hlavní stránka - čištění kamene

Obecné postupy restaurování památek, kamenných prvků (sochy, dlažby, sokly,...)  firmy Kamenictví Veverka -Ing. Marián Veverka

(výňatek z obecných postupů kamenických a restaurátorských prací firmy Kamenictví Veverka)

 Nasákavost kamene a z toho vyplývající vlhkost a zasolení

 

Jedním z nejzávažnějších faktorů, působících při rozrušování hornin je vlhkost. Vlhkost může působit ve formě deště, mlhy či podpovrchové vody.

Vlivem jednoho, nebo i různými kombinacemi těchto jevů, dochází k rozrušování pórovitého nasákavého kamene.

Při zatížení vnějších kamenných prvků,  dlažeb a soch vlhkostí vznikají skvrny, v horším případě ještě navíc se solnými výkvěty. Vznik těchto výkvětů závisí na použitém podkladu a spojovacím prostředku, na vlastnostech kamene (tj. na jeho chemickém složení a pórovitosti) a na míře znečištění životního prostředí a z toho vyplývající kyselosti dešťů. S vlhkostí se proto do kamenné prvky dostávají z podloží a podkladu sírany, chloridy nebo dusičnany, které navíc způsobují zavlhčení kamene (mají schopnost vázat vodu, jsou silně hygroskopické). Tyto sole způsobují rozrušování kamene při jejich hydratačních a krystalizačních procesech. Podle druhu látky je možno určit i způsob migrace vlhkosti do kamene (z deště, splašků, ze vzlínaní mineralizované vody apod.).

Solné výkvěty se vytváří buď na povrchu, což vadí především z estetického hlediska, nebo naopak pod povrchem, čímž dochází ke vzniku tzv. krust (díky zvětšování objemu vzniklých chemických látek -solí, které vlivem vlhkosti hydratují a následně krystalizují při vysušování, zvětšují svůj objem a z toho vyplývají tzv. krystalizační tlaky) a poté dochází k postupnému odpadávání vrchních vrstviček kamene a k jeho znehodnocování.

K chemickým látkám obsaženým v dešti patří hlavně oxid siřičitý, sírový, chlorovodík, oxid uhličitý, sirovodík nebo oxidy dusíku, pocházející z lidských činností (tepelné elektrárny, výfukové zplodiny).

Tyto látky tedy v reakci s chemickými látkami obsaženými v hornině a v podkladních hmotách na bázi cementu, které obsahují sírany (soli kyseliny sírové) a sloučeniny s vápníkem, a za pomoci vody (kyselých dešťů) následně několikanásobně zvětší svůj objem (hlavně sírany) a tím rozruší horninu (zvětšení objemu se může pohybovat od 100 až 1000 %). Chloridy a dusičnany jsou navíc ještě silně hygroskopické a zvětšují zavlhčení kamene.

Vzlínaním vody se nedostávají do kamene pouze chemické  látky ze spodních mineralizovaných  vod, ale i chemické látky z podkladních vrstev. Látky mohou pocházet buď z podkladních betonů nebo malt, ale i z pískových a štěrkových loží . Jsou to hlavně sírany vápníku, obsažené v cementu, sírany hořčíku nebo sodíku. Tyto látky zde mohou opět vlivem vlhkosti a následné hydratace a krystalizace, krystalizovat do formy solí a kámen rozrušovat.

 

Pro eliminaci vzniku těchto negativních vlivů je potřeba zajistit vždy takové konstrukční řešení, aby nedocházelo k akumulaci vlhkosti v kamenných prvcích (dlažba, sochy, ostění, sokly...) a ke vzniku skvrn či solných výkvětů.

1/ Pokud možno zabránit průchodu většího množství vody do kamene a hlavně do podkladu pečlivým vyspárováním kvalitními spárovacími hmotami tak, aby nevznikaly trhliny ve spárách, kterými poté voda může protékat.

2/ Hydrofobizací povrchu kamene prostředkem s nízkým difuzním odporem (tj. nepropouštějící vlhkost dovnitř kamene, ale umožňující odpařování vlhkosti z kamene ven). Vhodnost použití těchto prostředků je dobré konzultovat s jejich výrobci tak, aby pro každý druh kamene a určité podmínky, byl použit ten nejvhodnější prostředek.

3/ Důležité je i vyspádování podkladu a dlažby tak, aby zde neakumulovala vlhkost a nedocházelo k jejímu vzlínání do kamene (spolu se škodlivými sírany, chloridy nebo dusičnany)  nebo použití propustných úložných loží (mezerovitá malta nebo štěrkové lože). Při použití propustného štěrkového lože je nutno ho rovněž vyspádovat, včetně jeho podkladu.

4/ Popř. použití hydroizolačních fólií nebo stěrek zamezujících vzlínání podpovrchové vody do kamenné dlažby nebo soklů staveb.

 

K omezení problémů, vzniklých špatnou volbou kamene z důvodu vysoké nasákavosti a akumulace pórovitého kamene, slouží zkouška ČSN EN 13755 Zkušební metody přírodního kamene – Stanovení nasákavosti vodou za atmosférického tlaku. Touto zkouškou je možno zjistit množství vody, které se během zkoušky dostane do kamene a v praxi má poté přímo vliv na odolnost kamene proti chemickému zvětrávání a odolnost vůči mrazu. Konečný výsledek zkoušky je nejvyšší hodnota nasákavosti vodou za atmosférického tlaku zjištěná z jednotlivých zkušebních vzorků, vyjádřená v procentech. Podle ČSN EN 1341Desky z přírodního kamene pro venkovní dlažbu - požadavky a zkušební metody se tato zkouška provádí jen pokud to vyžaduje zákazník.

Zkušební vzorky (min. 6 kusů) musí mít tvar válce, krychle nebo hranolu 70 ± 5 mm nebo 50 ± 5 mm, vyrobené řezáním nebo vrtáním. Jejich objem musí být minimálně 60 ml a poměr plochy povrchu zkušebních vzorků k jejich objemu musí být v rozmezí 0,1 – 0,2 mm^-1. Vzorky se vysuší na ustálenou hmotnost 70 ± 5 °C (tj. hmotnost, při které je rozdíl mezi dvěma posledními váženími uskutečněnými v rozmezí 24 ± 2 hodiny menší než 0,1 % z prvního vážení). Poté se uchovají vzorky v exsikátoru (nádoba, sloužící k vysušování látek), dokud není dosaženo teploty 20 ± 5 °C. Pak se vzorky zváží na gramy (md), vloží do nádoby a zalijí vodou postupně po třech etapách (do poloviny, třičtvrtě a celé výšky), vždy po hodině, až se ponoří celé a nechají se 48 ±  2 hodiny namočené. Vzorky se vyberou, otřou vlhkou látkou a musí se během 1 minuty zvážit s přesností na 0,01 gramu. Po zvážení se opět vloží do vody a vždy po 24 ± 2 hodinách se zváží, dokud nedosáhnou ustálené hmotnosti (ms) v gramech.

Výsledkem zkoušky je nasákavost vodou za atmosférického tlaku každého vzorku Ab v %, z nichž se vypočítá aritmetický průměr.

 

Ab =   ^{ms – md}  * 100   (%)

                          Md

Odolnost proti mrazu (mrazuvzdornost)

 

K vlhkosti a s ní souvisejícími problémy se v zimních měsících přidává navíc ještě působení mrazu. Je proto opět třeba vytvářet taková konstrukční řešení, omezující výskyt vody ve vnějších kamenných dlažbách.

Pokud se však voda v dlažbě či jiném kamenné prvku či podkladu vyskytuje, dochází zde vlivem mrazu k  9% zvětšení objemu vody při přeměně na led (vycházeno z hustoty vody 998 kg/m³ a hustoty ledu 917 kg/m³).

Diky tomuto jevu, který se navíc během zimního období cyklicky opakuje, dochází k rozrušování kamene, podobně jako při vzniku solných výkvětů. Projevuje se to především změnou vzhledu, odlupují se jednotlivé částečky, pod nimiž akumulovala a mrzla voda, vznikají různé prohlubně v závislosti na struktuře a textuře kamene a dochází k celkovému narušení a znehodnocování kamenných desek.

Pokud je voda obsažena nejen v kamenných deskách, ale i v podkladu (na cementové bázi), dochází i k jeho rozrušování a snižování přídržnosti mezi deskou a podkladem. To má za následek odlupování kamenných desek a reklamace ze strany zákazníka.

 

K omezení problémů, vzniklých špatnou volbou kamene, slouží zkouška odolnosti proti mrazu ČSN EN 12371 Zkušební metody přírodního kamene – Stanovení mrazuvzdornosti.

Výsledkem zkoušky je buď stav zkušebních vzorků po určitém počtu zmrazovacích

a rozmrazovacích cyklů (vizuální vzhled, objem, dynamický elastický modul, tzv. identifikační zkouška), a podle toho se zařadí popř . do kategorie se sníženou odolností proti mrazu, nebo vliv zmrazovacích cyklů na další vlastnosti kamene jako jsou např. jsou pevnost za ohybu, pevnost v tlaku apod. po určitém počtu cyklů (tzv. technologická zkouška). Podle ČSN EN 1341 Desky z přírodního kamene pro venkovní dlažbu - požadavky a zkušební metody se pro vnější kamenné dlažby zkouší změny ohybové pevnosti.

Pro identifikační zkoušku je potřeba minimálně 7 zkušebních těles. Pro technologickou zkoušku, kterou vyžaduje ČSN EN 1341 je však potřeba 21 zkušebních těles.

Velikosti zkušebních těles jsou proto také shodné se zkouškou pevnosti za ohybu a jsou závislé na jejich tloušťce.

 

-         tloušťka h se pohybuje mezi 25 – 100 mm a je větší než dvojnásobek velikosti největšího zrna v kameni

-         celková délka L se rovná šestinásobku tloušťky

-         vzdálenost mezi podpěrnými válečky l se rovná pětinásobku tloušťky

-         šířka b musí být mezi 50 mm a trojnásobkem tloušťky (50 mm  £ b £ 3h) a v žádném případě není menší než tloušťka

 

Rozměry h, b, L viz. obrázek 3, kap. 1.2.5.1 pevnost za ohybu.

 

Jeden zkušební vzorek slouží vždy ke sledování středové teploty. Tento vzorek má uprostřed otvor 25 ± 5 mm hluboký otvor, ve kterém je umístěno zařízení na sledování teploty.

Před vlastní zkouškou se tělesa vysuší na ustálenou hmotnost při 70 ± 5 °C (tj. hmotnost, při které je rozdíl mezi dvěma posledními váženími uskutečněnými v rozmezí 24 ± 2 hodiny menší než 0,1 % z prvního vážení).

Následně se vzorky namáčejí postupně po třech etapách (do poloviny, třičtvrtě a celé výšky), vždy po hodině, až se ponoří celé a nechají se 48 ±  2 hodiny namočené.

Poté se zkušební tělesa vloží do mrazícího boxu a vždy po 14 cyklech se otáčejí okolo své horizontální osy o 180 °.

Počet cyklů potřebných pro zkoušku změny pevnosti v ohybu podle ČSN EN 1341Desky z přírodního kamene pro venkovní dlažbu - požadavky a zkušební metody je 48. Každý cyklus se sestává z šestihodinové zmrazovací etapy na vzduchu a následné šestihodinové rozmrazovací etapy během níž jsou vzorky ponořeny ve vodě.

Rozmezí zmrazovacích a rozmrazovacích teplot je dáno odlišnou rychlostí chlazení, zmrazování a rozmrazování, které mají vztah k objemové hmotnosti, pórovitosti a nasákavosti zkoušeného druhu kamene. Teploty se pohybují od + 5 ° do + 20 °C na začátku cyklu do – 8 °

až – 12 °C v polovině cyklu až opět do + 5 ° do + 20 °C na konci rozmrazovacího cyklu.

Po dokončení 48 zkušebních cyklů se vzorky kamene určené pro vnější kamenné dlažby zkouší na pevnost v ohybu podle ČSN EN 13161 Zkušební metody přírodního kamene – Stanovení pevnosti za ohybu oři konstantním momentu. Z tabulky je patrno, že pro třídu F0 se mrazuvzdornost nepožaduje a pro třídu F1 je vzorek mrazuvzdorný pokud se nezmění pevnost v ohybu více jak o 20% oproti hodnotám, zjištěným při zkoušce pevnosti v ohybu  vzorků, které neprošly zmrazovacím cyklem.

 

 

 

tabulka 4. Odolnost proti zmrazování/rozmrazování

Třída	Třída 1	Třída 2
Označení	F 0	F 1
Požadavek	Nepožaduje se	Mrazuvzdorný (£ 20% změny v ohybové pevnosti)

 

ČSN EN 1341 Desky z přírodního kamene pro venkovní dlažbu - požadavky a zkušební metody povoluje pro některá zvláštní použití, kdy je vhodné provést odlišné zkušební cykly, např. zmrazování ve vodě, zmrazování na nízkou teplotu, zkoušení vzorků v neporézních křemičitých zrnech nebo zkoušení při odlišném počtu cyklů. V těchto případech je dovoleno postupovat podle národních norem, ale tyto odchylky musejí být jasně vyznačeny v protokolu o zkoušce.

 

Další škodlivé vlivy a zatížení

 

Další škodlivé vlivy související s vlhkostí

 

Mezi škodlivé vlivy, negativně ovlivňující životnost dlažeb se mohou zařadit:

1/ holubí trus

2/ posypové sole

3/ lišejníky a řasy

4/ jiné

 

ad. 1/ holubí trus

Díky holubím koloniím, přežívajícím hlavně ve velkých městech, dochází k problémům s jejich trusem, znečišťujícím velké plochy nejenom kamenných staveb.

Tento trus nejenže znehodnocuje stavby esteticky, ale díky vlhkosti se z něho vylouhují do staveb (do vnějších kamenných dlažeb) dusičnany v něm obsažené až do hloubky několika centimetrů. Ty zde poté působí negativně. Zvyšují vlhkost a možnost vzniku solí rozrušujících přírodní kámen nebo jeho podklad. Viz kapitola 2.5.5 Nasákavost kamene a z toho vyplývající vlhkost a zasolení.

Je proto třeba eliminovat tyto vlivy opatřeními, snižujícími počty holubích kolonií, zamezit jejich výskytu v místech kamenných konstrukcí stavebními opatřeními nebo chránit kamennou dlažbu impregnačními nátěry, které zamezují průniku vlhkosti a tím

i dusičnanů do kamenných prvků (soch, dlažeb, atd.).

 

ad. 2/ posypové sole

Další látky negativně působící na vnější kamenné prvky jsou posypové sole. Díky nim se do kamene dostávají agresivní chloridy. Ty stejně jako dusičnany zvyšují vlhkost přírodního kamene a jeho podkladu a možnost vzniku solí s následným odlupováním povrchových částeček kamene. Zapříčiňují také vylouhování pojiva z podkladních vrstev na bázi cementu. Vlivem toho dochází ke snížení nebo až k úplnému porušení přídržnosti mezi přírodním kamenem a podkladní vrstvou, díky čemuž dochází k odlupování kamenných desek od podkladu a u kamenných prvků jako takových dochází při rekrystalizačním tlaku k separaci povrchové vrstvy kamene a dochází ke znehodnocování památek.

 

ad. 3/ lišejníky a řasy

Někdy podceňovanými zdroji chemických látek, působících na vnější kamenné prvky jsou lišejníky, řasy a další podobné mikroorganismy, produkující organické kyseliny. Kyseliny působí následně na méně odolné složky hornin. Mohou zde za jejich přispění vznikat amonné sole, kyselina sírová nebo dusičná a urychlovat proces sekundární přeměny a degradace minerálů na minerály jílové apod., které se následně vyplavují z horniny.

Těmto organismům je třeba proto zabránit v jejich vzniku včasnou impregnací povrchu vhodným imregnačním prostředkem, zamezujícím vnikání vlhkosti do kamene a zároveň s algicidními popř. fungicidními účinky, zamezující růstu těchto organismů.

 

ad. 4/ jiné

Do vnějších kamenných prvků se mohou dostávat při stavebních pracech, prováděných v jejich blízkosti, také sírany, obsažené ve stavebních hmotách na bázi cementu či vápna (cementy, betony, fasádní nátěry apod.). Tyto látky zde mohou vlivem vlhkosti a následné hydratace a krystalizace, viz kapitola 2.5.5 Nasákavost kamene a z toho vyplývající vlhkost

a zasolení, krystalovat do formy solí a kámen rozrušovat.

Možné zašpinění je i různými mastnotami a vosky, které se z kamene velmi obtížně odstraňují a většinou po jejich aplikaci dochází k zesvětlení odstínu barvy kamene. Viz kapitola 3. 1 Čištění kamene (chemické).

Je proto třeba při použití těchto látek zakrývat kamenné prvky tak, aby nedocházelo k jejich vzájemnému styku.

 

Čištění kamene  

 

Ve venkovním prostředí jsou kamenné prvky extrémně namáhány různými znečišťujícími činiteli. Někteří činitelé, včetně jejich vlivu, jsou již popsány v kapitole 2.7 Další škodlivé vlivy související s  vlhkostí.  

 

Znečišťující činitelé vnějších kamenných dlažeb jsou:

-         lišejníky a řasy

-         plísně a houby

-         holubí trus, exkrementy domácích zvířat

-         atmosférický spad (saze, prach)

-         posypové sole

-         rez z nevhodně zabudovaných či umístěných železných předmětů

-         nečistoty ze stavebních hmot při provádění stavebních prací

-         různé mastnoty, olejové skvrny

-         voskové nátěry dlažeb apod.

-         graffiti, apod.

 

Pokud jsou vnější kamenné prky znečištěny některým z výše uvedených činitelů, je třeba provést její vyčištění. To lze provést různými způsoby v závislosti na velikosti znečištění, druhu znečištěného kamene a jeho povrchové úpravy, velikosti čištěné plochy apod. Vždy je nutno  tyto vstupní informace pečlivě uvážit a zvolit nejvhodnější metodu čištění, kterou lze dosáhnout maximální vyčištění kamene a zároveň nedojde k poškození čištěné plochy pokud to je požadováno(narušení povrchové úpravy nebo soudržnosti jednotlivých zrn kamene).

 

1/ Mechanické

-         ruční za sucha (dláta – zubák, špičák, rýhovačka hladká či zubatá, pemrlice, ocelový kartáč, kartáč s umělým vlasem, ruční broušení)

-         ruční za mokra (ocelový kartáč, kartáč s umělým vlasem, ruční broušení)

-         strojní za sucha (strojní broušení, pemrlování)

-         strojní za mokra (strojní broušení, čištění ručním tlakovým strojem, čistícím vozíkem ručně vedeným či se sedící obsluhou na veliké plochy, vysavače nečistot – pouze v kombinaci s chemickým čištěním apod.)

2/ Chemické (většinou látky na bázi kyselin, na vápence a mramory na jiné bázi)

3/ Laserové

4/ Kombinované (např. chemické a mechanické - ruční, strojní)

 

ad. 1/ Mechanické čištění kamene

Pro hrubé očištění kamene, kde není požadavek na zachování původní povrchové úpravy, lze použít mechanické čištění. Toto lze provádět různými způsoby jak za sucha, tak za mokra, ručně nebo strojně.

Plochy znečištěné zbytky stavebních hmot, vzniklé při provádění stavebních prací, lze odstranit pomocí různých kamenických dlát, podle typu původní povrchové úpravy (většinou u pískovců). Tyto znečištěné plochy lze osekávat zubáky, špičáky, při větších plochách rýhovačkami hladkými nebo zubatými. Pokud je původní plocha pemrlovaná, lze jí znovu opemrlovat. Těmito způsoby je možno vytvořit původní vzhled ploch a odstranění veškerých nečistot, ale za cenu částečného nebo úplného znehodnocení původní povrchové vrstvy, která se oseká popř. opemrluje až na tzv. zdravou neznečištěnou vrstvu kamene. Proto lze tyto způsoby čištění použít jen v případech, kdy není požadavek na zachování původního stavu kamene před znečištěním a objekt, který je čištěn není nijak památkově chráněn.

Méně destruktivními způsoby očištění kamene jsou ruční čištění kamene ocelovým kartáčem nebo kartáčem s umělým vlasem za sucha či za mokra. Je možno je však použít při menším znečištění kamene od stavebních nečistot nebo při znečištění lišejníky a řasami, trusem apod. Při čištění ocelovým kartáčem však dochází k částečnému narušení povrchové vrstvy kamene a proto je možno použít tuto metodu opět pouze tam, kde nejsou požadavky na zachování původního vzhledu kamene a objekt není památkově chráněný. Při čištění kartáčem s umělým vlasem již nedochází k takovému poškozování vnější povrchové vrstvy jako při čištění ocelovým kartáčem a při použití jemného vlasu nedochází prakticky k žádnému poškozování kamene, snižuje se však mycí účinek. Při mytí za sucha nedochází k takovému znečištění

a zamokření  okolního prostoru, dochází ale k zvýšenému vzniku prachu a proto je třeba použít osobní ochranné pomůcky, zvláště při čištění silikátových hornin. Při vdechování jemných křemičitých zrn totiž může dojít k jejich usazování v plících a ke vzniku onemocnění tzv. silikóze.

Při čištění pod vodou se zvyšuje účinnost mytí (voda rozmáčí nečistoty a snižuje přídržnost špíny ke kamennému podkladu, zvláště teplá), ale zvyšuje zavlhčení a znečištění okolí. Pokud to však nevadí, tak je tato metoda vhodnější než mytí za sucha.

Ruční metody čištění jsou náročné a je možno je použít pouze v omezené míře na plochy menšího rozsahu.

Pro menší plochy se dá využít i strojního mechanického čištění pomocí ruční úhlové brusky nebo speciálních brousících strojů, které jsou tvarově uzpůsobeny i k broušení rohových míst. Toto čištění je možno použít v případech, kdy nevadí, že bude odstraněna povrchová vrstva kamene. Broušení může probíhat jak nasucho, tak na mokro. Výhody a nevýhody suchého

a mokrého čištění byly popsány výše. U suchého broušení se speciálními bruskami je však dnes již možnost využití vysavačů pro odsávání prachu, které jsou připojeny u brousících hlav. Broušením se zvyšuje rychlost očištění a je vhodné zejména pro pískovcové rovné plochy (původně řezané či broušené a bez prošlapaných míst), kde není potřeba několika stupňů broušení pro vytvoření konečné povrchové úpravy. Pro plochy s několika stupni broušení (žula, mramor), by tato metoda byla velmi pracná a bylo by nutné použít jinou metodu čištění.

Strojní pemrlování je prakticky na stejném principu jako ruční, ale nástroj pohání stlačený vzduch či elektromotor a metoda je rychlejší a fyzicky méně náročná než ruční pemrlování. Opět zde existuje možnost použití speciálních pemrlovacích strojů s odsáváním prachu přímo od pracovního nástroje.

Pro větší plochy a plochy s více potřebnými stupni broušení, je vhodné již užití mechanického strojního čištění speciálními stroji. Mezi tyto stroje patří ručně vedená podlahová bruska, ruční tlakový stroj nebo čistící vozík na veliké plochy.

Pokud je třeba vyčistit větší plochy a nečistoty, které jsou hluboko v kameni nebo je dlažba

i částečně prošlapaná (platí u měkčích hornin jako jsou mramory, vápence, pískovce a nevadí zde částečné zbroušení vrchní vrstvy kamene, je možno použít podlahovou brusku ručně vedenou. Pomocí této brusky lze vytvořit stejnoměrný celistvý povrch s požadovanou povrchovou úpravou a zároveň vyrovná nepřesnosti pokládky. Je zde však potřeba užití vody na chlazení brousících nástrojů a omezení prašnosti, což lze eliminovat speciálními vysavači, pokud je požadavek na minimální zamokření (u vnějších kamenných dlažeb problém by nemělo být zamokření většinou na závadu).

Další možností čištění vnějších kamenných prvků je čištění pomocí ručního tlakového stroje. Při použití tohoto stroje existuje několik možností použití. Hlavním čistícím prostředkem je tlaková voda, studená nebo teplá (teplá pro zvýšení účinnosti mytí). Voda je stříkána na povrch v různých formách a mohou se do ní přidávat abrazivní látky pro zvýšení účinnosti čištění, což má však za následek narušování povrchové vrstvy kamene.

 

Možnosti čištění ručním tlakovým přístrojem:

-         čištění přímočarým tlakovým vodním paprskem (studená nebo teplá voda cca 60°C)

-         čištění rotačním tlakovým vodním paprskem (studená nebo teplá voda cca 60°C)

-         čištění tlakovou vařící vodou s párou

-         čištění přímým tlakovým paprskem s přídavkem křemičitého písku

-         čištění přímým tlakovým paprskem s přídavkem skleněných kuliček apod.

 

Nejběžnějším způsobem mytí ručním tlakovým přístrojem je mytí přímočarým vodním paprskem. Lze jej využít pro mytí běžně špinavých ploch od lišejníku a řas, různých výkalů, posypových solí, atmosférického spadu apod. pokud špína není hluboko v kameni, ale jen při povrchu. Tato metoda je i nejméně škodlivá pro kámen, tj. nedochází k jeho poškozování, pokud však není použit příliš velký tlak a kámen není zvětralý. Pro zvýšení účinnosti se používá teplá voda o teplotě zhruba 60°C.

Účinnější metodou čištění je čištění rotačním tlakovým vodním paprskem. Je schopna vyčistit i hlouběji usazenou špínu, ale je však již méně šetrná ke kameni a u měkčích nebo navětralých  kamenů může vytvářet prohlubně nebo může docházet k odrážení hran, vlivem vysokého tlaku, který je schopna rotační tryska vyvinout.

                                      

  obrázek 1: Ukázka vodního čištění; vlevo přímočarý vodní paprsek, vpravo rotační vodní paprsek                                                                       s přídavky jemného písku (Stone in architecture, E. M. Winkler, Springer-Verlag 1994 str. 277)                                    

 

Velmi účinnou metodou je v současnosti čištění tlakovou vařící vodou a párou (extraktorem – čistícím přístrojem, který čistí pomocí horké vody a páry a současně vymyté nečistoty odsává). Tato metoda je i šetrná k čištěnému kameni, jedinou nevýhodou je pouze vyšší pořizovací cena než u běžných ručních tlakových přístrojů.

Pro znečištěné povrchy, kde již nestačí použití čištění přímočarým nebo rotačním paprskem, je možno použít metodu čištění přímým tlakovým paprskem s přídavkem křemičitého písku nebo skleněné drti. Tato metoda je však velice abrazivní, díky použitému křemičitému písku. Touto metodou může dojít k částečnému odbroušení a odloupnutí vrchní znečištěné vrstvičky kamene a je možno ji proto využít pouze tam, kde není požadavek na zachování původního povrchu a objekt není památkově chráněný. Je vhodné ji využívat pro tvrdší materiály jako jsou žuly, pískovce, kvarcity apod. s původní hrubou povrchovou úpravou.

O trošku jemnější možností než čištění přímým tlakovým paprskem s přídavkem křemičitého písku je čištění pomocí přímého tlakového paprsku s přídavkem malých skleněných kuliček. Tato metoda je šetrnější a nedochází k takovému obrušování a odlupování jako u předchozí metody díky kulatému tvaru (ostrohranná křemičitá zrna jsou více abrazivní než kuličky).

Dalšími možnostmi přídavků jsou např. vápenná moučka, rozdrcené pecky, skořápky apod. v závislosti na potřebě šetrnosti metody.

 

ad. 2/ Chemické čištění kamene

Pro čištění vnějších kamenných prků od znečištění mastnotami, olejovými skvrnami, rzí, atmosférickým spadem, lišejníky a řasami, plísněmi či houbami apod., je možno použít chemické čistící prostředky, které ovšem nenarušují čištěný kámen. Tyto prostředky jsou většinou na bázi kyselin, jsou to silné koncentráty a při jejich užití se ředí v závislosti na druhu a velikosti zašpinění.

Pozor při užití čistících prostředků na mramory a vápence, nesmí být na bázi kyselin, což by vedlo k narušení kamene a poškození lesku dlažby, ale musejí být zásaditého charakteru.

 

Čištění hloubkových skvrn a špíny – při použití chemických čistících prostředků je třeba vždy konzultovat vhodnost použití a velikost koncentrace prostředku  s výrobcem popř. prodejcem prostředku, aby nedocházelo k poškozování kamene. Prostředky se ředí v poměrech od 1:2 až do poměrů 1:50 v závislosti na síle koncentrátu a potřebě použití. Před započetím čištění je vhodné provést zkoušku prostředku a jeho koncentrace na vzorku čištěného materiálu. Při silně znečištěném povrchu se prostředek nemusí ani ředit, pokud to nepoškozuje čištěný kamen.

Při samotném užití se nechá přípravek působit určitou dobu (řádově několik minut) dle pokynů výrobce, aby mohlo dojít k maximálnímu uvolnění nečistot. Po této době se musí prostředek důkladně omýt čistou vodou. Toto je třeba opakovat několikrát až do doby, dokud prostředek na ošetřovaném kameni nepění. Pro zvýšení účinnosti mytí je dobré uvolněnou špínu navíc ještě čistit kartáčem s jemným vlasem spolu čistou vodou a vzniklou směs odsávat vysavačem nebo extraktorem. Pokud je plocha znečištěna velmi silně, je možné pro maximální vyčištění aplikovat znovu čistící prostředek a opakovat celý čistící proces ještě jednou, avšak až po úplném vyschnutí plochy po předešlém čištění, aby nedocházelo k ředění čistícího prostředku.

Pokud je čištění prováděno ve vnějších prostorech je nejlepší provádět závěrečné mytí ručními tlakovými přístroji (kombinace chemického a mechanického čištění). Extraktor – čistící přístroj, který čistí pomocí horké vody a páry a současně vymyté nečistoty odsává.

Toto odsávání je vhodné z důvodu maximálního odstranění rozpuštěných nečistot a použitých chemických prostředků ze všech pórů kamene. V případě, že v pórech zůstane část špíny s chemickým čistícím prostředkem, může dojít při běžném mytí a styku s vodou k znovuobnovení chemické reakce a tím pádem k narušování kamene a jeho lesku (v případě čištění leštěných ploch).

           

                                                     

                     obrázek 2: Čistý pór                                                        obrázek 3: Špinavý pór

            

Na obrázcích firmy Bellinzoni (www.bellinzoni.cz) je znázorněn vymytý pór kamene pomocí extraktoru a špatně vymytý pór se zbytky špíny a čistícího prostředku. Tato směs po navlhčení při běžném mytí vytváří kyselou směs narušující okolí póru. Proto je třeba důkladné omytí povrchu

a zároveň vymytí čistícího prostředku z pórů.

 

            Čištění cementových šmouh a výkvětů – při spárování dlažeb může dojít k nedokonalému omytí spár a zašpinění kamene od spárovací hmoty, popř. může dojít ke vzniku výkvětů ve vlhkém prostředí.

Pokud dojde k těmto problémů, lze je vyřešit pomocí chemických čistících prostředků. Před použitím je nutné opět konzultovat druh a koncentraci prostředku s výrobcem či prodejcem, aby nedošlo k poškození ošetřované plochy. Pozor na mramory a vápence – nepoužívat čistící prostředky na bázi kyselin. Je vhodné provést zkoušku prostředku na zkušebním vzorku kamene.

Čistící prostředky je možno aplikovat až po úplném vytvrdnutí spárovací hmoty, což představuje zhruba 2-3 týdny od zaspárování dlažby, v závislosti na druhu použité spárovací hmoty a její předepsané době vytvrzování. Někteří výrobci spárovacích hmot však dovolují chování jako k plně vytvrzenému prostředku již zhruba po 2-3 dnech od zaspárování a z toho vyplývá i možná doba čištění.

 

Aplikace a mytí chemického čistícího prostředku je totožná jako v kapitole Čištění hloubkových skvrn a špíny. Při silném znečištění okolí spár a z toho vyplývajícího intenzivnějšího čištění, může dojít k narušení spár, změně jejich barvy až k jejich vybělení, změně barvy kamene v místech čištění nebo i k jeho narušení. Proto je vhodné předcházet těmto problémům již ve fázi spárování a mytí perfektním očištěním např. vlhkou houbou.

Při užití suchého hadru na čištění zaschlé spárovací hmoty pozor na možnou změnu její barvy. Při čištění spár suchým hadrem dochází vlivem okolního prachu a prachu obsaženém v hadru k zesvětlení barevného odstínu spáry.

 

            Čištění graffiti – pokud dojde ke znečištění vnější kamenné dlažby nebo prvku graffiti, ať už spreji nebo fixami, je možné částečné nebo úplné odstranění pomocí speciálních chemických látek. Úspěšnost čištění závisí na velikosti znečištění, pórovitosti kamene, době znečištění a z toho vyplývající hloubce proniknutí a vytvrdlosti barvy a na kvalitě použitého čistícího prostředku. Látky se nechávají působit v závislosti na uvedených faktorech od několika minut až třeba po několik dní. Při čištění konkrétních míst je vhodné vyčistit určitou souvislou ohraničenou plochu, jelikož při tomto chemickém odstraňování dochází k částečnému zesvětlení čištěných míst.

Prostředky se nanášejí na znečištěné plochy např. štětcem a po určené době působení se očistí čistou vodou (ruční tlakový přístroj, exaktor).

Pokud je znečištění hluboké je třeba tyto operace opakovat.

ad. 3/ Laserové čištění kamene

Jednou z možností čištění je i čištění kamene laserovým paprskem. Slouží k čištění kamene znečištěného převážně atmosférickým spadem tj. sazemi, prachem nebo lišejníky a řasami.

Laserový paprsek je vysílán na čištěnou plochu a nečistoty jsou tímto paprskem odstraňovány. Po odstranění veškerých nečistot se paprsek odrazí od čištěného kamene a dále již neproniká, takže kámen neničí. Tato metoda se však pro svou vysokou finanční náročnost v praxi nepoužívá.

                                        

                                                     obrázek 4: Ukázka laserového čištění

 

Na obrázku (Stone in architecture, E. M. Winkler, Springer-Verlag 1994, str. 278) je znázorněno čištění laserovým paprsky, kdy se usazená špína proměňuje v plyn (horní část obrázku) a odstraňuje se. V dolní části je vidět konec čištěním, kdy se paprsek po ukončení odstraňování špíny odrazí od kamene a neničí jej.

ad. 4/ Kombinované čištění kamene 

Při kombinovaných způsobech čištění jsou v praxi nejvíce využívány kombinace mechanických a chemických způsobů čištění.

Čištění může probíhat v různých kombinacích tak, aby bylo dosaženo maximálního vyčištění plochy. Např. jako čištění mechanické ruční, kterým je možno odstranit hrubé nečistoty

a nánosy po stavebních činnostech (maltové zbytky apod.), v kombinaci s chemickým odstraněním látek zapitých do kamene (olejové skvrny, mastnoty…) a následným dalším mechanickým očištěním ručním tlakovým přístrojem nebo exaktorem tak, aby v čištěném kameni nezůstaly žádné nečistoty a chemické čistící látky.

Samozřejmě existují i další kombinace čištění, které vždy závisí na míře a druhu znečištění, podmínkách ve kterých čištění probíhá, finančních možnostech apod.

 

Vždy je však třeba předem rozvážit jednotlivé metody čištění a jejich kombinace, aby nedošlo k poškození čištěného kamene nebo jeho okolí nevhodně zvolenými čistícími metodami. (rozbití dlažby nebo okolních konstrukcí, potřísnění okolních konstrukcí chemickými čistícími látkami, zamokření okolí vodou apod.)

 

Prostředky pro zamezení znečištění a zvýšení odolnosti kamene před nepříznivými vnějšími vlivy

 

Z důvodu nepříznivého působení vnějších činitelů jako jsou teplota, sluneční záření, vlhkost, lidská činnost a dalších činitelů popsaných v předchozích kapitolách, dochází k narušování

a poškozování kamene, jeho lesku, soudržnosti povrchových vrstev apod.

Z těchto důvodů existují a neustále jsou vytvářeny a vylepšovány chemické ochranné prostředky proti těmto nepříznivým vlivům.

 

Tyto prostředky lze rozdělit podle účinku proti škodlivým vnějším vlivům na:

-         prostředky pro hydrofobizaci kamene (proti pronikání kapalin)

-         prostředky pro zpevňování kamene

-         prostředky proti znečištění graffiti

 

Prostředky pro hydrofobizaci kamene

Hydrofobizace kamene se provádí z důvodu vytvoření vodoodpudivého povrchu a tím pádem k zamezení průniku srážkové vody (popř. jiné – lidská činnost, kropení, mytí apod.) do kamene. Díky těmto prostředkům se snižuje a omezuje riziko poškození vnějších kamenných prvků vlivem působení kyselých dešťů, vlhkosti a s tím souvisejícím vznikem solných výkvětů, lišejníků a řas, a v zimním období hlavně poškozování mrazem. Dále mohou tyto prostředky chránit kámen před vnikáním mastných kapalin, olejů apod.

Většina současných účinných hydrofobizací jsou na silikonové bázi obsahující křemík důležitý pro dobrou přilnavost silikonového polymeru k impregnovanému podkladu.

 

Důležitými vlastnostmi, rozhodujícími při výběru vhodné impregnace jsou:

 

-         propustnost vodních par (difuze)

-         vysoká životnost

-         schopnost rychlé a důkladné penetrace

-         schopnost neměnit zásadně vzhled ošetřované plochy

-         odolnost vůči alkáliím (alkálie = zásadité chemické látky schopné tvořit při styku s kyselinami a vlhkem solné výkvěty; důležité např. pro terasové dlažby nebo dlažby s podkladem na bázi cementu, který tyto látky obsahuje)

-         ekologická a zdravotní nezávadnost

 

Po aplikaci hydrofobního prostředku, který proniká do pórů kamene, se vytvoří ochranná vrstva proti pronikání kapalin do kamene, ale zároveň musí být zajištěn průchod vlhkosti ven z kamene. Jak již bylo uvedeno výše, omezuje se díky těmto vlastnostem poškozování kamene vlivem působení vnějších vlivů.

Výrobci deklarovaná životnost hydrofobních prostředků se pohybuje většinou mezi 5 – 10 lety, někdy dokonce 20 let. Po této době doporučují vždy provést novou aplikaci hydrofobního prostředku, aby byla zaručena maximální účinnost.

 

Vlastní aplikaci hydrofobních prostředků je možno provádět různými způsoby v závislosti na podmínkách v jakých se vyskytuje ošetřovaná plocha, na její velikosti  a na druhu ošetřovaného kamene. Prostředky se mohou natírat hadrem, houbičkou, štětci, mohou se stříkat rozprašovačem nebo tupovat. Je třeba však dodržovat výrobci doporučované množství hydrofobního prostředku na jeden metr čtvereční. Pokud se totiž použije větší množství, dosáhne se sice větší hloubky penetrace (vniknutí), dojde však ke zmenšení paropropustnosti, což má poté za následek poškozování kamene vlivem vlhkosti a mrazu a naakumulované vody v kameni, která se nemohla vypařit.

Při použití těchto prostředků dochází většinou ke zvýraznění barvy ošetřovaného materiálu. Je třeba proto dbát na rovnoměrné nanášení popř. rozetření prostředku tak, aby nevznikala místa s nevsáknutým prostředkem, který tvoří po zaschnutí lesklá místa. V některých případech se prostředek po zhruba 3 – 5 minutách setře z povrchu ošetřovaného kamene, pokud se vytvořila místa s nevsáknutým prostředkem.

Pokud je potřeba více nátěrů je třeba je provádět bez mezivyschnutí, protože v případě zaschnutí prvního nátěru již bude povrch uzavřen a druhý nátěr nebude již absorbován. Jedním nátěrem se nemusí dosáhnout u některých hydrofobizačních prostředků požadované hloubky impregnace a hydrofobizace by neměla dostatečnou účinnost. Pokud je materiál natírán několika různými prostředky je nutno konzultovat technologické přestávky mezi jednotlivými operacemi s výrobcem popř. prodejcem těchto prostředků.

Hydrofobizační prostředky je vhodné aplikovat většinou za teplot vyšších než je + 5 °C  a nižších než  + 25 °C. Doporučované optimální teploty jsou mezi + 15 až 20 °C. Není též vhodné aplikovat hydrofobizaci na přímo osluněné plochy se zvýšenou teplotou. Při vysokých teplotách se odpařují látky obsažené v hydrofobizačním prostředku a než se stačí uchytit k podkladu mohou vytěkat.

Při aplikaci hydrofobních prostředků by měl být ošetřovaný povrch i vnitřní póry ve většině případů suché. Někteří výrobci vlhký povrch dovolují. Je třeba to však konzultovat s výrobcem či prodejcem.

Po aplikaci prostředku by nemělo určitou dobu dojít ke zmoknutí ošetřované plochy. Dobu určuje výrobce hydrofobizačního prostředku.

Konstrukčními opatřeními je také třeba zamezit vzlínající vodě ke vnikání do kamene. Je zde totiž možnost vzniku tmavých skvrn v místech s nerovnoměrnou aplikací a sníženou paropropustností.

Před aplikací hydrofobizačního prostředku je vhodné ho vyzkoušet na reprezentativním vzorku kamene, aby byly vidět změny barevnosti a lesku po aplikaci konkrétního přípravku.

 

                      

   obrázek 5: Účinek hydrofobizace                                      obrázek 6: Schéma paropropustnosti

                  

Na obrázcích firmy Bellinzoni (www.bellinzoni.cz) je znázorněn princip fungování hydrofobizace. Na prvním obrázku je vidět, jak vytvářejí silikonové polymery nepropustný klobouk pro dešťovou vodu a jednotlivé kapky. Na druhém obrázku je znázorněn princip paropropustnosti, kdy voda může odcházet z kamene ve formě páry.

 

Zpevňovače kamene

Při užití méně odolného materiálu do vnějšího prostředí je možno zvýšit jeho odolnost, ať již zabudovaného nebo ještě nezabudovaného, proti nepříznivým vnějším vlivům pomocí zpevňovačů na kámen. Těmito chemickými látkami lze dosáhnout zvětšení jejich soudržnosti a mírné zvýšení pevnosti ošetřovaného materiálu, hlavně tedy povrchové vrstvy.

Nejčastěji používané zpevňovače v současnosti jsou sloučeniny křemíku, tzv. organokřemičitany - estery kyseliny křemičité.

Důležité požadované vlastnosti jsou prakticky totožné jako při použití hydrofobizačních prostředků, tj. propustnost vodních par, vysoká životnost, schopnost rychlé a důkladné penetrace, schopnost neměnit vzhled ošetřované plochy a odolnost vůči alkáliím a také zda jsou hydrofobní a zdravotně nezávadné.

Po aplikaci těchto látek vznikne křemičitý gel zpevňující strukturu kamene. Je však opět důležité, aby byly zpevňovače paropropustné a nedocházelo k zadržování vlhkosti uvnitř kamene, k následnému odlupování povrchových vrstev vlivem mrazu a změn počasí

a nakonec k celkové destrukci.

Deklarovaná životnost závisí na konkrétním výrobku, pohybuje se však stejně jako

u hydrofobizačních prostředků mezi 5 – 20 lety. Poté musí dojít k nové aplikaci.

Způsoby aplikací se shodují také s hydrofobizačními prostředky, je třeba se opět vyvarovat místům s nerovnoměrným rozetřením, aby nedocházelo ke vzniku lesklých míst a ke snížení paropropustnosti vlivem většího množství použitého zpevňujícího prostředku. Aplikace se provádějí na suché povrchy při venkovních teplotách od +5°C do 25°C, ideálně mezi 15 – 20°C. Je vhodné prostředek před aplikací vyzkoušet na reprezentativním vzorku kamene, aby byly vidět změny barevnosti a lesku po aplikaci.

Pokud přípravek na zpevňování není zároveň také hydrofobní, je vhodné provést ještě hydrofobizační nátěr, aby bylo dosaženo maximální možné účinnosti ošetřování kamene. Tímto dalším nátěrem, ale dochází ke zdražování celého procesu, navíc s nutností technologických přestávek. Je proto vhodné používat prostředky, které zajišťují obě vlastnosti, jak zpevňující funkci, tak funkci hydrofobizační.

Cenu použitého zpevňovacího prostředku také ovlivňuje obsah vyloučeného křemičitého gelu, který se pohybuje zhruba mezi 10 - 30 %, což je dobré při koupi sledovat.

 

Preventivní prostředky proti graffiti

Proti ochraně před znehodnocením kamene vlivem graffiti existují chemické prostředky vytvářející na povrchu nepropustnou clonu proti pronikaní barev do kamene. Aby však  kámen nebyl těmito prostředky poškozován, je třeba, aby vykazoval určité vlastnosti.

V první řadě musí být hlavně paropropustné, neměly by zásadně měnit vzhled kamene, měly by zaručovat snadnou aplikaci prostředku a následné snadné odstranění graffiti, pokud dojde ke znečištění, a neměly by znečišťovat životní prostředí a poškozovat zdraví.

Tyto prostředky mohou být např. na silikonové nebo voskové bázi. Není na škodu, pokud jsou současně s hydrofobními účinky. Prostředky na silikonové bázi jsou vhodné zejména pro porézní materiály, na hladké neporézní materiály je vhodná ochrana na voskové bázi. Je možná i kombinace těchto prostředků, pokud to výrobce dovoluje. Veškeré potřebné vlastnosti však může obsahovat jeden prostředek. Konkrétní podmínky použití, životnosti

a opakované aplikace (pokud je to potřebné) je nutno konzultovat s výrobci či prodejci těchto chemických látek.

Při použití se prostředky nanášejí na suchý povrch postřikem nebo natíráním ideálně při teplotách okolo 20°C. Stejně jako u hydrofobizačních prostředků dochází k mírnému zvýraznění struktury kamene, ale prostředky by neměly zásadně měnit vzhled kamene, vytvářet skvrny apod.

Životnosti prostředků závisí na klimatických podmínkách a užití konkrétního výrobku

a pohybují se mezi 1 – 5 lety, po uplynutí kterých se doporučuje nátěr provést znovu.

Pokud dojde ke znečištění takto preventivně ošetřených kamenných ploch, je odstranění možné většinou pouze pomocí horké vody, buď ručně nebo pomocí ručního tlakového přístroje či pomocí extraktoru.

V případě odstraňování graffiti se uvolní i ošetřující prostředek a je nutno po očištění provést znovuobnovení nátěru.