Sistemske rešitve za obnovo zgodovinskih objektov

Vzroki za propadanje velikega števila zgradb, ki predstavljajo zgodovinsko, kulturno in arhitekturno dediščino naroda, so različni. Pogosto niso bili vzrok za njihovo propadanje samo pomanjkanje denarja za vzdrževanje in obnovo, temveč tudi radikalni nestrokovni posegi v njihovo zasnovo in gradivo. Danes pri obnovi zgodovinskih objektov aktivno sodelujejo tudi regionalni zavodi za varstvo naravne in kulturne dediščine.

Propadanje zidanih zgradb

Poznavanje značilnosti gradenj v posameznih zgodovinskih obdobjih je osnova za ugotavljanje vzrokov njihovega propadanja. Skupna značilnost teh objektov je, da so bili grajeni iz naravnih gradiv, kot so kamen, opeka in les. Kot vezivo so pred cementom, ki je poznan šele zadnji dve stoletji, skozi zgodovino uporabljali predvsem naravne polimere, apno in aktivne pucolane. Njihova omejena vezivna sposobnost in neodpornost na podnebne vplive pa kljub predimenzioniranju debeline zidov predstavlja najšibkejši člen celotne konstrukcije.

Vzroki propadanja

»Voda še za v čevlje ni dobra!« je že stoletja znan pregovor, ki ga lahko brez vsakršnih zadržkov označimo tudi kot glavni vzrok za propadanje zgodovinskih objektov. Njena prisotnost v obliki padavin, kapilarne vlage in podtalnice se izkazuje kot glavni vzrok za biološko, fizikalno in kemijsko propadanje zidanih zgradb. Voda lahko spremeni agregatno stanje v led, pospešuje rast lišajev in alg, ter kar je najpomembnejše, lahko pospešuje kemijske procese (reakcija lug-pesek, etringit/thaumasit reakcija) s svojim neposrednim sodelovanjem v agresiji ali kot prenašalec sestavin, ki so v njej topne. Te počasi prodirajo v zid po poti kapilarnih pritiskov, izhlapevanja ali dežja. Na splošno lahko vzroke poškodb razdelimo v dve osnovni skupini, ki sta prikazani v shemi.

Zaradi nepoznavanja ustreznih sistemov tesnjenja pred kapilarno vlago so bili včasih objekti zgrajeni brez ustrezne hidroizolacije. Tako je prisotnost vlage njihova ‘pogosta sestavina’. Njen kapilarni dvig je zaradi poroznosti gradiv in predvsem veziv eden najpomembnejših vzrokov za poškodbe zgradb. Prisotnost vlage v zidu zaradi odlaganja kristalov v zidu in na ometu povzroča napetosti in posledično odstopanje malte, madeže na površini zaradi ‘izcvetanja’ soli in kemijske reakcije s škodljivimi posledicami.

1. Kemijska agresija

Najverjetnejša kemijska vzroka propadanja zidov zgodovinskih objektov sta:

1. lužnata/alkalna reakcija (natrijev ali kalijev lug) iz veziva v povezavi z nekristalizirano silicijevo kislino, ki je lahko prisotna v gradivu ali vezivu – pojav, ki je v tehnologiji betona znan kot reakcija luga in agregata/peska;
2. reakcija sulfatov, prisotnih v zidu, s silikati in kalcijevim aluminatom, ki so prisotni v hidravličnih vezivih (ali hidratiziranem pucolanskem apnu), in kot posledica tvorjenja taumazita in etringita, ki v zidu povzročata nabrekanje, posledično razpokanje in odpadanje.
   Zaradi svoje agresivnosti in udeleženosti pri poškodbah kamnitih zidov in predvsem opeke je vzroke za prisotnost sulfatov smiselno podrobneje opisati:
   • uporaba mavca v izvornih materialih ali pri predhodnih obnovitvenih delih;
   • kapilarni dvig sulfatnih soli iz zemlje v temelje zgradb, še posebej če so ti v stiku ali v neposredni bližini morja;
   • uporaba opeke z visoko vsebnostjo sulfatnih soli, ki se na površini izloča v obliki kristalov;
   • sulfatizacije izvornih malt zaradi prodiranja žveplovega dioksida iz onesnaženega zraka.

2. Fizikalna agresija

Fizikalni vzroki izhajajo iz temperaturnih sprememb v prostoru in sprememb agregatnega stanja vode v led in s tem povezanim povečanjem volumna, ki povzroča notranje poškodbe materiala.

3. Biološka agresija

Biološki vzroki izhajajo iz rasti lišajev in predvsem alg, še posebej na področju stalno prisotne mokrote ali vlage.

4. Mehanska agresija

Mehanski vzroki izhajajo iz preobremenitev v fazi gradnje ali uporabe, ki so posledica nadgrajevanja ali spremembe namembnosti. Slednjih izvorno gradivo in vezivo preprosto ne preneseta, zato pride do mehanskih poškodb.

Preiskovanje vzrokov propadanja

Osnova za obnovo zgodovinskega objekta je celovit in strokoven pristop. Tako moramo najprej ugotoviti, kako je bil objekt zasnovan (arhitekturno in gradbeno), in njegovo prvotno namembnost. V naslednjem koraku je potrebna temeljita preiskava obstoječega stanja in po potrebi strokovni odvzem vzorcev izvorno uporabljenih gradiv in veziv, ki so osnova za kakovostno laboratorijsko preiskavo. Seveda moramo upoštevati tudi mikroklimatske razmere in pogoje, v katerih se objekt nahaja. Na osnovi tega izdelamo natančne tehnološke smernice za izdelavo obnovitvenega projekta, ki mora vsebovati tudi usklajena merila glede ohranjanja tega objekta in sodobnih bivalnih standardov. Sledi izdelava projekta obnove, ki mora vsebovati tudi statični izračun ob upoštevanju protipotresnih zahtev s predpisanimi varnostnimi faktorji in primerne pogoje za bivanje po veljavnih standardih. Vsekakor je priporočljivo, da projekt vsebuje tudi zahteve za negovanje/vzdrževanje obnovljenega objekta.

Obnova zgodovinskih objektov

Ne glede na vzroke nastalih poškodb morajo materiali, ki se uporabljajo pri obnovi (konstrukcijska utrditev z injektiranimi masami in površinsko utrjevanje ometov ter utrjevalni premazi, grobi in fini sušilni ometi in zaključni premazi), izkazovati lastnosti, ki zadovoljijo naslednje zahteve:

1. vgrajeni material mora imeti visoko poroznost, ki omogoča odlaganje soli in izhlapevanje vode/vlage iz zidov v času suhega vremena;
2. po mehanskih lastnostih (trdnosti in modulu elastičnosti) mora biti podoben oziroma združljiv z izvornim materialom;
3. kljub poroznosti in ustreznim mehanskim lastnostim ne sme biti občutljiv na agresivne vplive okolja (dež, mraz, onesnaženost) ali samega zidu (sulfate in reakcijo luga z agregatom).

Znano je, da uporaba veziv z vsebnostjo cementa ni primerna za obnovo zgodovinskih objektov, pri gradnji katerih kot vezivo še ni bil uporabljen cement. Veziva z vsebnostjo cementa v stiku z izvorno uporabljenimi vezivi neizpodbitno povzročajo kemijsko agresijo, so nizko porozna, s čimer omejujejo prehajanje in izparevanje vode/vlage, in so po mehanskih lastnostih nezdružljiva (zaradi njihovih previsokih modulov elastičnosti in visokih mehanskih trdnosti).

Uporaba klasičnih veziv za obnovo na osnovi apna in pucolanov ter hidravličnega apna načeloma lahko zadovolji zahteve, vendar pa ta veziva niso neobčutljiva na vse vrste agresij, vključno s sulfati. Pri uporabi tovrstnih veziv obstaja možnost tvorjenja silikatov in hidracije aluminatov ter s tem povezana nevarnost nastanka koloidov etringita in taumazita.

Izbira materiala za obnovo

Predvsem pri starejših objektih, kjer kot vezivo še ni bil uporabljen cement, je uspešnost obnove tesno povezana s pravilno izbiro materiala. Tehnološko izjemno zahteven izziv je bil rešen z linijo izdelkov za obnovo zgodovinskih objektov Mape-Antique.
Formulacija izdelkov temelji na naslednjih načelih:
• selektivni izbor med sestavinami klasičnih veziv na osnovi apna in pucolanov ter hidravličnega apna, ki zagotavljajo popolno neobčutljivost na kemijske agresije kljub njihovi poroznosti (ta je pomembna za odlaganje soli in izparevanje vode oziroma vlage iz zidov) ter relativno ‘slabih’ mehanskih lastnosti, ki so pomembne za usklajene fizikalno-mehanske lastnosti z izvornim vezivom;
• zagotavljanje svetle barve, ki omogoča estetsko nemoteč površinski nanos malte ali obnovo reg (fug) v primerjavi z izvornimi materiali;
• izdelava za nanašanje preprostih in nezahtevnih materialov, ki ne zahtevajo dodatno izobraženega kadra ob zagotavljanju odličnih končnih rezultatov tudi v mejnih klimatskih razmerah (izmenjevalni ciklusi zamrzovanja in odtaljevanja pozimi in pretirano izparevanje poleti);
• ponudba nove linije med seboj združljivih izdelkov, ki sistemsko omogočajo učinkovito obnovo (konstrukcijska utrditev z injektirnimi masami, groba in fina obdelava ter zaključni premaz).

Zaradi svoje makro poroznosti imajo tovrstni ometi lastnosti izsuševalnih ometov z učinkom preprečevanja površinskega izločanja soli, t. i. ‘izcvetanja’. V času suhega vremena dopuščajo hitro izparevanje ne glede na vzrok prisotnosti vlage (skozi kapilarni dvig ali zaradi padavin). Zaradi zgoraj naštetih lastnosti lahko zanje trdimo, da so do gradiv ‘občutljivi’, a hkrati ‘neuničljivi’ skozi čas.

Postopki obnove

1. Splošni ukrepi

• izvorno uporabljena omet in vezivo odstranimo v višini 1 m nad nivojem njegove kontaminacije;
• izvorno uporabljeno vezivo odstranimo do zdrave osnove in ga očistimo;
• večje neravnine in vdolbine na globinsko vlažni in površinsko osušeni podlagi predhodno zapolnimo z malto MAPE-ANTIQUE MC.

Po potrebi kot dodaten ukrep predvsem v primerih prisotnosti velike količine podtalnice oziroma zaledne vode izvedemo pod nivojem pete temelja še drenažo.
Podlaga mora biti odmrznjena, odprašena, ločena od neposrednega vpliva vode in izcvetanja soli, nosilna in prosta slabo sprijetih delcev. Ostanke odloženih soli, lišajev, alg in ozelenelih slojev v celoti odstranimo. Na površinsko mokrih podlagah pred nanosom počakamo, da odvečna voda izhlapi, ali pa jo popivnamo z gobo oziroma spihamo z zračnim kompresorjem. Podlaga mora biti površinsko osušena in globinsko vlažna.

2. Konstrukcijska ojačitev

Injektiranje
Kadar so na odvzetih vzorcih zidu med gradivom prisotna izprana oziroma votla mesta, razpoke v vezivu in njegova globinska (notranja) poroznost, je treba pristopiti h konstrukcijskemu utrjevanju z injektiranjem. V ta namen se pri objektih, kjer kot vezivo še ni bil prisoten cement, uporabi Mape-Antique I, hidravlično vezivo brez vsebnosti cementa z dodanimi finimi polnili, ki se zmeša z vodo.
V primeru objektov s poslikavami (freskami) namesto tega uporabimo izredno redko tekočo injekcijsko maso Mape-Antique F21.

Površinski utrjevalni ometi
Ko govorimo o površinskih utrjevalnih ometih, ki so po standardu SIST EN 998-2 razvrščeni kot tip M15 in dosegajo tlačno trdnost večjo ali enako 16 N/mm² (SIST EN 1015-11), čeprav ne vsebujejo cementa in so narejeni na osnovi apna ter eko pucolanov, moramo izpostaviti enkratni izdelek Mape-Antique Strutturale. Ta izdelek je združljiv s celotnim sistemom Mape-Antique za zidane objekte, kjer kot vezivo še ni bil uporabljen cement. Pri tem izdelku govorimo o konstrukcijskem utrjevalnem ometu, ki pa nima tako učinkovitih lastnosti izsuševanja.

Površinski utrjevalni premazi
To so utrjevalni premazi na osnovi mikromolekularnih akrilnih smol v vodni disperziji z dobro sposobnostjo prodiranja tudi v manj porozne podlage. Za učvrstitev obstoječih površin zidov in ometov je za to primeren izdelek Primer 3296.
Za konserviranje restavriranih kamnitih in poroznih podlag, različnih vrst ometov in poroznih stenskih apnenih barv je bil razvit nov izdelek na osnovi mikromolekularne polimerne sestave v organskem topilu s sposobnostjo ponovnega raztapljanja in aktiviranja s topilom tudi po več letih od nanosa, ki ima visoko sposobnost penetracije in pri poroznih podlagah tudi utrditve ob odlični odpornosti na luge. To je Consolidante 8020, ki se lahko površinsko še dodatno hidrofobira z Antipluviolom S ali W.

3. Kemijske pregrade/zapore

Glede izvedbe kemijskih pregrad/zapor za preprečevanje kapilarnega dviga vlage je stroka še vedno razdvojena. Nekateri strokovnjaki so strogi zagovorniki njihove izvedbe z obrazložitvijo, da se prehod kapilarne vlage skupaj s solmi, ki jih transportira s seboj, praktično 100-odstotno prepreči. S tem se doseže tudi bistveno podaljšanje ‘življenjske dobe’ izsuševalnega ometa, ker se soli, ki jih s seboj transportira kapilarna vlaga, ne odlagajo v njegovih zračnih porah in jih ne zapolnijo. Za izvedbo kemijskih pregrad/zapor je primeren koncentrirani agens za injektiranje na osnovi mikromolekularne silikonske emulzije Mapestop.
Seveda pa se ob tem pojavi vprašanje, kaj se zaradi povišane koncentracije vlage in soli dogaja pod kemijsko zaporo, ki se po navadi izvede nekoliko nad koto terena, torej v samem temeljnem delu zidu, ki nosi celotno zgradbo. Dejstvo je, kot je bilo zapisano že v uvodnemu delu o vzrokih propadanja, da je povišana vsebnost vlage in soli glavni vzrok za poškodbe.
V iskanju te rešitve smo prisluhnili tudi mnenju dela strokovnjakov, ki zagovarjajo prosto prehajanje kapilarne vlage v zid in njeno prehajanje preko izsuševalnega ometa v obliki pare, s tem da se prehajanje soli v pore izsuševalnega ometa, ki jih s seboj transportira kapilarna vlaga, prepreči z izvedbo specialnega obrizga. V ta namen je bil po dolgoletnih raziskavah in praktičnih testnih izvedbah na objektih v Benetkah razvit namenski izdelek Mape-Antique Rinzaffo, svetla na soli odporna malta za obrizg brez vsebnosti cementa, ki se pred izsuševalnimi ometi enakomerno v debelini 5 mm nanese na celotno površino zidu.

4. Izsuševalni ometi

Grobi izsuševalni omet
Po konstrukcijskih posegih in izvedbi kemijske pregrade/zapore sledi sloj grobega, svetlega izsuševalnega ometa Mape-Antique MC brez vsebnosti cementa v debelini vsaj 20 mm, ki se nanaša ročno s pomočjo predhodno pripravljenih vodil. Porežemo ga z letvijo in zagladimo ali grobo zaribamo. Maksimalna debelina posameznega nanosa ometa naj ne presega 3 cm. V primeru potrebe po večjih debelinah nanosa predhodno nanesenega ometa finalno ne obdelujemo, da dosežemo dobro sprijemljivost nadgrajenega, ki se nanaša takoj, ko se predhodni zadostno strdi. Izogibamo se daljšemu čakanju, da zagotovimo dobro sprijemljivost.
V kolikor imamo lokalno na razpolago kakovosten agregat ali pa je po projektu predvidena uporaba agregata, ki je enak izvornemu, lahko za pripravo malte za zidanje in ometavanje uporabimo specialno svetlo mešanico veziva brez vsebnosti cementa Mape-Antique LC.

Fini izsuševalni omet
Pred nanosom fine malte Mape-Antique FC na predhodno grobo izvedeni izsuševalni omet Mape-Antique MC je potreben čas zorenja 10 do 14 dni. Odvisno od vpojnosti podlago predhodno ustrezno omočimo in počakamo, da odvečna voda izhlapi, ali pa jo popivnamo z gobo oziroma spihamo. Podlaga mora biti površinsko osušena in globinsko vlažna.
Fino malto nanašamo v potrebni debelini z zidarsko žlico (ometavanje) ali kovinsko gladilko (kitanje). Takoj po začetku vezanja (preizkus s prstom) jo finalno obdelamo z navlaženo gobo trdne strukture ali z lopatico za zaglajevanje (lesena ni primerna).
Opomba: linija izdelkov Mape-Antique je namenjena zidanim objektom, kjer kot vezivo še ni bil uporabljen cement.
V primeru obnove zidanih objektov, kjer je bil kot vezivo že uporabljen cement, se uporabijo izdelki z nizko vsebnostjo cementa Poromap. Poleg klasične linije obstaja tudi linija Poromap Macchina, ki omogoča tudi preprost strojni nanos.

5. Zaključna zaščita in dekorativna obdelava

V ta namen se uporablja sistemska linija izdelkov Silexcolor na osnovi čistih silikatov. Na razpolago je v več kot 1000 barvnih odtenkih po barvni lestvici NCS in v štirih različnih videzih: barva, Marmorino, Tonachino in Graffiato. Površina za nanos mora biti popolnoma čista in trdna, predhodni nanos fine malte Mape-Antique FC pa mora zoreti 5 do 7 dni. V vseh primerih izvedb je predhodno potreben nanos temeljno sprijemnega premaza Silexcolor primer, ki ga nanesemo s čopičem, valjčkom ali brizgalno pištolo.

Andraž Nedog, dipl. inž. grad., Mapei d. o. o., vodja tehnično-prodajne službe
Fotografije: arhiv podjetja