Opieka nad budynkami zabytkowymi, bez względu na czas w jakim powstawały, wymaga nie tylko fachowego postępowania i wiedzy koniecznej do prowadzenia ewentualnych robót remontowych, ale także dostępu do specjalistycznych materiałów budowlanych.

Coraz więcej firm posiada w swojej ofercie lub programach produkcyjnych całe systemy spełniające wymagania konserwatorów zabytków. Często są to materiały produkowane według receptur i z surowców znanych od wieków. Obecnie dla celów konserwatorskich wytwarzane są także materiały zawierające w sobie wysoką technologię i myśl techniczną.

Konserwacja elewacji

Prowadzenie robót konserwatorskich i renowacyjnych na obiektach zabytkowych wymaga zastosowania technologii i materiałów możliwie najbardziej zbliżonych do zastosowanych na obiekcie pierwotnie, to znaczy podczas jego budowy. Przyjmuje się przy tym, jako jedną z podstawowych zasad konserwatorskich, że wykonywane roboty i użyte do ich wykonania materiały nie mogą w żaden sposób pogorszyć stanu zabytkowej substancji. Każda wykonana warstwa lub zabezpieczenie winny być usuwalne. Także nowe wyprawy o charakterze ochronnym, wobec oryginalnych warstw, winny zapewniać możliwość usunięcia bez naruszenia struktury oryginalnej substancji zabytku.

Być może dlatego osoby, którym leży na sercu dbałość o powierzone ich opiece nieruchome obiekty zabytkowe są dość sceptycznie nastawione do produktów i materiałów budowlanych, zwłaszcza w zakresie szeroko rozumianej chemii budowlanej. Stąd, każdy producent, któremu udaje się wprowadzić, wytwarzane przez siebie wyroby do gamy dopuszczonych do stosowania na obiektach zabytkowych, uważa się za członka ekskluzywnego klubu.

Do renowacji elewacji zabytkowych, także obecnie stosuje się farby znane od setek lat, ale także będące produktami powstałymi współcześnie i nowoczesnymi pod względem technologicznym. W tym kontekście farby elewacyjne możemy podzielić na kilka zasadniczych typów.

Farby mineralne

Farby wapienne stanowią, bodaj najstarszą odmianę farb mineralnych. Były one powszechnie stosowane przez kilkanaście stuleci. Wysoka zasadowość spoiwa i konieczność stosowania odpornych , zasadowych pigmentów zapewniała farbie wapiennej pełnienie roli ochrony elewacji przed agresją mikrobiologiczną. Właściwości odkażające farb wapiennych spowodowały ich rozpowszechnienie zwłaszcza w budownictwie wiejskim. Ponadto powłoki wykonane z ich zastosowaniem pozwalają na kontrolę zachodzących w murze procesów wilgotnościowych. Obecnie farby wapienne znajdują zastosowanie głównie do renowacji tynków w obiektach zabytkowych. Niestety, ani niska ich cena, ani niezaprzeczalne zalety nie powstrzymały zaniku stosowania farb wapiennych. Nawet wśród konserwatorów są coraz mniej popularne. Są jedynym typem farb, dopuszczonym do stosowania na obiekty zabytkowe bez ograniczeń.

Farby cementowe także nie należą obecnie do grupy farb szczególnie popularnych. Ich spoiwem jest zwykle biały cement portlandzki. Stosowane w nich pigmenty zasadowe (tlenki) pozwalają na uzyskanie zabarwienia typu pastelowego, o stosunkowo niskim nasyceniu koloru i ograniczonej gamie możliwych do uzyskania barw. Farby cementowe są nieco trwalsze od farb wapiennych , niemniej stosunkowo trudna technologia robót z ich zastosowaniem i łatwość dostępu farb innych rodzajów spowodowała, że stosowane są w wyjątkowych przypadkach. Farby cementowe z wypełniaczami charakteryzują się stosunkowo niskim oporem dyfuzyjnym i niestety, dość wysoką nasiąkliwością. Tworzą powłoki typu laserunkowego, często szczególnie cenione przez konserwatorów zabytków.

Farby silikatowe stanowią obecnie najbardziej rozpowszechnioną odmianę farb mineralnych. Posiadają największą trwałość, dzięki swojej odporności na czynniki atmosferyczne, brakowi rozwoju na ich powierzchni ognisk skażeń mikroorganicznych, bardzo dobrą przepuszczalność pary wodnej (niski opór dyfuzyjny), trwałość koloru dzięki konieczności stosowania odpornych (także na promieniowanie UV) pigmentów. Zapewniają utrwalanie podłoży mineralnych (farba wnika w podłoże i wiąże jego cząstki), słabe brudzenie się, dzięki słabej adhezji do niej zabrudzeń organicznych. Spoiwem jest szkło wodne potasowe, a właściwie roztwór wodny krzemianu potasu. Uzyskiwany z piasku kwarcowego, alkalicznego węglanu potasu oraz wodorotlenku potasu w procesie wytapiania (w temperaturze rzędu 1300-1400°C) tworzy opalizującą, przeźroczystą ciecz. Po jego naniesieniu, w postaci warstwy wyprawy malarskiej, rozpoczyna się proces reakcji chemicznej spoiwa z obecnym w powietrzu dwutlenkiem węgla (karbonatyzacja). W wyniku tej reakcji powstaje z krzemionki sieć, a z reakcji krzemianu potasu z pigmentami oraz zawartymi w podłożu cząstkami wapna powstają wyjątkowo trwałe, nierozpuszczalne krzemiany. Łatwość inicjacji omawianej reakcji chemicznej powoduje, że czysto mineralna farba krzemianowa (silikatowa) winna zostać przygotowana, przez zmieszanie spoiwa z pigmentami i wypełniaczami, bezpośrednio przed wykonaniem robót. Gotowość robocza mieszaniny jest stosunkowo krótka i zużycie jej winno nastąpić w okresie kilku, 6-8 godzin. Warto także podkreślić, że farby silikatowe, są nieusuwalne ze względu na występowanie w procesie wiązania reakcji chemicznej z podłożem. I właśnie ta ich cecha przez wiele lat stanowiła główną przeszkodę przed serwowaniem farb silikatowych dla celów konserwacji elewacji zabytkowych. Obawiano się, że nieusuwalność wykonanych z nich wymalowań z zabytkowej substancji tynku uniemożliwi zachowanie jego oryginalności. Dopiero włączenie do systemów konserwacji elewacji i tynków zabytkowych, wapienno-piaskowych powłok szpachlowych, nakładanych na powierzchnię oryginalnego tynku, pozwoliło na rozpowszechnienie tego rodzaju farb.Modyfikowane farby mineralne. Dodanie do szkła wodnego potasowego i wcześniej zmieszanych z nim pigmentów, dyspersji tworzywa sztucznego, np. akrylowej, powoduje spowolnienie reakcji chemicznej zachodzącej w produkcie tak dalece, że możliwe jest nawet o kilka miesięcy wcześniejsze przygotowanie farby. Modyfikację polegającą na dodawaniu do spoiwa krzemianowego dyspersji akrylowej nazywa się potocznie „utrwalaniem”. Przygotowane w ten sposób farby jednoskładnikowe zachowują najlepsze cechy farb krzemianowych, jednocześnie spowolnienie procesu wiązania spoiwa pozwala na uzyskanie pełnej powtarzalności kolorów i ułatwia malowanie (wydłużenie czasu otwartego pracy) dużych powierzchni roboczych. Oprócz tego zmodyfikowana, jednoskładnikowa farba silikatowa charakteryzuje się daleko wyższą od tradycyjnych farb mineralnych hydrofobowością. Obecnie oferowane przez producentów farby „silikatowe” są zazwyczaj, właśnie farbami mineralnymi, modyfikowanymi. Dużą zaletą farb silikatowych i silikatowych modyfikowanych jest możliwość malowania tynków cementowo-wapiennych przed zakończeniem procesu karbonatyzacji. Farby mineralne i mineralne modyfikowane są odporne na agresywne składniki tynków mineralnych, oraz odczyn zasadowy. W przypadku farb krzemianowych modyfikowanych należy pamiętać, że lepkość spoiwa może ulegać autokorekcie w okresie 7-10 dni po połączeniu składników z „utrwalaczem”. Podobną technologię stabilizowania i utrwalania można stosować także dla poprawy właściwości farb wapiennych.

Farby dyspersyjne

Stanowią najpowszechniej stosowaną obecnie grupę farb elewacyjnych i dotąd nie znajdowały szerokiego zastosowania do wymalowań na obiektach zabytkowych. O ich powszechności zdecydowała zarówno łatwość stosowania, jak i bezpieczeństwo podczas aplikacji. Jeśli rozproszone w wodzie tworzywo sztuczne, stanowiące spoiwo tych farb ma postać cieczy, to mówimy o emulsji, a jeśli ma postać stałą, to mamy do czynienia z dyspersją. W tej grupie farb, po nałożeniu w formie powłoki malarskiej, nie zachodzi proces wiązań chemicznych w spoiwie. Mamy natomiast do czynienia z odparowywaniem wody, stanowiącej rozpuszczalnik i występowaniem procesu łączenia się cząstek tworzywa sztucznego, skutkujące powstawaniem błony, czyli tzw. procesie koalescencji.

Wadą farb emulsyjnych jest możliwość rozdzielania się składników dyspersji podczas długotrwałego przechowywania. Mimo zawarcia w ich składzie tzw. emulgatora, czyli substancji powierzchniowoczynnej, mającej zapobiegać łączeniu się cząstek spoiwa i wydzielaniu ich z rozcieńczalnika, proces łączenia spoiw i ich oddzielenia jest nieunikniony. Dlatego ponowne, nawet intensywne mieszanie, rozwarstwionych składników farb emulsyjnych pozwala na uzyskanie produktu o niskiej jakości.

Farby żywiczno-silikonowe, czyli krzemoorganiczne

Uznawane były przez dwie dekady za najnowocześniejsze. Specjaliści od marketingu przedstawiali je jako idealne połączenie powłokowych wypraw o jednocześnie wysokiej hydrofobowości, charakterystycznej dla farb dyspersyjnych i wysokiej paroprzepuszczalności, czyli posiadające cechy typowe dla farb mineralnych. W rzeczywistości farby żywiczno-silikonowe nie stanowią nowego typu powłok. Uznać należy, że są one rodzajem farb dyspersyjnych o charakterze błonotwórczym. Tyle tylko, że tworzone przez nie powłoki, posiadają liczne mikropory, ułatwiające przenikanie gazów. Znaczącym argumentem na rzecz stosowania farb silikonowych jest ich długotrwała, zachowywana w okresie eksploatacji, czystość. Taki stan specjaliści tłumaczą brakiem właściwości termoplastycznych powłoki i co za tym idzie ograniczeniem możliwości przylegania zanieczyszczeń. Jednak konsekwencją jest także brak elastyczności powłok. Oprócz tego, farba silikonowa wykazuje doskonałe właściwości dielektryczne, wysoką odporność na niskie i wysokie temperatury oraz niepalność. Także pod względem odporności na czynniki chemiczne (spaliny, ozon, tlenki siarki i fosforu, kwaśne deszcze ) nie ma sobie równych wśród farb elewacyjnych. Pewne problemy występują natomiast w przypadku oddziaływania promieni UV na żywice silikonowe. Może się bowiem zdarzyć, że ich powierzchnia ulegnie pewnej degradacji (proces nadmiernego kredowania) i z czasem powłoka silikonowa stanie się silnie porowata, a co za tym idzie wodoprzepuszczalna. Farby silikonowe powierzchniowo impregnowane, nie okazały się dostatecznie trwałym rozwiązaniem. Dlatego farby silikonowo-żywiczne także podlegają modernizacji. Obecnie do ich produkcji stosowane są przeważnie wodne roztwory żywic siloksanowych (polisiloksany, krzemotlenowe) lub silanowych (krzemowodory), stanowiące odmianę żywic silikonowych (krzemoorganicznych). Zmiany zachodzące w ich strukturze, mimo intensywnego oddziaływania promieni ultrafioletowych, nie stanowią problemu nawet przez kilkanaście lat użytkowania. Oznacza to, że powłoka zachowuje swoją hydrofobowość.

Należy dodać, że podczas utwardzania się powłoki z farb „silikonowych” mamy do czynienia jedynie z wysychaniem, wskutek odparowywania rozpuszczalnika (zwykle wody). Powstająca na ścianie powłoka ma postać tzw. „szczotki molekularnej”, co oznacza, że wody opadowe nie mają możliwości wnikania do wnętrza powłoki malarskiej. Inną zaletą farb żywiczno-silikonowych jest łatwość ich barwienia i uzyskiwanie szerokiej gamy kolorystycznej. Dzięki obecności w omawianym typie farby, żywic akrylowych, możliwe jest stosowanie zabarwienia o wysokim stopniu nasycenia koloru. Stosując farby żywiczno-silikonowe należy pamiętać o konieczności wcześniejszego przygotowania podłoża. Zabieg ten przeprowadza się przez pokrycie (zagruntowanie) powierzchni preparatem silikonowym lub najczęściej akrylowo siloksanowym. Uzyskujemy, oprócz ograniczenia zużycia farby, także wyeliminowanie niebezpieczeństwa powstawania pęcherzy (purchli) na powłoce farby.

W praktyce wykonawczej najczęstszym błędem jest stosowanie farb silikonowych na niedostatecznie związanych podłożach lub modyfikacja właściwości farby przez dodanie wody.

Ochrona elementów obiektów zabytkowych przed zawilgoceniem ścian
Zapewnienie ograniczenia przenikania wody do elementów konstrukcyjnych obiektu jest jednym z podstawowych zadań konserwatorskich. Woda i zawilgocenia powodują bowiem ogromne zniszczenia. Pogorszenie stanu obiektów zabytkowych wynikać może z różnych przyczyn. Często problemy są rezultatem wadliwie przeprowadzonego remontu lub uszkodzeniem istniejących izolacji albo zmianą warunków zewnętrznych.

Takie zawilgocenia mogą stanowić przyczynę powstawania zacieków uszkodzenia lub zniszczenia tynków, powstawanie wysoleń na powierzchni murów. W dalszej konsekwencji utrzymywanie się zawilgocenia prowadzi do rozwoju grzybów i pleśni oraz utraty przez materiały konstrukcyjne ich wytrzymałości. W przypadku murów zawilgocenie może powodować także tworzenie się wykwitów solnych, których konsekwencją bywa zniszczenie struktury murów ceglanych i rozpad cegły.

Najchętniej stosowaną przez konserwatorów grupę materiałów hydroizolacyjnych stanowią tzw. szlamy wodoszczelne. Są to zaprawy, będące mieszaniną wysokiej jakości cementów, mikrokrzemionki, wybranych żywic proszkowych najnowszej generacji oraz wypełniaczy mineralnych i środków modyfikujących. Ich charakterystyczną cechą jest bardzo mały (w odróżnieniu od mas bitumicznych i smołowych) skurcz liniowy, a także duża elastyczność i przyczepność do podłoży mineralnych. Nie ulegają starzeniu , jak ma to miejsce w przypadku mas lateksowych lub polimerowych. Nie bez znaczenia jest także łatwość stosowania oraz bezpieczeństwo pracy ze szlamami, wobec braku w ich składzie rozpuszczalników i substancji lotnych. Ze względu na swoje walory znalazły one zastosowanie w pracach konserwatorskich obiektów zabytkowych. Z powodzeniem zaprawy wodoszczelne mogą być stosowane do wykonywania izolacji przeciwwodnych i przeciwwilgociowych we wnętrzach budynków. Stanowią wprost idealne rozwiązanie izolacji ścian fundamentowych oraz ścian zewnętrznych, na wilgoć rozpryskową. Na ich powierzchni z powodzeniem można układać zarówno tynki renowacyjne, jak i tynki cementowo-wapienne lub okładziny.

Wśród nowoczesnych rozwiązań hydroizolacyjnych coraz częściej znajdują zastosowanie materiały silikonowe, a poprawnie silikoniany. Są to związki krzemoorganiczne charakteryzujące się dużą odpornością termiczną oraz zdolnością do hydrofobizacji (impregnacji) materiałów mineralnych. Działanie silikonów polega na tym, że zawarta w roztworze sól potasowa ulega łatwemu rozkładowi pod działaniem nawet słabego kwasu (np. woda + dwutlenek węgla z powietrza), tworząc nierozpuszczalne polimery. Te z kolei wiążą się z tlenkami i wodorotlenkami mineralnych składników będących w składzie materiałów budowlanych. W efekcie wszystkie pory materiału, mimo że nie zmieniają swojej objętości zostają pokryte mikronowej grubości warstwą polimeru. Nie zmienia się wygląd materiału mineralnego, nie zwiększa się jego opór dyfuzyjny ,natomiast traci on możliwość kapilarnego wchłaniania wilgoci.

Środki silikonowe stosowane są w postaci farb do zabezpieczania elewacji, ale także jako środki do hydrofobizacji powierzchniowej lub do tworzenia przepon poziomych, wykonywanych metodą iniekcji.

Oprócz wymienionych wyżej rozwiązań materiałowo-technicznych izolacje przeciwwodne typu średniego i ciężkiego, spotkać możemy w przypadku obiektów zabytkowych, których fundamenty już w przeszłości uległy ciężkim uszkodzeniom, a znajdują się na gruntach silnie zawilgoconych lub nawodnionych. Odchodzi się od wykonywania tradycyjnych izolacji z wielowarstwowych powłok papowych, klejonych roztworami bitumicznymi ,na rzecz łatwiejszych w wykonaniu, a w konsekwencji tańszych i równie skutecznych rozwiązań. Bardzo dobrze sprawdzają się mocowane mechanicznie do podziemnych części budynku ekrany z profilowanej folii z PCV lub PE. Ich konstrukcja (typ folii guziczkowej - np. DELTA PT firmy DÖRKEN ) powoduje, że nie przylegają całą swoją powierzchnią do podłoża. Pozostaje między nimi, a ścianą fundamentową warstwa powietrza poprawiająca własności izolacyjne i fizyczne przegrody ,np. dzięki możliwości odparowania wilgoci z elementu.

Właściwe uszczelnienie ścian przed wpływem wilgoci ma nie tylko znaczenie dla estetyki budynków, ale również dla ich trwałości i kosztów eksploatacji. Zawilgocone ściany są narażone na szybszą degradację. Mogą być atakowane przez grzyby i pleśnie oraz niszczone przez agresywne związki chemiczne np. siarczany. Gromadzenie się soli w elementach murów prowadzi do przyspieszonego rozkładu materiałów budowlanych. Oprócz tego warto pamiętać, że zawilgocona ściana lepiej przewodzi ciepło, tym samym zwiększają się koszty eksploatacji obiektów i marnotrawimy znaczące ilości energii.

Tynki na zabytkach

Tynki stanowią chyba najbardziej narażony na degradację element budynków zabytkowych. W efekcie zmian wilgotności przegród, czynników atmosferycznych lub z powodu osiadania obiektów albo przenoszonych na nie drgań, tynki ulegały zniszczeniu. Wskutek przenikania do murów wilgoci ulegają destrukcji nie tylko tynki zewnętrzne, ale także te wyprawy wewnątrz budynków. Ponadto w przeszłości tynki w obiektach zabytkowych traktowano źle. Często roboty remontowe powodowały, że stare wyprawy pieczołowicie usuwano i zastępowano współczesnymi, zbyt mocnymi i powodującymi niszczenie murów tynkami cementowymi. W konsekwencji tynki oryginalne, wykonane wraz z całym obiektem zabytkowym są obecnie rzadkością. Także obecnie w ramach prowadzonych robót konserwatorskich lub remontowych na obiektach zabytkowych, tynki nierzadko traktuje się po macoszemu.

Wśród tynków zabytkowych najmniej zachowało się tynków z zapraw glinianych. Wykonywano je z gliny z dodatkiem materiałów schudzajacych i wiążących. Do ich wyrobu stosowano gliny chude, a tam, gdzie surowiec o odpowiednich parametrach nie występował stosowano dodatek piasku. Najpowszechniej jednak wykonywano w przeszłości tynki wapienno-piaskowe. O ich trwałości decydowało użycie starego, czyli leżakującego co najmniej kilka lat w dole, tłustego wapna oraz przesianego, drobnoziarnistego, kopalnego piasku. Parametry dawnych tynków poprawiano przez dodanie do nich krwi bydlęcej, kleju kostnego, jaj kurzych lub innych dodatków organicznych.

Obecnie tynki stosowane do robót konserwatorskich, to głównie tynki wapienne oraz tynki wapienno- gipsowe z wypełniaczem mineralnym lub tynki zawierające wapno hydrauliczne mieszane w stosunku 1:1 z trassem reńskim (tufem wulkanicznym), który powoduje znakomite ograniczenie skurczu, wysoką plastyczność mieszanki roboczej oraz zachowanie wysokiej paroprzepuszczalności. Tynki tego rodzaju są łatwo rozpoznawalne, ze względu na swój szaro-brązowy odcień. Niestety, w zanieczyszczonym środowisku (kwaśne deszcze, powodujące tworzenie się gipsu w efekcie reakcji wapna z kwasem siarkowym) tynki wapienne są nietrwałe. Pewnie dlatego coraz śmielej do prac konserwatorskich, wbrew doktrynie, trafiają także tynki podkładowe i wygładzające zawierające spoiwo cementowe.

Powstała też cała grupa lekkich (gęstość nasypowa 0,9-1,1kg/dm3) tynków renowacyjnych. Ich podstawowym zadaniem jest zatrzymanie w swoim, silnie porowatym wnętrzu soli, ich zmagazynowanie i umożliwienie im krystalizacji, Tynki renowacyjne charakteryzują się właściwościami hydrofobowymi, co oznacza, że zapobiegają wnikaniu do wnętrza tynku, a dalej ściany wody. Zredukowaniu uległa także zdolność kapilarnego podciągania wody.

Jak powszechnie wiadomo, produkcja materiałów do konserwacji zabytków nie jest zagadnieniem łatwym. Ponadto, ze względu na niszowy charakter, nie należy do szczególnie opłacalnych form działalności. Warto jednak zwrócić uwagę, że jest to produkcja nobilitująca wytwórcę. Pozwala bowiem, wykazać jego wysoką fachowość i poziom technologiczny wyrobów.

Piotr Wierzelewski