UVOD

Tanjšanje kamnitih fasadnih plošč, ki po eni strani prinaša ekonomski prihranek pri izdelavi kamnite fasade (manjša poraba materiala, lažji transport, lažje vgrajevanje), lahko po drugi strani zaradi nepoznavanja obnašanja fasadnega sistema v spremenjenih razmerah povzroči številne težave. Za stabilno in varno kamnito fasado je zato nujno, da projektiranje temelji na poznavanju lastnosti vseh uporabljenih materialov in njihovega medsebojnega delovanja, pa tudi na poznavanju pričakovanih statičnih in dinamičnih obremenitev sistema. V nadaljevanju so opisane nekatere pogoste napake in poškodbe na kamnitih ventiliranih fasadah.

VRSTE POŠKODB

Najpogostejše poškodbe kamnitih fasad lahko razdelimo v:
· poškodbe, vezane na material,
· nepravilno projektiranje in dimenzioniranje,
· poškodbe zaradi nepravilnega vgrajevanja.

 

Zunanje kamnite obloge so izpostavljene atmosferskim dejavnikom (veter, zmrzovanje, taljenje, ogrevanje, ohlajanje …), zaradi česar kamnina prepereva. Različne kamnine imajo različno mineralno sestavo, strukturo in fizikalne lastnosti, zato so proti delovanju klimatskih dejavnikov tudi različno odporne. Poleg tega so pogosto v kamnini oslabljena območja (razpoke, žile, vključki manj odpornih mineralov), v katerih se pri obremenitvi najprej pojavijo razpoke ali lom. Anomalija je kritična zlasti takrat, kadar je razporejena čez celotno debelino kamna, kar pomeni, da lahko že po manjšem številu ciklusov zmrzovanja in tajanja pride do porušitve celotne plošče. Takšne plošče je treba med postopkom vgrajevanja izločati. Na sliki 1 je prikazano možno mesto porušitve kamnine zaradi preperevanja.

 

Slika 1: Preperevanje in razbarvanje laporastih žil v apnencu

V nekaterih primerih so lahko kritične tudi meje med vključki razmeroma obstojnih mineralov v matični osnovi (slika 2). Stabilnost stika med vključkom in osnovo je mogoče preveriti z optično mikroskopijo.

Slika 2: Razpoka na meji med temnejšim vključkom in matično kamnino

Obstojnost kamna je povezana tudi s tehnikami obdelave površine. Tako na primer žganje površini daje lep reliefen videz, vendar jo hkrati mehansko poškoduje ter obenem poveča absorpcijo vode in hitrost preperevanja. V preteklosti so ponekod kamnino žagali z železnimi opilki, zaradi česar imajo nekatere starejše fasade rdečkasto rjav videz. Spiranje teh opilkov z razredčeno kislino je povečalo poroznost in zmanjšalo obstojnost kamnine.

Ukrivljanje fasadnih plošč

Ukrivljanje fasadnih plošč je poškodba, ki je v preteklosti pogosto (stavba Amoco v Chicagu, dvorana Finlandia v Helsinkih) povzročila visoke stroške, saj so lastniki že po nekaj letih zaradi zmanjšanja trdnosti in odpadanja posameznih plošč morali zamenjati celotno fasado. V okviru evropskega projekta Team, v katerem je sodeloval tudi Zavod za gradbeništvo Slovenije, so bile opravljene podrobne preiskave pojava po vsej Evropi. Pri pregledu fasad v Sloveniji je bilo ugotovljeno, da je pojav (sicer manj pogost) prisoten tudi pri nas. Ukrivljanje je vezano predvsem na nekatere vrste marmorjev, ugotovili pa smo ga tudi pri nekaterih magmatskih kamninah (slika 3). Fasadne plošče se ukrivljajo tako konveksno kot konkavno. Da se kamen ukrivlja ob povišani temperaturi na površini in ob prisotnosti vlage, je bilo dokazano v laboratoriju, verjetno pa vplivajo na obseg pojava tudi nekateri drugi dejavniki, kot so lokalno napetostno stanje v kamninski masi v kamnolomu, debelina plošče, mikrostruktura kamnine, obdelava površine in drugo.

Zaradi delovanja atmosferilij in preperevanja se na površini kamnite obloge lahko pojavijo madeži, ki pa jih je mogoče omiliti ali preprečiti z ustrezno zaščito. Ta je že na voljo tudi na našem trgu. Treba je poudariti, da ni enoznačnih čistilnih in zaščitnih sredstev, ampak je treba sredstvo preskusiti glede na izbrani kamen (mineralna sestava in poroznost), vrsto madeža in želeni učinek.

Absorpcijski madeži se največkrat pojavljajo v najnižjih predelih fasade, kjer prihaja do kapilarnega dviga zaradi pomanjkljive hidroizolacije (slika 4). Pogosto so vidni tudi na robovih plošč in na mestu sidranja, kjer vlaga zastaja v odprtinah za sidra.

Korozijski madeži nastanejo zaradi oksidacije kovinskih elementov fasade (nepravilen izobr materiala za sidra) ali stavbnega pohištva (rolete, okenski okvirji, drogi za zastave, napisi). Oksidacijski madeži se pojavijo s preperevanjem neobstojnih mineralov v kamnimi, kot je pirit ali glineni materiali. Odstranjevanje takšnih madežev je težje, lahko pa kamnino predhodno ustrezno zaščitimo. Med biogene madeže uvrščamo predvsem različne algalne in mikrobne prevleke, pa tudi ekskrete ptičev. Tudi antropogeno delovanje v obliki grafitov je na fasadah pogosto.

Medzrnsko razpadanje kamnine Zaradi toplotnega krčenja in raztezanja se mikrostruktura nekaterih marmorjev spreminja tako, da se povečujejo razpoke med zrni. Posledica takšnega razpada je drobljenje kamnine (angl. sugering), kar je vidno predvsem na predelih, kjer so napetosti največje, na primer na mestu sidranja (slika 5).

Slika 5: Drobljenje kamnine ob sidru

Združljivost materialov

Pomembno je, da so materiali (kamen, polnila za reže, sidra) med seboj združljivi v smislu toplotnega raztezka in kemične inertnosti. Zlasti uporaba polnil za dilatacijske reže, ki niso trajno elastična, lahko privede do nastanka lokalnih napetosti, ki vodijo do loma plošče (slika 6).


Slika 6: Lom plošče na robu zaradi različnega raztezanja kamnite plošče in polnila v reži

Nepravilno projektiranje in dimanzioniranje kamnitih fasad

Čeprav fasada ni nosilni element konstrukcije, jo je treba pravilno projektirati in dimenzionirati, saj je kot zunanji ovoj objekta pod vplivom številnih obremenitev (teža plošč, veter, tresljaji zaradi prometa, potresi, krčenje in raztezanje materialov).

Lomljiva tanka kamnita fasada mora biti projektirana tako, da se plošče ob delovanju različnih sil lahko gibljejo horizontalno in vertikalno glede na nosilno konstrukcijo oziroma kovinsko podkonstrukcijo. Zaradi premajhnih vertikalnih ali horizontalnih rež plošče pritiskajo druga ob drugo, zaradi česar pride do krhanja robov ali celo porušitve posamezne plošče (slika 7).

Slika 7: Diferencialno gibanje plošč vodi k zmanjšanju dilatacijskih rež in nastanku točkovnih napetosti, zaradi katerih lahko pride do porušitve.

Tudi na videz nepomembni detajli, kot so elastični tulci v sidrni izvrtini ali elastično vezivo, lahko precej vplivajo na stabilnost plošče in fasade. Kadar je plošča neelastično vpeta z vsemi sidri, se ne more raztezati in krčiti, zaradi česar so napetosti na mestu sidranja povečane (slika 8). Plastični tulci v sidrih preprečujejo nastanek točkovnih napetosti, hkrati pa tudi vstop vode v sidrno izvrtino.


Slika 8: Razpoke na mestu sidranja

Pri projektiranju je pomembno upoštevati lastnosti materialov in preveriti nosilnost plošč izbranih mer. Preprostega pravila, kot je »plošče zelo trde kamnine so lahko dimenzij do 160 x 80 centimetrov«, ne moremo upoštevati na splošno, temveč je pri posameznih vrstah kamnin, celo pošiljkah, treba ta parameter preveriti, tudi glede na način sidranja. Pri prevelikih, pretežkih ali pretankih ploščah, ki niso ustrezno sidrane, lahko pride do porušitve (slika 9).


Slika 9: Prečni lom zaradi premajhne trdnosti plošče

Poškodbe pri vgrajevanju

Zlasti na starejših objektih lahko pogosto naletimo na sledove napačnega vgrajevanja, do katerega je prišlo kljub pravilno izdelanemu projektu in ustrezno izbranim materialom in ki lahko povzroči resne težave. Zato je priporočen zunanji nadzor kamnarskih del, zlasti pri zelo heterogenem materialu. Poškodbe (dvojna izvrtina za sidro, poškodovana izvrtina pri vgrajevanju) in prisotnost anomalij na mestu sidranja (votline, mehkejši vključki) zmanjšujejo nosilnosti in stabilnost plošče, zato se takšne plošče ne smejo vgrajevati (slika 10). Odstopanja od načrtovane dimenzije plošč in izvrtin za sidra morajo ustrezati zahtevam standarda SIST EN 1469:2005. Pri tako imenovanem skritem sidranju (plošče so nameščene na posebej oblikovana sidra) lahko nepravilna oblika izvrtine za sidro vodi do zdrsa plošče s sidra. Sledovi polirne žage (slika 11) so predvsem estetsko moteč pojav, ki pa ne vpliva na samo stabilnost fasade.


Slika 10: Razpoka na mestu sidranja


Slika 11: Sledovi polirne žage na skoraj novi kamniti fasadi

SKLEP

Poznavanje lastnosti kamna in njegove interakcije z drugimi materiali v fasadnem sistemu ter pravilna ocena obremenitev, ki bodo delovale na sistem v predvideni življenjski dobi, sta ključna za pravilno projektiranje fasade, ki mora biti varna, dolgotrajna, funkcionalna in estetsko privlačna. Potrebne informacije je mogoče pridobiti z laboratorijskimi in »in situ« preiskavami materialov oziroma predvidenega fasadnega sklopa, deloma tudi z analizo prejšnjih napak, ki nam omogoča večje poznavanje delovanja tako kamna kot različnih podpornih sistemov.

Novodobna vloga kamna, skupaj s hitrim razvojem tehnik pritrjevanja, torej ponuja geologom, gradbenikom in arhitektom nove izzive. Kljub konkurenčnim novejšim, cenejšim in lažjim materialom za fasadne obloge ostaja kamen material, ki je vedno moderen in za katerega lahko preprosto rečemo, da je lep.

Alenka Mauko, Ana Mladenovič
Zavod za gradbeništvo Slovenije