ovako topljivi kalcijev hidroksid migrira na površinu i reagira s ugljičnim dioksidom iz zraka. Prelazi u kalcijev karbonat koji se kristalizira te vodu koja hlapi.
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
Kalcijev karbonat stvara naslage na horizontalnim površinama i najvidljiviji je pokazatelj iscvjetavanja. Netopiv je u vodi, ali uz stalnu prisutnost ugljičnog dioksida iz zraka i vode prijelaz u kalcijev hidrogen karbonat, poznat pod nazivom kalcijev bikarbonat koji je topiv u vodi i kao takav ispire se s površine kamena.
k52-Kamen Pazin-12-450.jpgCaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
Problem je u tome što ova tranzicija iz netopivog kalcijevog karbonata u topivi  kalcijev bikarbonat teče znatno sporije od prethodnog prelaza topivog kalcijevog hidroksida u netopivi kalcijev karbonat, tako da na pločama nastaju sve veće nakupine kalcijevog karbonata u obliku mrlja.

SPRIJEČAVANJE ISCVJETAVANJA
Da bi se dogodilo iscvjetavanje moraju biti zadovoljena ova tri uvjeta:
1. Mora postojati izvor topive soli negdje u konstrukciji
2. Mora postojati dovoljno vlage u konstrukciji da bi otopila sol
3. Mora postojati migracijski put do površine gdje vlaga može ispariti
Ako bilo koji od ovih uvjeta nije zadovoljen, iscvjetavanje se ne može dogoditi. Osnova sprečavanja iscvjetavanja je eliminacija nekog od ovih uvjeta.

k52-Kamen Pazin-13-450.jpgEliminacija izvora topive soli
Najveća akumulacija topivih soli nalazi se u elementima koji sadrže portland cement i glinena opeka zida. Kod vertikalnih i horizontalnih oblaganja kamenim pločama, betonsku konstukciju (AB zid ili AB ploču) ili izravnavajući cementni estrih treba izolirati tako da se prekine migracija topivih soli iz podloge na lice kamene ploče. Vezivni dio kamene ploče i podloge mora biti što tanji, te izveden sa cementom koji ima manje topivih soli (težinski manje od 0,6% alkalija) i kalcija, a to su portland cementi s dodatkom više od 40% pucolana ili trassa. Kako bi kvaliteta bila što bolja i ujednačena na cijeloj površini, preporuča se industrijski gotovi mortovi ili ljepila. Izvor topivih soli može biti i neadekvatan pijesak koji u sebi sadrži soli ili nečista voda korištena za spravljanje morta.

Eliminacija vlage
Najteži problem je eliminacija vlage. Vlaga u konstrukciju dolazi na nekoliko načina: samom ugradbom, odnosno spravljanjem betona ili morta; kapilarnim dizanje vlage iz tla; te iz atmosferilija kroz kamene ploče.
Za smanjenje vlage kod ugradbe treba koristiti betone i mortove koji se spravljaju s manje vode. Potrebno je izvršiti hidroizolaciju u kontaktu s tlom i spriječiti vlaženje konstrukcije od kiše i snijega. Dodatno treba obratiti pažnju na difuziju vodene pare kako ne bi došlo do njene kondenzacije u konstrukciji. Vodu koja prodre u slojeve opločenja treba odvesti drenažom a da ona ne prouzroči cvjetanje. Podloga za postavu kamena mora biti dovoljno suha kako ne bi došlo do zarobljavane vlage u konstrukciji.

Sprečavanje migracijskih puteva
Migracijski putevi na kamenim oblogama su mort za ugradbu, fuge i diskontinuiteti u kamenu. Mort za ugradbu kamenih ploča mora biti izrađen sa cementom koji sadrži manje topivih soli i mora biti šupljikav, odnosno mora imati mogućnost dreniranja. Mort ne smije biti gust kako ne bi došlo do kapilarnog dizanja vode s topivim solima prema kamenim pločama.  Treba koristiti vodonepropusne mase za fugiranje, i to one koje su dobre čvrstoće prianjanja uz kamen ploče i koje su fleksbilne kako bi mogle odreagirati na temperaturni rad kamenih ploča. Kamene ploče moraju biti guste sa malim postotkom poroznosti i bez velikih diskontinuiteta. Za sprječavanjem migracijskih puteva može se izvršiti impregnacija koja ne stvara samo tanki film na površini već penetrira u kamenu ploču i blokira pore blizu površine, čime ograničava prodor vode i ugljičnog dioksida te izlaz topivih soli. Impregniranje kamenih ploča dobro je izvršiti prije postave.

k52-Kamen Pazin-14-350.jpg

Iz tablice je vidljivo da mort ispod kamenih ploča treba imati što veće šupljine između zrna, odnosno treba biti drenažan. Korištenjem drenažnog morta u velikoj mjeri se sprječava prodor topivih soli u kamen.

  Kamen d.d. Pazin

 

 

 

 

PODIJELI