Obnova cirkevných stavieb

S výstavbou cirkevných stavieb sa na našom území začalo už v druhej polovici prvého tisícročia nášho letopočtu. Z týchto stavieb sa však do dnešných dní takmer žiadne nezachovali. Výnimku tvorí Kostol sv. Markéty Atiochijskej v Kopčanoch. Archeológom a historikom sa podarilo dokázať, že pôvodná zachovaná časť je z obdobia Veľkomoravskej ríše [1]. Vo väčšej miere sa zachovali cirkevné stavby z 12. storočia a sú predmetom záujmu obnovy. V prípade mnohých stavieb sa uplatnila roztieraná murovacia malta a následne sa realizovali vnútorné aj vonkajšie omietky.

Na cirkevných stavbách možno nájsť omietky staré niekoľko stoviek rokov, väčšinou ide o fragmenty, ktoré treba ako autentické svedectvo minulosti starostlivo chrániť. Na mnohých stavbách sa nachádza spravidla niekoľko omietkových vrstiev, tak ako sa postupne na zvislé konštrukcie nanášali počas jednotlivých opráv fasády alebo interiérových stien. Pri obnove treba potom rozhodnúť, ktorá vrstva sa bude rešpektovať, teda ktorej sa prispôsobí návrh zloženia doplňujúcich alebo náhradných omietkových mált a výsledný vzhľad fasády.

Základné suroviny na výrobu omietok
Základné suroviny na výrobu omietok tvoria spojivá, plnivá, voda, prímesi a prísady. Ako spojivo sa na výrobu mált na omietanie v minulosti uplatňovali všetky známe druhy spojív, íl, vzdušné a hydraulické vápno, sadra a cement. K spojivám, predovšetkým k vápnu, sa pridávali prímesi, ktoré mali za úlohu buď zlepšiť vlastnosti omietky, alebo pri zachovaní vlastností znížiť cenu omietok. Uplatňovali sa suroviny, ktoré reagovali s vápnom puzolánovou alebo hydraulickou reakciou, napríklad drvený keramický črep, popol z rozličných organických materiálov, predovšetkým zo slamy, dreva alebo aj z usušených výhonkov viniča.

Hlavným plnivom do mált na omietanie sú piesky. Na zlepšenie mechanických vlastností, najmä ťahových, sa používali skôr prírodné, v súčasnosti syntetické vlákna.

Prísady sú látky, ktoré v malom množstve ovplyvňujú spracovateľnosť, pórovitosť, nasiakavosť, mrazuvzdornosť a prídržnosť k podkladu, obmedzujú tvorbu trhlín a zvyšujú pevnosť.

Spojivo do omietok vhodných na cirkevné stavby
Súčasťou omietok určených na cirkevné stavby sú spojivá ako vápno, vzdušné vápno s puzolánovými prímesami, hydraulické vápno, ale aj cement. Druh spojiva súvisí s vekom povrchovej úpravy a s možnosťami vtedajších staviteľov získať určitý druh spojiva – buď vyrobeného v blízkosti stavby, alebo dovážaného, niekedy dokonca aj z veľkých vzdialeností.

Pri rozboroch existujúcich omietkových mált sa spravidla zistí prítomnosť vápenného spojiva, ktoré obsahuje viac alebo menej zložiek dodávajúcich omietkam hydraulické vlastnosti. Tieto zložky môžu byť buď súčasťou vápna, v tom prípade išlo o hydraulické vápno, alebo sa k vzdušnému vápnu pridala puzolánová, prípadne hydraulicky reagujúca prímes.

Puzolán je kremičitý alebo kremičito-hlinitý materiál, ktorý má sám osebe malé alebo žiadne vlastnosti spojiva, ale v jemnej mletej forme za prítomnosti vody reaguje s hydroxidom vápenatým pri bežných teplotách, pričom sa vytvárajú zlúčeniny s významnými vlastnosťami spojiva, ktoré sú nerozpustné vo vode.
Puzolány možno v zásade rozdeliť podľa pôvodu na prírodné a technogénne. Prírodné puzolány majú buď vulkanický (tufy), alebo sedimentárny (tufity, kremelina) pôvod. Pôvodným puzolánovým materiálom, od ktorého dostali materiály s podobným charakterom názov, boli vyvreliny nachádzajúce sa na úpätí Vezuvu. Nie každý vyvretý materiál je vysoko puzolánovo aktívny. Najreaktívnejšie prírodné puzolány sa nachádzajú na ostrove Santorini v Grécku, v okolí Vezuvu a na ostrove Pagan v západnom Pacifiku. V Európe sa v súčasnosti využíva predovšetkým rýnsky tras, a to ako súčasť niektorých druhov suchých maltových zmesí, ponúkaných na našom trhu.

Technogénne puzolány sa buď cielene pripravujú vypaľovaním ílovitých surovín kaolinitického typu, sem patrí predovšetkým metakaolín, ktorý vďaka amorfnému stavu reaguje s vápnom, alebo sa využívajú niektoré odpadové materiály. Puzolánovú aktivitu vykazujú anorganické zvyšky po spaľovaní prírodných organických látok – popol a popolček, ktoré obsahujú reaktívne formy oxidu kremičitého a hlinitého, napríklad popol z pšeničnej slamy obsahuje až 70 % amorfného SiO2. V minulosti, ale aj v súčasnosti získava pozornosť drvený alebo jemne mletý tehlový črep. Ten reaguje s vápnom v závislosti od zloženia suroviny, teploty výpalu a veľkosti zrna. Tehlový črep, ako aj ďalšie druhy puzolánov zvyšujú pevnosť a zlepšujú ďalšie úžitkové vlastnosti omietok. Kúsky tehál v omietke južnej fasády zámku v Českom Krumlove vidieť na obr. 1. Omietka je po približne 600 rokoch veľmi pevná, súdržná, s dobrou priľ­navosťou k podkladu.

V neskorom stredoveku a v novoveku sa vyrábalo vápno vzdušné alebo čiastočne hydraulické – podľa toho, aké zloženie mala surovina použitá na výrobu. Ak sa dnes hovorí o omietkach na historických stavbách, treba si uvedomiť, že vápna vyrábané dnes a v minulosti sa líšia svojou kvalitou, najmä obsahom oxidu, respektíve hydroxidu vápenatého [2]. V súčasnosti sa v stavebníctve používa najčastejšie vápno s označením CL 90, ktoré podľa STN EN 459-1: 2011 (Stavebné vápno. Časť 1: Definície, požiadavky a kritériá zhody) obsahuje CaO + MgO viac ako 90 %, pričom obsah MgO < 5 %, ale podľa technických listov je však obsah CaO zvyčajne viac ako 96 %. Vápno vyrábané v minulosti obsahovalo menej vzdušného vápna, teda CaO, v prospech hydraulických zložiek. Ak sa na obnovu fasády použije biele (vzdušné) vápno, potom je vhodnejšie vo forme vápennej kaše, ktorá obsahuje približne 50 % sušiny. Dôležité je odležanie kaše, pretože vzniknutý hydroxid vápenatý na seba postupne viaže molekuly vody, vytvára takzvaný hydrogél, ktorý sa prejavuje výbornou plasticitou pripravenej malty. Tvorba hydrogélu na šesťuholníkových kryštáloch hydroxidu vápenatého vidieť na obr. 2. Pôvodne vytvorené kryštály prejdú do formy hydrogélu.

Podľa súčasnej STN EN 459-1 sa vápno rozdeľuje na vzdušné (biele a dolomitické) a vápno s hydraulickými vlastnosťami (prirodzené hydraulické vápno – NHL, zmesové vápno – FL a hydraulické vápno – HL). Hydraulické vápno vyrábané v minulosti je totožné s vápnom s označením NHL, respektíve zmes vzdušného vápna a puzolánovej alebo hydraulickej prímesi zodpovedá vápnu s označením FL. Vápno s označením HL je zmesové vápno s obsahom minimálne 4 až 10 % hm. hydroxidu vápenatého a zvyšok tvoria prímesi, ako sú cement, popolček, vysokopecná troska, vápence a podobne. Tento druh vápna nie je vhodný na historické budovy.

V prípade stavieb postavených do konca 19. storočia a takisto pri obnove fasád v 20. storočí sa začal používať portlandský cement, najčastejšie v kombinácii s vápnom. V takzvaných tvrdých omietkach z jemnozrnného betónu, používaných na sokle alebo šambrány okien, sa používal cement samostatne, bez pridania vápna.

Okrem vápna sa v interiéri používalo aj sadrové spojivo vo forme bežných omietok, v prípade cirkevných stavieb ako umelý mramor, pričom ozdobná vrstva sa vytvorila špeciálnou technikou zapracovania farebných pigmentov do sadrovej zmesi [3]. V exteriéri, teda na fasáde, sa sadra nepoužívala, a to najmä pre jej pomerne vysokú rozpustnosť vo vode (256 mg CaSO4.2H2O v 100 g vody pri 20 °C). Ak sa niektoré štukové prvky osadili v exteriéri, vždy sa ošetrili hydrofobizačným prostriedkom. V minulosti sa používala ľanová fermež.

Obnova omietok
Pri obnove omietok na historicky cenných budovách platí základná zásada zachovania autentického materiálu v čo najväčšej miere. Súdržnosť plochy omietok je vhodné konsolidovať. Najčastejšie sa odporúča vápenná voda alebo organokremičité produkty. Vápenná voda sa pripravuje zmiešaním vápenného hydrátu, a to v množstve minimálne 2 g na 1 liter vody (viac nie je na škodu). Z vápenného hydrátu sa časť zodpovedajúca nasýtenému roztoku hydroxidu vápenatého (1,6 g Ca(OH)2 v 1 litri vody) rozpustí a zvyšok ostane v nerozpustenej forme sedimentovaný na dne nádoby. Na ošetrenie sa potom používa číra kvapalina nad nerozpusteným podielom. Vzhľadom na charakter vápennej vody treba aplikáciu nástrekom realizovať minimálne stokrát, aby sa dosiahol patričný účinok spevnenia.

Na obr. 3 vidieť snímok z elektronického mikroskopu degradovanej, približne 600-ročnej vápennej malty. Na obr. 4 vidieť maltu po sto nástrekoch vápennej vody. Na snímke vidieť, že vzniknuté trhliny sa výrazne zmenšili a na povrchu sa vytvorila vrstva, ktorá predstavuje novovzniknutý kalcit.

Obr. 3 Degradovaná vápenná malta	Obr. 4 Vápenná malta po aplikácii vápennej vody
Obr. 5, 6 Svetlé miesta omietky po odstránení nesúdržných častí silnejším prúdom pri aplikácii vápennej vody

Pri neodbornej aplikácii vápennej vody (príliš prudký prúd) sa uvoľňujú nesúdržné časti omietky (obr. 5 a 6). Preto treba realizovať nástreky veľmi opatrne, radšej skôr jemným kvapôčkovým postrekom alebo veľmi ľahkým striekaním.

Organokremičitých produktov je na trhu niekoľko a rovnako ako vápenná voda sa aplikujú nástrekom.
Nesúdržné alebo silno degradované plochy omietky by sa mali odstrániť a nahradiť maltou s podobným zložením. Návrh zloženia malty závisí od zloženia a stavu existujúcej omietky [4]. Zvyčajne sa stanovuje pomer miešania, teda pomer množstva spojiva ku kamenivu, ďalej granulometria kameniva, druh spojiva a prítomnosť ďalších zložiek, ako sú vlákna, organické prísady a podobne.

Zároveň je vhodné stanoviť vlhkostný profil a obsah vodorozpustných solí po výške omietky, respektíve muriva pod ňou. Obsah solí vo výškovom profile je veľmi dôležitý, pretože pri chýbajúcom dažďovom odkvape sa môžu do omietky a muriva dostať najmä dusičnany, a to aj na vyšších poschodiach stekaním vody zo strechy. Dusičnany sú produktom mikrobiologickej transformácie amoniakálnych látok obsiahnutých v exkrementoch zvierat, v tomto prípade predovšetkým vtákov.

Dusičnan vápenatý je hygroskopická látka, ktorá na svoj povrch viaže vodu a môže spôsobiť trvalé zvlhčenie muriva (obr. 7), ktoré nemožno odstrániť inak ako jeho odsolením.

Návrh zloženia malty musí zohľadniť kvalitu vápna vyrábaného v súčasnosti a skutočnosť, že rozbor sa realizoval na omietke, ktorá už má za sebou podstatnú časť životného cyklu. Navrhnutá malta musí mať nielen podobné chemické a technologické vlastnosti ako pôvodná omietka, ale aj podobné fyzikálne vlastnosti, a to z hľadiska pórovitosti, mechanických vlastností a teplotnej rozťažnosti. Ak sa tieto parametre nezohľadnia, zvyčajne to vedie k poruchám nanesenej omietky.

Kvalita obnovy povrchových úprav
Pri aplikácii omietkových mált je dôležitá kvalita podkladu, malty a spôsob aplikácie malty. Nemenej dôležité sú aj podmienky, za ktorých malta tvrdne. Na historické budovy sa odporúčajú malty pripravené na stavbe. Tieto malty umožňujú širokú variabilitu zloženia. V prípade týchto mált možno zvoliť špecifickú granulometriu piesku, možno pridávať tradičné prísady. Všeobecné podmienky spracovania vápenných mált a pokyny na zamedzenie vzniku škôd sa nachádzajú v smernici WTA 2-7-01/D [5].

V niektorých prípadoch sa odporúča použiť vápenné malty vo forme suchých omietkových zmesí, ktoré neobsahujú cement, sú pripravené iba z vápenného hydrátu alebo obsahujú prímesi puzolánového charakteru. Tieto omietky majú stále zloženie, ktoré sa kontroluje a zaručuje konštantné vlastnosti omietkových mált. V technických listoch sa zvyčajne uvádza pevnosť v ťahu pri ohybe a tlaku, prídržnosť k podkladu a faktor difúzneho odporu. Prítomnosť cementu sa uvádza v bezpečnostnom liste.

Pri aplikácii omietkových mált treba rešpektovať, že vytváranie pevnej štruktúry, teda tvrdnutie omietok, závisí od podmienok prostredia. V letných mesiacoch v priebehu slnečného počasia je vhodné omietky chrániť proti slnečnému žiareniu a zvlhčovať vodou, aby sa voda odparovala postupne a netvorili sa trhliny. Omietkarské práce sa neodporúča vykonávať v jesenných mesiacoch, keď teplota v noci klesá pod 5 °C a niekedy až pod 0 °C. V takom prípade voda prítomná v omietke zmrzne a vytvorený ľad môže kryštalizačným tlakom spôsobiť až rozpad omietky. Stav omietky po štyroch mesiacoch po aplikácii omietky koncom novembra, pričom teplota klesla pod 0 °C po dvoch dňoch po aplikácii, vidieť na obr. 8.

Obr. 8 Poškodená malta aplikovaná v jesennom období	Obr. 9 Dlhodobo zatvrdnutá omietka vplyvom nevhodne zvoleného zloženia malty a jej aplikácie

Ďalšou poruchou, s ktorou sa možno stretnúť po nanesení omietky, je jej dlhodobé zavlhčenie a pomalý priebeh karbonatácie vápna. Na obnovu omietok sa odporúča malta s malým množstvom cementu. Nízka koncentrácia cementu nezaručí dostatočné spevnenie omietky jeho hydratáciou. Hlavným spojivom je vzdušné vápno, ktoré na spevnenie potrebuje CO2 zo vzduchu. V prípade hladených omietok sa cement vytiahne do povrchovej vrstvy, kde vytvorí nepriepustnú bariéru pre CO2, ktorý nemôže prenikať do omietky, a tiež pre zámesovú vodu, ktorá sa nemôže odpariť. Tento stav môže byť dlhodobý a pri nízkych teplotách môže viesť až k rozpadu silno zavlhnutej omietky (obr. 9). Fenolftaleínovým testom sa dokázala prítomnosť neskarbonatovaného vápna (fialové zafarbenie) (obr. 10). Vápno bolo skarbonatované a omietka pevná iba v oblasti trhlín, ktorými mohol do omietky prenikať CO2.

Sanačné omietky
Tento druh omietok povoľujú pracovníci pamiatkovej ochrany použiť na rekonštrukciu historických budov len výnimočne. Ich aplikácia totiž vyžaduje úplné odstránenie existujúcich omietok, a to až do výšky 80 cm nad hranicou vzlínajúcej vlhkosti. Sanačné omietky sú vhodným doplnkom ďalších sanačných opatrení. Majú špecifické vlastnosti, obsahujú sústavu pórov, ktoré umožňujú ukladanie solí a transport vodnej pary. Nechuť používať sanačné omietky spočíva najmä v tom, že tieto malty obsahujú hydrofobizačné prostriedky, ktoré spôsobujú menšiu nasiakavosť omietky, a preto sa mierne zvyšuje výška vzlínania vlhkosti. Vyrovnávajúca podkladová vrstva pod sanačnú omietku by nemala brániť transportu vzlínajúcej vody s vodorozpustnými soľami do omietky. Vrchná vrstva sanačného omietkového systému je viac hydrofobizovaná, voda sa v nej pohybuje prevažne vo forme vodnej pary. Ukladanie solí vo vyrovnávajúcej podkladovej vrstve sanačného omietkového systému vidieť na obr. 11.

Obr. 11 Ukladanie kryštálikov soli vo vyrovnávajúcej vrstve a v sanačnej omietke s optimálnou hydrofobizáciou	Obr. 12 Vyrovnávacia vrstva s vysokou hydrofobizáciou a výrazne menším množstvom kryštálov

Ak je hydrofobizácia vyrovnávajúcej podkladovej vrstvy vyššia, transport vody s vodorozpustnými soľami je ťažší, soli sa zhromažďujú v murive a môže dôjsť k poškodeniu. Na obr. 12 je vyrovnávajúca vrstva s vysokou hydrofobizáciou s výrazne menším množstvom kryštálov.

Sanačné omietky sa dodávajú ako sanačný systém vo forme prefabrikovaných zmesí. Ich vlastnosti musia vyhovovať smernici WTA 2-9-91 s doplnkom 2-6-99/D [6].

Záver
V prípade väčšiny cirkevných stavieb ide o staré budovy z autentických materiálov, ktoré treba zachovať, čo predstavuje základnú požiadavku pracovníkov pamiatkovej starostlivosti v súlade s Benátskou chartou. Doplnenie a náhrada degradovaného stavebného materiálu sa musia voliť v súlade s pôvodným materiálom tak, aby sa zabezpečila technologická a materiálová kompatibilita.

V rámci obnovy povrchov historických stavieb treba rešpektovať tak požiadavky pamiatkarov na spôsob obnovy a druhy použitých materiálov, ako aj technologické zásady. Optimálny výsledok sa dosiahne pri zhode všetkých zúčastnených strán a kvalitne realizovaných prácach.

Príspevok vznikol ako súčasť projektu špecifického výskumu financovaného z FAST-S-11-23/1217.

TEXT: prof. RNDr. Pavla Rovnaníková, CSc.
FOTO: archív autorky

Prof. RNDr. Pavla Rovnaníková, CSc., pôsobí v Ústave chémie Stavebnej fakulty VUT v Brne.

Literatúra
1.    Pojsl, M.: Počátky a vývoj církevní architektury. In: Církevní stavby. Stavební kniha 2012. Praha: ČKAIT, 2012. s. 7 – 20.
2.    Kotlík, P. a kol.: Vápno. Praha: Společnost pro technologie ochrany památek, 2001. 77 s.
3.    Sádra v památkové péči. Sborník semináře. Praha: Společnost pro technologie ochrany památek, 2002. 42 s.
4.    Rovnaníková, P.: Omítky. Chemické a technologické vlastnosti. Praha: Společnost pro technologie ochrany památek, 2002. 90 s.
5.    Vápenné omítky v památkové péči. 1. vydání. Směrnice WTA 2-7-01/D. Praha: Vědeckotechnická společnost pro sanace staveb a péči o památky WTA CZ, 20 s.
6.    Sanační omítkové systémy. Směrnice WTA 2-2-91, včetně doplňku 2-6-99/D. 1. vydání. Směrnice WTA 2-7-01/D. Praha: Vědeckotechnická společnost pro sanace staveb a péči o památky WTA CZ. 20 s.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.