O kamieniu

Tym razem Berlin. Przez lata odbudowywany. Na każdym kroku duże inwestycje z niebagatelnym udziałem kamieniarstwa. W tym bardzo dużo prac wykonanych przez polskie firmy kamieniarskie.
W ostatnim czasie, niestety, zaczęły dochodzić wiadomości, że jakość wyrobów z Polski jest zła. Wskazywane są konkretne obiekty. Jak ten na zdjęciach: Dworzec Główny DB w Berlinie – jakby nie patrzeć, dość reprezentacyjne miejsce.

Do zabudowania były elementy blokowe – stosunkowo prosta robota, wystarczyłoby tylko trochę staranności i kultury kamieniarskiej. Ale chyba ktoś zapomniał, że granit nie jest odporny na wykruszenia i wymaga dbałości o krawędzie. A jeżeli już dojdzie do jakiegoś nieszczęśliwego przypadku, to klejenie winno odbyć się z takim skutkiem, by było „prawie” niezauważalne.

Wydawać by się też mogło, że wycięcie elementu do kąta prostego jest najzwyklejszą czynnością kamieniarską. Że trudniej jest przyciąć element o płaszczyznach ustawionych pod innym, niż 90 stopni, kątem. Zdjęcia jednak temu przeczą. Można zastanawiać się, czy to znowu dotrzymanie kryterium najniższej ceny odbyło się kosztem jakości, czy jakość nie nadążyła za ceną.

I znowu straciła cała branża kamieniarska, bo na dobrą opinię pracuje się latami, a złą zyskuje w jednej chwili. A pytanie „dlaczego tak?” samo pcha się na usta.

W poprzednich numerach Kuriera Kamieniarskiego omawiałem właściwości mechaniczne materiałów kamiennych: wytrzymałość na ściskanie, zginanie i odporność na wyrwanie kotwy montażowej. W  tym tekście opiszę sposób określania gęstości i porowatości materiałów zgodnie z PN-EN 1936:2010-05P „Metody badań kamienia naturalnego. Oznaczanie gęstości i gęstości objętościowej oraz całkowitej i otwartej porowatości.”.

W normie pojawiają się dwa rodzaje gęstości: objętościowa i zwykła oraz dwa rodzaje porowatości: otwarta i całkowita.
Gęstość objętościowa (ρb) to stosunek masy wysuszonej próbki do jej objętości, czyli brana jest pod uwagę objętość próbki poddanej badaniu wraz z objętością pustych przestrzeni (otwartych i zamkniętych porów). Gęstość (ρr) jest to stosunek masy wysuszonej próbki do objętości części stałej, czyli bez brania pod uwagę objętości pustych przestrzeni.
Porowatość otwarta jest to wyrażony w procentach stosunek objętości otwartych porów (takich, do których może wniknąć nowy płyn) do objętości próbki do badania. Porowatość całkowita jest to wyrażony w procentach stosunek objętości otwartych i zamkniętych porów do badanej objętości.

Gęstość objętościowa i porowatość otwarta

Dla wszystkich wyrobów kamieniarskich badanie to wykonuje się co 2 lata – najczęściej wykorzystując próbki przygotowane do badania wytrzymałości na ściskanie (sześcian o boku 50 mm). Próbki są suszone w temperaturze 70^oC do stałej masy. Następnie, po ostygnięciu w eksykatorze, są ważone (md). Umieszczenie w eksykatorze jest konieczne ze względu na zabezpieczenie próbek przed pochłanianiem wilgoci z powietrza.
Kolejny etap badania polega na wtłoczeniu w pory kamienia wody. Wykonuje się to w naczyniu próżniowym. Najpierw utrzymuje się próbki przez
120 minut w ciśnieniu obniżonym do około 2 kPa (0,2% przeciętnego ciśnienia atmosferycznego) w celu usunięcia powietrza z otwartych porów kamienia. Potem, zachowując próżnię, do naczynia powoli wprowadzana jest zdemineralizowana woda, aż do całkowitego zanurzenia próbek. Po tym przywrócone zostaje ciśnienie atmosferyczne i próbki pozostają pod wodą przez następne 24 godziny.

Po tym czasie następuje ważenie próbek w wodzie (mh) i w powietrzu (ms). Na podstawie pomiarów, wykorzystując prawo Archimedesa,
określa się dokładną objętość próbek.

Objętość próbki w cm³ :

Objętość otwartych porów w cm³:

Gęstość objętościowa kamienia w kg/m³:

Porowatość otwarta w procentach:

Gęstość i porowatość całkowita

Badanie to wykonuje się co 10 lat. Norma zakłada możliwość badania dwoma metodami: metoda A (piknometr) i metoda B (objętościomierz Le Chateliera). Pierwsza metoda jest dokładniejsza, dlatego częściej jest stosowana i ona zostanie opisana poniżej.
Próbki z wykonanego wcześniej badania gęstości objętościowej i porowatości otwartej rozdrobnia się oddzielnie do uzyskania wielkości, która pozwoli na przejście pyłu przez sito o wielkości oczka 0,063 mm. Następnie wysuszy się do stałej masy i oddziela około 10 g sproszkowanego kamienia (m_e).

Do piknometru wlewa się zdejonizowaną wodę do połowy pojemności. Następnie wsypuje się odważony pył kamienny i miesza go z wodą w celu rozproszenia go w cieczy. Piknometr poddaje się próżni (2 kPa) do momentu, aż nie będą powstawały pęcherzyki powietrza. Następnie napełnia się piknometr wodą i pozostawia, aż kamienny pył osiądzie na dnie, a woda nad próbką będzie przezroczysta. Ostrożnie dolewa się wody, zatka piknometr korkiem i osusza z zewnątrz (wyciera) – całość waży i zapisuje wynik jako m₁.

Kolejnym etapem jest opróżnienie i wyczyszczenie piknometru, który zostanie wypełniony zdejonizowaną wodą. Pod zatkaniu korkiem i wytarciu ponownie waży się piknometr i zapisuje wynik jako m . Następnie dokonuje się obliczeń 2 za pomocą poniższych wzorów.

Gęstość wyrażona jest wzorem:

Porowatość całkowita wyrażona jest wzorem:

W ten sposób wyznaczone zostały podstawowe właściwości skał – gęstość i porowatość. Poznanie gęstości materiału ma znaczenie przy pracach konstrukcyjnych. Projektant musi znać ciężar elementu dla zaprojektowania konstrukcji o takiej nośności, aby mogła ona ten element utrzymać. Powtarzając badania danego materiału wyniki tych badań powinny być do siebie podobne. Jeżeli w kolejnych badaniach występują zmiany gęstości objętościowej kamienia naturalnego, to mogą one świadczyć o zmianach w składzie mineralnym dostarczonego do badań surowca skalnego.
Duża porowatość może też mieć wpływ na inne właściwości materiału. Nie zawsze jest to zależność bezpośrednia, ale można się spodziewać wpływu na nasiąkliwość, mrozoodporność i odporność na szok termiczny. Czyli te parametry, które świadczą o trwałość materiału w zmiennych warunkach użytkowania.

#michalfirlej

Kamień kamieniem – zwykle pozostaje w tle, niezauważony. Tak oczywisty, jak widok Sky Tower na widnokręgu w okolicy Wrocławia, czy wieża Eiffla na pocztówce z Paryża. Są jednak takie realizacje z kamienia, wobec których nie da się przejść obojętnie. Wwiercają się w pamięć nietypowymi rozwiązaniami, twórczym wykorzystaniem lub zaskakującym wyglądem. Albo wszystkim na raz.

Tak jest w przypadku budynku siedziby Stowarzyszenia Autorów i Wydawców SGAE w Santiago de Compostela (A Coruña, Hiszpania). Obiekt znajduje się w uprzywilejowanym punkcie miasta – pomiędzy ogrodem prywatnym i publicznym, w zielonej okolicy, z której roztacza się widok na panoramę zabytkowego miasta.
Dzięki uprzejmości biura architektonicznego Ensamble Studio, które jest autorem projektu, Kurier Kamieniarski może napisać nieco o projekcie i realizacji.
Projekt koncepcyjny tego fragmentu miasta został opracowany przez japońskiego architekta Arata Isozaki i uwzględniał budowę serii budynków dla celów akademickich. Większość z nich już powstała. Główne Biuro SGAE zostało zaprojektowane na zachodnim krańcu dzielnicy Vista Alegre uzupełniając całość i stając się jej granicą.
Opracowanie projektu obiektu powierzono architektom z Ensamble Studio. Głównym projektantem obiektu był Antón García-Abril. Firmą, która zrealizowała prace kamieniarskie była hiszpańska firma Granichán S.L.

Koncepcja architektoniczna budynku łączy ducha miasta Santiago de Compstela z jego współczesną tożsamością wprowadzając do tego połączenia dialog z historią i pamięcią miejsca oraz zachowując ścisły związek z językiem współczesnej sztuki.
Program działania SGAE obejmuje nie tylko działania społeczne z udziałem autorów i wydawców, ale także szeroki zakres działań publiczno-kulturalnych. Budynek jest podzielony na cztery obszary funkcjonalne rozmieszczone na czterech poziomach dostępnych z ogrodu i od strony ulicy. W sumie powierzchnia użytkowa obiektu to trzy tysiące metrów kwadratowych, przeznaczonych dla twórców oraz mieszkańców miasta.

Wielki kamienny mur może być traktowany jako rzeźba monumentalna. Szare kamienne elementy elewacji wykonane z granitu Mondariz Grey pojawiają się w jednej z najczystszych form: nieregularnych ciosów o zmiennej geometrii i wielkości, wybranych bezpośrednio w kamieniołomie spośród odpadów poprodukcyjnych. Konstrukcja muru – zależnie od pory dnia i roku – w zróżnicowany sposób przepuszcza światło. Druga ze ścian jest wykonana ze szkła podświetlanego i razem z przeciwległą – kamienną – tworzy pewien rodzaj imponującego witrażu.
Jak łatwo sobie wyobrazić, skonstruowanie kilkudziesięciometrowej ściany, zrealizowanej z odpadów kamieniołomu było dość skomplikowane. Nie było możliwe przygotowanie projektu realizacyjnego. Projekt powstawał w sposób dynamiczny na terenie kamieniołomu. To tu kolejne elementy dopasowywano do siebie tworząc konstrukcję łukowej ściany. Tu również wyznaczono miejsca powiązania ze sobą ciosów skalnych. Gotowy obiekt, w skali 1:1, wybudowany więc został w kamieniołomie. Konstrukcja, po dokładnym oznakowaniu, została kamień po kamieniu przewieziona na plac budowy i tam powtórnie złożona.

Obiekt, zaprojektowany w 2005 roku, doczekał się realizacji w 2007.
Ten obiekt, to nie jedyna interesująca realizacja biura Ensamble Studio. Kolejną zaprezentujemy w następnym wydaniu Kuriera Kamieniarskiego.

Zdjęcia: Roland Halbe

Więcej zdjęć na www.facebook.com/KurierKamieniarski

Ten budynek zwrócił moją uwagę w czasie wizyty w Krakowie. Jest to Muzeum Sztuki i Techniki Japońskiej „Manggha”. Obiekt powstał w latach 90-tych XX w. i wzbudzał duże uznanie. W 2006 roku został wybrany jako jedna z 20 najciekawszych realizacji architektonicznych w Polsce po 1989 roku w konkursie „Polska. Ikony architektury.”

Niestety... Już 10 lat po otrzymaniu tego lauru, z punku widzenia kamieniarskiego, prezen-tuje się raczej rozpaczliwie. Pytanie: czy sąsiedztwo Wisły tak źle wpłynęło na trwałość montażu, czy tylko nie najlepiej wykonane prace kamieniarskie?

Jak widać na zdjęciach kamień złuszcza się, jest brudny i pełen zacieków oraz plam. Również opaska (cokół) wykonana z granitu jest brudna. Dodatkowo montaż wykonany był tylko na klej i to prawdopodobnie nie najlepszy. Zabrakło kotwienia, więc elementy po prostu odpadają.

Projektant chyba podjął złe decyzje zarówno w zakresie doboru materiału jak i technologii montażu. Oceniając aktualny stan widać, że kamień nie został też zaimpregnowany. Dziwne to, gdyż wszyscy wiedzą, że powietrze w Krakowie jest bardzo zanieczyszczone i przez to jest bardzo agresywne dla kamienia. W czasie kiedy powstawał budynek działały jeszcze huty w Skawinie i Nowej Hucie wprowadzające do atmosfery ogromne ilości zanieczyszczeń. Impregnacja po montażu bez wątpienia poprawiłaby sytuację.

Nie należy jednak wszystkich win przypisywać projektantowi. Wykonawca chyba również nie podszedł do roboty z należytą starannością. Przecież nawet jeśli projektant nie uwzględnia konieczności zabezpieczenia kamie-nia impregnatem, to można —a nawet trzeba —o to walczyć. Po latach nikt nie będzie pytał o projektanta i impregnację —wszyscy natomiast zapamiętają obrazki jakie sfotografowałem. I na tej podstawie, zanim ktokolwiek podejmie decyzję mocno się zastanowi, czy użyć kamienia we własnej inwestycji.

Na tle 20-letniego obiektu pobliski prastary Wawel pokazuje wysoki kunszt średniowiecznych kamieniarzy. Jednak ten, kto jest na etapie podejmowania decyzji inwestycyjnych, prędzej zwróci uwagę na współczesny budynek i fatalny wygląd jego kamieniarki.

I jak tu nie zadać tytułowego pytania: „dlaczego, tak?”

Pod koniec lat 90. tajwańska firma Lung Meng Tech opracowała technologię wytwarzania papieru bez konieczności używania miazgi drzewnej, zamiast której zastosowano węglan wapnia oraz polietylen o dużej gęstości. Wkrótce nowa metoda zyskała niemałą popularność i w następnych latach kamienny papier, nazwany tak ze względu na obecność proszku mineralnego wykorzystywanego do jego produkcji, został opatentowany w 40 różnych krajach na całym świecie.

Głównym składnikiem kamiennego papieru —około 80% —jest węglan wapnia (CaCO3). W naturze węglan wapnia stanowi ponad 4% składu skorupy ziemskiej i jest podstawowym komponentem wielu minerałów takich jak kalcyt i aragonit, które odgrywają ważną rolę w procesach skałotwórczych. Znajduje się także w dużych ilościach w wodzie, zazwyczaj w formie wodorowęglanu wapnia Ca(HCO3)2. Za pośrednictwem wody jest przyswajany przez zwierzęta i wykorzystywany do budowy ich szkieletów.

Drugim podstawowym składnikiem kamiennego papieru jest HDPE (High-Density Poliethylene), czyli polietylen o dużej gęstości. Polimer ten jest powszechnie wykorzystywany do produkcji wyrobów plastikowych, takich jak butelki, nakrętki i wiele innych. W procesie wytwarzania kamiennego papieru służy jako spoiwo ze względu na swą elastyczność i wytrzymałość.

Kamienny papier grubością jest zbliżony do tradycyjnego, ma jednak od niego gładszą powierzchnię. Można go z powodzeniem używać w drukarkach tuszowych —ze względu na większą podatność na wysokie temperatury, nie sprawdza się w drukarkach laserowych. Znajduje zastosowanie w produkcji wszelakiego rodzaju wyrobów papierniczych, zwłaszcza opakowań, map, note-sów, tacek itd. Jest odporny na działanie wody i tłuszczu, a także trudniej ulega podarciu niż zwyczajny papier. Z tego właśnie powodu używa się go w produktach, które mają z założenia być bardziej odporne na zniszczenia i zużycie.

Papier kamienny jest także przyjazny środowisku. Stanowi to jego główną zaletę. Produkcja papieru tradycyjnego wiąże się ze zuży-ciem dużej ilości wody oraz koniecznością wycinki drzew. Z kolei wytwarzanie papieru kamiennego w ogóle nie wymaga użycia wody, a pozostawiony na około rok czasu w naturze zdegraduje się do całkowicie naturalnego i nieszkodliwego proszku mineralnego, który może zostać ponownie użyty do produkcji papieru. Jego spalanie nie powoduje wydzielania się toksycznych związków do atmosfery. Można też poddać go recyklingowi. Oprócz tego ulega fotodegradacji, to znaczy rozkłada się pod wpływem długotrwałego działania promieni słonecznych.

Papierowi z kamienia można przypisać kilka cech, które przemawiają zdecydowanie na jego korzyść. Jest miły w dotyku, jakby aksamitny —spece od marketingu od razu nazwali to „luksusowy dotyk” i kamienny papier jest intrygującą ciekawostką wśród gadżetów reklamowych. Ma przyjazny dla oka odcień bieli. Jego wytrzymałość na rozerwanie jest zauważalnie wyższa niż tradycyjnego papieru. A dla osób zwracających uwagę na aspekt ochrony środowiska jest alternatywą dla papieru wytwarzanego metodami tradycyjnymi. Ponoć jego produkcja pochłania o połowę mniej energii.
Zwiększona wytrzymałość w połączeniu z mniejszym obciążeniem dla środowiska mogą sprawić, że kamienny papier w przyszłości zdetronizuje swojego starszego brata i stanie się podstawą dla większości wyrobów papierniczych. Póki co pozostaje jedynie ciekawostką, która wciąż oczekuje na większe zainteresowanie ze strony potencjalnych użytkowników.