Okładziny ceramiczne i podłoża – kamienie naturalne

W artykule:

• Okładziny z kamieni naturalnych
• Przyczyny powstawania przebarwień w okładzinie z kamieni
• Jak uniknąć przebarwień na okładzinie?
• Właściwości i zastosowanie kamieni naturalnych
• Mrozoodporność kamieni naturalnych
• Czyszczenie okładziny z kamieni naturalnych

Szkliwione, różnokolorowe płytki ułożone według starannie przemyślanej koncepcji architektonicznej czy proste, zimne, wręcz surowe płyty o większym formacie, czy też fantazyjne wzory układane z mozaiki szklanej lub ceramicznej, a także dające wrażenie luksusu okładziny z kamieni naturalnych (np. marmuru) to efekty, które można uzyskać, mając do dyspozycji nierzadko kilkaset wzorów płytek ceramicznych czy płyt kamiennych. Układ spoin między płytkami również może tu być dodatkowym elementem dekoracyjnym. Dostępna na rynku oferta pozwala na niemal dowolną aranżację kolorystyczną każdego pomieszczenia.

Podstawowe pytanie, które należy postawić dotyczy kryteriów wyboru płytek czy kamieni na okładziny. Z tym wiąże się również trwałość i niezmienność kolorystyki oraz odporność płytek na zużycie. Do tego dochodzi jeszcze odpowiednia wytrzymałość mechaniczna (twardość czerepu płytki i warstwy wierzchniej). Jest to istotne ze względu na możliwość przypadkowego uszkodzenia podczas eksploatacji. Taka ceramika czy okładzina kamienna muszą ponadto cechować się odpowiednimi parametrami, także użytkowymi (odporność na plamienie, antypoślizgowość itp.).

Czytaj także: Okładziny ceramiczne i podłoża – typowe i nietypowe problemy

Okładziny z kamieni naturalnych

Zacznijmy od okładzin z kamieni naturalnych. Cechują się one naturalnym pięknem, a jednocześnie ich parametry użytkowe pozwalają na przeniesienie często ekstremalnych obciążeń. Do stosowania okładzin z kamieni naturalnych impulsem jest także często chęć nadania pomieszczeniu indywidualnego charakteru, efektownego wyglądu lub zwiększenia jego wartości. Bardzo wysokie parametry wytrzymałościowe, np. granitu, powodują, że jest on chętnie stosowany w pomieszczeniach intensywnie obciążonych ruchem pieszym, np. recepcjach, korytarzach w hotelach, bankach czy centrach usługowych. Odpowiednio ułożony i pielęgnowany może długo cieszyć oko swoim pierwotnym wyglądem. Także wtedy, gdy okładzina narażona jest na intensywne użytkowanie lub obciążenia, np. w zimie, gdy na butach wnosi się piasek służący do posypywania zaśnieżonych chodników.

Wszystko jest w porządku, jeżeli tym pobudkom towarzyszy poprawność techniczna dotycząca wykonania. Zapewnić to mogą tylko systemy, które są kompatybilne ze specyficznymi właściwościami kamieni, które trzeba uwzględnić na etapie przygotowania podłoża i klejenia, spoinowania oraz wypełniania dylatacji. A w tym przypadku potrzebna jest jednak wiedza o właściwościach kamieni. Warto pamiętać, że powstawały one w różnych epokach geologicznych i różna jest ich geneza, dlatego ich właściwości również mogą być bardzo zróżnicowane.

Warto zatem do podanych wcześniej zasad związanych z podłożem, dylatacjami itp. dodać jeszcze kilka innych wynikających właśnie ze wspominanych specyficznych właściwości kamieni. Dotyczą one estetyki, a dokładnie wrażliwości na przebarwienia wynikające z kontaktu z zaprawami klejącymi. Ta cecha wymusza zarówno klejenie na pełne podparcie, jak i stosowanie specjalnych klejów, fug i mas dylatacyjnych. Alternatywą są kamienie niewrażliwe na przebarwienia.

Przyczyny powstawania przebarwień w okładzinie z kamieni

Generalnie wyróżnić można dwie przyczyny przebarwień. Pierwszą spotyka się przy cieńszych, jasnych płytkach ułożonych na grzebień. Zjawisko to jest niezależne od rodzaju kleju (fot. 1).

Jedyną metodą jest układanie tego typu płytek na pełne podparcie. Drugi typ przebarwień ma inną przyczynę. W strukturze płytek znajdują się pory i kapilary, przez które może przedostawać się woda, w tym przypadku niezbędna do powstawania przebarwień. Sama (czysta) woda prowadzi jedynie do powstawania ciemnych (ciemniejszych) plam, które po wyschnięciu okładziny znikają (fot. 2). 

Plamy te są skutkiem innej refrakcji światła. Podatny na to może być np. marmur.

Woda może jednak transportować ze sobą materiały (np. cząsteczki zanieczyszczeń), które osadzają się w strukturze płytki (w porach). Tego typu przebarwienia są, niestety, trwałe i nie ustępują po wyschnięciu okładziny (fot. 3, fot. 4).

Woda, stykając się z materiałami znajdującymi się w płytce, może także wchodzić z nimi w reakcję, której rezultatem jest tworzenie się przebarwień. Przykładowo, stały dopływ wilgoci może skutkować przekształcaniem się zawierających związki żelaza minerałów w wodorotlenki żelaza, względnie inne produkty reakcji (wygląd rdzawych plam). Intensywność tego zjawiska zależy od porowatości płytek (fot. 5–7).

Z powyższego wynika, że utrzymywanie wody i wilgoci „z daleka” od okładzin z kamieni naturalnych jest jedną z kluczowych czynności pozwalających na zmniejszenie ryzyka powstawania przebarwień.

Do tego woda może dostać się do płytek z dwóch stron – od podłoża (i chodzi tu nie tylko o wilgotność podłoża) oraz z opadów atmosferycznych.

Pierwszym „źródłem” wody jest zaprawa klejąca. Ze względu na właściwości aplikacyjne kleju ilość wody zarobowej jest zawsze większa od ilości niezbędnej do procesów twardnienia i wiązania. I właśnie ta woda jest w tym przypadku przyczyną przebarwień kamieni wrażliwych na to zjawisko.

Podobny efekt może powodować układanie płyt z kamieni naturalnych na zbyt wilgotnym podłożu.

Drugim „źródłem” wody są czynniki zewnętrzne. Krótkotrwałe obciążenie wilgocią nie musi spowodować trwałych przebarwień, zawilgoceniu ulega jedynie górna część płytki. Po wyschnięciu przebarwienia mogą ustąpić. Jednak przy długotrwałym obciążeniu wodą, z czym należy się liczyć przy zastosowaniach zewnętrznych, dochodzi do kontaktu podłoża (zaprawy klejącej) z wilgocią, co może skutkować opisanymi powyżej optycznymi mankamentami.

Przebarwienia mogą być wywołane przez związki żelaza. Na skutek kapilarnego transportu wody w kamieniu przedostają się one do jego wnętrza, gdzie odkładają się w porach i mikrorysach, powodując żółtobrązowe plamy. Mogą one (związki żelaza) pochodzić nie tylko z podłoża czy zapraw, lecz także z minerałów wchodzących w skład kamienia. Często źródłem związków żelaza jest także rdza ze znajdujących się w bezpośredniej bliskości elementów stalowych.

Podobny efekt (brązowe plamy) mogą powodować organiczne substancje, które znalazły się w wodzie zarobowej. Daje się zauważyć, że zjawiska te bardzo często występują w strefach krawędziowych płyt. Jest to związane z silniejszym zjawiskiem podciągania kapilarnego w obszarze przykrawędziowym.

Jak uniknąć przebarwień na okładzinie?

Co trzeba zrobić, aby zminimalizować powyższe niebezpieczeństwa lub mankamenty? Pierwsza rzecz to wilgotność podłoża. Nie może ona przekraczać 2% (masowa, pomiar aparatem CM lub metodami wagowo-suszarkowymi). Druga – to dobór odpowiedniej zaprawy klejącej. Powinny to być przede wszystkim zaprawy nie tylko szybkowiążące, ale także szybkoschnące. Skraca się w ten sposób czas, w którym woda może swobodnie penetrować kapilary płytki. Fot. 8a pokazuje płytę z wrażliwego na przebarwienia kamienia naturalnego. Na lewą część naniesiono biały, szybkowiążący i szybkoschnący klej, na prawą zaś zwykłą zaprawę klejącą. Fot. 8b ilustruje przeciwną stronę tej samej płyty, po około 30 minutach od nałożenia klejów. Różnicę widać wyraźnie.

Stosowanie wysoko specjalistycznych, białych klejów nie jest jednak gwarantem braku późniejszych problemów. Pod cienkimi, jasnymi płytkami może prześwitywać niejednorodna struktura podłoża – (por. fot. 1). Rozwiązaniem jest jedynie układanie płyt na pełne podparcie lub przeszpachlowanie klejem spodniej strony płyty. Zjawisko to nie zależy bowiem od koloru kleju.

Na szybkość reakcji wpływ ma także temperatura, wykonywanie okładzin z kamieni naturalnych w niskich temperaturach zwiększa ryzyko powstawania przebarwień.

Skoro przyczyną przebarwień może być zaprawa klejąca, to samo dotyczy zapraw spoinujących (fot. 9). Na czas wykonywania spoinowania trzeba szczególnie zwracać uwagę przy układaniu okładzin na zaprawie grubowarstwowej. Zaprawa taka jest źródłem znacznie większej ilości wilgoci niż zaprawa ­cienkowarstwowa. Przy zbyt szybkim wyspoinowaniu zachodzi znacznie większe niebezpieczeństwo powstawania przebarwień, woda zbędna do procesu hydratacji potrzebuje pewną ilość czasu do odparowania. Zaprawy do spoinowania muszą być szybkowiążące.

Spory problem mogą spowodować materiały do wypełnień dylatacji (fot. 10). Także tu konieczne jest stosowanie materiałów dedykowanych okładzinom z kamieni naturalnych. W przeciwnym razie skutki mogą być podobne do przedstawionych powyżej. Na fot. 10b po prawej stronie zastosowano zwykły silikon, po lewej zaś przeznaczony dla okładzin kamiennych. Taki efekt powodują plastyfikatory znajdujące się w składzie zwykłych uszczelniaczy silikonowych. I nie stosuje się uszczelniaczy silikonowych o sieciowaniu octanowym. Przyczyną przebarwień może być także zbyt wczesne spoinowanie.

Właściwości i zastosowanie kamieni naturalnych

W tabeli 1 zestawiono kilka właściwości wybranych kamieni naturalnych. Pozwoli to na ocenę, czy i gdzie tego typu materiał może być stosowany.

Z punktu widzenia warunków eksploatacji w naszym klimacie najistotniejsze są:

• mrozoodporność (parametr oczywiście związany nasiąkliwością),
• nasiąkliwość,
• wrażliwość na przebarwienia.

Do zastosowań zewnętrznych, ze względu na parametry wytrzymałościowe, odporność mechaniczną oraz odporność na warunki atmosferyczne można stosować granity, gnejsy, gabro czy bazalt. Kamienie te, ze względu na niewielką porowatość, są też odporne na sole.

W basenach można stosować [4]: granity i granodioryty (skały głębinowe), marmur, kwarcyt (skały metamorficzne), dolomity, wapienie, piaskowce (skały przeobrażone), bazalt, doleryt, ryolit (skały wulkaniczne). Ich dobór jest zawsze indywidualny. W żadnym wypadku w basenach nie wolno stosować kamieni naturalnych nieposiadających odpowiednich badań, jasno stwierdzających, że dana okładzina z kamieni cechuje się parametrami pozwalającymi na takie jej zastosowanie.

Jako że kamień kamieniowi nie jest równy, tabela 1 nie może być traktowana w kategoriach bezwzględnych, służy ona raczej do zgrubnej oceny. Aby uniknąć późniejszych problemów z okładzinami, zawsze należy skonsultować zastosowanie konkretnych kamieni ze specjalistą – rzeczoznawcą. W żadnym wypadku nie wolno polegać np. na zapewnieniach „doradców technicznych” w supermarketach budowlanych, oferujących „super” płytki okładzinowe z granitu za ~ 35 zł/m².

Mrozoodporność kamieni naturalnych

Dość problematyczne może być określenie mrozoodporności kamieni naturalnych. Mrozoodporność może być badana przez określenie parametrów wytrzymałościowych (wytrzymałość na zginanie po cyklach zamrażania/rozmrażania lub zmiana modułu sprężystości), cech/właściwości (ubytek masy) lub określenia liczby cykli, po których pojawią się szczeliny, pęknięcia itp. Wynik ostatniego badania klasyfikowany jest w następujący sposób:

• stan 0 – próbka nienaruszona,
• stan 1 – bardzo małe zniszczenie (zaokrąglenie naroży i krawędzi), które nie powoduje dezintegracji próbki,
• stan 2 – jedno lub kilka małych pęknięć (do 0,1 mm szerokości) lub oddzielenie,
• małych fragmentów (do 30 mm² na fragment),
• stan 3 – jedno lub kilka pęknięć, dziur lub oddzielenie się fragmentów większych niż w pkt. 2, deformacja materiału; próbka wykazuje istotne oznaki rozkruszenia lub rozpadu,
• stan 4 – próbka w kawałkach, przełamana na dwie lub więcej części lub zdezintegrowana, przy czym liczba cykli zamrażania/rozmrażania jest determinowana przez zastosowanie płytek.

Pozostaje odpowiedzieć na pytanie, jak przyjąć graniczne wartości pomiarów pozwalające na sklasyfikowanie płyt z kamieni naturalnych jako mrozoodporne. Przy oznaczaniu modułu sprężystości badanie prowadzi się dopóty, dopóki jego spadek nie jest większy niż 30%, przy ocenie wizualnej kryterium jest stan 3. Ocena wizualna jednak nie jest w żadnym wypadku wiodąca, za taką nie może zostać uznana zmiana objętości.

Za minimalną liczbę cykli zamrażania/rozmrażania według normy PN-EN 1341:2013-05. „Płyty z kamienia naturalnego do zewnętrznych nawierzchni drogowych – Wymagania i metody badań” [5] przyjmuje się 56 cykli, a kamień można uznać za mrozoodporny, jeżeli spadek wytrzymałości na zginanie nie jest większy niż 20%.

Czyszczenie okładziny z kamieni naturalnych

Kolejną istotną rzeczą, jeśli chodzi o okładziny z kamieni naturalnych, jest kwestia ich czyszczenia. Nie chodzi tu o czyszczenie po zafugowaniu, ale o czyszczenie powierzchni w trakcie eksploatacji okładziny. Samo czyszczenie może być wykonywane metodami mechanicznymi oraz chemicznymi. O ile te pierwsze nie wymagają większego komentarza, to metody chemiczne należy stosować z rozwagą.

Przy doborze preparatu czyszczącego należy zawsze zwrócić uwagę na:

• rodzaj i stężenie preparatu czyszczącego,
• temperaturę podłoża, samego preparatu oraz temperaturę aplikacji,
• czas oddziaływania,
• dodatkowe czyszczenie mechaniczne.

Ze względu na pH preparaty czyszczące można podzielić na:

• silnie alkaliczne, pH > 10,5,
• słabo alkaliczne, pH > 8 oraz ≤ 10,5,
• o neutralnym pH, > 6 oraz ≤ 8,
• o pH lekko kwaśnym, > 3 oraz ≤ 6,
• o pH silnie kwaśnym, ≤ 3.

Preparaty zasadowe (pH > 7) są stosowane do czyszczenia i usuwania zanieczyszczeń organicznych, takich jak typowy brud wynikający z eksploatacji, zanieczyszczeń tłuszczowych, pozostałości po środkach czyszczących, lekkich zanieczyszczeń woskowych czy emulsji nabłyszczających. Nie są skuteczne w odniesieniu do zanieczyszczeń pochodzących z cementu, wapna, rdzy. Przy pH > 11 ostrożnie stosować w odniesieniu do kamieni wrażliwych takich jak marmur czy wapienie.

Preparaty o odczynie kwaśnym (pH < 7) sprawdzają się natomiast przy usuwaniu zanieczyszczeń nieorganicznych cementowych i wapiennych, jak np. resztki zapraw, wykwitów, rdzy. Należy je ostrożnie stosować na wrażliwych kamieniach naturalnych (marmur, wapień).

Trzeba jeszcze wspomnieć o preparatach czyszczących na bazie rozpuszczalników. Służą one do usuwania zanieczyszczeń z olejów mineralnych, syntetycznych tłuszczy, żywic, smoły, klejów czy wosku. Nie są skuteczne przy zanieczyszczeniach pochodzących z cementu, wapna lub rdzy. Należy je ostrożnie stosować do kamieni zawierających bitum, np. łupek bitumiczny.

Z tego powodu rodzaj i stężenie preparatu należy dobrać do rodzaju i intensywności zabrudzeń, jak również do rodzaju kamienia i materiału spoinującego. Przed zastosowaniem preparatów o niskim pH powierzchnię należy zwilżyć wodą, a po ich zastosowaniu starannie spłukać. Pominięcie starannego zwilżenia powierzchni w przypadku stosowania typowych, dostępnych w handlu preparatów, może prowadzić zarówno do uszkodzenia samego kamienia, jak i zaprawy spoinującej. Z kolei przy fugach epoksydowych temperatura wody nie może przekraczać 60°C.

Elastyczne masy silikonowe czy poliuretanowe są zwykle odporne na typowe słabo alkaliczne lub lekko kwaśne preparaty czyszczące.

Na powierzchniach szorstkich (antypoślizgowych) nie powinno się stosować preparatów zawierających substancje błonotwórcze (woski, polimery). Intensywne mechaniczne czyszczenie takich powierzchni może prowadzić do zmniejszenia właściwości antypoślizgowych.

Literatura

1. „Beläge auf Zement und Calciumsulfatestrichen. Keramische Fliesen und Platten, Naturwerkstein und Betonwerkstein auf Zement und Calciumsulfatgebundenen Estrichen im Wohnungsbau oder bei ähnlicher Nutzung“. ZDB, 2022.
2. M. Rokiel, „Projektowanie i wykonywanie okładzin ceramicznych. Warunki techniczne wykonania i odbioru robót”, Grupa MEDIUM, Warszawa 2016.
3. M. Rokiel, „Poradnik Hydroizolacje w budownictwie. Projektowanie. Wykonawstwo”, wyd. III, Grupa MEDIUM, Warszawa 2019.
4. Ch. Saunus, „Schwimmbäder. Planung. Ausführung. Betrieb. Krammer”, Verlag 2005.
5. PN-EN 1341:2013‒05. „Płyty z kamienia naturalnego do zewnętrznych nawierzchni drogowych – Wymagania i metody badań”.
6. ZDB Merkblatt, „Fliesen und Platten aus Keramik, Naturwerkstein und Betonwerkstein. Reinigen, schützen und pflegen”, 2022.
7. „Merkblatt 3.2, Bautechnische Information Naturwerkstein. Reinigung und Pflege”, 2024.