Od cegły do pustaka, czyli historia murowania - "Opowiastki Pana Wiesia o izolacji w budownictwie" cz. 4

Od cegły do pustaka, czyli historia murowania

Wypalane cegły gliniane są szeroko rozpowszechnione na całym świecie i charakteryzują zarówno fasady słynnych budowli historycznych, jak i często artystycznie łączone odsłonięte ściany murowane zwykłych budynków przemysłowych i mieszkalnych. Architektura z cegły dekoracyjnej uzyskuje swoje niepowtarzalne oblicze dzięki wielkości, kształtowi, kolorowi i układowi poszczególnych cegieł oraz ukształtowaniu spoin.

Zabawa klockami Lego w dzieciństwie jest bardzo ściśle związana z układaniem klocków - całe, połówki lub ćwiartki klocków są łączone ze sobą, tworząc ścianę, której wygląd i wrażenia dotykowe zależą od koloru, struktury powierzchni i sposobu ułożenia klocków - tzw. wiązania ściany. Dla tych, którzy wychowali się na klockach Lego, domy logicznie składają się z małych klocków; oczywiście w dzisiejszych czasach można sobie wyobrazić również klocki o nierównej wielkości z wieloma małymi otworami.

Historia budownictwa przyniosła imponujące dzieła wykonane z cegły: od Wielkiego Muru Chińskiego, monumentalnej budowli z milionów małych cegiełek, które można zobaczyć nawet z kosmosu, przez Hagia Sophia, piękną budowlę kościelną zbudowaną w całości z cegły, której spoiny przekraczają nawet grubość cegieł, stare hale targowe w Paryżu, elektrownię Battersea w Londynie, aż po współczesną architekturę XXI wieku. Efektowna fasada z cegły jest estetycznym klejnotem, zbyt cennym, by ukrywać go za tynkiem i izolacją cieplną.

Materiał budowlany sprzed 10.000 lat, z przyszłością…

Od swoich początków w neolitycznym Jerychu około 12 000 lat temu, produkcja i obróbka cegły przeszła długą drogę. Prekursorem cegły wypalanej (cegły) jest suszona na powietrzu i niewypalana cegła gliniana lub iłowa. Surowcem była glina pochodząca z gleby, którą mieszano z wodą, a następnie ugniatano na kształt mniej więcej prostopadłościanu. Po wysuszeniu w palącym słońcu, cegły były układane w stosy, tworząc grube, zaprawiane gliną, mury. Jednakże takie budowle przetrwają tylko w bardzo suchych krajach, ponieważ deszcz zmiękcza ten materiał budowlany tak, jak wiosenne słońce zmiękcza bałwana.

Dopiero około 5.000 lat po tym, jak suszone na powietrzu cegły mułowe stały się materiałem budowlanym, po raz pierwszy zaczęto produkować w znacznych ilościach cegły wypalane. Fakt, że technika wypalania pojawiła się dopiero około 3500 r. p.n.e., wynikał ze szczególnej wiedzy w połączeniu ze stosunkowo kosztownym procesem produkcji. Aby przekształcić wysuszoną glinę w twardą cegłę murarską, należy ją wypalać przez określony czas w stale wysokiej temperaturze około 1000 °C. Jeśli wypalanie jest zbyt gorące, glina topi się w bezkształtną, szklaną masę. Jeśli zaś temperatura jest zbyt niska, cegła jest bardzo kruch. Ponadto nie każda glina nadaje się do wypalania, ale o tym dowiadujemy się dopiero po zakończeniu procesu produkcyjnego. Budowa pieca, który utrzymuje stałą, wysoką temperaturę, wymaga również całkiem skomplikowanego know-how. Cegły były więc cennym dobrem luksusowym we wczesnych zaawansowanych cywilizacjach - według dowodów z III dynastii z Ur, około 2000 r. p.n.e. można było targować się o 14 400 suszonych na powietrzu cegieł błotnych za srebrną monetę, ale kupić tylko 504 wypalane cegły. Nawet w czasach babilońskich (559-338 p.n.e.), kiedy istniał już regularny przemysł ceglarski, wypalane cegły były nadal od dwóch do pięciu razy droższe od suszonych na powietrzu cegieł mułowych.

Tak więc to nie Rzymianie wynaleźli wypalaną cegłę i metodę budowania z cegieł, ale ją udoskonalili, a cegła jako materiał budowlany jest ściśle związana z architekturą rzymską. Można je znaleźć zarówno w Panteonie, jak i w Łaźniach Karakalli, w świeckich domach mieszczańskich i budynkach senatu, ale także w projektach konstrukcji inżynierskich oraz jako artystycznie ukształtowane pojedyncze elementy fryzów i ornamentów. Wraz z rozwojem Imperium Rzymskiego wiedza na temat produkcji i obróbki wypalanych cegieł szybko dotarła do wszystkich zakątków Europy i części Bliskiego Wschodu. Islam przeniósł tę technikę do Afryki Północnej i Azji Środkowej, chrześcijańscy mnisi rozpowszechnili ją w całej Europie, a buddyzm przyniósł ją z Indii do Birmy i Tajlandii.

Europejscy kolonizatorzy i osadnicy przenieśli tę wiedzę w końcu do obu Ameryk. W okresie renesansu postęp techniczny sprawił, że cegła stała się przystępna cenowo dla szerokich warstw średnich i w ten sposób budownictwo murowane stopniowo upowszechniło się we wszystkich warstwach społecznych. Rewolucja przemysłowa w XIX wieku przyniosła w końcu ogromny skok w produkcji cegieł dzięki wynalezieniu nowych pieców i mechanicznych technik produkcji, które położyły podwaliny pod nowoczesną pionowo perforowaną cegłę z XX wieku.

Epoka przemysłowa rewolucjonizuje produkcję cegieł

W przeciwieństwie do cegły suszonej na powietrzu, cegła staje się odporna na wodę i twarda dzięki złożonemu procesowi wypalania - trwa on od 8 do 15 godzin w stałej temperaturze 900 do 1150 °C. Ważne jest również, aby surowiec miał odpowiednią jakość gliny i odpowiednią ilość piasku. Do początku XIX wieku cegły były kształtowane ręcznie, tzn. ręcznie, przed wysuszeniem, a następnie układane w stosy w komorze wypalania. Termin "formowanie ręczne" pochodzi stąd, że nadmiar gliny w skrzyni formierskiej był usuwany z formy za pomocą drewnianego kija ("skrobaka"), zanim forma została przesunięta na deskę do suszenia i przeniesiona do suszarni.

Pierwszą mechaniczną odmianą formowania cegieł był tzw. proces prasowania na sucho, w którym glina była najpierw ugniatana przez maszynę, a następnie wtłaczana do formy pod znacznym ciśnieniem. Proces wyciskania, na który Johann Georg Degerlein uzyskał patent w Anglii w marcu 1810 r., okazał się o wiele bardziej efektywny: maszyna tego wynalazcy przeciskała wilgotną masę glinianą przez formę, z której wyłaniało się prostopadłościenne pasmo, które można było następnie pociąć na pojedyncze cegły. Jako ostrzy tnących używano najpierw zwykłych noży, które później zostały zastąpione cienkimi drutami. Prawidłowo wyregulowany proces wytłaczania pozwalał podobno na produkcję 25 000 cegieł dziennie, najpierw w Stanach Zjednoczonych, a później w Europie. Gładkie, jednolite cegły można było układać z bardzo wąskimi spoinami, co budziło mieszane uczucia wśród architektów. Z jednej strony doceniali jednolitość, z drugiej zaś tęsknili za oryginalną fakturą i niepowtarzalnym charakterem ręcznie wyrabianej cegły.

Po długim okresie zastoju w średniowieczu, w trakcie industrializacji nastąpił postęp w dziedzinie pieców: Po używanym od dawna piecu z płomieniem wznoszącym, w którym dym unosił się do góry przez komorę spalania, nastąpił piec z płomieniem migającym. Wielką wadą rzymskich pieców polowych i szkockich, które były jeszcze rozpowszechnione w XVIII-wiecznej Europie, było to, że z powodu wznoszącego się płomienia cegły umieszczone na samym dole stawały się zbyt gorące i przez to wypalane były zbyt mocno. Cegły ułożone daleko powyżej zostały w końcu zbyt słabo wypalone. Zasada płomienia zapłonowego rozwiązała ten problem, kierując gorące powietrze najpierw do górnej części pieca, a następnie w dół przez system krat. Pojemność takich pieców wynosi od 13 000 do 100 000 cegieł, w zależności od ich wielkości, przy czym jednocześnie mogą być wypalane półfabrykaty o różnych rozmiarach i kształtach.

Decydującą wadą wszystkich tych wcześniejszych pieców było to, że wypalanie musiało być przerywane w celu ładowania i rozładowywania, tzn. piece musiały ostygnąć po wypaleniu i ogień musiał być ponownie rozpalony do następnego wypalania. Problem ten został rozwiązany przez piec pierścieniowy z ciągłym wypalaniem, który opatentował w 1858 roku saksoński architekt rządowy Friedrich Eduard Hoffmann. Piec w kształcie pierścienia zawierał określoną liczbę komór, każda z własnymi drzwiami do ładowania i usuwania wypalonych cegieł. Poszczególne komory były połączone ze sobą otworami przeciągowymi i regulatorami dopływu powietrza i mogły być kolejno zasilane półfabrykatami, które następnie były wypalane, chłodzone i usuwane w miarę przechodzenia ognia z jednej komory do drugiej. Piece pracowały przez 24 godziny i 365 dni w roku - niektóre nawet przez pięćdziesiąt lat. Piece pierścieniowe Hoffmana, początkowo zaprojektowane jako okrągłe, znacznie zwiększyły swoją wydajność po wydłużeniu ich do kształtu owalnego. W zależności od liczby komór, piece były projektowane na roczną produkcję co najmniej dwóch milionów cegieł. Pomysłowy wynalazek znalazł światową akceptację, w różnych wersjach zdominował produkcję cegły od końca XIX wieku do lat 70-tych XX wieku, a niektóre z pieców pracują nawet do dziś w specjalnych manufakturach. W nowoczesnych cegielniach cegły produkowane masowo wypalane są w gazowych piecach tunelowych, przez które cegły przesuwają się powoli na wózkach.

Sztuka murowania

Kielnia, kątownik i pion były powszechnymi narzędziami do układania cegieł zarówno dla Rzymian, jak i dla rzemieślników w średniowieczu. Murarze obrabiali cegły za pomocą siekiery murarskiej, podobnej do zwykłej siekiery, ale z dwoma zaostrzonymi krawędziami tnącymi, która od XIX wieku była stopniowo zastępowana różnymi dłutami, które do dziś są powszechnie używanymi narzędziami. Dopiero w XX wieku pion i kątownik zostały zastąpione przez poziomicę – słynna ‘wasserwaga’. Fakt, że wiele historycznych i artystycznych technik murarskich zostało w międzyczasie utraconych, wynika z jednej strony z racjonalizacji i presji kosztów w budownictwie, a z drugiej strony z dramatycznej zmiany w kształceniu: Podczas gdy średniowieczni murarze musieli odbyć co najmniej siedmioletnią praktykę, dziś uczniowie uczą się tego tradycyjnego rzemiosła w ciągu dwóch lub trzech lat w szkole zawodowej lub nawet na kilku zajęciach wieczorowych.

Należy opanować wiele wiązań murarskich, które często mają pochodzenie regionalne, a także sztukę fugowania. Grubość, kolor i struktura powierzchni spoin zaprawy również w znacznym stopniu wpływają na wygląd odsłoniętego muru. Im bardziej cegły różnią się kształtem i wielkością, tym grubsze muszą być warstwy zaprawy, w której są osadzone [2]. Mieszanie zaprawy murarskiej jest również sztuką samą w sobie: najważniejszy składnik, wapno, jest białe, ale staje się żółtawe po dodaniu piasku. W okresie bizantyjskim dodatek pyłu ceglanego nadawał spoinom raczej czerwonawy kolor; w wiktoriańskim Londynie często mieszano sadzę, aby nadać spoinom bardziej czarny odcień. Późniejsza obróbka fug poprzez wydrapywanie, fazowanie, wkładanie wiórów kamiennych, rzeźbienie linii i wiele innych należy również do bogatego repertuaru wzornictwa kamieniarzy - o ile (jeszcze) potrafią to robić.

Konserwacja odsłoniętego muru ceglanego

Wiele zachowanych budynków z odsłoniętymi fasadami z cegły dowodzi, jak bardzo cegła jest odporna na działanie czynników atmosferycznych. Jednak zła konserwacja, mróz, wilgoć, krusząca się zaprawa, a przede wszystkim wzrastające od stu lat zanieczyszczenie powietrza - zwłaszcza dwutlenkiem siarki - pozostawiają ślady próchnicy i coraz bardziej rozkładają powierzchnie. Niewłaściwe metody czyszczenia mogą mieć jednak szczególnie poważne skutki - czyszczenie strumieniem wody i polerowanie kwasem bezpowrotnie niszczą cegłę i terakotę. Czyszczenie i konserwacja elewacji ceglanych wartych zachowania należy zatem do doświadczonych specjalistów i konserwatorów.

W następstwie późnego uświadomienia sobie, jak dobrze byłoby zachować stare ceglane fasady, na całym świecie wzrósł popyt na stare, często nawet ręcznie malowane cegły. Bogatym źródłem oryginalnych starych cegieł mogą być zniszczone lub rozebrane budynki - jest wielu drobnych handlarzy, którzy w ten sposób ratują stare cegły, przechowują je i sprzedają na sztuki lub całe palety. Łatwiej jest znaleźć małe manufaktury, które nadal produkują ręcznie malowane cegły według starych metod. Niektóre z tych specjalnych cegielni produkują nawet terakotę - wszystko to oczywiście za cenę cztery do pięciu razy wyższą od ceny przemysłowo tłoczonej, dowolnie wymienialnej cegły produkowanej masowo.

Długa i bardzo bogata historia cegły, która nadaje niepowtarzalny charakter zarówno reprezentacyjnym, jak i zwykłym fasadom na całym świecie i którą architekci chętnie wykorzystują jako element projektowy do dziś, daje nam nadzieję, że sztuka eksponowanych murów będzie trwać również w przyszłości. Oznacza to, że od inwestorów, nawet najskromniejszych, oraz ich projektantów zależy zachowanie starych elewacji ceglanych i połączenie dzisiejszych wymagań w zakresie izolacji cieplnej z wielowarstwowymi elewacjami ceglanymi w nowych budynkach.

Podstawowy materiał do produkcji cegieł to glina, która od samego początku ludzkiej przygody z budowaniem była podstawowym materiałem budowlanym. O tym w informacji o tytule „Jak się z gliny budowało”

Zdjęcia w artykule autorstwa  Wimukthi Bandara - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=79397881

Wróć do listy