Kamień naturalny - ponadczasowy materiał budowlany.

Uniwersalnym, ponadczasowym i powszechnym symbolem sztuki budowlanej nie jest z pewnością drewno, cegła, glina, czy jakikolwiek inny, tradycyjny lub całkiem nowy – innowacyjny, to modne ostatnio określenie - materiał budowlany. Takim symbolem w powszechnym odbiorze jest kamień. Nawet nie wypalana ogniowo cegła, która jest w sumie dość podatna na powolne niszczenie, a niezabezpieczone drewno (poza nielicznymi, praktycznie niszowo używanymi gatunkami), i to w każdym klimacie, nie wytrzymuje dłużej niż 100 – 200 lat. Co innego kamień. Nawet dzisiaj rozebranie największej kamiennej konstrukcji w historii - piramidy Cheopsa – nie byłoby proste. W ciągu 4,5 tysiąca lat od jej powstania, udało się ‘wykorzystać’ tylko jej okładzinę, warstwę zewnętrzną będącą w całości gładzonym wapieniem. Reszta stoi nienaruszona do dziś i zapewne jeszcze trochę przetrwa…

Kamień - ponadczasowy materiał budowlany

Dzisiejsze zabytki historyczne, nawet te mocno nadgryzione zębem czasu i burzliwymi przejściami to najczęściej budowle kamienne, rzadziej ceglano-murowane, bardzo rzadko (poza relatywnie młodymi skansenami) drewniane lub inne. Budownictwo kamienne to jednocześnie ‘twardy rdzeń’ i ‘kamienna podstawa’, po prostu symbol budownictwa, jako takiego. Kamień łupany, czyli kamień uzyskany w przydatniejszej do użycia formie poprzez rozwarstwienie/rozłupanie skały pierwotnej, to nie tylko pierwsze ludzkie narzędzia, to również jedne z pierwszych materiałów budowlanych.

Mówiąc i pisząc o budownictwie, mamy zazwyczaj na myśli budownictwo lądowe. Jest jednak drugi, równie istotny i niejako komplementarny dział budownictwa: budownictwo wodne - śródlądowe i morskie, które właściwie nie istnieje w świadomości przeciętnego Kowalskiego, Schmidta, czy Smith’a. O ile można sobie wyobrazić jakieś tam budownictwo lądowe bez kamieni, o tyle bez najszerzej pojmowanego materiału skalnego, czyli naszych kamieni, wokół których ta opowiastka się kręci, nie byłoby praktycznie budownictwa wodnego.

Dosłownie i bez żadnej przesady: całe współczesne budownictwo to budownictwo kamienne. Cegła to w zasadzie przetworzona glina, czyli bardzo drobny materiał skalny. Beton – najpowszechniej stosowany w dzisiejszym budownictwie materiał – to też kamień, tyle że wygodnie i łatwo ‘odlewany’ w kształty wg potrzeb. Jego podstawowym, obok wody i cementu - zresztą też ‘pochodzenia kamiennego’, bo wypalanego z margli, wapienia i/lub gliny) - składnikiem są liczne kruszywa, będące zawsze jakimś tam kamieniem. On sam jest bardzo starym i ważnym wynalazkiem, a tworząc w połączeniu ze stalą konstrukcyjną żelazobeton, żelbet jest od mniej więcej półtora stulecia najważniejszym i podstawowym materiałem budowlanym.

Kamienie budowlane - rodzaje

W budownictwie rozróżnia się zasadniczo 3 rodzaje kamieni:

Okrągły kamień, otoczak, powstały naturalnie w nurtach rzek lub produkowany maszynowo
Kamień z kamieniołomu, który jest wyłamany ze skały (złom skalny), czy to w sposób naturalny, czy przez człowieka (od całkiem niedawna mechanicznie).
Kruszone minerały, sztucznie kruszone/rozdrabniane kamienie

Rozróżnienie w zależności od wielkości ziarna:

Mączka skalna, kamienie poniżej 0,063 mm
Piasek poniżej 2 mm, jako piasek kruszony lub okrągły
Żwir naturalny, otoczaki naturalne i kamień kruszony o wielkości ziarna od 2 do 32 mm
Tłuczeń, osady żwiru lub pokruszony materiał mineralny o wielkości ziarna od 32 do 63 mm, zaokrąglony materiał o tej wielkości nazywany jest grubym żwirem.
Głazy/złom skalny/graniaki, materiał powyżej 63 mm, materiał skalny o maksymalnej wielkości możliwej do transportu

Rozróżnienie w zależności od zastosowania:

Kamień naturalny: są to kamienie w dowolnym formacie pochodzenia naturalnego, jako kamień ścienny, kostka brukowa, płyta z kamienia naturalnego itp.
Ciosy (bloki kamienne)
Kamienie naturalne ociosane, łupane lub kruszone
Materiał budowlany sztucznie wytworzony przez zestalenie (suszenie, wypalanie) luźnego materiału (gliny, minerału ilastego, gipsu, cementu), taki jak cegła (dachówka), wyroby gliniane lub betonowa kostka brukowa.
Kruszywo jest to kamienny dodatek do betonu lub asfaltu o różnej wielkości ziarna, grys kamienny przeznaczony do późniejszego wwalcowania do asfaltu.

Ponadto istnieje szereg nazw technicznych dla specjalnych formatów o różnym przeznaczeniu, ale to tematyka dla relatywnie wąskich specjalności. Powyższe nazwy, rodzaje, podziały, technologie pozyskiwania to praktycznie wszystko, co stosowane jest w szeroko rozumianym budownictwie.

Kamienie naturalne

Znajdują zastosowanie w przemyśle (produkcja cementu, tłuczeń, granulaty), w ogrodnictwie, w architekturze wnętrz (okładziny elewacyjne, blaty kuchenne, umywalki, schody, posadzki, parapety, ogólnie pojęty kamień konstrukcyjny), w produkcji nagrobków, na elewacje zewnętrzne i do renowacji starych budowli, a także w rzeźbie kamiennej (pomniki, rzeźby) oraz jako kamień naturalny do budowy murów.

Możliwe wzory powierzchni kamiennych zależą od wielu czynników, takich jak rodzina skał, grubość materiału, charakter poszczególnych minerałów w skale, wymagania klienta, itp. Kamień naturalny charakteryzuje się dużą różnorodnością kolorów i wzorów powierzchni, którym nie dorównuje żaden materiał sztuczny. Nierówności, różnice kolorystyczne i inkluzje są nie do uniknięcia w przypadku kamieni naturalnych i to właśnie one stanowią o ich atrakcyjności. Kamienie naturalne o tym samym lub podobnym wyglądzie mogą mieć bardzo różne właściwości techniczne. Tani granit może mieć prawie taki sam wygląd jak bardzo drogi granit o wysokiej jakości. Przykłady bywają zaskakujące. Na przykład powszechnie sprzedawany rodzaj marmuru karraryjskiego, taki jak Carrara C, może "rdzewieć", inny Carrara C nie, pomimo tego samego wyglądu i sposobu układania nie występują w nim charakterystyczne, żółtawe przebarwienia. Również dane techniczne są bardzo zróżnicowane, szczególnie te dotyczące absorpcji wody i wytrzymałości. Sam wygląd nie zawsze mówi, w jakim stopniu kamień nadaje się do konkretnego celu. Po wyglądzie nie da się rozpoznać różnych wrażliwości i zagrożeń. Budowlana inżynieria materiałowa, również w zakresie wiedzy o kamieniach budowlanych to bardzo obszerny dział nauki.

Kamienie naturalne zawierające wapno (wapień i marmur), gnejsy, łupki ilaste są wrażliwe na działanie kwasów i wymagają innej pielęgnacji i czyszczenia niż inne kamienie naturalne, gdy są używane jako podłoga. Granit i bazalt to bardzo twarde, masywne i ‘gęste’ kamienie naturalne. Są one często stosowane na zewnątrz, gdzie występuje duże narażenie na działanie czynników zewnętrznych. Wapienie i marmury są mniej twarde i są używane głównie wewnątrz pomieszczeń lub do tworzenia rzeźb. Decydujące znaczenie mają tu ich efekty estetyczne. Niemniej jednak, w krajach europejskich można znaleźć wystarczające przykłady dowolnego wykorzystania wszystkich rodzajów kamienia. Kwestia przydatności do celu jest również aspektem perspektywy osobistej. Poza tym cudów nie ma – również kamienie, dużo wolniej, ale jednak wykazują typowe oznaki starzenia się w trakcie użytkowania.

Aby kamienie naturalne zachowały swój wygląd przez dziesiątki lat, niezbędna jest właściwa dla danego typu kamienia, delikatna pielęgnacja. W tym przypadku należy wziąć pod uwagę odpowiedni rodzaj kamienia naturalnego z jego specyficznymi właściwościami oraz to, na jakie wpływy środowiska i użytkowania jest wystawiony na co dzień. Ze względu na bardzo różny skład mineralny kamieni i różne wykończenie powierzchni kamienia naturalnego, występują bardzo zróżnicowane objawy zużycia i zabrudzenia. Czyszczenie i konserwacja powinny być realizowane według wiarygodnych, naprawdę fachowych wskazówek. Każdy tak traktowany kamień będzie służył stulecia.

Targi kamienia naturalnego - gdzie kupić najlepszy kamień ?

W Europie odbywają się, a jakże, liczne targi kamienia naturalnego. Dwie największe imprezy targowe to targi kamienia naturalnego "stone+tec" w Norymberdze i targi kamienia naturalnego "MARMOMACC" w Weronie. Kolejne targi odbywają się co dwa lata w Carrarze. Ponadto w Anglii odbywają się targi "Stoneshow" w Londynie, a w Polsce "Międzynarodowe Targi Kamienia i Maszyn Kamieniarskich" we Wrocławiu.

Od epoki kamiennej do okładziny kamiennej

Udane remonty, renowacje i konserwacje tradycyjnie wznoszonych budynków wymagają głębokiej wiedzy na temat wcześniejszych metod budowlanych, na przykład ozdobnych ornamentów, masywnych ścian lub fasad z kamienia naturalnego. Kamienny materiał budowlany można znaleźć w prawie każdym budynku od starożytności do czasów współczesnych. Nigdzie indziej, wyraźniej i bardziej przekonująco nie można dostrzec lepiej zalet kamienia naturalnego jako materiału budowlanego, niż w egipskich piramidach w Gizie, najstarszym i jednocześnie ostatnim zachowanym w prawie nienaruszonym stanie cudzie starożytnego świata. Monumentalne grobowce pozostawały największą i najwyższą strukturą kamienną na świecie przez prawie 4000 lat po ich ukończeniu około 2600 r. p.n.e. i zostały prześcignięte wysokością dopiero w XIV wieku przez wieże katedry w Lincoln, również zbudowane z kamienia naturalnego. Od 1311 roku przez 238 lat katedra ta była najwyższą kamienną budowlą na świecie. Jej wysokość wynosiła 160 m, czyli przewyższała o 13,4 m dotychczasową najwyższą budowlę świata, jaką była Piramida Cheopsa. Fakt, że dawne masywne bloki kamienne zostały w architekturze XX wieku przekształcone w cienkie płyty elewacyjne zakotwione przed ścianą nośną, nie umniejsza szacunku dla tego tradycyjnego materiału budowlanego. W odróżnieniu od dzisiejszych czasów, kiedy kamień naturalny jest wybierany i zbierany z kamieniołomów na całym świecie, aby pokryć podłogi i fasady, jeszcze około 150 lat temu to fakt, co było dostępne lokalnie, jaki rodzaj litej skały występował w regionalnym kamieniołomie decydował o tym, czy masywne ściany, kolumny nośne i dekoracyjne ozdoby budynku były wykonane z granitu, marmuru, bazaltu, wapienia czy piaskowca.

Pochodzenie kamieni

Skorupa ziemska, której grubość wynosi średnio 30 kilometrów, zawiera na całym świecie około 4000 różnych rodzajów skał, które można podzielić na 30 typów. Ich najważniejsze właściwości, takie jak twardość, porowatość, gęstość, kolor, a tym samym przydatność do określonych celów w budownictwie, zależą od geologicznej historii ich powstawania. To z kolei jest ściśle związane z wewnętrznymi i zewnętrznymi siłami naszej ziemi, które wytworzyły trzy różne rodziny skał: skały magmowe, metamorfity i osady. Podczas gdy trzy czwarte powierzchni Ziemi składa się z osadów, a tylko jedna czwarta ze skał magmowych i metamorficznych, sama skorupa ziemska jako całość składa się w 90 procentach ze skał magmowych i metamorficznych. Te ostatnie powstały z zastygłej i skrystalizowanej magmy (np. granit, porfir) lub powstały w wyniku przeobrażenia (metamorfozy) w wyniku ogromnych oddziaływań czynników geofizycznych (wysokie ciśnienie, wysokie temperatury, ruchy tektoniczne). Typowymi przedstawicielami skał metamorficznych są łupki, gnejsy i marmury, przy czym "szlachetny" marmur (greckie ‘marmaros’ oznacza "biały kamień") jest z czysto geologicznego punktu widzenia niczym innym jak krystalicznym wapieniem. Z kolei rodzina osadów odnosi się do skał osadowych, które powstały w ciągu milionów lat w wyniku odkładania się na dnie wszechoceanu i pomniejszych zbiorników wodnych rozpuszczonych w nich substancji mineralnych i mineralnych zawartości obumierających organizmów żywych.

Umiejętne pozyskiwanie kamienia naturalnego

Jako efekt misternej obróbki kamieniarskiej surowe bloki wydobyte z kamieniołomu otrzymują geometryczny kształt i wzór powierzchni wymagany dla danej budowli: od gruboziarnistego do drobnoziarnistego. Najpierw doprowadza się kamień do pożądanej wielkości i kształtu, a następnie - w zależności od przeznaczenia - profiluje, szlifuje, poleruje, utwardza lub w inny sposób kształtuje jego powierzchnię. Wiele z dawnych technik odeszło w niepamięć lub nie jest już prawie stosowanych. W przeciwieństwie do poszczególnych etapów pozyskiwania kamienia, które praktycznie nie zmieniły się od zamierzchłej starożytności do dnia dzisiejszego, narzędzia i technologie tegoż pozyskiwania, a właściwie produkcji, uległy zdecydowanym zmianom. Młotek, siekiera, kliny i dłuto zostały zastąpione nowoczesnymi narzędziami pneumatycznymi, chociaż każdy porządny kamieniarz nadal wie, jak używać tradycyjnych narzędzi do precyzyjnej obróbki twardego i miękkiego kamienia lub do prac renowacyjnych. Nie tylko kształt powierzchni, ale także kolor i faktura kamieni wpływają na wygląd kamiennej elewacji, która z biegiem czasu albo uszlachetnia się piękną patyną, albo w wyniku działania czynników atmosferycznych i kumulujących się uszkodzeń traci swoje walory użytkowe i wzornicze

Niszczycielskie działanie czasu dotyczy też kamieni

To, czy i jak intensywnie elewacja z kamienia naturalnego będzie się starzeć pod wpływem czynników fizycznych, chemicznych i/lub biologicznych, zależy od wielu czynników - czy jest to odporność samego wybranego kamienia naturalnego, czy rodzaj konstrukcji, czy też warunki panujące w danym miejscu lub klimat. Największym wrogiem kamienia jest woda we wszystkich swoich stanach skupienia. Do tego dochodzi działanie powietrza, i oba te czynniki oddziałują na kamienie powodując ich kruszenie się. Podobnie jak w przypadku konstrukcji drewnianych, szczególnie zagrożone są strefy styku, wszelkiego rodzaju obszary spoin, gdzie może gromadzić się wilgoć i rozpuszczone w niej szkodliwe sole. Dalsze możliwości zniszczenia stwarzają wewnętrzne naprężenia w kamieniu, które mogą spowodować, że początkowe mikropęknięcia przekształcą się w wyraźnie widoczne rysy - szczególnie podatne na to są skały ilaste i metamorficzne. Z kolei miękkie i porowate piaskowce są szczególnie narażone na rozszerzalność cieplną i mróz. Zwłaszcza w strefach przylegających do ziemi i w strefach przypodłogowych każda skała jest zagrożona odpryskami spowodowanymi obciążeniem solą. Mech, algi i porosty mogą również siać spustoszenie w elewacji z kamienia naturalnego, dlatego też wszystkie ich uszkodzenia, bez względu na pochodzenie – silne zabrudzenia, przebarwienia, odpryski, nadżerki, rysy, pęknięcia, itd. – należy dokładnie skatalogować i przeanalizować w ramach starannej inwentaryzacji, aby ustalić ich przyczyny. Czasami można wyeliminować niektóre czynniki powodujące uszkodzenia, a zawsze można i należy opracować sposoby, rodzaje i zakres prac renowacyjnych.

Staranna konserwacja przed pracochłonną renowacją

W wielu przypadkach niezbędne będą odpowiednie badania konserwatorskie, a być może nawet naukowe na miejscu i w laboratorium, aby móc precyzyjnie określić rodzaj znalezionego i zniszczonego kamienia oraz ewentualne immisje zanieczyszczeń. Jeśli budynek lub elewacja z kamienia naturalnego są w części tak zniszczone, że sama stała konserwacja nie wystarcza do ich zachowania, nieunikniona jest renowacja. Stosowane w tym celu techniki i procedury obejmują czyszczenie, zabezpieczanie, wzmacnianie i impregnację tkanki budowlanej, odnawianie lub wymianę uszkodzonych części, aż po rekonstrukcję w celu odtworzenia i ponownego wykorzystania uszkodzonych lub już nieistniejących kamieni naturalnych, ornamentów i rzeźb na podstawie kopii lub odlewów.

Kamieniarstwo lub bardziej ogólnie obróbka kamienia to tworzenie budynków, konstrukcji i rzeźb przy użyciu kamienia jako podstawowego materiału. Jest to jedno z najstarszych zajęć i zawodów w historii ludzkości. Wiele z długowiecznych, starożytnych schronień, świątyń, pomników, artefaktów, fortyfikacji, dróg, mostów i całych miast zostało zbudowanych z kamienia. Tak było, jest i – miejmy nadzieję – jeszcze długo tak będzie. I nie zmieni tego fakt, że od czasu wynalezienia w 1864 roku przez niejakiego Pierre-Émile Martin przemysłowej metody produkcji stali konstrukcyjnej (to też rewolucja przemysłowa, tylko nie wiadomo jaki jej przydać numer – są różne zdania na ten temat), to żelazobeton jest w budownictwie każdego rodzaju absolutnym Numerem 1 – o czym dowiecie się z kolejnej pogadanki (a może raczej popisanki…).

Zdjęcie autorstwa -All Gizah Pyramids in one shot. http://liberato.org/2006/11/11/all-gizah-pyramids Author http://liberato.org Ricardo Liberato