Jaki sposób czyszczenia wybrać: piaskowanie, hydropiaskowanie, mycie, metodę laserową, gumowanie, czyszczenie preparatami chemicznymi czy jeszcze inną metodę.
Problematyka utrzymania czystości tynkowanych elewacji budynków dotyczy zarówno budynków współczesnych, jak i zabytkowych, w tym często pozbawionych prawnej ochrony konserwatorskiej. Przykładem mogą być kamienice z początku XX w., z elewacjami wykonanymi z tynków szlachetnych, które zamiast umycia powszechnie dewastuje się przez ich malowanie lub skuwanie. W przypadku obiektów zabytkowych wybór metod usuwania zabrudzeń musi uwzględniać nie tylko parametry czysto techniczne, ale również aspekt konserwatorski. Czyszczenie tynków w tych obiektach nie może zmieniać pierwotnego wyglądu, usuwać lub uszkadzać materii historycznej.
Prace wstępne i przygotowawcze
Przystąpienie do usunięcia zabrudzeń tynku musi być poprzedzone szczegółową ekspertyzą warunkującą właściwy dobór środków i technologii czyszczących, określającą:
– rodzaj i fakturę tynku,
– rodzaj zabrudzenia i nawarstwień,
– stopień, grubość i głębokość nawarstwień zabrudzenia,
– stopień zniszczenia tynku,
– wpływ otoczenia.
Obiekty zabytkowe wymagają znacznie szerszych prac przygotowawczych, obejmujących m.in. szczegółową inwentaryzację, badania historyczne i technologiczne, a także procedury uzgodnień ze służbami konserwatorskimi.
Metody czyszczenia elewacji tynkowanych
Metody oczyszczania powierzchni tynkowanych można podzielić ze względu na:
– rodzaj aplikowanych środków czyszczących:
– metody suche,
– metody mokre,
– metody pośrednie, łączące elementy metody suchej i mokrej,
– metody chemiczne, będące formą metody mokrej, w tym zawierające elementy metody pośredniej;
– sposób usuwania zanieczyszczeń:
– mechaniczny,
– fizykochemiczny,
– chemiczny.
Fot. 1 Precyzyjne tzw. mikropiaskowanie za pomocą urządzenia firmy Sandblasting Unit
Metody suche
Wśród metod suchych wyróżniamy metody: piaskowania, przekuwania, czyszczenia suchym lodem oraz metodę czyszczenia laserem. Czyszczenie tynku w metodach mechanicznych odbywa się przez ścieranie zabrudzeń przy użyciu narzędzi ręcznych lub mechanicznych za pomocą narzędzi kamieniarskich, szczotek, a także ścierniw aplikowanych na czyszczone podłoże przy użyciu strumienia powietrza pod ciśnieniem.
Metoda piaskowania, czyli obróbka strumieniowo-ścierna, jest bardzo uniwersalną i szybką metodą czyszczenia. W budownictwie najczęściej jest stosowane piaskowanie tynku, cegły, kamienia, betonu oraz usuwanie wykwitów wapiennych i rdzy. Wyróżniamy dwa sposoby piaskowania: na sucho lub na mokro. W metodzie piaskowania ziarna ścierniwa, uderzając w czyszczoną powierzchnię pod ciśnieniem 2-5 barów, odrywają kolejne nawarstwienia powierzchniowe zabrudzeń (fot. 1). Wadą metody jest m.in. duże pylenie, nierównomierność ścierania podłoża i możliwość jego uszkodzenia, szczególnie jeśli podłoże jest delikatniejsze niż nawarstwienia zabrudzeń. Dlatego wymagane jest doświadczenie osoby czyszczącej. W zależności od stanu technicznego podłoża i stopnia jego zabrudzenia intensywność czyszczenia można regulować ciśnieniem powietrza, kątem padania strumienia ścierającego i doborem ścierniwa. Używany materiał ścierający, np. piasek kwarcowy, pył korundowy, marmurowy i dolomitowy, mikrokulki szklane, mikrokrystaliczne proszki węglanów sodu, zmielone skorupki orzechów lub ryżu, może mieć różną twardość i różny kształt ziaren.
Do suchych metod strumieniowych zaliczamy również czyszczenie suchym lodem (rys. 1), w której środkiem czyszczącym są granulki suchego lodu, czyli dwutlenku węgla, w sprasowanej formie ciała stałego o temperaturze -79oC. W metodzie tej suchy lód w procesie sublimacji przechodzi bezpośrednio ze stanu stałego w gazowy. Granulat suchego lodu, uderzając w nawarstwienia zabrudzeń, kruszy je, a powodując szok termiczny osłabia połączenia z podłożem. Zaletą metody jest brak pylenia oraz brak odpadu zużytego ścierniwa, dokładność, efektywność i eliminacja zawilgocenia podłoża. Podobnie jak w metodzie piaskowania ograniczenie zastosowania tej metody dotyczy delikatnego, kruchego i łamliwego podłoża.
Nową techniką, umożliwiającą nieosiągalną dotychczas precyzję oddziaływania na zanieczyszczenia występujące na czyszczonej powierzchni, jest metoda laserowa (fot. 2), w której do czyszczenia powierzchni wykorzystuje się zjawisko ablacji. W metodzie tej w sposób wielostopniowy mogą być usuwane nawarstwienia bez ich uszkodzenia, w tym ze słabszego podłoża niż nawarstwienia zabrudzeń. Prace muszą być poprzedzone wnikliwymi badaniami podłoża, w trakcie których dobiera się parametry wiązki laserowej, m.in. czas trwania i częstotliwość impulsu. dzięki metodzie laserowej można zachować naturalną patynę tynku lub kamienia, selektywnie usuwając na przykład tylko zabrudzenia sadzy. Innymi zaletami metody jest brak odpadów wymagających utylizacji oraz eliminacja zastosowania ścierniwa. Metodę tę po raz pierwszy zastosowano na początku lat 70. XX w., używając pierwszych laserów rubinowych. Szersze zastosowanie w konserwacji zabytków znalazła w latach 90. Wtedy też prekursorami tej metody w Polsce byli prof. Jan Marczak i prof. Andrzej Koss. Wspólnym dziełem profesorów była m.in. renowacja Kaplicy Zygmuntowskiej na Wawelu, gdzie m.in. w ciągu 18 miesięcy oczyszczono około 800 m2 powierzchni rzeźbiarskiej.
Metody mokre, zaliczane do najprostszych i najtańszych metod usuwania zabrudzeń, polegają na myciu zabrudzeń strumieniem wody zimnej lub najlepiej ciepłej (maksymalnie 60°C) i pod ciśnieniem do 60 barów, dla zwiększenia skuteczności czyszczenia można użyć agregatu ciśnieniowego lub parowo-ciśnieniowego, co zwiększa skuteczność działania i skraca czas czyszczenia. Gorąca woda lub para wodna rozpuszcza i likwiduje powierzchniowo luźno związane zanieczyszczenia, zabrudzenia organiczne i mieszane, tłuste zabrudzenia, zanieczyszczenia biologiczne, wykwity solne i patynę. Para wodna nie usuwa jednak zanieczyszczeń, które głęboko wniknęły w podłoże.
Wadą tej metody jest duże zużycie wody oraz ryzyko nawilżania przegrody, co przy braku doświadczenia operatora może spowodować transport szkodliwych soli na powierzchni czyszczonego materiału, a także rozwój mikroorganizmów, korozję elementów metalowych i rozpuszczenie składników podłoża. Użycie wody z sieci może wręcz wprowadzić szkodliwe sole do przegrody. Warunkiem poprawnego użycia tej metody jest szybkie tempo prac, najlepiej w okresie letnim, kiedy zapewnione jest szybkie wysychanie. Metody mokre, pod warunkiem obsługi urządzeń przez doświadczonego specjalistę, są lepsze od metod suchych, przy których bardzo łatwo można uszkodzić podłoże.
Rys. Idea metody czyszczenia elewacji suchym lodem (na podstawie materiałów Cryoclean®Snow)
Metody pośrednie
Dla uzyskania optymalnych efektów czyszczenia często łączy się metody suche z mokrymi, w tym chemicznymi. Metody te zalicza się do bardzo precyzyjnych, które wymagają stałej kontroli i dużego doświadczenia, w szczególności przy delikatnym i łamliwym podłożu. W metodzie ścierania rozmiękczonego zabrudzenia można rozmiękczyć wodą, wodą z dodatkami chemicznymi lub parą wodną i oczyścić, wykonując piaskowanie. Metoda złuszczenia nawarstwień polega na aplikacji na zabrudzenia roztworu substancji, która w trakcie schnięcia tworzy kurczącą się powłokę, skruszającą nawarstwienia, a nie podłoże. Złuszczoną warstwę usuwa się szczotkami lub szpachlami. Substancjami stosowanymi w tej metodzie mogą być skrobia ziemniaczana, klej kostny, które nie są zalecane w konserwacji zabytków, oraz naturalne glinki, np. attapulgit, sepiolit lub talk.
Metoda hydropiaskowania polega na niskociśnieniowym czyszczeniu strumieniowo-ściernym, w którym wykorzystuje się mieszaninę sprężonego powietrza, wody i ścierniwa. Ścierniwem o odpowiedniej ziarnistości mogą być kulki lub granulaty szklane, drobny granat, granit lub piasek kwarcowy. Hydropiaskarka umożliwia niezależną, płynną regulację dozowania wody i ścierniwa. Pompowana pod ciśnieniem zawiesina dostarczana jest za pomocą pompy wężem strumieniowym do specjalnej dyszy roboczej. Wydajność i dokładność pracy hydropiaskarki jest dużo większa w porównaniu z tradycyjnym piaskowaniem. Zaletą metody jest niskie zużycie ścierniwa, minimalne pylenie oraz możliwość użycia jako ścierniwa taniego piasku kwarcowego, którego zastosowanie w tradycyjnym piaskowaniu na sucho zostało zabronione. Podczas obróbki dzięki ograniczeniu odbicia drobin ścierniwa i cząstek odspajanych nawarstwień emisja pyłów jest mniejsza o 95% w porównaniu z tradycyjnym piaskowaniem na sucho.
Do metod pośrednich zalicza się również metodę mgławicową, w której do miejsca zastosowania wężem strumieniującym pod regulowanym ciśnieniem 0,2-6 barów aplikuje się poddaną rotacyjnemu ruchowi niewielką ilość wody, ścierniwo i sprężone powietrze. Wąż strumieniowy zakończony głowicą wytwarza mgłę wodną, która wiąże powstające podczas czyszczenia zapylenia. Mgła wodna pełni funkcję nośnika, umożliwiając bardzo dużą dokładność czyszczenia, bez naruszania pierwotnej powierzchni materiału. Ścierniwem może być pył marmurowy lub piasek szklarski o frakcji od 0,06 do 1,4 mm. Ilość wody można regulować, tak aby nie dopuścić do wnikania wody w elewację. Metodę wykorzystuje się przy usuwaniu zanieczyszczeń powierzchniowych, korozyjnych nawarstwień na kamieniach naturalnych, powłokach malarskich, graffiti, resztkach tynku i rdzy.
Elewację, której podłoże jest na tyle osłabione, że metody ciśnieniowe mogłyby ją uszkodzić, można oczyścić, stosując metodę ciągłego przepływu. Metoda ta polega na równomiernym rozpylaniu na elewacji mgły wodnej przez 3-5 dni. W tym czasie mgła wodna rozpuszcza zanieczyszczenia, które wraz z nią spływają z elewacji. Warunkiem zastosowania metody jest zapewnienie odpływu wody do kanalizacji. Wadą metody jest możliwość nadmiernego zawilgocenia przegrody.
Coraz popularniejszą metodą czyszczenia elewacji jest metoda ścierania le gommage, czyli tzw. gumowanie, opatentowana przez firmę Thomann-Hanry®. Polega ona na natryskiwaniu na elewację bardzo drobnego pudru, a następnie jego zmoczeniu i wessaniu wraz z zanieczyszczeniami. W kabinie przyssawkowej, która przez podciśnienie dociskana jest do powierzchni elewacji, pracujący w niej operator przy użyciu wysokowydajnych odkurzaczy odsysa pył i zabrudzenia, które zaraz zwilża wodą. Drobne ziarna, pochodzenia roślinnego lub mineralnego, o średnicy od 100 do 20 µm, mają niewielką masę i są natryskiwane pod małym ciśnieniem (ok. 0,88-2,94 barów). Uderzając z małą siłą stycznie o powierzchnię, nie uszkadzają podłoża, ale jedynie je delikatnie wygładzają. W zależności od skali i rodzaju nawarstwień zabrudzenia i ukształtowania powierzchni indywidualnie dobiera się puder, ciśnienie powietrza, rodzaj dyszy, ilość wody itp. Ponieważ elewacja pozostaje sucha (woda jest używana jedynie do usunięcia zapylenia), wilgoć lub związki kwasowe zawarte w zabrudzeniach nie wnikają do podłoża i nie uszkadzają go. Deklarowana przez producenta maksymalna dzienna wydajność czyszczenia wynosi około 200 m2.
Fot. 2 Czyszczenie fragmentu zabrudzonego detalu gzymsu przenośnym laserem EOS Combo włoskiej firmy El.En.Group.
Metody chemiczne
Metody chemiczne polegają na rozpuszczaniu bądź spęcznianiu nawarstwień i usunięciu produktów reakcji. Używając odpowiednio dobranych preparatów chemicznych, można usunąć z danego podłoża określone zabrudzenia o zróżnicowanym chemicznie składzie. Ze względu na różne parametry podłoża i skład chemiczny zabrudzeń stosowanie odpowiednich środków chemicznych wymaga przeprowadzenia odpowiednich badań i wstępnych prób określających m.in. optymalne stężenie i czas aplikacji. Preparaty chemiczne, jeśli nie są przygotowane jako gotowy do użycia produkt, składają się z substancji aktywnych, inhibitorów (związków chemicznych powodujących zahamowanie bądź spowolnienie reakcji chemicznej) i rozpuszczalników. Najczęściej stosowanymi środkami chemicznymi do usuwania nawarstwień są roztwory wodne soli nieorganicznych (fosforanów, fluorku amonowego, węglanu amonowego) i kwasów (fluorowego, fosforowego). Rozpuszczają one przede wszystkim nawarstwienia zawierające krzemionkę, jednocześnie jednak mogą rozpuszczać spoiwa czyszczonych zapraw. Do rozpuszczania siarczanu wapnia (w uwodnionej formie – popularny gips) często występującego na materiałach zawierających węglan wapnia stosuje się okłady z roztworów wodnych wersanianu dwu- sodowego (rozpuszczającego węglany i gips) lub kwaśnego węglanu amonowego (rozpuszczającego gips). Zaplamienia olejem można usunąć działającymi zmydlająco zasadami, np. amoniakiem. Do środków powierzchniowo czynnych zaliczamy mydła (sole sodowe lub potasowe wyższych kwasów tłuszczowych), pozwalające usunąć zabrudzenia, które nie zostały związane produktami reakcji pochodzącymi ze spoiw mineralnych. Metody chemiczne często są uzupełniane metodami mechanicznymi. Na przykład nawarstwienia można wstępnie zmiękczyć chemicznie, a następnie usunąć jedną z metod mechanicznych. Niepożądane graffiti można usunąć np. metodą strumieniowo-ścierną, a ewentualne pozostałości farby usunąć środkami chemicznymi, np. mieszaniną acetonu z toluenem, używając kompresów ligninowych lub w postaci gotowego produktu czyszczącego. Stosując metody chemiczne, ze względu na ich właściwości trujące bądź żrące, należy zachować odpowiednie zabezpieczenia, a także zapewnić właściwą utylizację odpadów.
dr inż. arch. Piotr Opałka
Wydział Budownictwa, Politechnika Opolska
Ilustracje autora
Literatura
1. W. Borusiewicz, Konserwacja zabytków budownictwa murowanego, Wyd. Arkady, Warszawa 1985.
2. I. Płuska, Konserwacja kamienia w architekturze i rzeźbie sakralnej, www.obiektysakralne.pl.
3. A. Sieniawska-Kuras, P. Potocki, Renowacja elementów architektury, Wyd. KaBe, Krosno 2012.
4. Materiały reklamowe fiirm: Linde (Cryoclean®Snow), Remmers, Thomann-Hanry®.
