docmiedź w architekturze
download 
Reklamacja Transkrypt
miedź w architekturze
MIEDŹ W ARCHITEKTURZE Wydawca: Polskie Centrum Promocji Miedzi Pl. Jana Pawła II nr 1 50-136 Wrocław tel. +48 (71) 78 12 502 www.miedz.org.pl Tłumaczenie z wersji angielskiej: „THE COPPER BOOK for Architecture” © 2006 Polskie Centrum Promocji Miedzi Autor wersji oryginalnej: © 2002 Outokumpu Copper. Pierwsze wydanie 2002. Specjalne podziękowania autorów dla Plåstlageriernas Riksförbund, PLR za udostępnienie zdjęć i tekstów na potrzeby tej publikacji. Zdjęcie na okładce: Biurowce, Sztokholm, Szwecja. MIEDŹ W ARCHITEKTURZE Katedra w Helsinkach Finlandia Mamy nadzieję, że niniejsza książka MIEDŹ W ARCHITEKTURZE, która jest rodzajem encyklopedii, stanie się źródłem wiedzy zarówno dla tych użytkowników, którzy poszukują ogólnych informacji na temat miedzi, jak i tych, którym są potrzebne szczegółowe dane. Wierzymy, że architekci, projektanci, osoby zarządzające projektami oraz inni czytelnicy z zadowoleniem przyjmą niniejszą publikację i że dostarczy im ona wielu cennych informacji. Mamy nadzieję również, że niniejsza książka będzie wykorzystywana w celach edukacyjnych. Miedź jest materiałem powszechnie wykorzystywanym w wielu dziedzinach życia. Najwięcej miejsca poświęciliśmy na przedstawienie zastosowania miedzi w architekturze, szczególnie w budownictwie i inżynierii. Ze względu na to, że koncentrujemy się na omówieniu produktów z blachy miedzianej w budownictwie, rozdziały dotyczące instalacji, rysunków, opisów technicznych, itp. zajmują większą część całej książki. Pragniemy, aby ta publikacja była zarówno źródłem wiedzy, jak i inspiracji, a także zachęcała do badania nowych możliwości użycia miedzi w architekturze. Celem niniejszej książki jest przybliżenie czytelnikom problematyki związanej z wykorzystywaniem materiałów miedzianych w architekturze - zarówno producentom, sprzedawcom, jak również użytkownikom. Mamy nadzieję, że niniejsza publikacja dostarczy czytelnikom wielu cennych informacji na temat produktów wykonanych z miedzi oraz wzbogaci ich wiedzę z zakresu praktycznego zastosowania tego metalu. MIEDŹ W ARCHITEKTURZE została opublikowana w kilku językach i rozpowszechniana jest w wielu krajach. Jeśli podawane w niej specyfikacje i normy różnią się od tych zalecanych w konkretnej dziedzinie lub jeśli potrzebne są precyzyjniejsze informacje, prosimy o kontaktowanie się z lokalnymi władzami nadzorującymi budownictwo, Izbami Handlowymi lub podobnymi instytucjami. Każde następne wydanie będzie przejrzane i poszerzone, dlatego będziemy wdzięczni za wszelkie uwagi i sugestie. Zapraszam do lektury pierwszego wydania MIEDZI W ARCHITEKTURZE. Lennart Engström Wydawca Unibank Kopenhaga, Dania Fasady z miedzi Nordic BrownTM SPIS TREŚCI Informacje ogólne Wstęp Historyczny przegląd źródeł i zastosowania miedzi 11-14 Miedź (Cu) Występowanie Wydobywanie i przetwarzanie rudy Popyt i podaż Pierwiastek metaliczny Gdzie można znaleźć miedź Gdzie i jak wydobywa się miedź Ile miedzi się produkuje, a ile zużywa Jaki jest wpływ stosowania miedzi na środowisko Miedź jako niezbędny element odżywczy Korzystna rola miedzi w organizmie człowieka 15 16 16 17 18 18-19 19 Uwarunkowania środowiskowe Przetwarzanie miedzi Od rudy miedzi do płyt miedzianych Recykling miedzi Własności miedzi Standardy i wymiary Technologia 22 22 22 23 Miedź Cu-OF, Cu-ETP, Cu-DLP, Cu-DHP Mosiądz, mosiądz wysokoniklowy Brąz berylowy, brąz, brąz cynowy, brąz aluminiowy Miedzionikiel Dane techniczne Korozja/okres użyteczności Miedź w kontakcie z innymi metalami Miedź w kontakcie z innymi materiałami budowlanymi Naturalna patyna Wpływ miedzi na środowisko Wypłukiwanie produktów korozji Recykling Własności energooszczędne miedzi 26 27 27 28 29-30 30-31 31 31 32-33 33 33-34 35 35 Blacha płaska i taśma miedziana Nordic BrownTM Nordic Green PLUSTM Nordic QuickTM Nordic CompositeTM Nordic DecorTM Mosiądz Tombak/brąz architektoniczny Profilowana blacha/taśma miedziana Kasety miedziane Panele miedziane Blacha płaska miedziana Ciemna, oksydowana fabrycznie blacha/taśma miedziana Patynowana blacha miedziana System prefabrykowany Panel kompozytowy Blacha miedziana o fakturze walcowanej 38 39 40-41 42 43 44 44 45 45 46 47 System zarządzania jakością / środowiskiem System zarządzania jakością / środowiskiem Certyfikacja/tolerancje, wymiary/standardy Klimatyczna osłona budynku Czynniki zewnętrzne Deszcz, śnieg Lód Grad, wiatr, piorun Zanieczyszczenie Dyfuzja odwrotna Czynniki wewnętrzne Wilgoć, dyfuzja Konwekcja Wilgoć konstrukcyjna Czysta miedź i stopy miedzi Własności materiałowy Opis produktu Wyroby formowalne Katody to produktów odlewanych Topienie i odlewanie Produkcja blachy i taśmy Miedź ze złomu 50 51 54 54 55 56 57 58 59 59-60 61 62 Technologia Koszty Outokumpu Ruch Ruch i złącza ruchome 63-73 Systemy mocujące Mocowanie i obciążenia wiatrem 74-77 Projekt dachu Nachylenie dachu Plan dachu Rozwiązania projektowe Urządzenia zapewniające bezpieczeństwo 78-79 80-81 82-83 84-85 Zasady krycia dachów Tradycyjne krycie dachów arkuszami blachy, taśmą, miedzią profilowaną Gont miedziany 86 87 Podkłady Różne rodzaje podkładów Wzmocnienia przy detalach 88-89 90-91 Projekt fasady Projekt Płaty pokryciowe z miedzi, kasety, gont miedziany Podłoże Sztywność materiału Czysta fasada Wilgoć i kondensacja Przesunięcia, przejścia przez dach 92 93 94 94-95 95 95-96 96-97 Odprowadzanie wody z dachu Informacje ogólne Rynny Rynny stojące Kosze zagłębione Zewnętrzne rury spustowe Przelewy Więcej na temat detali Detale Tłoczenie i obróbka blach Obróbka blach Obróbka w warsztacie Cięcie, krawędziowanie, gięcie Formowanie rąbków, zamykanie rąbków Obróbka ręczna Wykonywanie rąbków, łączenie 115 116 116-119 120-121 Spawanie / lutowanie Spawanie Lutowanie twarde i lutospawanie Lutowanie miękkie Złącza nitowe 121-127 127-129 129-130 131 Obróbka powierzchni Mechaniczna obróbka powierzchni Chemiczna obróbka powierzchni Barwienie/barwienie na ciemno Patynowanie na zielono/Nordic Green PLUSTM Ochrona powierzchni 132 133-134 135-137 137-138 139-141 Skuteczne dbanie o dom Konserwacja dachu, fasady i detali 142-149 Szacowanie kosztów Szacowanie kosztów 150-153 Miedź Outokumpu Kilka słów o Outokumpu 154-155 98 99 100 101 101 101 102-111 114 Statua Wolności USA 10 WSTĘP 11 Naukowcy mają powody sądzić, że dach Świątyni Partenon na Akropolu w Grecji (448-432 p.n.e.) był wykonany z małych miedzianych płytek. Historyczny przegląd źródeł i zastosowania miedzi Obok złota, srebra i ołowiu, miedź była jednym z pierwszych metali, które były poddawane obróbce i formowaniu przez człowieka. Najstarsze przedmioty użytkowe z miedzi, która pochodziła z płytkich i czystych złóż miedzianych, wykuwano właściwie w taki sam sposób, jak podobne przedmioty ze złota. Człowiek zna miedź i sposoby jej zastosowania od bardzo dawna. Uważa się, że od około 10 000 lat. Fragmenty miedzianych koralików i szpilek wykonanych zgodnie z wiedzą o przetwarzaniu miedzi w stanie wolnym zostały odkryte w takich miejscach, jak Bliski Wschód (Ali Koch w Iranie) oraz w rejonie dzisiejszej Turcji (Cayönü i Catal Hüyük). Sztuka wytapiania węglanu miedzi i tlenku miedzi z rudy rozwinęła się prawdopodobnie 2 0004 000 lat temu w rejonach Turcji i na niewielkim 12 obszarze pomiędzy dzisiejszym Izraelem a Egiptem. Produkcja przedmiotów użytkowych z miedzi rozwinęła się równocześnie z rozwojem coraz lepszych metod ekstrakcji miedzi, co było nie mniej ważne niż odkrycie sposobu wytapiania rud siarczkowych, co miało miejsce około 4 500 lat temu. Od połowy szóstego tysiąclecia p.n.e. miedź była przywożona do południowej Mezopotamii z Persji. Niedługo później duże ilości przedmiotów z miedzi znaleziono w Egipcie, szczególnie duże złoża na północy na Półwyspie Synaj oraz wzdłuż wybrzeża Morza Czerwonego. Przedmioty użytkowe wykonane z miedzi pochodzące z Nahal Mishmar w Izraelu są datowane na czwarte tysiąclecie p.n.e., co stanowi dowód na to, że był to okres charakteryzujący się wysokim poziomem rzemiosła właśnie na tym obszarze. Początki wydobywana miedzi na Cyprze sięgają 3 500 roku p.n.e. Cypr, obok złóż w Río Tinto w Hiszpanii, stał się źródłem najlepszej miedzi w starożytności. W Egipcie odkryto ślady kopalni miedzi sprzed 5 000 lat. Między innymi te stare pokłady mówią nam o tym, jak wcześnie poznano sposób ekstrakcji miedzi z rudy. Ruda była wówczas najprawdopodobniej o wiele bogatsza w miedź niż dzisiaj. Po upadku Rzymu nastąpił okres czasowej stagnacji w produkcji miedzi, który trwał do IX wieku, kiedy znowu zaczęto ekstrahować miedź w dużych ilościach, szczególnie w Niemczech. Znaczne ilości miedzi były wydobywane w Chinach w czasie panowania Północnej Dynastii Sung (900-1100). W tamtych czasach miedź bardzo dobrze nadawała się do kucia na zimno, bardziej niż złoto czy srebro. Egipcjanie posiedli taką umiejętność wykuwania miedzianych mieczy, że długo uważano, iż mają oni nieznaną technikę utwardzania, którą ukrywali przed innymi cywilizacjami. Produkcja przemysłowa miedzi na dużą skalę rozpoczęła się w połowie XIX wieku, kiedy zaczęto używać miedzi do produkcji kabli telegraficznych. W 1837 roku poprowadzono pierwszą linię telegraficzną wzdłuż linii kolejowej łączącej Euston z Chalk Farm na północ od Londynu. Wkrótce potem wykonano następne instalacje kabli telegraficznych, między innymi pod Kanałem La Manche w 1850 roku. Pod koniec XIX wieku użycie oświetlenia elektrycznego oraz prądu w przemyśle stało się powszechne w świecie cywilizacji zachodniej. Najstarsze w Europie znaleziska przedmiotów z miedzi – pochodzące sprzed 6 000 lat – znajdują się na cmentarzysku w Warnie w Bułgarii, gdzie odnaleziono również jedne z najstarszych przedmiotów ze złota. Wykopaliska archeologiczne prowadzone w okolicach Rudna Glavia w dawnej Jugosławii pozwoliły wysnuć wniosek, że miedź była wydobywana na tych terenach w dużej jaskini przed 4 000 lat p.n.e. Indochiny i Walia to dwa kolejne miejsca dobrze znane jako centra, gdzie w czasach prehistorycznych prowadzono wydobycie. Uważa się, że pierwszym stopem używanym przez człowieka był stop miedziowo-arsenowy (domeykit) około 3 200 p.n.e. Stopy brązu prawdopodobnie pojawiły się około 3 000 p.n.e. Ludzie już w tamtych czasach prawdopodobnie odkryli, że czysta miedź, która była doskonałym materiałem na przedmioty dekoracyjne, nie nadawała się tak dobrze na narzędzia. Kiedy odkryto, że można uzyskać twardszy metal przez wykuwanie miedzi z niewielką ilością arsenu, produkcja różnych przedmiotów, narzędzi i broni znacznie wzrosła. Łączną produkcję miedzi w okresie 2 000-700 p.n.e. szacuje się na 500 000 ton. W okresie największego rozkwitu Imperium Rzymskiego miedź wydobywano w dużych ilościach do wyrobu przyrządów kuchennych, narzędzi oraz broni, a także monet. Najważniejsze pokłady w tamtych czasach znajdowały się w Hiszpanii, na Cyprze i w Europie Środkowej. Łączną produkcję miedzi w okresie 250 p.n.e. - 350 n.e. szacuje się na 5 milionów ton. Hełm z brązu (300 p.n.e.) Amfreville, Francja. Obecnie miedź i stopy miedzi są używane tam, gdzie ważne są takie własności jak wysoka przewodność i dobra odporność na korozję, kolor, możliwość nadawania odpowiedniego kształtu, wytrzymałość na rozciąganie czy też łatwość łączenia przy użyciu lutowania. W zasadzie wszystkie kable elektryczne w domu oraz przewody w generatorze czy silnikach elektrycznych są wykonane z miedzi. Miedź jest ciągle dominującym materiałem w telekomunikacji stosowanym do produkcji przewodów, chociaż coraz częściej wykorzystuje się światłowody. Innym dużym obszarem wykorzystania miedzi są rury stosowane w domowych instalacjach wodnych i systemach ogrzewania. W porównaniu z innymi materiałami, takimi jak tworzywa sztuczne czy stal nierdzewna, wykorzystywanymi w tych samych celach, miedź ma dużo zalet np. wiele z najpospolitszych bakterii i wirusów nie znosi miedzi – co w efekcie wpływa na poprawę jakości wody. Blachy, płyty i taśmy z miedzi odtlenionej fosforem mają szerokie zastosowanie w przemyśle budowlanym. Tego rodzaju miedź od dawna jest stosowana na pokrycia dachowe, panele ścienne, rury spustowe oraz ornamenty architektoniczne. 13 Miedź i stopy miedzi są dzisiaj ciągle wykorzystane do produkcji monet. Rocznie na produkcję monet, odznak, żetonów i medali w skali światowej zużywa się tysiące ton miedzi. Poniższa lista przedstawia kilka z najważniejszych właściwości miedzi, które decydują o jej szerokim zastosowaniu i olbrzymim znaczeniu we współczesnym społeczeństwie: Dzięki swojej odporności na korozję miedź jest obecnie uważana za materiał nadający się do budowy zbiorników bezpieczeństwa na zużyte paliwo jądrowe. Miedź w głęboko położonych złożach wykazuje cechy pozwalające jej zachować stabilność termodynamiczną i nie jest ona utleniana przez substancje rozpuszczalne w wodzie. • Wyjątkowa przewodność prądu, najlepsza po srebrze. W 1913 roku miedź uznano za standard dla 100% przewodności (Międzynarodowy system standardów IACS). Mniejsze ilości miedzi są używane do produkcji związków miedzi, głównie siarczanu miedziowego. Związki miedzi mają szereg zastosowań, na przykład jako środki grzybobójcze i owadobójcze, dodatki do pasz dla zwierząt, nawozy chemiczne oraz jako katalizator procesów chemicznych. Związki miedzi są często stosowane w procesach barwienia podczas produkcji szkła, wyrobów kamionkowych, porcelanowych oraz tekstylnych. Roztwory chlorku miedzi są używane do absorpcji tlenku węgla i alkanów w gazach przemysłowych. 14 • Ciągliwość – miedź można walcować na folię o grubości nawet 7 µm. • Dobre własności odlewnicze ułatwiające produkcję drobnych detali. • Łatwość łączenia poprzez lutowanie lub spawanie. • Odporność na większość rodzajów korozji. • Możliwość tworzenia stopów, które – tak jak czysta miedź – mają atrakcyjny kolor i którym można nadać wysoki połysk. W wielu stopach miedzi istnieje bardzo praktyczna równowaga między wytrzymałością na rozciąganie a przewodnością. Miedź (Cu) Pierwiastek metaliczny! Miedź występuje w skorupie ziemskiej zarówno w postaci czystego metalu, jak i związków metali. W czystej formie metal ten ma kolor brązowo-czerwony, jest dość miękki, kowalny i bardzo ciągliwy. Miedź należy do tej samej grupy pierwiastków w układzie okresowym co takie metale szlachetne, jak srebro czy złoto. Miedź zajmuje 28 miejsce na liście najbardziej rozpowszechnionych w skorupie ziemskiej pierwiastków ze średnią 50-70 mg na kg. Najwyższe ilości miedzi występują w skałach wulkanicznych oraz w skale podstawowej, a najniższe w wapieniu i piaskowcu. Miedź jest utleniana powietrzem szczególnie w środowisku wilgotnym oraz w wysokich temperaturach, jak również w wodzie nasyconej tlenem. W przyrodzie miedź głównie występuje z liczbą utlenienia +1 i +2 (wartościowość związków miedziawych - miedzi(I) wynosi 1, a wartościowość związków miedziowych - miedzi(II) wynosi 2). Miedź łatwo reaguje z wieloma różnymi biocząsteczkami i jest podstawowym pierwiastkiem śladowym we wszystkich żywych organizmach. Metale i minerały trudno rozpuścić w wodzie. Rośliny, zwierzęta i ludzie mogą przyswajać elektrycznie naładowane atomy, tak zwane jony. Jest to tak zwana dostępność biologiczna. Zjonizowana miedź reaguje szybko z różnymi materiałami i jest z nimi związana, tworząc niedostępną formę. Jedynie niewielka część miedzi w wodzie, glebie i osadzie występuje w formie dostępnej. Przyroda reguluje poziom absorpcji i wydalania miedzi w sposób prawie idealny. Miedź nie podlega (bio)-akumulacji w ciele ani w łańcuchu biologicznym. miedź (LL cu’prum, L cy’prum od Cy’prium tzn. cypryjski metal, Gr. Ky’prium stąd Ky’pros Cypr), pierwiastek metaliczny, jeden z metali używanych przez człowieka od zarania dziejów, należy do grupy metali szlachetnych w grupie 11 układu okresowego obok srebra i złota, ma liczbę atomową 29 i symbol Cu. Pierwiastki są naturalnymi elementami budującymi żywe organizmy Ponad 75% z wszystkich pierwiastków to metale. Większość z nich to metale ciężkie, to znaczy takie, które ważą więcej niż tytan (4,5 g/cm3). Wyrażenie „metal ciężki” nie oznacza, że taki metal jest szkodliwy. Szkodliwość zależy od stanu chemicznego, rodzaju związku, ilości, itd. i w równym stopniu dotyczy zarówno metali lekkich jak i ciężkich. Miedź, obok żelaza i cynku, jest jednym z niezbędnych elementów wszystkich żywych organizmów (tzw. pierwiastków śladowych). Miedź jest małym elementem przyrody Miedź jest integralną częścią naszego środowiska, zarówno w postaci czystej miedzi jak i w formie rudy. Żelazo, miedź i siarka odgrywają kluczową rolę w nowej teorii powstania życia na ziemi. Miedź jest obecna we wszystkich żywych organizmach od początku ewolucji naszej planety. Kolor Łososiowo-różowy na czystej powierzchni, w innym przypadku czarny, brązowy, zielony lub niebiesko-matowy Żyła (warstwa proszkowa) Metaliczna miedziowa czerwień Połysk Metaliczny Twardość Miękki, półtwardy, twardy Ciężar właściwy 8,9 g/cm2 Struktura krystaliczna Regularna Kryształy Zwykle zniekształcone Formy złożone Struktury drzewek (dendrytów) lub gęste masy Łupliwość Brak Łamliwość Szorstki 15 Występowanie Około 90% miedzi na świecie występuje w formie rud siarczkowych, około 9% w postaci tlenków metali i do 1% w formie czystej miedzi. Główne minerały rudy miedzi to chalkozyn Cu2S, chalkopiryt CuFeS2 i bornit Cu5FeS4. Minerały siarczkowe z substancjami występującymi w powietrzu i wodzie tworzą tlenki miedzi, występujące przy powierzchni ziemi. Najważniejsze z nich to kupryt Cu2O, malachit Cu2CO3(OH)2 i azuryt Cu3(CO3)2(OH)2. Miedź rodzima występuje w strefie utleniania niektórych rud miedzi wystawionych na działanie warunków atmosferycznych, obok kuprytu, malachitu i azurytu. Minerał ten można również znaleźć we wgłębieniach niektórych bazaltów i zlepieńców. Chociaż niezbyt powszechnie, można również znaleźć bryłki czystej miedzi na obszarach, na których występują znaczne ilości miedzi rodzimej. Najlepsze formy krystaliczne miedzi znaleziono na Półwyspie Keweenaw w stanie Michigan. Niewielkie ilości rozpuszczalnych soli dwuwartościowej miedzi znajdują się w wodzie morskiej (poniżej 10-4 g/tonę.) Główne obszary występowania miedzi w dużej ilości znajdują się w Chile, USA, Peru, Zambii, Demokratycznej Republice Kongo, państwach byłego Związku Radzieckiego, Kanadzie, Meksyku, Chinach i Indonezji. Wydobywanie i przetwarzanie rudy Występowanie miedzi nie jest ograniczone do niektórych obszarów geograficznych. Występuje ona w wielu krajach na wszystkich kontynentach. Podobnie wydobywanie miedzi nie jest przywilejem wybranych krajów, ale ma miejsce na całym świecie. Jednak obecnie prawie 55% łącznej ilości wydobywanej miedzi na świecie pochodzi z Chile, USA, państw byłego Związku Radzieckiego, Kanady i Zambii. Duża część miedzi wydobywanej dzisiaj pochodzi ze złóż o niskiej zawartości miedzi. Z każdej tony wydobytej rudy miedzi otrzymuje się zaledwie 4 do 10 kg czystej miedzi. Wielkość złóż sprawia jednak, że wydobywanie rud jest z ekonomicznego punktu widzenia uzasadnione. W przeszłości procesy koncentracji i wytapiania przeprowadzano blisko złóż surowców, a rafinowanie odbywało się zwykle blisko rynków zbytu. Dzisiaj rafinerie położone również są blisko pokładów lub źródeł energii. Kilka z państw, które od dawna eksportują rudy, takie jak Chile, Peru, Zambia i Kongo posiadają obecnie swoje własne rafinerie, co oznacza, że kraje te stały się głównymi eksporterami miedzi rafinowanej. Takie wielonarodowościowe korporacje, jak Phelps Dodge, RTZ plc i Anglo American of South Africa oraz Outokumpu, zdominowały wszystkie fazy produkcji miedzi od wydobycia do otrzymania czystego metalu. Wszystkie kopalnie miedzi w Chile, Zairze, Zambii i Peru zostały znacjonalizowane w latach 1967-74. Jednocześnie te kraje utworzyły kartel surowców - CIPEC (Conseil Intergouvernemental des Pays Exportateurs de Cuivre). W latach 1987‑91 państwa członkowskie reprezentowały około 1/3 łącznie wydobywanej rudy miedzi na świecie i 70% eksportu. Drążenie tuneli w kopalni miedzi. 16 W latach 1985-95 USA, Chile, Japonia, Niemcy i państwa byłego Związku Radzieckiego produkowały ponad połowę światowej miedzi rafinowanej. Za wyjątkiem Chile kraje te również wykorzystują największe ilości miedzi. Podaż i popyt Miedź nigdy nie była metalem rzadkim ani trudno dostępnym, a wydobycie jej rosło w miarę odkrywania nowych złóż. Do coraz wydajniejszej produkcji przyczyniają się ciągle ulepszane techniki wydobycia i procesy ekstrakcji; jest to np. proces szybkiego wytopu stosowany przez firmę Outokumpu (Outokumpu flash smelting). Z produkowanych rocznie 12 milionów rafinowanej miedzi dwa miliony pochodzą ze źródeł wtórnych. Warto zauważyć, że duża część wtórnie przetworzonej miedzi nigdy nie jest poddawana rafinacji i po stopieniu jest wykorzystywana ponownie do celów, które nie wymagają surowca o czystości rafinowanej miedzi. Handel miedzią to olbrzymi biznes międzynarodowy, prowadzony głównie za pośrednictwem Londyńskiej Giełdy Metali (LME), gdzie ceny wahają się w zależności od podaży i popytu. W drugiej połowie lat 90 XX wieku łączna ilość odzyskanej miedzi, rafinowanej i nierafinowanej, osiągnęła poziom 5 milionów ton rocznie. To oznacza, że ilość odzyskanej miedzi już dzisiaj stanowi prawie 1/3 całego poziomu światowego zużycia. XX wiek był okresem wzrostu popytu i produkcji miedzi. Dzisiaj tempo wzrostu wyrównało się, ale poziom zużycia miedzi jest nadal wysoki. Łączna ilość miedzi wykorzystywanej przez wieki do roku 1900 nie pokrywała bieżących potrzeb. Pomimo wysokiego poziomu zużycia znane światowe rezerwy miedzi zwiększyły się prawie dwukrotnie w ciągu ostatnich 50 lat i według wskaźników ta tendencja będzie się utrzymywać. Światowa produkcja roczna wydobywanej miedzi sięga około 10 milionów ton. Światowe rezerwy złóż – takich których eksploatacja jest ekonomicznie uzasadniona – są szacowane obecnie na 300 milionów ton. Łączne znane rezerwy szacuje się na 600 milionów ton. Poziom rocznego zużycia wynosi obecnie około 15 milionów ton i oczekuje się, że będzie rósł o kilka procent rocznie. Chociaż rezerwy miedzi nie są nieograniczone, podaż w przewidywalnej przyszłości wydaje się zapewniona na wszystkich obszarach, na których wykorzystuje się wyjątkowe własności miedzi. Zasady recyklingu miedzi stają się coraz popularniejsze na świecie, a udział odzyskanej miedzi będzie coraz większy. Recykling jest względnie prostym procesem i wymaga o wiele mniej energii niż rafinacja miedzi pierwotnej. W przyszłości techniki rafinacji miedzi będą obejmowały nowe, nieszkodliwe dla środowiska metody oparte na rozwiązaniach wodnych, niższych temperaturach wytapiania i dodawaniu bakterii glebowych w celu rozbicia rudy miedzi. Miedź wydobywana dzisiaj to inwestycja na przyszłość. Miedź nie jest zwykłym surowcem, który ma być wykorzystany a następnie złomowany. Miedź jest surowcem, który ma być wykorzystany, następnie złomowany, po czym wykorzystany ponownie. Miedź jest prawie w całości poddawana recyklingowi. Wtórnie przetworzona miedź ma takie same własności mechaniczne, jak miedź nowa (pierwotna). Złom mosiężny przeznaczony do recyklingu. 17 Uwarunkowania środowiskowe Produkcja miedzi stanowiła duży problem dla ochrony środowiska. Poziom emisji zanieczyszczeń, szczególnie dwutlenku siarki (SO2), był wysoki, a emisja metali - powszechna. Duża poprawa nastąpiła dzięki stosowaniu zamkniętych procesów operacyjnych. Zaczęto również stosować wiele alternatywnych procesów wytapiania. Najpowszechniejszy jest proces wytapiania szybkiego (flash smelting) odkryty przez firmę Outokumpu w Finlandii w latach 50 XX wieku i stosowany dzisiaj w 60% całej produkcji miedzi. Proces ten jest znacznie mniej energochłonny i bardziej przyjazny dla środowiska niż metody stosowane wcześniej. W alternatywnym procesie, który jest aktualnie opracowywany, wykorzystywana jest zdolność bakterii glebowych do rozbijania rudy. W rezultacie powstaje roztwór bogaty w miedź, który można bezpośrednio poddać elektrolizie. Dyfuzja miedzi do atmosfery i mórz Poziom naturalnej globalnej dyfuzji miedzi wskazuje na to, że rocznie około 28 000 ton przedostaje się do atmosfery w wyniku naturalnych procesów, głównie przez aktywność wulkanów oraz erozję eoliczną wierzchniej warstwy gleby. Taka sama ilość jest emitowana do atmosfery w następstwie działalności człowieka. Są to szacunki wstępne. Ilość miedzi, która przenika do mórz na drodze naturalnych procesów, szacuje się na ponad 1 200 000 ton. Uważa się, że jest to cztery razy więcej niż poziom emisji, który powstaje w następstwie działalności człowieka. Działalność człowieka jest dominująca, jeśli chodzi o emisję miedzi do ziemi. Głównie przez składowanie popiołów, skały płonnej, koncentracji piasku i śluzu, przez wykorzystanie w rolnictwie, a także w następstwie opadów atmosferycznych. Podjęto próby oszacowania wpływu miedzi na środowisko w następstwie działalności człowieka, analizując rdzenie wiertnicze z położonych głęboko mas lodowych na Grenlandii. Tą metodą zmierzono łączny poziom opadów będących następstwem działalności człowieka i oceniono na 2 800 ton w epoce przedindustrialnej. Od tego czasu do powietrza nad Grenlandią przedostało się następ18 nych 200 ton miedzi. Za przyczynę wysokiej emisji w epoce przedindustrialnej (przy wskaźnikach sięgających 15%) uważa się prymitywne procesy produkcji stosowane w tamtych czasach. Dzisiaj procesy produkcji przemysłowej miedzi powodują emisję o maksymalnym wskaźniku na poziomie 0,25%. Perspektywa biologiczna i medyczna Miedź jest podstawową substancją mikroodżywczą we wszystkich żywych organizmach. Ludzie, zwierzęta i rośliny potrzebują miedzi na etapie wzrostu oraz do prawidłowego rozwoju. W organizmach niemowląt znajduje się 5-10 razy więcej miedzi niż u osób dorosłych, co świadczy o jej roli zabezpieczającej wzrost i odporność organizmów. Dzienne zapotrzebowanie na miedź u osób dorosłych wynosi 0,9 mg. Zróżnicowana dieta pokarmowa w warunkach normalnych pokrywa to zapotrzebowanie. Pokarm bogaty w tłuszcze zawiera jednak zbyt mało miedzi i Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) widzi potencjalne ryzyko niedoboru miedzi wśród ludzi żyjących na półkuli zachodniej z powodu niezdrowych nawyków żywieniowych. Normalna dieta jest również źródłem miedzi dla zwierząt, a podczas tuczenia często podaje im się pasze wzbogacone miedzią. Jeśli jest jakiekolwiek podejrzenie, że występuje niedobór miedzi u bydła, podaje się mu suplementy mineralne zawierające miedź. Uważa się, że tak zwana choroba łosiów (elk disease) jest bezpośrednio związana z niedoborem miedzi. Gleba na polach, na których uprawia się zboża i warzywa jest zubożona, jeśli nie dostarcza się jej suplementów zawierających śladowe ilości miedzi i cynku. W przeszłości praktykowano wypalanie ścierniska w celu wzbogacenia gleby, ale dzisiaj miedź jest do niej dodawana razem z nawozem. Związki miedzi są stosowane od tysięcy lat jako lekarstwo jak i do sterylizacji wody do picia. Miedź stosowana do wyrobu rur instalacji wodnych okazała się lepszym od innych materiałem ponieważ zwalcza rozwój mikroorganizmów (zarówno bakterii jak i wirusów) w tych systemach. Przypadki zatrucia miedzią notowane w literaturze medycznej są bardzo rzadkie, chociaż niczym niezwykłym jest obecność miedzi w wodzie do picia na poziomie przekraczającym 2000 mg/l. Taki poziom miedzi zdarza się jedynie przy powstawaniu korozji w rurach i jeśli jakość wody jest niedostateczna pod względem twardości, zasadowości, poziomu pH, itp. Miedź jest niezbędna do: • • • • • • • wzrostu kości i nabierania siły, rozwoju płodu i niemowląt, rozwoju czerwonych i białych krwinek, transportu i wchłaniania żelaza, prawidłowej pracy serca i innych mięśni, rozwoju mózgu i układu nerwowego, ochrony ciała przed uszkodzeniami tkanek (miedź działa jak utleniacz). Miedź jest dostępna w wielu różnych świeżych i w niewielkim stopniu przetworzonych pokarmach. Zachowanie dobrze zbilansowanej diety pomaga zaspokoić nowe Zalecane Dawki Dietetyczne (RDA) miedzi Narodowej Akademii Nauk. Dorośli powinni dostawać 0,9 miligramów (mg) miedzi dziennie. Kobieta ciężarna potrzebuje 1,0 mg, a kobiety karmiące 1,3 mg miedzi. Poniższa tabela przedstawia zalecane dawki miedzi zawarte w pożywieniu. Zalecane Dawki Dietetyczne (RDA) miedzi Dorośli Kobiety ciężarne Kobiety karmiące Korzystna rola miedzi w organizmie człowieka Miedź jest podstawową substancją odżywczą Po spożyciu miedź, jest wchłonięta w żołądku i jelicie cienkim. Dostaje się do układu krwionośnego a następnie we krwi wiąże się z białkami nośnikowymi i dostaje się do wątroby. Z wątroby miedź jest rozprowadzana do różnych części ciała. Mózg Miedź jest niezbędna do prawidłowego rozwoju mózgu i układu nerwowego. Odgrywa ona także ważną rolę w tworzeniu przekaźników nerwowych, pośredników chemicznych ułatwiających komunikację pomiędzy komórkami nerwowymi oraz przekazywaniu impulsów elektrycznych wzdłuż nerwów. Naczynia krwionośne i serce Miedź pomaga naczyniom krwionośnym zachować ich elastyczność, co z kolei pozwala utrzymać odpowiednie ciśnienie krwi. Aorta – główne naczynie krwionośne biegnące od serca i największa tętnica w ciele człowieka – nie jest w stanie w pełni funkcjonować, jeśli jej elastyczność jest osłabiona. Miedź jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania mięśni, zatem, odgrywa ona także ważną rolę w pracy serca. System odpornościowy Kości Rola, jaką miedź odgrywa w tworzeniu kolagenu jest zasadnicza dla budowy kości, ich zdrowia i regeneracji. Kolagen jest podstawowym czynnikiem wpływającym na sztywność, trwałość kości oraz ich stan. Badania nad zwierzętami wskazują, że złamaniom kości, deformacjom szkieletu a także osteoporozie towarzyszy niedobór miedzi w organizmie. Skóra Miedź odgrywa ważną rolę w tworzeniu kolagenu, tkanki łącznej w skórze. Kolagen jest najczęściej występującym białkiem w skórze ludzkiej i jest istotny w zachowaniu przez nią dobrego i zdrowego wyglądu (m.in. zmarszczek twarzy). Miedź jest niezbędna do utrzymania zdrowego systemu odpornościowego zwalczającego zarazki i choroby. Dostarczanie silnych i agresywnych ‘żołnierzy’ do walki z zarazkami, takich jak krwinki białe (pochłaniające ciała obce), antyciała (cząsteczki białek), cytokiny (nośniki chemiczne), limfocyty B (produkujące antyciała) oraz limfocyty T (komórki odpornościowe), sprawia, że organizm jest zdrowy i nie choruje. Pożywienie Warzywa Fasola „czarne oczko” (Vigna unguiculata) (ugotowana 1/2 filiżanki) Fasola ‘Lima” (Phaseolus limensis) (ugotowana 1/2 filiżanki) Fasola biała (ugotowana 1/2 filiżanki) Pieczarki (z puszki 1/2 filiżanki) Ziemniak (ugotowany ze skórką) Groszek zielony (1/2 filiżanki) Pomidor (surowy średni) Owoce/orzechy Awokado (surowe 1 średne) Banan (surowy 1 średni) Winogrona (surowe 1 1/2 filiżanki) Mango (1 średni) Rodzynki (suche 1/2 filiżanki) Brzoskwinia (1 średnia) Migdały (1/4 filiżanki) Orzechy pekanowe (paczka 1 oz) Orzechy ziemne (1/4 filiżanki) Masło orzechowe (2 łyżeczki) Ziarna słonecznika (1/4 filiżanki) Mieszanka studencka (1 filiżanki) Zboża/chleb Płatki owsiane (gotowane 1 filiżanka) Muesli Granola z rodzynkami (1/2 filiżanki) Płatki z otrębów z rodzynkami (1 filiżanka) Pszenica cięta (2 biszkopty) Chleb razowy (2 kromki) Chleb biały (2 kromki) Chleb żytni (2 kromki) Makaron, jajka, wzbogacone (1 filiżanka) Ryby/mięso Ostrygi (panierowane/smażone 6) Krewetka (3 oz) Wątróbka wołowa/cielęca (smażona 3 oz) Befsztyk (smażona na patelni oz) Tuńczyk (z puszki 4 oz) Kurczak (pieczony 3 oz) Dania mieszane Chili (z fasolą, z puszki 1 filiżanka) Lasania (7 oz) Spaghetti i sos mięsny (1 filiżanka) Deser Lody czekoladowe (1 filiżanka) Czekolada mleczna (1 1/2 oz) Przykładowy posiłek Śniadanie: 1 filiżanka płatków owsianych: 1 filiżanka mleka chudego: ½ średniego banana: Drugie śniadanie: 2 kromki chleba białego: 4 oz tuńczyka z opuszki 8 oz soku jabłkowego: Przekąska: 1 średnia brzoskwinia: Obiad: 6 oz chudego pieczonego kurczaka: 1 mały ziemniak pieczony: 1/2 filiżanki zielonego groszku: 1 filiżanka mleka chudego: Deser: 1 filiżanka lodów czekoladowych: 0,9 mg 1,0 mg 1,3 mg Miedź/mg 0,234 0,198 0,241 0,187 0,140 0,081 0,087 0,527 0,150 0,164 0,228 0,114 0,067 0,394 0,306 0,500 0,178 0,600 1,478 0,199 0,224 0,281 0,206 0,055 0,055 0,112 0,139 0,796 0,191 6,15 0,093 0,052 0,054 0,372 0,208 0,265 0,086 0,175 0,199 0,007 0,075 0,055 0,052 0,027 0,067 0,108 0,140 0,081 0,007 0,086 Łącznie: 0,904 mg miedzi Źródła: Duyff, Roberta L., MS, RD, CFCS. The American Dietic Associations Complete Food & Nutrition Guide. Chronimed 1996; 99 Pennington, J.A.T., S.A. Schoen, G.D. Salmon, B. Young, R.D. Johnson and R.W. Marts. 1995. Composition of core foods in the U.S. Food Supply, 1982-1991. III. Miedź copper, manganese, selenium, and iodine. J.Food Comp. Anal. 8: 171-217. (Dane z US FDA Total Diet Study) U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service. 1999. USDA Nutrient Database for Standard Reference, Release 13. Nutrient Data Laboratory Home Page, http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp 19 20 PRZETWARZANIE MIEDZI 21 Od rudy miedzi do płyt miedzianych Około 80% miedzi pierwotnej na całym świecie jest produkowane z rud siarczkowych takich jak chalkopiryt CuFeS2. Ruda, która jest używana do produkcji miedzi zawiera średnio 1% czystej miedzi. Proces, w trakcie którego surowiec jest przetwarzany na materiał miedziany, z którego potem wytwarza się blachę miedzianą, jest długi. Typowy proces: Ruda miedzi jest kruszona na drobny proszek. Miedź jest odłączana w procesie flotacji. Alternatywnym procesem jest tak zwane ługowanie zwałowe i ekstrakcja rozpuszczalnikowa. Uzyskany w ten sposób produkt pośredni – koncentrat miedzi – zawiera około 20 - 45% miedzi. Koncentrat jest dalej mieszany z piaskiem kwarcowym doprowadzanym do pieca do wytopu zawiesinowego (FSF). Wytapianie zawiesinowe w technologii Outokumpu wykorzystuje ciepło spalania koncentratów siarczkowych, które są wytapiane powietrzem wzbogaconym tlenem w piecu do wytopu zawiesinowego. Siarka jest spalana do gazu - dwutlenku siarki, a żelazo jest utleniane oraz odżużlane do krzemianu żelaza razem z piaskiem krzemowym. Koncentrat rudy miedzi (60-70% Cu) jest produktem pośrednim wytopu miedzi. Żelazo w koncentratach rudy jest utleniane w procesie wydmuchiwania żużla w procesie konwertowania powietrzem wzbogaconym tlenem (około 25% O2). Na tym etapie utlenione żelazo razem z dodanym topnikiem krzemowym tworzy żużel fajalitu, który unosi się na białym metalu bogatym w miedź – siarczku miedzi (Cu2S). Ten biały metal zawiera około 78% miedzi i do 1% żelaza. Następnie siarka z białego metalu jest utleniana w procesie wydmuchiwania miedzi. Głównym produktem konwertowania jest tak zwana miedź blister, która zawiera około od 0,02 do 0,1% S i około 99% Cu. Ten roztopiony materiał jest poddawany dalszej rafinacji w piecu anodowym i odlewane są z niego anody. Anody są rafinowane elektrolitycznie. Zawartość czystej miedzi w produkcie końcowym – miedzi katodowej – wynosi 99, 95 - 99, 99%. Obecnie najpowszechniejszą formą, w jakiej sprzedawana jest miedź to miedź katodowa. Jest ona normalnie przetwarzana na komercyjne półwyroby odlewnicze, takie jak walcówka, wlewki płaskie, wlewki okrągłe i sztabki, które są następnie rozciągane, tłoczone, odkuwane lub walcowane w celu uzyskania produktów końcowych. Topienie i odlewanie W celu wyprodukowania stopów miedź jest topiona razem z innymi metalami. Najlepszą metodą odlewniczą jest metoda odlewania ciągłego, w której metal krzepnie w bezdennej formie chłodzonej wodą. Zakrzepły metal wyciąga się powoli przy pomocy zestawu walców ciągnących, a nowy wlew wpływa do formy. W taki sposób ciągły produkt odlewniczy jest cięty na kawałki odpowiedniej długości lub cienka taśma jest zwijana bezpośrednio do walcowania na zimno. Produkcja blachy i taśmy Walcowanie na gorąco jest stosowane do wytwarzania cieńszych pasm płaskich, które można nawinąć na szpule. Metoda ta służy także odtlenieniu struktury ziarna z odlewu przez rekrystalizację zachodzącą podczas i po każdym przejściu walcowniczym. Powierzchnia utlenia się podczas procesu walcowania na gorąco i ta warstwa musi być usunięta przed walcowaniem blachy na zimno. W podobny sposób walcowana jest powierzchnia taśmy po odlaniu, aby uzyskać bardziej gładszą i atrakcyjniejszą fakturę. Walcowanie na zimno oraz wyżarzanie pośrednie jest stosowane po to, by nadać taśmie lub blasze ostateczną grubość i stopień twardości. 22 Recykling miedzi Około 2/3 całej miedzi używanej przez najbardziej uprzemysłowione kraje jest potrzebne do takiego zastosowania, które wymaga miedzi pierwotnej klasy “A”. Większość pozostałej miedzi jest zużywana do produkcji stopów, takich jak mosiądze i brązy. Jedynie niewielka część miedzi wykorzystywana jest w najbardziej uprzemysłowionych krajach do produkcji chemikaliów, pestycydów, fungicydów, itp. (miedź jest więc stosowana głównie w tych dziedzinach, w których recykling jest względnie łatwy. Średnie zużycie energii w produkcji miedzi wtórnej jest szacowane na poziomie 15-40% w porównaniu do produkcji miedzi pierwotnej. Istnieje zasadnicza różnica w zużyciu energii pomiędzy złomem nr 1 a złomem nr 2. Produkcja miedzi pierwotnej wymaga nakładów energii, szczególnie jeśli miedź ekstrahowana jest z rudy niskiej jakości o zawartości miedzi na poziomie 0,5% lub niższym. Produkcja miedzi wtórnej, przy której miedź odzyskiwana jest ze złomu, wymaga o wiele mniej energii, ponieważ produkcja nie obejmuje takich energochłonnych procesów jak wydobycie, kruszenie czy też koncentracja rudy miedzi. Kiedy kończy się okres użytkowania takich produktów z miedzi jak kable, pokrycia dachowe, panele czy rury odpływowe, miedź zachowuje nadal swoją wartość (do połowy ceny miedzi pierwotnej). To właśnie bardzo mocno motywuje do odzyskiwania miedzi i jej powtórnego użycia. Co najmniej 25% całego zapotrzebowania na miedź w USA w latach 90 XX wieku (20% światowego zapotrzebowania) pochodziła z recyklingu. W Niemczech i Japonii produkcja miedzi opiera się głównie na koncentracie i złomie. Źródło złomu miedzi, jej czystość i jakość nakłada procesom inne wymagania oraz inne zapotrzebowanie energetyczne, potrzebne do produkcji miedzi wtórnej odpowiedniej jakości. Mówiąc ogólnie, najczystszy złom tak zwany „złom nr 1”, zawierający miedź bez zanieczyszczeń, i złom w którym zawartość miedzi sięga 99%, wymagają niewielkiej rafinacji lub nie wymagają jej wcale. Tak zwany „złom nr 2”, który zawiera minimum 94-96% miedzi, zwykle trafia do pieca anodowego, a następnie do rafinacji elektrolitycznej. Zanieczyszczony złom miedzi wymaga przetworzenia w konwerterze, zanim można go wykorzystać w produkcji anod. Złom, którego poziom zanieczyszczeń przekracza dopuszczalne limity jest ponownie rafinowany przy użyciu konwencjonalnych metod wtórnej rafinacji metali (w piecu szybowym). Miedź można odzyskiwać w bardzo wysokim stopniu (do 90%), 80% całej wyprodukowanej pierwotnie miedzi jest stosowana do dzisiaj. 23 24 WŁASNOŚCI MIEDZI Piliscsaba Budapeszt Węgry 25 Inna metoda polega na stopieniu metalu i odlaniu go bez pobierania tlenu. Jednym z produktów takiej produkcji jest miedź elektrolityczna. Ta metoda jest stosowana głównie do celów wymagających jak największej przewodności elektrycznej, np. do zastosowań w elektronice. Miedź rafinowana nie prezentuje takiej wyjątkowej przewodności jak miedź elektrolityczna, ale jest ona bardzo przydatna i stosowana w formie blachy konstrukcyjnej, ponadto jest powszechnie używana jako materiał na pokrywanie dachów. Główne własności miedzi – tzw. „czystej miedzi”: Miedź beztlenowa wysokiej przewodności „miedź OFHC” (Cu-OF, OF-OK®) Miedź używana na dachach to przede wszystkim miedź odtleniona fosforem. Czysta miedź i stopy miedzi Komercyjnie sprzedawana jest miedź o różnych klasach czystości, które odpowiadają standardom stosowanym na danym rynku. Różnice zależą od zawartości tlenu, zanieczyszczeń oraz procesu rafinacji stosowanego podczas wytwarzania. W najpowszechniejszej metodzie produkcji miedzi z rudy miedzi pobiera się pewną ilość tlenu, która tworzy Cu2O i powoduje powstawanie stopu z miedzią. Ten tlenek nie wywiera żadnego niepożądanego wpływu na przewodność elektryczną miedzi - wręcz przeciwnie, może ją poprawić, ponieważ zanieczyszczenia obecne w metalu mogą się łączyć z tlenem i tworzyć tlenki. Jeśli jednak metal jest później podgrzany w atmosferze bogatej w wodór, może to powodować powstawanie porów lub kruchość wodorową (z powodu pary wodnej powstającej w momencie, kiedy wodór dyfunduje w metal zawierający tlen). Chcąc temu zapobiec dodaje się środek odtleniający. Jest to zwykle fosfor, który jednak trochę obniża przewodność miedzi. Do odtleniaczy należą również bor, wapń i lit. 26 Zawartość miedzi – 99,95 %, nie dodawano tlenu podczas rafinacji. Brak zanieczyszczeń. Ta miedź nie jest podatna na kruchość wodorową. Miedź elektrolityczna jest miedzią beztlenową o wysokiej przewodności, produkowaną przez topienie katod i odlewanie w atmosferze ochronnej zapobiegającej pobieraniu tlenu przez metal. Miedź utleniona „miedź rafinowana sposobem hutniczym o wysokiej przewodności” (Cu-ETP) Zawartość miedzi – 99,9 %, śladowe ilości tlenku miedzi. Szczątkowa obecność tlenu (ok. 0,02 %) powstaje podczas wytwarzania przedmiotów do obróbki techniką topnienia i odlewania. Z powodu obecności tlenu konieczne są działania zapobiegające ogrzewaniu, spawaniu i lutowaniu miedzi w atmosferze redukującej. Tlen razem z wodorem w atmosferze pieca lub płomienia tworzy parę wodną, która może rozerwać metal. Taka miedź byłaby narażona na kruchość wodorową. Miedź odtleniona (Cu-DLP; Cu-DHP) Zwykle miedź odtleniona zawiera kilka tysięcznych procenta fosforu. Możliwe jest odtlenienie miedzi przez wykorzystanie substancji innych niż fosfor, takich jak bor czy lit. Fosfor jest dodawany, aby związać tlen w metalu i uodpornić miedź na kruchość wodorową. Zawartość fosforu sięga normalnie 0,003%-0,020% całego składu materiału. Im więcej dodaje się fosforu, tym niższa jest przewodność metalu i tym większa jego odporność na kruchość wodorową. Zanieczyszczenia, które najbardziej wpływają na obniżenie jakości miedzi i jej stopów, to antymon, bizmut i ołów, ilość tych pierwiastków w metalu musi być utrzymywana na bardzo niskim poziomie. Znaczna ilość używanej miedzi to miedź zawarta w różnych stopach. W pewnym czasie w USA produkowano 500 różnych stopów zawierających miedź. Mosiądz to stop miedzi z cynkiem, a brąz to stop miedzi z cyną. W praktyce takie stopy często zawierają bardzo dużą ilość innych pierwiastków. Obecnie używane komercyjne stopy brązu oprócz miedzi i cyny zawierają niewielkie i zmieniające się ilości cynku, żelaza, niklu, kobaltu i fosforu. Obecność tych substancji w określonych ilościach w stopach, nadaje im odpowiednie własności jak również sprawia, że znajdują one różne zastosowania techniczne. Główne klasy stopów zawierających miedź: Miedź niskostopowa Dodatki do miedzi zazwyczaj powodują obniżenie jej przewodności. Miedź stapia się z niewielkimi ilościami jednej lub kilku substancji, aby uzyskać konkretne własności, niezmieniając swoich własności podstawowych. Dodanie cyny, żelaza lub chromu zwiększa wytrzymałość miedzi. Siarka oraz tellur poprawiają jej możliwości cięcia. Dodanie srebra, kadmu, cyny lub telluru zwiększa temperaturę mięknienia oraz poprawia jej wytrzymałość na pełzanie. Mosiądz wysokoniklowy Ten stop miedzi, cynku i niklu znany jest również jako argentan lub nowe srebro ze względu na swój srebrzysty kolor. Stop ten często zastępuje srebro jako materiał rodzimy w produkcji sztućców, naczyń i przyborów kuchennych, itp. Jest on jednak najczęściej używany ze względu na takie własności jak dobra wytrzymałość i znakomita odporność na korozję. Brąz Tą nazwą pierwotnie określano tylko stopy miedzi z cyną, jednak obecnie “brązy” mogą zawierać również glin, mangan, krzem lub cynk zamiast cyny. Brąz cynowy Zwykle proporcje cyny znajdujące się w stopach brązu cynowego to 4%, 6% i 8%. Brązy te zawierają jednak również fosfor do celów odtleniania. Stopy te łatwo poddają się obróbce na zimno i są zwykle wytwarzane w formie taśmy lub drutu. Po obróbce na zimno są one bardzo wytrzymałe, a ta wytrzymałość rośnie proporcjonalnie do zawartości cyny w stopie. Dobre własności mechaniczne jak również dobra odporność na korozję umożliwiają wykorzystanie tych stopów do wyrobu sprężyn i materiałów stykowych w urządzeniach elektrycznych oraz elektronice. Mosiądz Mosiądz składa się głównie z miedzi i do 45% cynku. Stopy zawierające 36% do 37% cynku (mosiądze α) są kowalne w stanie zimnym i bardzo łatwo poddają się obróbce. Mosiądz zawierający ponad 37% cynku (mosiądz α/β) jest twardszy i bardziej wytrzymały niż mosiądz α, dzięki czemu trudniej go obrabiać na zimno. Mosiądz β zwykle obrabia się na gorąco. Do mosiądzu α/β dodaje się ołów, aby poprawić jego możliwości cięcia, a dodanie aluminium, żelaza lub manganu do mosiądzu β zwiększa jego wytrzymałość na rozciąganie oraz odporność na korozję. Przykładem tego jest tak zwany „mosiądz łożyskowy” używany w przekładniach. Mosiądz – zastosowania do wnętrz. 27 Brąz aluminiowy Brąz aluminiowy (tzw. brązal) zawiera aluminium w ilości 5 -10%. Brązy aluminiowe charakteryzują się bardzo dużą wytrzymałością, która rośnie proporcjonalnie do zawartości aluminium w stopie oraz w miarę dodawania żelaza, manganu, niklu lub krzemu. Metal ten jest wyjątkowo odporny na korozję oraz na utlenianie w wysokich temperaturach. Jego odporność na ścieranie jest również duża. Brąz aluminiowy jest stosowany w przemyśle morskim oraz przy produkcji monet. Na przykład niektóre nowe monety euro są wykonane ze stopu zwanego Nordic Gold. Wytwarzanych jest jeszcze kilka innych brązów, do których dodaje się mangan, krzem lub chrom. Brąz berylowy Dodając od 1 do 2 % berylu otrzymujemy wysokiej klasy, bardzo wytrzymały materiał na sprężyny. Brąz berylowy jest najbardziej wytrzymałym stopem miedzi. Miedzionikiel Miedzionikiel to stop miedzi zawierający do 30 % niklu, czasami z dodatkiem żelaza lub manganu. Te dodatki nadają mu takich własności jak znakomita wytrzymałość oraz podwyższona odporność na korozję, szczególnie na korozję udarową. Metal ten jest używany do wytwarzaniu rur, komponentów skraplaczy oraz wymienników ciepła; szczególnie stosowanych w kontakcie z wodą słoną. Przez ostatnich kilka lat użycie miedzioniklu stało się bardziej powszechne przy produkcji elementów statków i konstrukcji morskich. Miedzionikiel od dawna jest używany do wyrobu monet. Fasada z miedzi Bazylea, Szwajcaria 28 Własności materiałowe miedzi odtlenionej (Cu-DHP) Miedź używana na dachy i fasady jest głównie miedzią odtlenioną fosforem, określaną jako typ Cu-DHP zgodnie z normą europejską EN 1172 (Europejska norma określająca blachy i taśmy dla budownictwa). Miedź Cu-DHP jest metalem posiadającym dobre własności do standardowego formowania i obróbki. Wyżarzona blacha miedziana jest używana na pokrycia dachowe metodą tradycyjną, jak również do bardziej wymagających zastosowań oraz łączeń na zakładkę itp. Zwylke blachy półtwardej używa się do dachów krytych taśmą i na listwy gzymsowe, płyty itp., czyli tam gdzie ważna jest sztywność materiału. Twardy materiał zalecany jest przy produkcji kaset i pokryć profilowanych. Poniższa tabela przedstawia wartości charakteryzujące twardość i wymiary blachy oraz taśmy miedzianej do celów budowlanych. Szczegółowe informacje dotyczące standardów jak i wymiarów - patrz str. 51. Centrum Konferencyjne Dipoli, Espoo, Finlandia. EN 1172:1996 Własności mechaniczne Materiał opis nr Rm N/mm2 Rp0,2 N/mm2 A50mm % HV symbol min. max. min. max. min. min. max. R220 220 260 - 140 33 - - miękki H040 - - - - - 40 65 miękki Cu-DHP CW024A R240 240 300 180 - 8 - - półtwardy CuZn0,5 CW119C H065 - - - - - 65 95 półtwardy R290 250 - 250 - - - - twardy H090 - - - - - 90 - twardy 29 Spawanie i lutowanie miedzi Cu-DHP Własności fizyczne miedzi Cu DHP Gęstość Punkt topnienia Pojemność cieplna właściwa przy 20°C1) Współczynnik rozszerzalności liniowej przy 20°C - 100°C Współczynnik rozszerzalności liniowej przy 20°C - 300°C Współczynnik elastyczności Współczynnik sprężystości poprzecznej Przewodność elektryczna przy 20°C1) Przewodność cieplna przy 20°C1) Opór właściwy przy 20°C Współczynnik temperaturowy oporu właściwego przy 20°C ... przy 0 - 100°C 8,9 g/cm3 1083°C 0,385 kj(kg °C) 16,8 x 106°C-1 17,7 x 106°C-1 118 000 N/mm2 44 000 N/mm2 ok. 52 MS/m / ok. 90% IACS2) ok. 365 W/(m°C) ok. 20 nOhm m 0,00275°C 0,00354°C 1)dotyczy metali wyżarzanych 2)IACS = International Annealed Copper Standard. 100 % IACS jest odpowiednikiem oporu właściwego 17,241 nOhm m i przewodności 58 MS/m. Obróbka cieplna miedzi Cu-DHP Wyżarzanie odprężające: Temperatura 200°C - 250°C, czas – ok. 1 godz. Wyżarzanie zmiękczające: Temperatura 350°C - 650°C, czas – 0,5 - 3 godz. Temperatura rekrystalizacji normalnie wynosi 300°C - 350°C. Obrabialność miedzi Cu-DHP Obrabianie na gorąco tego metalu jest bardzo łatwe. Zalecana temperatura to 750°C - 900°C. Obrabianie na zimno tego metalu po wyżarzeniu jest bardzo łatwe. Jego obrabialność spada w miarę, jak jego twardość rośnie. Cięcie miedzi Cu-DHP Wysoką jakość powierzchni można otrzymać dzięki przestrzeganiu zalecanej geometrii narzędzi i zalecanych procedur cięcia. Nie można zapominać o tym, że metal ten może pozostawiać osad na narzędziach i że w trakcie cięcia miedzi łatwo powstają chropowate krawędzie. Szybka obróbka dużych ilości materiału zapobiega tym procesom. Opiłki są długie i twarde. W przypadku metali miękkich istnieje ryzyko, że giętkie przedmioty obrabiane mogą się wyginać lub deformować. Ogólnie rzecz biorąc prawdopodobieństwo uzyskania powierzchni wysokiej jakości jest tym większe, im metal jest twardszy. 30 Metal ten można spawać jak i lutować. Wysoka przewodność cieplna może jednak spowodować, że trudniej podgrzać złącze, ponieważ strefa wpływu ciepła łatwo się powiększa. Dzieje się tak szczególnie w przypadku chropowatych elementów. Z tego powodu może być konieczne podgrzanie wstępne przedmiotów obrabianych. Dopuszczalne są poniższe metody spawania i lutowania: • • • • • • • • • Spawanie gazowe – łatwe. Spawanie łukowe elektrodą metalową – trudne. Spawanie łukowe w osłonie gazowej – bardzo łatwe. Zgrzewanie punktowe i zgrzewanie liniowe – możliwe przy grubości metalu do 1,5mm. Zgrzewanie doczołowe – łatwe. Zgrzewanie iskrowe – możliwe. Lutospawanie – bardzo łatwe. Lutowanie twarde – bardzo łatwe, jeśli używa się lutu srebra, lutu srebro-fosfor-miedź lub lutu fosfor‑miedź. Łatwe, jeśli używa się lutu twardego (mosiądzu lutowniczego). Lutowanie miękkie – bardzo łatwe. Więcej informacji ma temat spawania i lutowania – patrz TECHNOLOGIA rozdział spawanie i lutowanie, str. 121-130. Korozja / okres użyteczności Od dachów i fasad pokrytych miedzią, można oczekiwać wyjątkowo długiego okresu używalności i niezwykłej trwałości. W blasze miedzianej najmniej wytrzymałe i najmniej trwałe są łączenia. Podczas napraw i przeglądów starych dachów blachy są często w dobrym stanie, ale łączenia trzeba wymieniać. Odporność na korozję miedzi narażonej na działanie warunków atmosferycznych jest bardzo dobra. Rozróżnia się trzy główne rodzaje korozji. Korozja ogólna Najczęściej występującym rodzajem korozji jest korozja normalna – erozja od powierzchni. Zarówno serie kontrolowanych eksperymentów, jak i wieloletnie obserwacje, potwierdzają, że tempo rozwijania się korozji jest bardzo niskie. Średnie tempo powstawania korozji miedzi w mikronach Atmosfera wiejska Atmosfera morska Atmosfera miejska Miedź w kontakcie z innymi metalami 0,2 – 0,6 rocznie 0,6 – 1,1 rocznie 0,9 – 2,2 rocznie Korozja może być większa w niesprzyjających warunkach, np. w takich, w których na metal działa kwaśna woda. Woda stojąca w nieskutecznych systemach odprowadzania wody może prowadzić do miejscowej korozji. Porównanie korozji Korozja ogólna (µm/rok) Atmosfera 80 4,25 1,9 2,1 5,25 60 40 20 3,25 2,25 1,25 1,5 1,1 0,7 1,7 1,3 0,9 3,25 2,25 0,75 Żelazo Cynk Ołów Miedź Morska Przemysłowa Miejska Wiejska Aluminium Korozja elektrochemiczna Ten rodzaj korozji zwykle nie atakuje miedzi, ponieważ miedź jest zwykle szlachetniejsza niż metale, które normalnie wchodzą ze sobą w kontakt w budowlach. Miedź może jednak wywołać korozję elektrochemiczną w mniej szlachetnych metalach, takich jak aluminium, cynk czy żelazo. Z tego powodu należy unikać kontaktu między tymi metalami, a woda, która styka się z miedzią nie powinna spływać na inne powierzchnie metalowe. Korozja erozyjna Uszkodzenia wywołane korozją mogą z biegiem czasu powstawać w miejscach, w których woda spływa na powierzchnie wykonane z miedzi. Zazwyczaj jest tak dlatego, że ta woda ma własności kwasowe oraz dlatego, że punkt kontaktu jest ciągle wycierany przez płynącą wodę i nie tworzy się w takim miejscu żadna ochronna warstwa tlenku. Jeśli w tej wodzie będą znajdowały się ziarenka piasku, ścieranie będzie jeszcze większe. Aby zapobiec korozji erozyjnej na powierzchni rynien w miejscach gdzie spływają kwaśne deszcze, konieczne jest przestrzeganie zasad instalowania systemu odprowadzającego wodę przy budowie dachu oraz zaleca się stosowanie pasa okapowego osłaniającego wszelkie powierzchnie kontaktu z wodą. Miedź jest jednym z tak zwanych metali szlachetnych i z tego też względu korozja elektrochemiczna normalnie nie prowadzi do uszkodzenia powierzchni miedzi. Tak jak inne metale szlachetne miedź również powoduje korozję elektrochemiczną „mniej szlachetnych” metali, takich jak glin, cynk czy też żelazo i dlatego budynki powinny być tak projektowane, żeby kontakt – zarówno pośredni jak również bezpośredni – pomiędzy tymi metalami był jak najmniejszy. Jeśli pożądane jest użycie miedzi w połączeniu na przykład z aluminium, powierzchnia aluminium powinna być pokryta nieprzewodzącą warstwą, przez zastosowanie procesu zwanego anodyzowaniem. Sprawia to, że stanie się ona odporna na substancje działające korozyjnie, pochodzące od blachy miedzianej. Woda spływająca z powierzchni miedzianych powinna być odprowadzana w taki sposób, żeby nie dotykała żadnych części zawierających „mniej szlachetne” metale. Miedź w kontakcie z innymi materiałami budowlanymi Uszkodzenia miejscowe mogą występować w formie tak zwanej korozji erozyjnej z powodu braków w szczegółach projektu, na przykład tam, gdzie woda z cząsteczkami piasku stale cieknie i kapie na blachę z miedzi i w ten sposób ściera jej warstwę ochronną. Nie należy układać blachy miedzianej bezpośrednio na powierzchnie bitumiczne właśnie ze względu na korozję. Kwaśna woda deszczowa w skoncentrowanej formie z powierzchni bitumicznej uniemożliwia powstanie warstwy ochronnej na powierzchni blachy miedzianej. W długiej perspektywie prowadzi to do odbarwienia i uszkodzenia powierzchni blachy miedzianej. Fasady wykonane z materiałów nieodpornych na wodę, takich jak tynk, piaskowiec, cegła, drewno, itp., powinny być pokrywane warstwą zawierającą miedź, zabezpieczającą przed wodą deszczową i zapobiegającą odbarwieniom. Obróbki blacharskie na ścianach krytych tynkiem powinny być zakończone listwą gzymsową odstającą co najmniej 40 mm od ściany. 31 Powstawanie patyny Ochronny pas okapowy na dachu. Zabezpiecza przed korozją erozyjną. Naturalna patyna Termin patyna ogólnie odnosi się do rzeczy wykazujących oznaki starzenia się, ale patyna to także przyjęta nazwa nalotu pojawiającego się na starej miedzi. Czasami nalot ten określany jest zieloną patyną lub aerugo nobilis. W dzisiejszych czasach patyna jest szczególnie widoczna w architekturze, szczególnie na bardzo starych dachach krytych miedzią i elementach fasady. Zastosowanie miedzi – nie tylko na pokrywanie pomników, ale także sklepów i domów – musi być dobrze przemyślane ze względu na jej wyjątkowy wygląd ale i charakterystyczny kolor, który z czasem pojawia się na powierzchniach w następstwie działania warunków atmosferycznych. powierzchnia nie narażona na warunki atmosferyczne Na początku po montażu – zwykle w okresie pierwszych kilku tygodni – na świeżo położonej powierzchni blachy miedzianej mogą pojawić się wyraźne, ciemne plamy po montażu i obróbce metalu. Mogą się również pojawić ciemne cętki w niektórych miejscach z powodu miejscowego działania atmosfery. Mogą wystąpić niewielkie różnice pomiędzy poszczególnymi płatami blachy o różnej twardości i fakturze. Różnice te zwykle zanikają po jednym lub dwóch latach i powierzchnie miedziane nabierają bardziej jednolitego, ciemnobrązowego koloru, który pozostanie zasadniczo niezmieniony przez kilka następnych lat. Zaczyna także powoli pojawiać się zielona patyna. Na początku ma to miejsce szczególnie na powierzchniach poziomych jak i lekko pochyłych. Patyna tworzy się również na powierzchniach pionowych, jednak trwa to znacznie dłużej. Czasami nie pojawia się na takich powierzchniach w ogóle. Patyna tworzy się w następstwie korozji atmosferycznej miedzi, czyli tzw. korozji ogólnej. Proces ten może być postrzegany jako tendencja metalu do powrotu do swojej pierwotnej formy, czyli rudy. W przeciwieństwie do rdzy, która powstaje, kiedy żelazo i stal korodują, produkty korozji na miedzi wykazują pewne własności ochronne. Tempo powstawania patyny jest uzależnione od tempa powstawania korozji. Długotrwałe badania przeprowadzane w różnych miejscach w Szwecji wskazują na następujące tempo tworzenia się patyny: ok. 0,5 mikrometr* rocznie w atmosferze wiejskiej (lokalizacja: Erken w Uppland, Szwecja), jeden rok Starzenie się miedzi w warunkach atmosferycznych Ten cykl starzenia się miedzi w warunkach atmosferycznych przedstawia dach miedziany nachylony pod kontem 45° odsłonięty na południe w typowym mieście przemysłowym w północno‑wschodniej Europie. ok. 1 mikrometr rocznie w atmosferze morskiej (lokalizacja: Bohus Malmön, Szwecja). 32 ok. 1-2 mikrometry rocznie w atmosferze miejskiej (lokalizacja: Sztokholm, Szwecja), cztery lata 10 lat 15 lat 25-30 lat *mikrometr = jedna tysięczna milimetra Oznacza to, że można przyjąć, że przeciętna długość eksploatacji blachy miedzianej o grubości 0,6 mm w normalnych warunkach atmosferycznych sięga kilkuset lat. Warunki wpływające na tworzenie się patyny Kiedy miedź jest wystawiona na działanie deszczu, śniegu i zanieczyszczeń unoszących się w powietrzu, powstaje na jej powierzchni tzw. film elektrolityczny. Proces ten, któremu sprzyja wilgoć oraz niezbyt wysoka temperatura, prowadzi do powstania soli wodorotlenków miedzi (sole zasadowe). Szczególnie ważne jest sprzyjające pH oraz dostateczna ilość substancji tworzących patynę na wilgotnej powierzchni miedzi. Możliwe jest zestawienie kryteriów termodynamicznych towarzyszących powstawaniu patyny przedstawionych w tzw. diagramach współczynnika pH prezentujących zakres stabilności dla miedzi, tlenków miedzi oraz soli wodorotlenków miedzi w napowietrzonej wodzie. Na ich podstawie można zauważyć na przykład, że patyna siarczanowa jak i chlorowa w atmosferze miejskiej oraz morskiej może pozostawać na stabilnym poziomie do około pH 4 na wilgotnej powierzchni miedzi. W składzie patyny część znajdująca się najbliżej powierzchni miedzi zawiera ciemny tlenek, przede wszystkim tlenek miedzi(I), Cu2O. Następną jest warstwa zielonej substancji złożonej z soli wodorotlenków miedzi. Dominującym składnikiem jest siarczan o wzorze chemicznym Cu(OH)1.5(SO4)0.25, za wyjątkiem atmosfery morskiej, w której to dominującym zawyczaj elementem jest chlorek Cu(OH)1.5Cl0.5. substancji, które są same w sobie ważne, również ma zastosowanie w stosunku do miedzi. Przepisy dotyczące prac kanalizacyjnych w tym przypadku mają zastosowanie jako regulacje zapobiegające przed zbyt dużym sztucznym nawożeniem. Ilość miedzi uwolniona z dachów miedzianych jest jednak bardzo mała (patrz Rys. na str. 34) i bardzo niewielka jej ilość przenika do wody deszczowej przedostającej się do systemów kanalizacyjnych. W ten sposób dachy miedziane można uznać za przyjazne dla środowiska, spełniające wszystkie wymagania dobrego systemu obiegu wody. Wypłukiwanie produktów korozji z dachu miedzianego Dzięki swojej odporności na korozję miedź ma długi okres eksploatacji, znacznie przekraczający żywotność innych materiałów dostępnych na rynku, które są wykorzystywane na pokrycia dachowe. Bladozielony kolor lub patyna, która jest typowa dla starszej miedzi, jest widocznym skutkiem utleniania, które zachodzi, kiedy miedź reaguje z substancjami w środowisku atmosfery. Pewna ilość korozji miedzi metalicznej powstaje w związku z tą reakcją, która zachodzi zawsze kiedy miedź jest stosowana na zewnątrz. Głębokość tej korozji jest tak niewielka, że podczas względnie krótkiej eksploatacji jest praktycznie niemożliwa do zmierzenia, nawet w skrajnie niesprzyjającej jej powstawaniu atmosferze miejskiej i przemysłowej. Mogą pojawić się również niewielkie ilości azotanu wodorotlenku miedzi, Cu(OH)1.5(NO3)0.5 i węglanu, CuOH(CO3)0.5, jak również miejscowo rdza, sadza czy też pył krzemowy. W atmosferze miejskiej jak i wiejskiej substancje tworzące patynę składają się głównie z zanieczyszczeń antropogenicznych takich jak tlenki siarki i azotany. Chlorki są substancjami dominującymi na obszarach nadmorskich. Wpływ miedzi na środowisko Miedź jest pierwiastkiem śladowym bardzo dla życia ważnym zarówno zwierząt, jak i ludzi. Musi ona występować w glebie, aby umożliwiać zdrowy wzrost roślinności. Tak więc niewielkie ilości miedzi występują w przyrodzie wokół nas. Bez miedzi życie w jego obecnej formie nie byłoby możliwe. Jednak zasada, zgodnie z którą nie powinno się dostarczać środowisku zbyt dużych ilości Dachy miedziane mają zdecydowanie najdłuższy okres eksploatacji. Nikt nie wie, jaka jest prawdziwa żywotność dachu krytego miedzią. Zdjęcie z Malmö Ratusz Miejski, Szwecja 33 Zielony kolor plam pojawiających się czasami w związku z odpływem wody z powierzchni pokrytych miedzią pochodzi od zielonych związków miedzi, które tworzą się w wyniku reakcji miedzi z materiałami zawierającymi węglan (np. cement). Zgodnie z badaniami przeprowadzonymi przez Royal Institute of Technology w Sztokholmie, te osady mają bardzo mały wpływ na środowisko lub nie mają go wcale. W tym kontekście należy podkreślić, że korozja miedzi jest bardzo niewielka, a większość produktów korozji, które powstają nigdy nie spływa z wodą deszczową, tylko pozostają tam, gdzie powstały: na powierzchni w formie tlenków i patyny. Wykres po lewej stronie opiera się na pomiarach poziomu korozji oraz spływu wody z powierzchni miedzianych. Wykres po prawej stronie opiera się na pomiarach poziomu korozji w czasie i w różnych warunkach atmosferycznych. 1,5 Korozja łączna, µm/rok, 1958-1974 Korozja łączna, µm/rok, 1987-1995 Maks.ilość wody wypłukiwanej, µm/rok, 1987-1995 1,0 Łączna redukcja grubości, µm Kiedy wymienia się dach miedziany wartość metalu i wtórne przetworzenie złomu w dużej części pokrywa koszty nowego dachu. Atmosfera przemysłowa i miejska Atmosfera morska Atmosfera wiejska 0,5 5 10 Przyrost korozji miedzi w Sztokholmie 34 15 Rok 10 20 30 Rok Powierzchnie, gdzie grubość się zmniejszyła (korozja łączna = produkty korozji pozostające i wypłukiwane) jako funkcja czasu dla różnych rodzajów klimatu. Niekończący się okres użytkowania miedzi Długowieczna wartość miedzi wynika z faktu, że jest ona metalem, który może być wtórnie przetwarzany i dowolną ilość razy przetapiany bez utraty swoich specyficznych własności. Oznacza to, że miedź może być stosowana wielokrotnie. Już w czasie, kiedy zawalił się Kolos na Rodos i nie można go było odbudować, zewnętrzna warstwa brązu pokrywająca rzeźbę została użyta ponowne po jej roztopieniu do innych celów. W dzisiejszych czasach wymagane są skomplikowane metody przetwarzania całego złomu, który produkujemy. Wartość metalu oraz możliwości stosowania prostych procesów rafinacji miedzi w celu przywrócenia jej pierwotnej jakości oznaczają, że miedź jest materiałem, którego wtórne przetwarzanie jest najpowszechniejsze. Dzisiaj na przykład około 40% całego zużycia miedzi rafinowanej opiera się na złomie i ta wielkość stale rośnie. Jeśli chodzi o blachę miedzianą przeznaczoną do celów budowlanych, tzw. blachą konstrukcyjną, ilość tego materiału poddawanego recyklingowi wynosi prawie 100%. Własności energooszczędne zarówno przy pierwszym jak i ponownym użyciu miedzi Miedź właściwie w 100% poddaje się recyklingowi. Surowiec Huta miedzi Rafinacja W dłuższej perspektywie wykorzystanie materiałów, których trwałość sięga wielu lat, oraz dbanie o zasoby naturalne ziemi są dzisiaj bardzo ważne. Zasoby naturalne nie są niewyczerpalne, wręcz przeciwnie - ich ilości są ograniczone i nie wolno ich zużyć całkowicie. Wykorzystywanie zasobów naszej ziemi należy traktować raczej jak branie pożyczki z banku. Z tego punktu widzenia wykorzystanie miedzi jako materiału budowlanego wydaje się dobrze przemyślanym wyborem. Jest ona materiałem oryginalnym i naturalnym; jest niezmienna i nigdy nie obciąża społeczeństwa kosztami zbierania śmieci czy też składowania odpadów. Przeciwnie, oferuje ona wiele korzyści – poddaje się recyklingowi, który jest procesem bardzo oszczędnym, i możne ją wielokrotnie ponownie używać. Średnie zużycie energii przy produkcji jednej tony miedzi z rudy sięga 30 MWh. Przy produkcji podobnej ilości miedzi ze złomu, potrzeba jedynie 3 MWh energii. Półwyroby taśmy, blachy, przewody, rury, pręty Użycie docelowe pokrycia dachowe, kable, ogrzewanie, elementy systemów wentylacji i sanitarnych, elektronika Produkty zużyte Przetwarzanie złomu Odpady Nawet zużycie produktów wykonanych z miedzi oznacza w pewnym sensie natychmiastowe oszczędności energii. Jest tak ze względu na własności materiałowe, sprzyjające oszczędności kosztów, dobrą przewodność i wysoką wytrzymałość, możliwość długiej eksploatacji i brak konieczności konserwacji. 35 36 OPIS PRODUKTU WYROBY FORMOWANE Muzeum Wasa Szwecja 37 Blacha płaska i taśma miedziana Blacha płaska i taśma miedziana do celów przemysłowych oraz budowlanych produkowana jest z różnego rodzaju miedzi odtlenianej fosforem, wyżarzanej, półtwardej i twardej. Zawartość takiej miedzi wynosi minimum 99,90%. Standardy jakości miedzi do celów budowlanych w Europie powinny być zgodne z normą europejską EN 1172. Materiał z Outokumpu przewyższa tą specyfikację i posiada specjalnie zoptymalizowane własności do celów architektonicznych. Łączenia w tradycyjnych systemach dachów krytych miedzią są zwykle wykonywane z materiałów półtwardych. Pod wpływem oddziaływania warunków atmosferycznych pierwotny czerwony kolor nowej miedzi zmienia się na ciemnobrązowy. Ta charakterystyczna zmiana w wyglądzie miedzi oraz tempo w jakim ta zmiana następuje, zależy od klimatu, jak rónież związków siarki zawartych w powietrzu w danym miejscu. Zazwyczaj miedź zmienia kolor na coraz bardziej ciemnobrązowy w pierwszych latach, by następnie przybrać zielony odcień – dobrze znanej jasno-zielonej patyny. Blacha miedziana jest bardzo odporna na wszelkiego rodzaju działania warunków atmosferycznych. Korozja atmosferyczna jest niewielka, w porównaniu z bardzo długim okresem eksploatacji dachu. Okres trwałości prawidłowo zainstalowanego dachu miedzi o grubości 0,6 mm w normalnych warunkach wynosi kilkaset lat. Blacha oraz taśma miedziana jest dostarczana w standardowych wymiarach podanych na str. 51 (Standardy i wymiary). 38 Nordic Brown™ Podstawowym materiałem wykorzystywanym do produkcji oksydowanej fabrycznie blachy Nordic Brown™ jest miedź wytworzona zgodnie z zasadami opisanymi na str. 137. Blacha Nordic Brown™ może być wyżarzana lub półtwarda wytworzona z miedzi DHP. Po walcowaniu na zimno blacha przechodzi przez kąpiel chemiczną, po której jej powierzchnia jest oksydowana na ciemnobrązowo po obu stronach. Blacha Nordic Brown™ jest standardem jakości dla miedzi dostarczanej z oksydowaną fabrycznie brązową powierzchnią po obu stronach. To cecha estetyczna, która pojawiłaby się naturalnie po wystawieniu na warunki atmosferyczne na dworze po kilku latach. Kolor i wykończenie brązowego, oksydowanego filmu Nordic Brown™ są identyczne z naturalnie powstającym tlenkiem. Niewielkie zmiany zabarwienia mogą pojawić się na powierzchni, ale szybko znikają w warunkach atmosferycznych. Po jakimś czasie, w zależności od warunków klimatycznych, na danym obszarze, brązowy odcień powoli zmienia się na zielony. Dzieje się tak w miarę rozwoju jasnozielonej patyny. Nordic BrownTM gotowy do dostawy. Blachą Nordic Brown™ są obrabiane, jak zwykłe miedziane pokrycia dachowe. Trzeba jednak zauważyć, że przy nieostrożnym obchodzeniu się powierzchnia oksydowana może się porysować lub uszkodzić. Spawanie i lutowanie może wywołać zmiany zabarwienia materiału ze względu na temperaturę utleniania. Uszkodzoną powierzchnię oksydowaną można naprawić na miejscu budowy, stosując oksydację chemiczną. Blacha Nordic Brown™ jest przeznaczona głównie na dachy i pokrycia zewnętrzne ścian, okien, drzwi oraz do celów dekoracyjnych. Produkt ten nadaje się do tworzenia dowolnych kształtów i wykazuje szereg zalet przy naprawach i dodawaniu do powierzchni miedzianych oksydowanych wcześniej. Nordic Brown™ stosuje się (bez konieczności dodatkowej obróbki) do bezpośredniego nakładania zielonej patyny przy użyciu metody Nordic Green (patrz str. 42-43). Blacha Nordic Brown™ jest dostarczana w postaci blachy lub taśmy o grubości od 0,2 do 1,5 mm w standardowych wymiarach podanych na str. 51 (Standardy i wymiary). Nordic BrownTM pokrycie ściany zewnętrznej. Apartamentowiec, Innsbruck University, Austria. 39 Nordic Green PLUSTM – metoda nakładania patyny na miedź Stosując metodę nakładania zielonej patyny Nordic Green PLUSTM otrzymujemy natychmiast patynę, która w kolorze i wykończeniu jest identyczna z patyną powstającą naturalnie. Metoda ta może być z powodzeniem stosowana na nowych konstrukcjach, ale także wykazuje wiele zalet przy naprawach i dodatkach do powierzchni miedzianych w miejscach pokrytych patyną wcześniej. Natychmiast po zastosowaniu metody Nordic GreenTM otrzymujemy zieloną patynę charakterystyczną dla starej miedzi. Metoda ta w żaden sposób nie zapobiega naturalnemu powstawaniu patyny – ten proces zachodzi niezależnie i zastosowanie metody Nordic GreenTM nie ma na niego żadnego wpływu. Tak jak przy powstawaniu naturalnej patyny powierzchnie patynowane metodą Nordic GreenTM nabierają typowego dla miedzi koloru i wyglądu. Z czasem naturalnie powstająca patyna jest wyraźniejsza, a warunki klimatyczne i atmosferyczne nadają pokryciu ostateczny kolor i wygląd. Przy niewłaściwym obchodzeniu się świeżo patynowana miedź może być uszkodzona. Niewielkie zadrapania, które mogą pojawić się podczas instalacji, same zanikną. Warstwa patyny dojrzewa, rozwija się i jest coraz silniejsza. Z czasem staje się bardzo odporną powierzchnią, co jest tak charakterystyczne dla prawdziwej patyny powstającej na miedzi. Powierzchnie, których nie chcemy pokrywać metodą Nordic GreenTM (np. inne materiały niż miedź) powinny być dokładnie przykryte i chronione, ponieważ środek nadający wygląd patyny na metalach mniej szlachetnych powoduje korozję. Potrzebne ilości Wydajność Nordic GreenTM to około 14m2 (+/–4 m2). Instrukcje użycia Nordic GreenTM, patrz str. 137-138. Clarion Hotel, Stavanger, Norwegia. 40 Biblioteka Uniwersytecka, Warszawa, Polska Rynek Choi Yen w Hong Kongu Willa w Holandii Domek weekendowy na archipelagu w Sztokholmie, Szwecja Elfort Road, Highbury, Londyn 41 Nordic QuickTM Nordic Ouick™ to system prefabrykatów łatwych w instalacji zarówno na pokrywanie dachów, jak i ścian. System ten jest produkowany z półtwardej miedzi DHP. Poszczególne elementy o wymiarach 530 x 530 mm są poddawane standaryzacji, wytwarzane na specjalnej linii technologicznej i formowane do uzyskania odpowiedniego kształtu. Ten wyjątkowy opatentowany system znakomicie sprawdza się przy wykończeniach w dowolnym stylu architektonicznym i nie wymaga żadnych szczególnych umiejętności instalatorskich, narzędzi ani materiałów. Nordic Quick™ jest zaprojektowany do instalacji na trwałym i twardym podkładzie z zastosowaniem membrany bitumicznej na dachach i ścianach o nachyleniu 14 stopni (1:4) lub większym. Instalację można zacząć w dowolnym miejscu wzdłuż kalenicy i następnie w kierunku spadku dachu. Każdy element jest zabezpieczany mocowaniem do podkładu trzema wkrętami. Nordic Quick™ może być dostarczany w elementach płaskich lub wygiętych. Nordic Quick™ jest również dostępny w wersji Nordic Brown™ (miedź oksydowana fabrycznie) i Nordic Green™ (miedź patynowana na zielono). Nordic QuickTM - powierzchnia płaska 42 Nordic QuickTM - powierzchnia wygięta Elementy konstrukcji przeciwdeszczowej Nordic Composite zainstalowane na budynku Birmingham Hippodrome, Anglia. Nordic CompositeTM Nordic Composite™ to system paneli z kompozytu miedzi, składający się z termoplastycznego polietylenowego rdzenia o średniej gęstości pomiędzy dwoma warstwami zewnętrznymi z miedzi o grubości 0,5 mm. Panele te są idealnym zewnętrznym materiałem okładzinowym. System jest wytwarzany w ciągłym procesie laminowania, stosowanym przy użyciu półtwardej miedzi DHP. Metoda przetwarzania: zwykłe przetwarzanie miedzi; przy wytwarzaniu paneli można używać narzędzi do obróbki drewna. Łatwe w zastosowaniu jest cięcie piłą, frezowanie z ręcznym posuwem narzędzia, ciecie nożycowe, wykrawanie, jak również wykonywanie niewielkich zakrzywień oraz większych wygięć zarówno ręczne, jak i mechaniczne. Panele Nordic Composite™ łatwo się formuje i można nadać im dowolne kształty zgodnie z projektem architektonicznym. Produkt ten jest również lekki, sztywny i ma niezwykle równą powierzchnię. Produkcja dużych, wyjątkowo równych i bardzo sztywnych kaset jest łatwa. Standardowe wymiary panelu: Grubość 4 mm. Szerokość do 1 000 mm. Długość do 4 500 mm. Panele Nordic Composite™ są dostarczane z jedną stroną z jaskrawej miedzi, a drugą z miedzi wcześniej oksydowanej metodą Nordic BrownTM. 43 Nordic DecorTM Mosiądz Nordic DecorTM to miedź o powierzchni o fakturze walcowanej, stosowana do wytwarzana wewnętrznych i zewnętrznych elementów dekoracyjnych. Na Nordic DecorTM można stosować Nordic BrownTM, aby nadać powierzchni ciemnego oksydowanego wyglądu, lub Nordic GreenTM, aby nadać powierzchni wygląd patyny. Mosiądz, czyli stop miedzi z cynkiem, jest zdecydowanie najpowszechniejszym stopem miedzi. Jest wiele rodzajów tego stopu w zależności od składu. Jednym z ważniejszych jest mosiądz α, zawierający do 37% cynku. Wytrzymałość mosiądzu α rośnie w miarę zwiększania się zawartości cynku. W instalacjach na zewnątrz proces oksydacji (powstawania patyny) przebiega w taki sam sposób, jak na zwykłej miedzi: od brązowej po ciemnobrązową i patynę. Do zastosowania wewnątrz blachy nie trzeba niczym pokrywać, czy też malować lakierem lub woskiem, tak by zachowała oryginalny czerwony kolor miedzi. Jednym z powodów, dla którego warto wybrać mosiądz zamiast miedzi jest jego wytrzymałość na rozciąganie. Innymi powodami mogą być specyficzne wymagania dotyczące koloru, odporność na korozję oraz do pewnego stopnia możliwość formowania. Kolor zmienia się od czerwonego do żółtego. Szczegółowe informacje dotyczące standardów i wymiarów – patrz str. 51. Wszystkie mosiądze mają dobre możliwości formowania, ale najlepsze zapewnia zawartość cynku na poziomie ok. 30%. Faza α/β w strukturze stopu pojawia się przy zawartości cynku na poziomie 38-45 %. Przy zawartości cynku przekraczającej 45 % struktura zawiera jedynie fazę β. Faza β charakteryzuje się niewielkimi możliwościami formowania na zimno, ale dobrymi na gorąco. Dużych ilości mosiądzu używa się na dzień dzisiejszy w budownictwie, głównie dzięki znanej odporności tego stopu na korozję oraz w skomplikowanych pracach dekoracyjnych. Jest cenionym materiałem używanym do wystroju wnętrz dzięki swojej pięknej żółto-złotej barwie i wykończeniu matowemu lub z połyskiem. Powszechny stop miedzi, stosowany do produkcji wyrobów z blachy i taśmy do wystroju wnętrz, składa się w 65% z miedzi i 35% z cynku (mosiądz α). Produkty wykonane z tego stopu bardzo łatwo się formuje na zimno i lutuje. Stop ten dobrze nadaje się na sufity wewnętrzne i panele ścienne, elementy dekoracyjne, miedziane okucia meblowe, elementy armatury łazienkowej, części zamków, sztućce i naczynia mosiężne, etc. Mosiądz – użyty do dekoracji wnętrza 44 Tombak / brąz architektoniczny Miedź profilowana Stop miedzi o nazwie Tombak zawiera 80 % albo więcej miedzi, pozostała cześć stopu to cynk. Miedź + cynk = mosiądz. Tombak to dawna nazwa mosiądzu z dużą zawartością miedzi. Materiał ten od wieków stosowny jest do wyrobu przedmiotów dekoracyjnych oraz w budownictwie ze względu na takie własności tego stopu, jak dobra odporność na korozję i ładny wygląd. Tombak jest używany na zewnętrzne i wewnętrzne panele ścienne, a także na różne mocowania do wyposażenia wnętrz. Jego formowalność jest bardzo dobra. Materiał ten nie wymaga żadnej konserwacji, a jego pierwotny złoto-żółty mosiężny kolor zmienia się pod wpływem warunków atmosferycznych na piękny brązowy kolor, który od wielu lat inspiruje architektów i projektantów wielu wyszukanych projektów budowlanych. Podstawowym materiałem używanym do produkcji miedzi profilowanej jest miedź DHP, zwykle w formie płaskiej półtwardej blachy lub taśmy. Blacha jest wytwarzana zgodnie z normą EN 1172. Po walcowaniu na zimno, równaniu, cięciu do odpowiednich wymiarów arkusze są gotowe do wysyłki do producentów wyrobów końcowych. Profilowanie jest zwykle wykonywane przez niezależnych wytwórców, takich jak warsztaty metalowe, hurtownie metalu, itd. Szerokość oraz długość segmentów zależy od możliwości poszczególnych wytwórców. Profile są wykonywane przez krawędziowanie lub formowanie przez walcowanie. Nie ma żadnych standardów asortymentowych tego produktu ani żadnych standardów wymiarów arkuszy profilowanej blachy miedzianej. Zwykle jest ona cięta na wymiar zgodnie z zamówieniem oraz szczegółową umową dotyczącą specyfikacji zawartą pomiędzy kupującym a sprzedającym. Miedź profilowana jest również dostępna w wersji Nordic BrownTM. Miedź profilowana. Kasety wykonane z Tombaku / Brązu architektonicznego. Helsinki, Finlandia. 45 Fabrycznie obrobione kasety miedziane Podstawowym materiałem używanym do produkcji fabrycznie obrobionych paneli jest blacha z miedzi DHP. Blacha jest zwykle półtwarda, wytwarzana zgodnie z normą EN 1172. Po walcowaniu na zimno, dostosowywaniu szerokości, wyrównywaniu i cięciu arkusze są gotowe do wysyłki do producentów wyrobów końcowych. Produkcja fabrycznie obrobionych paneli obejmuje fałdowanie lub prasowanie / tłoczenie. Ta pierwsza metoda była przez wiele lat jedyną metodą stosowaną na rynku, ale obecnie prasowanie i tłoczenie są coraz powszechniejsze, gdyż nastąpił postęp w technice produkcji i poprawiła się jakość stosowanych narzędzi. Fabrycznie obrobione panele można wytwarzać z cieńszej blachy metodą tłoczenia, a następnie przez zaginanie krawędzi. Tłoczenie daje ponadto większe możliwości wytwarzania różnych profilów i kształtów. Tłoczone formy oraz grzbiety wzmacniające podnoszą wytrzymałość paneli, co można również osiągnąć dzięki wzmocnieniu silniejszym materiałem. Fabrycznie obrobione panele mogą być dostarczane z warstwą izolacji lub w formie warstwowej ‘sandwich’. Od twardości oraz grubości blachy zależy maksymalny rozmiar fabrycznie obrobionych paneli. Nieodpowiednie wymiary mogą w dłuższym okresie powodować takie problemy, jak wybrzuszenia i wgniecenia. Bardzo cienkie płyty miedziane są czasami nazywane fabrycznie obrobionymi panelami. Takie płyty można wzmocnić, laminując je na twardym podkładzie. Fabrycznie obrobiona miedź jest również dostępna w wersji Nordic Brown™. Montaż kaset miedzianych. 46 Panele miedziane Podstawowym materiałem używanym do produkcji paneli miedzianych jest blacha z miedzi DHP. Blacha jest zwykle półtwarda, wytwarzana zgodnie z normą EN 1172. Po walcowaniu na zimno, dostosowywaniu szerokości, wyrównywaniu i cięciu arkusze są gotowe do wysyłki do producentów wyrobów końcowych. Panele miedziane to coś pośredniego pomiędzy blachą profilowaną a fabrycznie obrobionymi panelami. Charakterystyczną cechą tych paneli jest ich wydłużony kształt, np. o szerokości 100‑300mm i długości 2700-4000mm. Panele miedziane są wytwarzane przez formowanie, walcowanie, krawędziowanie lub w niektórych przypadkach tłoczenie. Grubość zwykle sięga od 0,6 do 1,0mm, w zależności od projektu i procesu produkcji. Panele można laminować na twardym podkładzie, aby nadać im lepszą sztywność. Panele miedziane są również dostępne w wersji Nordic Brown™. 47 48 STA N DA R DY I WYMIARY 49 System Zarządzania Środowiskiem i Audytów (EMAS) System zarządzania środowiskiem wprowadzony w Spółkach Outokumpu w Pori jest zgodny z regulacją Unii Europejskiej EMAS. System Zarządzania Jakością System Zapewnienia Jakości Outokumpu Poricopper OY spełnia wymagania normy EN 29 002 (ISO 9002) oraz jest potwierdzony przez Zarządzanie Jakością BSI od 1986 roku (numer rejestracyjny FM 918). Przejście na system ISO 9001:2000 trwa i zostało zakończone w lipcu 2003 roku. Oznaczenia i identyfikowalność produktu: Odlane wlewki płaskie, pochodzące z odlewni, są oznaczone różnymi kolorami i własnym oznaczeniem stopu Outokumpu. Te oznaczenia są podane w bazie danych katalogu stopów Outokumpu. Oprócz kodu stopu stosowana jest również naklejka z kodem kreskowym na wlewkach płaskich z następującymi danymi: - numer odlewu, wymiary wlewków płaskich, kod wlewków płaskich, stop, waga. Na naklejce również znajduje się kod kreskowy ze wszystkimi powyższymi danymi. Oznaczenie produktu podczas wytwarzania Po każdym etapie wytwarzania drukuje się a następnie przykleja na produkt naklejkę zawierającą następujące dane: - numer fabryczny i kod sztuki, stop, grubość w milimetrach, szerokość w milimetrach, numer szpuli, następny etap wytwarzania. Identyfikowalność produktów podczas produkcji jest zapewniona w następujący sposób: Numer odlewu każdego wlewka płaskiego jest zastępowany numerem szpuli przed walcowaniem na gorąco. Ta zamiana jest wykonywana w systemie kontroli w walcowni. Dany numer szpuli towarzyszy produktowi (szpuli lub arkuszowi) podczas całego procesu. Taki system kontroli umożliwia przeglądy lub śledzenie wszystkich etapów wytwarzania. 50 Własności materiałowe Zgodnie z normą DIN EN 1172 (Miedź i stopy miedzi. Blachy i taśmy dla budownictwa) tylko miedź o oznaczeniu Cu-DHP, beztlenowa, odtleniana fosforem o zawartości czystej miedzi na poziomie 99,9% lub CuZn 0,5 – materiał z niewielkim dodatkiem cynku może być używany w pracach budowlanych. Te rodzaje miedzi łatwo poddają się kształtowaniu, posiadają wysoki stopień rozciągalności i nadają się do spawania, jak również do lutowania twardego i miękkiego. Informacje ogólne: Blachę i taśmę można podzielić na pięć różnych grup grubości różniących się od siebie własnościami: a)0,4-1,50 mm, < 0,4 mm tylko twarda, b)1,51-5,00 mm, c)5,01-9,00 mm, d)9,01-25,00 mm, e)25,01-100,00 mm. Jakość powierzchni dla produktów walcowanych Outokumpu Wykończenie powierzchni (chropowatość) uzyskiwane jest w ostatnim etapie walcowania na zimno. Bardzo ważna jest chropowatość walców oraz użyty olej (lub emulsja). Obrabiając materiał po zakończeniu walcowania na zimno, możemy uzyskać szczególne cechy, takie jak mokra, sucha lub wyszczotkowana powierzchnia, itd. Tabele poniżej przedstawiają wartości twardości i wymiary blachy oraz taśmy miedzianej przeznaczonej do celów konstrukcyjnych zgodnie z normą EN 1172 (Miedź i stopy miedzi. Oznaczanie stanów materiału). EN 1172 Własności mechaniczne Materiał opis Cu-DHP nr Rm Rp0,2 A50mm HV symbol min. max. min. max. min. min. max. R220 220 260 - 140 33 - - wyżarzony H040 - - - - - 40 65 wyżarzony R240 240 300 180 - 8 - - półtwardy H065 - - - - - 65 95 półtwardy CW024A Wymiary, tolerancje oraz masa na jednostkę długości Wymiary nominalne mm Tolerancje mm EN 1172 Masa na jednostkę długości1) przy 100 mm szerokości grubość szerokość preferowana długość arkusza blachy średnica wewnętrzna szpuli taśmy grubość szerokość preferowana długość arkusza blachy przybliżona 0,5 do 1250 włącznie 2 000 lub 3 000 300, 400, 500 lub 600 ±0,02 +2 0 +10 0 0,445 0,6 0,534 0,7 0,623 0,8 0,712 1,0 0,890 Obliczona przy gęstości 8,9 g/cm 1) 3 51 52 TECHNOLOGIA Biblioteka Tampere Finlandia 53 Klimatyczna osłona budynku Czynniki Zewnętrzne Deszcz Podczas deszczu dachy oraz ściany zewnętrzne są narażone na duże naciski. Nieszczelności pozwalają na łatwą penetrację wody deszczowej w głąb konstrukcji dachu/ścian i warstw podkładu. Oprócz wszystkich prześwitów i występów/gzymsów szczególnie narażonymi miejscami są okapy, kalenice oraz obróbki blacharskie, jak również połączenia z wyższymi ścianami. Deszcz jest najbardziej szkodliwy w połączeniu z silnym wiatrem wiejącym ukośnie w stronę budynku. Gdy wieje mocny wiatr, deszcz może dostawać się pod zewnętrzne pokrycie dachu (nawet w przypadku dachów o mocnym nachyleniu) i może być „wpychany” do pustych przestrzeni w dachu pomiędzy złączami i detalami. Wtedy kiedy prędkość wiatru przekracza prędkość spadania kropli deszczu, powierzchnie pionowe mogą wejść w kontakt z większą masą deszczu niż powierzchnie poziome. W konsekwencji łączna ilość wody deszczowej oddziałującej na materiał zależy zarówno od ilości opadów, jak i od prędkości wiatru. Na największe ilości padającego deszczu narażone są okapy i brzegi dachu. Ściany szczytowe również są bardziej narażone na działanie deszczu niż długie fasady. Długie gzymsy/występy mogą zapewnić skuteczną ochronę fasad znajdujących się poniżej. Ze względu na naprężenia materiałowe wywołane przez silny napór deszczu, dach oraz ściany zewnętrzne powinny mieć profesjonalny projekt. Jeśli dach ma zapewniać skuteczną ochronę przed deszczem, ważne jest, aby system odprowadzania wody z dachu, obejmujący rynny i rury spustowe, był prawidłowo zaprojektowany, a rynny ściekowe i przelewy znajdowały się we właściwych miejscach. Nieprawidłowe umieszczenie rynien ściekowych w przypadku dachów o słabym nachyleniu jest częstą przyczyną występowania miejsc z wodą stojącą. W przypadku wewnętrznych systemów odprowadzania wody z dachu ważne jest, aby zaprojektować przelewy w miejscach, gdzie rury spustowe mogą się zatykać. Należy zapewnić możliwość odprowadzania trzy razy większej ilości wody niż wynika to z projektu. W miejscach, gdzie dach łączy się z wyższą ścianą zewnętrzną, niezbędne jest umożliwienie skutecznego odprowadzenia całej ilości wody, która może się tu zebrać i w ten sposób wywierać nacisk na dach w razie wystąpienia silnego deszczu. 54 Śnieg Śnieg na dachu może wywierać duże naciski na konstrukcje dachu. Ze względu na swoją higroskopijność (zdolność wchłaniania wilgoci) gęstość śniegu podczas odwilży jest prawie taka sama jak wody. Płaty śniegu mogą doprowadzić do koncentracji nacisku, który trzeba wziąć pod uwagę przy projektowaniu konstrukcji nośnej. Ilość śniegu, który może wywierać znaczne naciski na dach, zależy oczywiście od położenia budynku (zarówno geograficznego, jak i w danym miejscu), ale duże znaczenie ma również materiał, z którego zbudowany jest dach ( jest to związane z tarciem) oraz projekt dachu. Udowodniono, że na dachach o nachyleniu 20-30° zbiera się więcej śniegu niż na dachach o większym nachyleniu czy też na dachach o mniejszym nachyleniu. Dlaczego śnieg nie zalega równie łatwo na stromych dachach jak na płaskich, nawet równe dachy o nachyleniu mniejszym niż 20-30° zwykle gromadzą mniej śniegu niż dachy o kącie nachylenia 20 - 30°. W przypadku dachów o małym nachyleniu pokrywa śnieżna zmniejsza się nawet jeżeli wiatr wieje bardzo lekko (oczywiście czynniki przeciwdziałające szybszemu topieniu się śniegu obejmują ostre krawędzie, wystające elementy czy też inne miejsca, gdzie łatwo może gromadzić się śnieg). W przypadku ostro wznoszących się dachów śnieg może się gromadzić po stronie zawietrznej i tam zwiększać nacisk. Oznacza to, że przy projektowaniu dachów należy brać pod uwagę zarówno naciski zmienne, jak i stałe. Płatki śniegu nie spadają równie szybko jak krople deszczu, więc mogą unosić się w powietrzu dłużej, w dół, a także w górę poruszane prądami powietrza. W ten sposób świeży śnieg może dostać się do budynku poprzez otwory, wentylatory, prześwity, szpary i inne miejsca nieszczelne, które zwykle wydają się miejscami dobrze osłoniętymi. Kiedy śnieg topnieje, może się obsuwać i uszkodzić osłony, obróbki blacharskie, rury spustowe, rynny, itp. Osłony przeciwśnieżne oraz urządzenia zapobiegające osuwaniu się śniegu mogą temu zapobiec, jak i zapobiec spadaniu śniegu z dachu. Naciski na mocowania takich urządzeń są bardzo duże i dlatego muszą one być odpowiednio zaprojektowane. Lód na dachu Lód i sople mogą tworzyć się zarówno na stromych, jak i płaskich dachach. Kiedy śnieg topnieje i pogoda się zmienia, zwykle lód tworzy się na wodzie stojącej. Kawałki lodu w miarę stopniowego obniżania się temperatury łatwo pękają z powodu wysokiego współczynnika rozszerzalności cieplnej lodu. Jeśli lód jest zamarznięty na warstwie chroniącej przed działaniem warunków atmosferycznych, ruchy pęknięć mogą doprowadzić do rozdarcia materiału – chociaż jest to niemożliwe, jeśli dach jest pokryty materiałem metalowym. Sople na okapach Kiedy śnieg topnieje, sople zazwyczaj powstają na okapach, co może doprowadzić do pojawienia się wilgoci zarówno na okapach, jak również na fasadzie poniżej lub wzdłuż okapów. Bloki lodu mogą powstawać w rynnach i rurach spustowych, co może doprowadzić do zablokowania odpływu wody z dachu. Jeśli lód tworzy się w rynnach i rurach spustowych, można użyć kabla ogrzewającego. Ważne jest jednak, znaleźć przyczynę tworzenia się lodu przed zastosowaniem jakichkolwiek środków. Ze względu na przenikanie ciepła od wewnątrz sople tworzą się najpierw, kiedy pokrywa śniegu na dachu jest tak duża, że tworzy warstwę izolacyjną. Punkt topnienia przesuwa się wtedy na śnieg, który powoli zaczyna topnieć. Przyczyny takiej nieszczelności obejmują słabą izolację cieplną, niedostateczną wentylację lub zwyczajnie miejsca nieuszczelnione, poprzez które ciepłe powietrze wydostaje się na zewnątrz. Systemy odprowadzania wody z dachu, izolacja termiczna okapów i dachów oraz systemy wentylacyjne muszą być dobrze zainstalowane, aby zapobiegać wszelkim formom tworzenia się lodu. Nie zawsze jednak łatwo jest określić granice pomiędzy dachami określanymi jako „nieogrzewane” a tymi, które można uznać za dachy „ogrzewane”. W każdym indywidualnym przypadku wymagane są precyzyjne obliczenia, by móc ocenić we właściwy sposób, jakie jest najlepsze rozwiązanie dotyczące wilgoci. Sople na okapach wskazują na wydostawanie się ciepła na zewnątrz. Zalecenia dotyczące systemów odprowadzania wody z dachu: • dachy strome, nieogrzewane mogą posiadać zewnętrzne odpływy nieogrzewane, • dachy ogrzewane, tarasy dachowe, itp. muszą posiadać odpływy ogrzewane, • dachy płaskie, zarówno ogrzewane jak i nieogrzewane, powinny posiadać odpływy ogrzewane. Tworzeniu się lodu na okapach można do pewnego stopnia zapobiec przez zastosowanie kabla ogrzewającego, ale ważne jest, aby od razu zaprojektować dach, który zapobiegałby w taki sposób, powstawaniu lodu. 55 Grad Czysto teoretycznie gwałtowne gradobicie może oczywiście doprowadzić do uszkodzenia blachy miedzianej. Zasadniczo jednak grad nie wywołuje nigdy poważnych problemów. Ponadto niemożliwe jest przewidzenie tego zjawiska przy wyborze materiałów i projektowaniu dachów i fasad. Wiatr Naciski wiatru są najsilniejszymi i najbardziej niebezpiecznymi czynnikami wpływającymi na dachy i fasady. Potrzebna jest bardzo specjalistyczna wiedza dotycząca siły nacisku wiatru, aby móc prawidłowo ocenić, jakie wymiary powinny mieć elementy pokrycia dachowego oraz okładzina fasad. Wiatr wiejący w kierunku budynku wywołuje nadciśnienie po stronie nawietrznej oraz podciśnienie po stronie zawietrznej budynku. Jeśli wiatr wieje bezpośrednio na budynek, największe nadciśnienie pojawia się w kierunku środka strony nawietrznej i zmniejsza się w kierunku brzegów tej strony. Po stronie zawietrznej największe podciśnienie pojawia się przy brzegach i w górnej części tej fasady. Na rozkład ciśnienia ma również wpływ kierunek wiatru, turbulencja, geometria bryły budynku oraz topografia otoczenia. Piorun Nie ma żadnego dodatkowego ryzyka związanego z uderzeniem pioruna, jeśli pokrycie dachowe oraz okładzina ścian są wykonane z metalu, a wręcz przeciwnie: możliwość przewodzenia prądu, jaką posiada metal, jest wykorzystywana w systemach odgromowych budynków. Istnieją jednoznaczne regulacje i zalecenia dotyczące tego, jak metal powinien być wykorzystywany na pokrycia dachowe, a także w systemach pionowych przewodów odgromowych. 56 Uderzenie pioruna może wywołać wypalenia w metalu. Jeśli wyładowanie atmosferyczne uderzy w metalowy przewód odgromowy, wymiana ciepła może być wystarczająco duża, żeby stopić metal. W cienkiej blasze z metalu mogą powstać wypalone otwory na brzegach miejsca uderzenia. Profilowana miedź może być wykorzystana jako dachowe przewody odgromowe i w systemach ochrony przed uderzeniem pioruna. Profilowana miedź na ścianach może spełniać rolę pionowego przewodu odgromowego. Zalecana odległość pomiędzy dachem a ziemią – w miejscu, gdzie pionowy przewód odgromowy łączy się z przewodem uziemiającym – wynosi nie więcej niż 20 m, a grubość blachy nie powinna być mniejsza niż 0,6 mm. Blacha na fasady może być wykorzystana jako system ochrony przed uderzeniem pioruna oraz dachowe przewody odgromowe. Rąbki spełniają rolę odgromników, a doświadczenie wskazuje na to, że na szwach pojawiają się bardzo niewielkie ilości iskier. Temperatura Na dachy i fasady oddziałują bardzo zróżnicowane temperatury, co z kolei wywołuje naciski i ruchy w materiale. Przede wszystkim dach, ale również fasada muszą być zaprojektowane z uwzględnieniem tego, że zmiany temperatury mogą wystąpić pomiędzy powierzchnią zewnętrzną a warstwami spodnimi. Czynnikami wpływającymi na materiał są temperatura powietrza, natężenie padającego promieniowania słonecznego, prędkość wiatru, pojemność cieplną i opór cieplny w materiale, a także zdolność powierzchni do pochłaniania i rozprowadzania ciepła. Zanieczyszczenia Substancje występujące w powietrzu i w wodzie (opady) – szczególnie zanieczyszczenia – w różny sposób wpływają na pokrycia dachowe i materiały pokrywające fasady. Metale mogą być rozłożone, mogą korodować lub w inny sposób zostać rozpuszczone i wymyte, na przykład dwutlenkiem siarki, chlorkami i siarczanami. Guano, mieszanina brudu, gromadząc wilgoć oraz glony, może powodować uszkodzenia metalu. Do zaklasyfikowania skutków dla różnych czynników klimatycznych – włączając w to również częstotliwość występowania korozji – stosuje się różne klasy korozyjności. Klasy korozyjności atmosferycznej są oznaczane jako: C1, C2, C3, C4, C5-I i C5‑M. Dodatkowa litera „I” w klasie C5 oznacza „środowisko przemysłowe”, a litera „M” oznacza „środowisko morskie”. Poniższa tabela pokazuje również przykłady środowisk, które są uważane za typowe dla poszczególnych klas korozyjności. Ogólnie klasy C2 – C5 są najbardziej odpowiednie dla pokryć dachowych i okładzin ścian. Warto zauważyć, że podział na klasy korozyjności służy przede wszystkim ocenie do zapotrzebowania na ochronę antykorozyjną w konstrukcjach stalowych. Podziały są również stosowane przy wyborze rodzaju ochrony antykorozyjnej stosowanej na blachy. Klasy korozyjności zgodnie z normą SS-EN ISO 12944-2 Klasy korozyjności Korozyjność środowiska Przykłady typowych środowisk w strefie klimatu umiarkowanego (tylko informacje) Zewnątrz Wewnątrz C1 Bardzo niska Ogrzewane pomieszczenia z suchym powietrzem i niewielką ilością zanieczyszczeń, np. biura, sklepy, szkoły i hotele. C2 Niska Atmosfera zawierająca niewielką ilością zanieczyszczeń atmosferycznych. Tereny wiejskie. Nieogrzewane pomieszczenia o zmiennej temperaturze i wilgotności. Niska częstotliwość kondensacji i niski poziom zanieczyszczeń atmosferycznych, np. hale sportowe, magazyny, itp. C3 Średnia Atmosfera o pewnym zasoleniu lub zawierająca zanieczyszczenia atmosferyczne. Tereny miejskie i w niewielkim stopniu uprzemysłowione, jak również tereny, na których pewien wpływ wywiera atmosfera morska. Tereny o umiarkowanej wilgotności i pewnej ilości zanieczyszczeń atmosferycznych pochodzących z procesów produkcyjnych, np. browary, mleczarnie, pralnie chemiczne, itp. C4 Wysoka Atmosfera o średnim zasoleniu lub niegroźnych ilościach zanieczyszczeń atmosferycznych. Tereny przemysłowe lub nadmorskie. Tereny o wysokiej wilgotności i dużych ilościach zanieczyszczeń atmosferycznych pochodzących z procesów produkcyjnych, np. zakłady chemiczne, pływalnie i stocznie. C5-I Bardzo wysoka (przemysłowa) Tereny przemysłowe o wysokiej wilgotności atmosferycznej i agresywnej atmosferze. Tereny z prawie ciągłą kondensacją i dużymi ilościami zanieczyszczeń atmosferycznych. C5-M Bardzo wysoka (morska) Tereny nadmorskie i morskie o dużym zasoleniu. Tereny z prawie ciągłą kondensacją i dużymi ilościami zanieczyszczeń atmosferycznych. 57 Dyfuzja odwrotna Odwrotny kierunek przepływu pary w ścianach zewnętrznych zauważono w zewnętrznych zagłębieniach ścian, które czasowo znalazły się pod wpływem działania silnego deszczu, a następnie zostały szybko ogrzane przez słońce. Skutkiem tego jest zbieranie się wilgoci po zewnętrznej stronie izolacji paroszczelnej, co może prowadzić do uszkodzenia przez działanie wilgoci i pleśni na ścianie wewnętrznej. Podobne zjawisko ma miejsce w dachach nad lodowiskami wykorzystywanymi w lecie. Wewnątrz hali lodowiska oraz pod dachem nad lodowiskiem w wyniku zmian temperatury powstaje kondensacja, która opada na uszczelniającą warstwę powietrza z parą wodną w różny sposób, w zależności od rodzaju dachu, izolacji i szczegółów konstrukcyjnych. Usuwanie śniegu Śnieg z dachów pokrytych miedzią należy dokładnie usuwać przy użyciu drewnianej szufli, aby uniknąć uszkodzenia pokrycia z miedzi. Najlepszy sposób zapobiegania uszkodzeniom, których przyczyną jest wchodzenie na dach i praca na nim, to uwzględnienie stałych kładek podczas konstruowania dachu. Uszkodzenie i zniszczenie Chcąc zapobiegać powstawaniu wgnieceń i uszkodzeń w pokryciu dachowym, należy na całej szerokości dachu zainstalować pod blachą sztywny podkład. Jeśli chodzi o fasady, w miejscach wyeksponowanych dolne części okładziny można wzmocnić, stosując podkład, który lepiej wytrzyma niekorzystne działanie warunków zewnętrznych niż sama fasada. Najlepszym sposobem zapobiegania uszkodzeniom, które powstają przez wchodzenie na dach i pracę na nim jest budowa stałych wejść. 58 Czynniki wewnętrzne Zarówno dachy, jak również ściany zewnętrzne mogą być narażone na działanie wilgoci pochodzącej z wnętrza budynku. Poziom wilgoci w powietrzu w pomieszczeniach wyrównuje się z poziomem wilgoci w powietrzu na zewnątrz. To wyrównywanie może następować na drodze dyfuzji lub konwekcji. Dyfuzję wywołuje różnica pomiędzy koncentracją pary na zewnątrz a koncentracją pary wewnątrz. Konwekcję wywołują różnice w ciśnieniu i temperaturze. Dyfuzja Wilgotność powietrza w pomieszczeniach to para powstająca wewnątrz budynku podczas zmywania, mycia, kąpieli czy oddychania. Różnice w koncentracji pary w różnych częściach budynku mają zasadnicze znaczenie dla kierunku przepływu pary. Przepływ pary następuje z miejsca o wyższej koncentracji do miejsca o niższej koncentracji pary. Koncentracja pary oznaczana jako „v” (g / m3) jest miarą ilości pary wodnej w powietrzu. Odnosi się to również do powietrza w porach różnych materiałów. Czynniki, które wpływają na materiał obejmują temperaturę powietrza, natężenie padającego promieniowania słonecznego, prędkość wiatru, pojemność cieplną i opór cieplny w wodzie. Największa ilość pary wodnej, którą może zawierać powietrze w określonej temperaturze jest to tak zwane nasycenie koncentracji pary oznaczane jako „vS” (g / m3). Nasycenie koncentracji pary w różnych temperaturach Temperatura (°C) Nasycenie koncentracji pary (g/m3) -20 0,89 -16 1,27 -12 1,80 -8 2,53 -4 3,52 0 4,86 4 6,36 8 8,28 12 10,67 16 13,63 20 17,28 22 19,41 30 Nasycenie koncentracji pary, g/m3 20 10 0 -20 -10 0 10 20 30 Temperatura, °C Tabela: Powiązanie między nasyceniem koncentracją pary a temperaturą 59 Wilgotność względna (RH) jest używana do wyrażenia aktualnej zawartości wody w powietrzu. Wilgotność względna to stosunek koncentracji pary (v) do nasycenia koncentracji pary (vS) w danej temperaturze. Ryzyko powstawania wilgoci w następstwie kondensacji może być oceniane na podstawie wilgotności względnej i temperatury. Kondensacja powstaje, kiedy koncentracja pary jest równa lub przekracza nasycenie koncentracji pary w danej temperaturze. Przykład Wilgotność względna wynosi 65%, a temperatura sięga 20°C. – Ile pary wodnej jest w powietrzu? – Przy jakiej temperaturze istnieje ryzyko powstawania kondensacji? Z tabeli na str. 61 widać, że: vS = 17,28 g/m3 RF = v / vS ⇒ ( 65 x 17,28 ) / 100 = 11,23 g/m3 Wykorzystując zestawienie tabel statystycznych, dotyczących nasycenia koncentracji pary, możemy zademonstrować, że istnieje ryzyko powstawania kondensacji w temperaturze poniżej 12,8°C. W powietrzu wewnątrz koncentracja pary waha się w ciągu roku. W zimie może ona wynosić 2-4 g/m3. W lecie, kiedy parowanie jest intensywne, może ona sięgać nawet 7-10 g/m3. Wahania temperatury w ciągu roku oznaczają, że wilgotność względna jest niższa w lecie niż w zimie. Można wyliczyć, że wilgotność względna w zimie sięga 85%, a w lecie 70%. Wilgotność powietrza we wnętrzach dodatkowo zwiększają ludzie, mycie, gotowanie, kąpiele itp. Dodatkowe zwiększenie wilgotności w powietrzu zależy od naszego stylu życia, zwyczajów oraz wentylacji. Podczas pomiaru różnicy w koncentracji pary pomiędzy powietrzem na zewnątrz a powietrzem wewnątrz różnica – to znaczy dodatkowa wilgotność – jest zwykle rzędu 2-4 g/m3. Jeśli chodzi o dachy, kondensacja może powstawać wewnątrz konstrukcji lub na wewnętrznej powierzchni dachu. Ponieważ dyfuzję powoduje różnica pomiędzy koncentracją pary, możliwe jest obliczenie, czy istnieje ryzyko tworzenia się kondensacji wewnątrz konstrukcji dachu. Kierunek 60 dyfuzji w wykończonym budynku – po wyschnięciu – normalnie prowadzi z wewnątrz na zewnątrz. Para na swojej drodze na zewnątrz przez dach jest ochładzana i może osiągnąć temperaturę, w której osiągnięte zostaje nasycenie koncentracji pary. Woda, która się w tym momencie wytrąca może powodować problemy w postaci wilgoci i pleśni. Koncentracja pary, g/m3 25 100% 80% 20 60% 15 40% 10 20% 5 0 -10 0 10 20 30 Temperatura, °C Rysunek: Zależność między temperaturą, koncentracją pary a wilgotnością względną. Opór materiałów w stosunku do przemieszczania się pary wodnej musi być większy po stronie wewnętrznej niż zewnętrznej, aby zapobiec szkodliwej dyfuzji przez dach. Informacje dotyczące oporu różnych materiałów w stosunku do przemieszczania się pary wodnej można znaleźć w zestawieniach w tabelach z danymi statystycznymi. Dopuszczalna jest wewnątrz ściany zewnętrznej pewna ograniczona ilość kondensacji pod warunkiem, że taka kondensacja może być wyciągnięta lub wysuszona, lub też jeśli wilgoć może być zebrana w taki sposób, aby mogła wyparować, kiedy zmieni się temperatura i ilość wilgoci. To samo dotyczy spodniej strony dachów. Ryzyko powstawania kondensacji można sprawdzić poprzez obliczenie dystrybucji koncentracji pary przez ścianę zewnętrzną. Kondensacja na powierzchni Na dachach może zachodzić kondensacja, pomimo że zarówno warstwy izolacyjne, jak i uszczelniające są bardzo szczelne. Przyczyną tego jest to, że powierzchnia może osiągnąć temperaturę, która jest niższa niż temperatura nasycenia otaczającego powietrza. Temperatura i koncentracja pary w powietrzu są czynnikami, które powodują powstawanie kondensacji na powierzchni. Punkt rosy to najniższa temperatura, do jakiej może spaść wilgotne powietrze bez wytrącania się wilgoci w powietrzu w postaci kondensacji. W niektórych przypadkach temperatura powierzchni dachu może być do 10°C niższa niż temperatura powietrza. Jeśli kondensacja tworzy się w następstwie kilku następujących po sobie zimnych nocy, może to w końcu doprowadzić do utworzenia się grubej warstwy lodu. Kiedy robi się cieplej i lód topnieje, na dachu może pojawić się woda, pomimo że konstrukcja dachu jest wykonana poprawnie i dach nie ma żadnych wad. Kondensacja na powierzchni po wewnętrznej stronie dachu może również powstawać, kiedy na dachu jest śnieg przy zewnętrznej temperaturze powyżej 0°C. Problemy z kondensacją na powierzchni pojawiają się najczęściej w przypadku kiedy pod blachą nie ma żadnego podkładu odprowadzającego wodę. Drewniane panele mogą tymczasowo pochłonąć pewną ilość wilgoci, ale nie więcej niż może wyparować kiedy koncentracja pary w powietrzu jest zmniejszona. Kryteria dla zapobiegania kondensacji na powierzchni po wewnętrznej stronie dachu można ująć matematycznie w następującym równaniu: TS > Tsat i gdzie: TS - temperatura atmosfery, Tsat i - punkt rosy dla danego wilgotnego powietrza w pomieszczeniu. Konwekcja Koncentracja pary może być przenoszona dzięki ruchowi powietrza – czyli inaczej mówiąc dzięki konwekcji – jak również poprzez dyfuzję. Dyfuzja i konwekcja mogą doprowadzić do uszkodzeń materiałowych. Konwekcję powodują różnice w ciśnieniu powietrza, które powstają w wyniku wahań temperatury, wiatru oraz pracy systemów wentylacyjnych, kiedy ciśnienie powietrza zmienia się z wysokiego na niskie. Podczas przesuwania się powietrza z obszaru ciepłego do obszaru zimnego istnieje ryzyko tworzenia się kondensacji, kiedy ciepłe i wilgotne powietrze ochładza się. Przepływ powietrza przez dachy i ściany zewnętrzne może być spowodowany nieszczelnościami, dziurami i otworami. Co więcej, z reguły wewnątrz budynku zalega nadciśnienie, które samo w sobie jest czynnikiem ryzyka w odniesieniu do konwekcji wilgoci przez dach. Takie nadciśnienie jest zwiększane przez nieprawidłowo zainstalowane systemy wentylacyjne i/lub oddziaływanie wiatru. W budynkach, gdzie utrzymuje się wilgoć na stałym wysokim poziomie, istnieje większe ryzyko przenikania ciepłego wilgotnego powietrza ku górze i na zewnątrz przez dach. WIATR Wiatr wiejący na dom, wywierający nacisk na stroną nawietrzną domu, oraz ssanie wiatru na pozostałych stronach domu. Wiejący wiatr, nieprawidłowo zainstalowane systemy wentylacyjne oraz wewnętrzne nadciśnienie to czynniki zwiększające ryzyko wystąpienia konwekcji. Może być trudno wyliczyć przepływ powietrza przez dach lub ścianę zewnętrzną wywołany konwekcją, ale jest to możliwe przy zastosowaniu teorii stosowanych w hydrodynamice. Najbezpieczniejszą metodą zapobiegającą konwekcji przez dach lub ściany zewnętrzne jest użycie nieprzepuszczalnej konstrukcji od wewnątrz dachu lub ścian. Kiedy występują nieszczelności w suficie strychu lub w jednorodnej konstrukcji dachu, konwekcja może powodować przenikanie ciepłego wilgotnego powietrza w górę przez konstrukcję i tworzenie się kondensacji od spodniej strony dachu. 61 Wilgoć konstrukcyjna Wilgoć konstrukcyjna to nadmiar wody, która jest obecna w materiałach budowlanych podczas ich wytwarzania, dostarczenia, oraz na etapie budowy. Ta woda musi wyschnąć, a wilgoć w budynku musi osiągnąć poziom wilgoci w otoczeniu. Wilgoć konstrukcyjna musi wyschnąć przed montażem zewnętrznej warstwy izolacyjnej. Beton i lekki beton to przykłady materiałów zawierających duże ilości wody i potrzebujących dużo czasu na wyschnięcie. Poziom wilgoci można obniżyć wybierać materiały charakteryzujące się niską zdolnością gromadzenia wilgoci oraz stosując zabezpieczenia przed wpływem warunków atmosferycznych podczas budowy. W przypadku konstrukcji dachowych wykonanych z betonu lub lekkiego betonu konieczne jest suszenie w taki sposób, że wilgoć się nie unosi i nie wchodzi w izolację dachu. Położenie warstwy z polietylenu na suficie (materiale, który ma wyschnąć) oznacza, że wilgotne powietrze wychodzące z materiału jest kierowane w dół. Należy o tym pamiętać przy wyborze wewnętrznej powierzchni materiału, aby beton lub lekki beton miał możliwość wyschnąć. Ryzyko pojawienia się murszu i pleśni w drewnie Brak Niewielka / średnia ilość Duża ilość Poziom wilgoci <16 16-25 <25 Wilgotność względna, % <75 75-95 <95 Poziom wilgoci <15 15-20 <25 Wilgotność względna, % <70 70-85 <85 Mursz Pleśń 62 Przy stosowaniu niektórych rodzajów konstrukcji dachowych trzeba poważnie wziąć pod uwagę właściwości wilgoci, kiedy nie ma np. możliwości wysuszenia danego materiału. Wilgoć wewnętrzna może również w różny sposób „migrować”: z zewnątrz do wewnątrz lub odwrotnie, powodując uszkodzenia. Skutki oddziaływania wilgoci zależą od stopnia wrażliwości danego materiału. Wytwórcy często podają tzw. krytyczną wilgotność względną produkowanego materiału. Drewno i materiały na bazie drewna są najczęściej stosowanymi podkładami lub elementami konstrukcji dachów. Wysoka wilgotność względna ma wpływ na te materiały. Jeden materiał może mieć wiele różnych wartości wilgoci krytycznej. W przypadku drewna, wartość progowa dla pleśni sięga niewiele ponad 70%, a wartość progowa dla dopuszczalnej rozszerzalności sięga około 60% wilgotności względnej. Ruch i złącza ruchome Przy projektowaniu jak i wytwarzaniu konstrukcji z miedzi ważne jest, aby wziąć pod uwagę wpływ ruchów i oddziaływanie sił zarówno w materiałach pokrywających dach, jak i fasady, a także pomiędzy różnymi materiałami budowlanymi; widać to przy występowaniu wahań temperatury. Okładziny fasad oraz pokrycia dachowe są narażone na oddziaływanie znacznych wahań temperatury zarówno w pojedynczych cyklach 24‑godzinnych, jak i w ciągu roku kalendarzowego. Świadomość tego jest ważna, aby prawidłowo zaprojektować złącza oraz elementy ruchome pokryć dachowych i okładzin ścian. Wszystkie materiały reagują w specyficzny sposób: jedne się kurczą, inne rozszerzają w miarę, jak zmienia się temperatura. Koniecznie trzeba wziąć pod uwagę współczynnik rozszerzalności cieplnej każdego materiału, aby prawidłowo określić stopień zmiany. Jest to wyrażone jako ruch, który pojawia się w materiale, kiedy temperatura zmienia się o 1°C. Zmiana w długości Δ1 może być opisana przy użyciu poniższego równania (Równanie 1): Δ1 = L x α x (t2-t1) = Δ1 = L x α x Δ t gdzie: L - długość płata pokryciowego, α - współczynnik rozszerzalności cieplnej, t2 -temperatura płata pokryciowego w momencie wytworzenia, t1 -temperatura płata pokryciowego w momencie instalacji, Δt -różnica temperatury. Temperatura płata pokryciowego w upalny dzień w lecie może wzrosnąć do prawie +75°C. Jeśli temperatura wynosi +20°C w momencie montażu płata pokryciowego, oznacza to, że płat pokryciowy miedzi o długości 15 metrów może się wydłużyć o: Δ1 = 15 x 17 x 10-6 x 55 = 0,0140 m = 14,0 mm. Jeżeli temperatura płata pokryciowego w bardzo zimnych warunkach wynosi -25°C, długość takiego płata pokryciowego zmniejszy się o: Δ1 = 15 x 17 x 10-6 x 45 = 0,011 m = 11,0 mm. Jak widać z powyższych przykładów temperatura w momencie montażu płata pokryciowego w znacznym stopniu wpływa na zmianę jego długości. Stanowi to podstawę dopuszczalnej tolerancji ruchu na złączach oraz elementach ruchomych, tak by zapobiec uszkodzeniom komponentów pokrycia lub elementów łączeń czy też materiałów. Współczynnik rozszerzalności cieplnej w °C-1 Współczynnik rozszerzalności cieplnej na metr przy różnicy temperatury 100°C Aluminium 23 x 10-6 2,3 mm Ołów 29 x 10-6 2,9 mm Miedź 17 x 10-6 1,7 mm Mosiądz 19 x 10-6 1,9 mm Stal niestopowa 12 x 10-6 1,2 mm Stal nierdzewna 16 x 10-6 1,6 mm Tytancynk 22 x 10 2,2 mm Materiał Okładziny fasad i pokrycia dachowe mogą być narażone na wpływ znacznych wahań temperatury. Rozszerzalność cieplna płata pokryciowego miedzi o długości 1m sięga 1,7 mm przy różnicy temperatury 100°C -6 Tabela: Współczynnik rozszerzalności cieplnej różnych metali. Podane wartości dotyczą różnicy temperatury, która może pojawić się na dachach i fasadach. 63 Ruchy, które mogą się pojawić w pokryciu dachowym muszą być brane pod uwagę podczas projektowaniu detali, elementów mocujących, itp. Ważne jest, aby także brać pod uwagę ewentualne ruchy podkładu. W niektórych przypadkach mogą one towarzyszyć ruchom pokrycia dachowego, co oznacza, że wartości obliczone są lekko „zawyżone”. W innych przypadkach przesuwa się podkład, a nie pokrycie dachowe. Przykładem tego są ruchy na łączach ruchomych szkieletu konstrukcji. Czasami ruchy pokrycia dachowego mogą być całkowicie zależne od ruchów w szkielecie konstrukcji, co powoduje, że przy projektowaniu struktury pokrycia dachowego, należy to wziąć pod uwagę. Wiele różnych czynników wpływa na temperaturę Dachy i fasady mogą być narażone na duże wahania temperatury. Do takich czynników należą: – temperatura powietrza, – natężenie promieniowania słonecznego, – prędkość wiatru, – zdolność powierzchni do rozprowadzania ciepła, – opór cieplny i pojemność cieplna dachu/ ściany zewnętrznej. Przy obliczaniu największego możliwego zakresu ruchu długości płata pokryciowego elementów mocowania, bardzo ważne są skrajne wartości różnic temperatury. Mają one znaczenie zasadnicze. Istnieje jednak duże ryzyko zmęczenia materiału i uszkodzenia spowodowanego ruchem nawet jeśli jest on niewielki, ale jest szybki i występuje często. Na przykład burza z piorunami w gorący letni dzień może spowodować szybką zmianę temperatury płata pokryciowego z wartości +75°C do +15 °C. Największe różnice temperatury podczas jednego okresu dwudziestoczterogodzinnego można zauważyć przy bezchmurnej pogodzie i dużym natężeniu padającego promieniowania słonecznego podczas dnia, a intensywnej emisji ciepła w nocy. Największe różnice temperatury w krótkich okresach czasu zdarzają się o świcie i o zmroku lub w połączeniu z deszczem, śniegiem, deszczem ze śniegiem lub gradem. Najniższe temperatury zdarzają się podczas bezchmurnych nocy przy dużym poziomie emisji ciepła. Najwyższe temperatury na powierzchni dachu można obliczyć, wykorzystując temperaturę ekwiwalentną: Te = T1 + mu x a x I gdzie: Te -zewnętrzna temperatura ekwiwalentna (°C), T1 -temperatura powietrza (°C), a - współczynnik pochłaniania powierzchni dachu, I - łączne padające promieniowanie słoneczne (W/m2), mu -współczynnik przepływu ciepła na powierzchni (m2 °C/W). Przybliżone wartości współczynnika pochłaniania niektórych z najpowszechniejszych kolorów i materiałów Współczynnik pochłaniania Kolor, powierzchnia Materiał nowy Materiał stary Szary, ciemnozielony α = 0,7 α = 0,7 Jasny α = 0,4 α = 0,5 Ciemny, czarny α = 0,9 α = 0,9 Biały α = 0,2 α = 0,4 Pokrycie aluminiowe α = 0,25 α = 0,4 - 0,5 Pokrycie miedziane α = 0,3 - 0,4 α = 0,9 Pokrycie z metalu α = 0,25 α = 0,6 - 0,8 Pokrycie ze stali nierdzewnej α = 0,25 α = 0,4 Należy uwzględniać ruchy, które mogą pojawić się w pokryciu. 64 Zgodnie z tym równaniem zewnętrzna temperatura ekwiwalentna będzie taka sama, jak temperatura atmosfery, jeśli podkład jest idealną izolacją cieplną. Ta temperatura jest jednak wykorzystywana jako wartość przybliżona do obliczania temperatury atmosfery w takich warunkach. Opór cieplny powierzchni mu zależy między innymi od prędkości powietrza przy powierzchni. W przypadku części osłoniętych przyjmuje się tę wielkość na poziomie 0,07, a dla części wyeksponowanych lub narażonych na działanie silnego wiatru - na poziomie 0,04-0,05. Kolor i struktura materiału to czynniki wpływające na temperaturę przy powierzchni materiału. Powyższa tabela przedstawia wpływ tych czynników na temperaturę materiału (współczynnik pochłaniania). Przykład W słoneczny letni dzień padające promieniowanie słoneczne może sięgać ponad 1 000 W / m2 na płaskim dachu pokrytym metalem. Przy temperaturze powietrza +28 °C i powierzchni miedzianej (gdzie a = 0,9, a opór cieplny powierzchni mu = 0,05 m2 °C / W) temperatura ekwiwalentna zgodnie z Równaniem 2, wynosi w przybliżeniu +75 °C. (W przypadku powierzchni profilowanych temperatura jest w przybliżeniu o 10 % niższa). Rozstaw podstawowy Płaski dach pokryty metalem może zaabsorbować ruch wywołany zmianą temperatury w poprzek rąbków stojących, pod warunkiem, że rąbki są tak zaprojektowane, aby mogły pochłaniać odpowiedni zakres rozszerzalności. Płaty pokryciowe mogą się przesuwać wzdłuż bez przeszkód, jeśli są zamontowane przy użyciu żabek mocujących przesuwnych i wzięto pod uwagę ruch na obu ich końcach. Płaty pokryciowe łączy się w poprzek, stosując rąbki stojące. W przypadku pokrycia dachowego z miedzi zwykle stosuje się rąbek stojący podwójny bez względu na nachylenie. Rąbek stojący podwójny musi być tak wykonany, żeby mógł pochłonąć ruch wywołany zmianą temperatury. Z tego względu brzegi pokrycia nie sięgają samego końca złącza na podwójny rąbek stojący. W przypadku pokrycia panelowego zwykle stosuje się podwójne rąbki stojące, zapewniające możliwość ruchu w zakresie 1,5 - 2,0 mm. Przy zastosowaniu pokryć z taśmy lub pokryć panelowych z podwójnymi rąbkami stojącymi (wtedy gdy płyty układane są w stosunku do siebie pod kątem prostym) należy pamiętać, że materiał będzie ulęgał przesunięciom w różnych kierunkach. Montowanie taśmy i paneli z płaskich blach bez uwzględnienia możliwych przesunięć spowoduje powstawanie pofałdowań oraz wgnieceń. Jeżeli ruch materiałów powtarza się, w pokryciu powstają pęknięcia. Rozstaw podstawowy W przypadku pokryć łączonych przy zastosowaniu rąbków,ruchy boczne są pochłaniane dzięki rozstawowi podstawowemu, który powinien być zapewniony pomiędzy rąbkami stojącymi. Taki rozstaw podstawowy jest również ważny, aby zminimalizować ryzyko powstawania wypukłości pomiędzy rąbkami. Wiele wypukłości na metalowym dachu może być źródłem hałasu. 65 Ruchy podkładu lub szkieletu konstrukcyjnego Ruchy podkładu lub szkieletu konstrukcyjnego mogą prowadzić do powstawania uszkodzeń pokrycia dachowego lub okładziny. Można zapobiec powstawaniu takich uszkodzeń, układając na nierównościach maty lub tkaniny odporne na działanie warunków atmosferycznych (dziki temu pokrycie zachodzi na matę lub tkaninę). Jednak przy płatach skrajnych nie jest to dobre rozwiązanie z powodu stosowania w tych miejscach rynien wiszących lub stojących. Złącza ruchome w szkielecie konstrukcyjnym są tak projektowane, aby pochłaniać ruchy materiału pomiędzy różnymi częściami konstrukcji. Złącza te można zaprojektować dość szczegółowo, z uwzględnieniem przewidywanych ruchów materiału. Strefy ruchome i strefy nieruchome – długość płatów pokryciowych Przy pokryciach z taśmy lub też długich paneli z podwójnymi rąbkami stojącymi złącza i elementy mocujące do innych części budynku, jak również wolne kanały, powinny być tak zaprojektowane, aby ograniczać ruchy wywołane zmianą temperatury lub aby zapewnić ich pochłanianie bez powodowania uszkodzeń. pokryciowe są zamocowane w kilku miejscach wzdłuż dachu lub jeśli zalecane długości płatów pokryciowych są przekroczone, złącze ruchome musi być umieszczone pomiędzy tymi punktami. Strefa nieruchoma L = długość płata pokryciowego < 10° ≥ 30° Strefa nieruchoma Środek ruchu Strefa nieruchoma Środek ruchu Środek ruchu Złącze ruchome Środek ruchu może być umieszczony na okapach, na środku dachu, na kalenicy lub przy ściance wysokiej. W przypadku stromo opadających dachów zwykle zaleca się, żeby strefy nieruchome znajdowały się przy kalenicy. 66 18 - 30° Lokalizacja strefy nieruchomej dla dachów o różnym nachyleniu. W przypadku stromo opadających dachów zalecane jest umieszczenie strefy nieruchomej przy kalenicy. Jeśli strefa nieruchoma jest umieszczona na środku dachu, jeden płat pokryciowy można położyć w kierunku ku górze, a drugi w dół. W przypadku płatów pokryciowych z miedzi oznacza to ciągłą całkowitą długość płata pokryciowego sięgającą 16 m. Strefa nieruchoma powinna mieć długość 2‑3 m. Jeśli całkowita długość płata pokryciowego jest mniejsza niż 10 m, strefa nieruchoma powinna mieć długość 1,5 m. Określenie „najdłuższa długość taśmy” jest używane po to, aby wskazać, jaka jest dopuszczalna długość taśmy pomiędzy złączami ruchomymi w kierunku spadku nachylenia dachu. Rysunek obok pokazuje, iż przyjmuje się, że ruchy taśm rozpoczynają się od środka, czyli strefy nieruchomej. Strefa nieruchoma musi być wyraźnie zaznaczona na rysunkach i w specyfikacji prac, ponieważ jest to ważne kryterium przy ustalaniu mocowań i szczegółów konstrukcyjnych. Zakłada się, że w strefach nieruchomych płaty pokryciowe będą trwale przymocowane do detali i systemów zabezpieczających dach przy użyciu złączy przelotowych lub innych podobnych stałych mocowań. Jeśli płaty 10 - 18° x L B Żabka mocująca przesuwna Żabki mocujące nieprzesuwne Ruchy pokrycia Długość płata pokryciowego od środka ruchu w strefie nieruchomej Całkowita długość płata pokryciowego Strefy ruchome i nieruchome na pokryciu z taśmy lub pokryciu długimi panelami z podwójnym rąbkiem stojącym. Strefa nieruchoma i złącze ruchome muszą być umiejscowione w tym samym miejscu wzdłuż dachu. W przypadku pokryć miedzianych zalecana maksymalna długość płata pokryciowego wynosi 8 m. Żabki mocujące przesuwne o dużej tolerancji na ruch powinny być stosowane przy płatach dłuższych. Należy jednak pamiętać, że montaż płatów dłuższych niż 8 m jest trudne. Złącza ruchome mogą mieć różną lokalizację w zależności od nachylenia dachu. Ważne, aby zwrócić uwagę na wymagania szczelności, zapobiegającej przedostawaniu się wody. Może to oznaczać, że złącze ruchome musi być podniesione lub że połączenie musi być wykonane przy użyciu płatów skrajnych, by zapobiec przedostawaniu się wody. m ≥100 m rajny Płat sk 0 mm min. 45 Zakres ruchu W przypadku nachylenia powyżej 18° możliwe jest wykonanie złącza ruchomego bez specjalnej konstrukcji podkładu. Takie złącze ruchome może być wykonane przy użyciu płyt lutowanych przy montażu. Jeśli nachylenie jest jeszcze większe (ponad 30°), złącze ruchome może być wykonane w formie powiększonego rąbka pojedynczego. 600 mm Zakres ruchu Złącze ruchome połączone na rąbek z płatem skrajnym. Ta metoda jest stosowana tam, gdzie lutowanie byłoby nieodpowiednie. Uwaga: płat skrajny jest zakończony zabezpieczeniem przed podciąganiem kapilarnym. Żabki mocujące umożliwiające ruch w dwóch kierunkach mogą być montowane w takim zabezpieczeniu przed podciąganiem kapilarnym. Nachylenie dachu powinno przekraczać 14°. Smar uszczelniający w złączu ruchomym zapobiega penetracji wody. Złącze ruchome na dachach o podniesionym nachyleniu. Ten rodzaj złącza ruchomego należy stosować przy dachach o łagodnym nachyleniu, tzn. takich, na których woda musi się wznieść o 100 mm, zanim dostanie się do złącza. Uwaga: płat skrajny jest przymocowany do płata pod nim – może to być kosz lub pokrycie dachowe – przy pomocy rąbka podwójnego. Ważne, aby żadne gwoździe nie przechodziły na wylot przez płat skrajny, aby płat ten pozostawał szczelny oraz aby umożliwić wydłużanie liniowe, które musi być możliwe w przypadku koszów lub innych podobnych rozwiązań. Zakres ruchu m 00 m Powiększony rąbek pojedynczy może być stosowany na dachach o dużym nachyleniu, na których ryzyko penetracji wody jest niewielkie. Nachylenie dachu powinno być większe niż 30 °. ≥10 Płat skrajny min. 450 mm m 0m ≥10 es Zakr ruchu Takie rozwiązanie może być stosowane przy dachach o większym nachyleniu jako rozwiązanie alternatywne w stosunku do rozwiązania na rysunku powyżej. Płat skrajny jest stosowany przy tym rozwiązaniu według takich samych zasad jak wyżej. 67 Złącza ruchome w kalenicach Jeśli strefa nieruchoma jest tak usytuowana, że ruch następuje w kierunku od kalenicy poziomej lub opadającej, rąbek na kalenicy musi być podniesiony, a jego rozstaw musi być większy niż rozstaw podstawowy rąbka stojącego. Wysokość kalenicy opadającej powinna być trzy razy większa niż zapewniony zakres ruchu. Wysokość kalenicy opadającej powinna być jednak zawsze większa niż 50 mm. Złącza ruchome w występach i krawędziach Przy łączeniu wolnych krawędzi z występami dachowymi, rynnami wiszącymi, rynnami stojącymi i koszami zagłębionymi należy zapewnić możliwość przesunięcia. Zakres ruchu można ustalić na podstawie długości płatów pokryciowych oraz lokalizacji strefy nieruchomej. Należy pamiętać, że przesunięcia w koszu mogą przebiegać pod kątem prostym do płatów łączących. Z tego względu koniecznie trzeba pamiętać o wymaganiach dotyczących przesunięć oraz szczelności. Przy zakończeniu pokrycia dachowego na wysokich ściankach również należy zapewnić możliwość przesunięcia. 0 mm ≥ 60 Zakończenie pokrycia dachowego zapewniające przesunięcie w kierunku kosza. Należy pamiętać, aby nie wbijać żadnych gwoździ na wylot przez płaty skrajne tylko, zamocować je dociskiem hakowym, tak aby umożliwić wydłużenie liniowe wzdłuż kosza. Zakończenie pokrycia dachowego zapewniające przesunięcie w kierunku kosza. Ten przykład pokazuje również, jak zostało ułożone deskowanie przy płacie skrajnym nieco niżej, aby zniwelować podniesienie poziomu spowodowane płatem skrajnym, płytą montażową czy nawet tkaniną podkładową. W przypadku płyty podwieszanej przesunięcia mogą być pochłaniane, jeśli to złącze jest wykonane z ciągłej płyty montażowej. Kiedy pokrycie dachowe przesuwa się, płyta podwieszana przesuwa się również w kierunku płyty montażowej. Z tego powodu niepożądane jest mocowanie płyty podwieszanej przy użyciu gwoździ. 68 Alternatywnym rozwiązaniem do obróbki blacharskiej z rąbkami stożkowymi byłoby ułożenie pokrycia na ściance łączącej przy użyciu rąbków stojących. Powstałyby wtedy rąbki stojące z zagięciami umożliwiającymi przesunięcia poprzeczne pokrycia ścianki w taki sam sposób, jak pokrycia dachowego. Ta metoda wymaga dużej precyzji, ponieważ łatwo mogą pojawić się prześwity pomiędzy zagięciami. Innym rozwiązaniem jest wykonanie łączenia przy użyciu konstrukcji w mniej więcej taki sam sposób, jak przy złączach ruchomych na pokryciu dachowym. Obróbka blacharska może być układana w formie taśmy lub płatów pokryciowych z podwójnymi złączami poprzecznymi, zamocowanymi elastycznie do wysokiej ścianki oraz do pokrycia dachowego poniżej. Obróbka blacharska leżąca równolegle do nachylenia dachu, która może się swobodnie przesuwać w stosunku do ścianki łączącej, ponieważ jest mocowana przy użyciu docisków hakowych. Listwa gzymsowa osłania złącze. Złącza ruchome w ściankach łączących Przy wykonywaniu zakończenia pokrycia dachowego z wysokimi ściankami, kalenicami i innymi elementami dachu należy zapewnić możliwość przesunięcia. Takie zakończenie może wyglądać różnie, w zależności od nachylenia dachu, rodzaju pokrycia oraz sposobu wykonania detali. Obróbka blacharska leżąca równolegle do nachylenia dachu może mieć taką samą długość jak pokrycie dachowe, ponieważ będzie się przesuwała razem z takim pokryciem. Uwaga: obróbka blacharska nie może być połączona z materiałem leżącym pod nią przy użyciu złączy przelotowych. ≥ 50 mm ≥ 100 mm ≥ 250 mm Listwa gzymsowa Zakres ruchu Rąbek stożkowy zapewniający pochłanianie przesunięć Obróbka blacharska leżąca pod kątem prostym do nachylenia dachu. W tym przypadku możliwość przesunięcia musi być zapewniona zarówno od strony obróbki blacharskiej, jak i ścianki łączącej. Ważne jest, aby obróbka blacharska nie była zbyt długa i aby była podzielona przy użyciu rąbków stożkowych, które muszą być wykonane z jednego kawałka z najbliższym rąbkiem stojącym. ≥ 50 mm Zakres ruchu dookoła przejścia przez dach Obróbka blacharska leżąca równolegle do nachylenia dachu. Przesunięcia między obróbką blacharską a okładziną ściany są pochłaniane na łączeniu wykonanym w formie rąbka pojedynczego. ≥ 100 mm ≥ 250 mm Kierunek ruchu płatów pokrywających Zakres ruchu Zagięcie w rąbku stojącym Zakres ruchu przy przejściach przez dach. Zakres ruchu oczywiście zależy od tego, gdzie na połaci dachu znajdują się przeszkody lub otwory. Formuła dotycząca zakresu ruchu przy ściance wysokiej lub przejściach przez dach leżących w poprzek nachylenia dachu. 69 Złącza ruchome przy otworach dachowych Przy wykonywaniu zakończeń pokrycia dachowego przy otworach dachowych, obróbkach blacharskich rur, włazów, okien połaciowych, kominów, itp. należy zapewnić możliwość przesunięcia. Można to zrobić zgodnie z zasadami opisanymi wcześniej. Ważne jest, aby zakres ruchu był wystarczający zarówno wszerz jak i wzdłuż pokrycia dachowego oraz aby łączenia były wykonane, aby nie utrudniać przesunięć. Przesunięcia mogą być utrudnione, jeśli złącza przelotowe zostały nieprawidłowo umiejscowione. Początkowo może to prowadzić do nieszczelności z powodu otworów powiększonych przesunięciami materiału. Można to zauważyć na przykład w elementach zabezpieczających dachu, mocowanych przy użyciu złączy przelotowych. Dlatego praktyczne jest łączenie tego typu elementów ze sferą nieruchomą pokrycia dachowego. Jeśli anteny, rozpórki, itp. są mocowane po położeniu pokrycia dachowego, może być pożądane przymocowanie tych elementów do rąbka, aby uniknąć konieczności wykonywania otworów w pokryciu dachowym. me ho a ruc Złącz Środek ruchu we zoło a doc Złącz łowe zo a doc Złącz Środek ruchu me ho a ruc Złącz me ho a ruc Złącz me ho a ruc Złącz Środek ruchu we zoło a doc Złącz Płatew – złącze doczołowe Płatew – złącze ruchome Długość ciągłego płata pokryciowego, złącza ruchome i doczołowe w pokryciu profilowanym. 70 łowe zo a doc Złącz Mocowanie barierki kalenicowej z łączeniem przy pomocy rąbków, umożliwiające przesunięcia pokrycia dachowego. Istnieje szereg różnych rodzajów łączeń przy pomocy rąbków. Złącza ruchome w miedzi profilowanej Ruchy wywołane zmianą temperatury muszą być brane pod uwagę również w przypadku pokryć dachowych lub okładzin fasady z miedzi profilowanej. Odnosi się to nie tylko do elementów mocujących, ale również do zakończeń oraz detali, jak to opisano wcześniej. Złącze doczołowe może być stosowane do łączenia pokrycia z miedzi profilowanej, jeśli ciągła długość płata pokryciowego nie przekracza 3,5 m. Długość ciągłego płata pokryciowego liczona jest od środka ruchu, jak pokazano na ilustracji poniżej. Długość ta to odległość pomiędzy najbardziej od siebie oddalonych mocowaniami, gdzie przesunięcia mogą być pochłonięte bez uszkodzenia pokrycia. Może to być jeden lub kilka płatów pokryciowych połączonych ze sobą wzdłuż. Środek ruchu to punkt w pokryciu dachowym lub okładzinie, znajdujący się pod kątem prostym do długości płata pokryciowego, w którym nie odbywa się żaden ruch. Wkręt w podstawie profilu, mocowany do stalowego dźwigara, jest przykładem złącza doczołowego. Jeśli ciągła długość płata pokryciowego przekracza 3,5 m, należy zapewnić możliwość przesunięcia. Zwykle taka możliwość jest zapewniona dzięki zastosowaniu dwóch rozwiązań: • elastyczne płatwie, • ruchome złącza na zakład. Zetowniki lub inne rodzaje stalowych dźwigarów są rożnymi rodzajami elastycznych płatew, które mogą się przesuwać razem z ruchem profilowanego pokrycia dachowego. Należy pamiętać o przestrzeganiu zaleceń wytwórcy dotyczących takich rodzajów belek, złączy, itd. Kiedy stosowane są płaty pokryciowe dużych rozmiarów, możliwa jest konieczność użycia zarówno elastycznych płatew, jak i ruchomych złączy na zakład. Tak jak w przypadku pokryć dachowych wykonanych z blachy płaskiej, należy pamiętać, że środek ruchu, umiejscowienie ruchomych złączy na zakład i złączy doczołowych są przedstawione w dokumentacji, na rysunkach lub w opisie. 71 Złącza doczołowe i ruchome złącza na zakład na dachu Poniższe dwie ilustracje przedstawiają różnicę pomiędzy złączami doczołowymi, a ruchomymi złączami na zakład stosowanymi na dachach. Przy niewielkich nachyleniach, powodem zwiększenia zakładu może być ryzyko przenikania wody. Złącza doczołowe i ruchome złącza na zakład na ścianach Poniższe dwie ilustracje przedstawiają różnicę pomiędzy złączami doczołowymi a ruchomymi złączami na zakład na ścianach. Należy również dodać, że jeśli pokrycie dachowe ma być wykonane z pewnym nachyleniem, należy stosować płaty pokryciowe wcześniej formowane. W przeciwnym wypadku wykonanie dopasowanych złączy na zakład może być trudne. Uszczelki nie są stosowane. Złącza te są mniejsze niż złącza na dachach. Łącznik mocujący Złą cze doc ok. 20 mm zoł ow e≥ 200 mm ≥ 50 mm ≥7 5 ≤ 3 mm 0m m ≥ 100 mm Uszczelka Łącznik mocujący Łącznik mocujący Złącze doczołowe na dachu. Złącze zawsze musi być wykonane z użyciem uszczelki. m 20 mm Smar lub uszczelniacz 0m 20 50 mm Łącznik mocujący 100 mm ≥ ≥ 90 mm Ruchome złącze na zakład na dachu. Uwaga: w tym przypadku uszczelka musi być zainstalowana w dwóch rzędach. Dzięki zastosowaniu smaru uszczelniającego uszczelka spełnia również rolę smaru pomiędzy płatami pokryciowymi. 72 Łącznik mocujący ≥ 75mm cz Złą łow czo o ed e≥ ≥ Ruchome złącze na zakład na ścianie. Uwaga: płatew musi być większa niż dla złączy doczołowych. Złącze doczołowe na ścianie. Obróbki blacharskie i listwy gzymsowe Różne rodzaje obróbek blacharskich i listew gzymsowych można spotkać na fasadach, kalenicach i innych elementach dachu; są to m.in. obróbki blacharskie okien, listwy gzymsowe fasad. Jeśli ich długość przekracza 2 m, może być konieczne ich łączenie. Najpowszechniejsze jest łączenie przy użyciu rąbków pojedynczych lub podwójnych, w zależności od nachylenia obróbek blacharskich czy też listew gzymsowych. W niektórych przypadkach zalecane są łączenia na złącza zamknięte lub zakłady (przy łączeniach obróbek blacharskich). W zależności od długości płata pokryciowego oraz konstrukcji rąbka lub złącza do instalacji tych elementów mogą być również konieczne specjalne złącza ruchome. Są one konieczne, jeśli złącza doczołowe są wykonywane przy użyciu zakładów nitowanych lub łączonych na wkręty. Istnieje wiele różnych sposobów wykonania łączeń zapobiegającym uszkodzeniu w następstwie działania wody na dane złącza. Jedna z metod polega na wykonaniu złącza z końcówkami na rąbek stojący trochę wyższego niż zazwyczaj oraz z większymi ściskami. Przy takim rozwiązaniu przesunięcia są pochłaniane dzięki rozstawowi podstawowemu. Ten rodzaj złącza mo-że być stosowany przy obróbkach okien oraz listew gzymsowych fasad, kiedy inne łączenia są wykonywane przy użyciu rąbków podwójnych. Jeżeli płat pokryciowy jest zbyt gruby, aby zrobić rąbki, można zastosować łączenie z podkładką z pasa uszczelniającego (jak pokazuje ilustracja). Przy zastosowaniu tego typu złącza należy pamiętać, o dodaniu na taki pas uszczelek i połączyć go ze ścianą pod spodem w taki sposób, aby nie dopuścić do przedostawania się wody do środka. Zakończenie z rąbkiem stojącym. Złącze zamknięte z pasem uszczelniającym. Złącze brzeg do brzegu z pasem uszczelniającym. Takie rozwiązanie jest stosowane przy grubych blachach. Dla kalenic ze spodnią warstwą uszczelniającą można wykonać złącze ruchome w formie powiększonego złącza na zakład, wraz z zabezpieczeniem przed podciągiem kapilarnym. Przy zastosowaniu takiego rozwiązania płaty pokryciowe nie mogą być łączone na nity ani wkręty w zakładzie. Powiększony zakład z uszczelką i zabezpieczeniem przed podciągiem kapilarnym. 73 Systemy mocujące i obciążenia wiatrem Podczas eksploatacji budynki są narażone na działanie wielu różnych rodzajów nacisków zewnętrznych. Mocowania są elementami poszycia budynku najbardziej narażonymi na tego typu oddziaływania, szczególnie na korozję. Skuteczny system mocowań musi być dostatecznie wytrzymały i wykonany według odpowiedniego projektu ergonomicznego. Mocowania muszą być szczelne i mieć wyraźne oznaczenia producenta. Wybór mocowań wpływa na łączny czas eksploatacji budynku. Mocowania muszą spełniać szereg wymagań, jeśli mają dobrze spełniać swoje zadania. Muszą być oczywiście dostatecznie mocne, by wytrzymać wszystkie ewentualne naciski i oddziaływanie środowiska. Muszą również jak najlepiej spełniać swoje funkcje wobec montowanych na nich pokryć. Zgodnie z jedną z podstawowych zasad dotyczących wszystkich elementów mocujących okres eksploatacji mocowań musi być dłuższy niż okres eksploatacji montowanych nimi pokryć. Z tego też względu mocowania wykonane ze stali nierdzewnej są najlepszym rozwiązaniem do zastosowań na zewnątrz. Mocowania powinny spełniać następujące podstawowe wymagania: - odpowiednia wytrzymałość, - odporność na korozję, - szczelne zabezpieczenie przed deszczem, śniegiem, deszczem ze śniegiem i gradem, - łatwość montażu (ergonomiczny projekt i wykonanie) oraz identyfikowalne oznaczenie. Zaleca się, aby zewnętrzne mocowania były wykonane ze stali nierdzewnej. Mocowania ze stali austenitycznej, zgodne z normą EN 10 088-3.4301, są zalecane w środowisku charakteryzującym się klasą korozyjności C3 lub C4. W środowisku o klasie korozyjności C5-I lub C5‑M, zaleca się mocowanie ze stali o jakości zgodnej z normą EN 10 088-3-1.4436. Wytrzymałość W niesprzyjających warunkach naciski (nieprawidłowe wymiary lub montaż), które mogą pojawić się na złączach mogą prowadzić do pęknięć. 74 Z tego powodu złącza muszą być prawidłowo wymiarowane w oparciu o potencjalne naciski obliczone na podstawie realistycznych danych. Kryteria obliczeń i wymiary mocowań, a także ich łączenie z różnymi podkładami, jak również łączenie ze sobą różnych rodzajów mocowań, jest ogólnie opisane w instrukcjach wydanych przez producentów mocowań. Szczelność Obecnie pokrycia profilowane są głównie mocowane do dachów i fasad podstawą profilu przy użyciu wkrętów oraz elementów uszczelniających. Należy koniecznie sprawdzać, czy elementy uszczelniające są prawidłowo zaprojektowane i wykonane z odpowiedniego materiału. Odpowiedni materiał wyklucza bowiem negatywny wpływ ruchów pokrycia (wywołany wahaniami temperatury, wilgocią, promieniowaniem UV, zanieczyszczeniami toksycznymi, itp. Wymagania te speł-niają ruchome elementy uszczelniające, wykonane z wulkanizowanego kauczuku etylenowo propylenowego (EPDM). Oznaczenie Wszystkie elementy mocujące muszą mieć wyraźne oznaczenia producenta, jakości oraz dane techniczne. Wszystkie elementy mocujące muszą być oznaczone w sposób umożliwiający ich identyfikowalność. Obciążenia wiatrem Elementy mocujące pokrycia dachowe i okładziny ścian wykonane z blachy metalowej są narażone przede wszystkim na działanie ssania wiatru. Projektowe obciążenia wiatrem są obliczane na podstawie wysokości, konstrukcji, materiału budowlanego, rodzaju gruntu oraz położenia geograficznego budynku. - Skutki działania wiatru są wyznaczane przy użyciu różnych wartości współczynnika kształtu (µ) i charakterystycznej wartości ciśnienia wywoływanego ciśnieniem prędkości wiatru (qk). - Współczynnik kształtu (µ) zależy od kierunku wiatru oraz geometrii budynku. Ilustracja przedstawia różne przykładowe współczynniki kształtu. Charakterystyczna wartość nacisku wywoływanego ciśnieniem prędkości wiatru (qk) zależy od wzorcowej prędkości wiatru (vref), rodzaju gruntu i wysokości (h) budynku. Tabela poniżej podaje przykładowe wartości ciśnienia wiatru (qk) dla gruntu typu 1. x = minimalna wartość l lub 2 godz. y = minimalna wartość b lub 2 godz. Współczynnik kształtu dla maksymalnego obciążenia wiatrem dla pokrycia (+ 30%) dachu wielo lub jednospadowego o kącie nachylenia > 5°. Współczynnik kształtu dla maksymalnego obciążenia wiatrem dla ścian. Przyjęto, że szerokość i długość jest co najmniej dwa razy dłuższa niż wysokość kalenicy. wysokość (m) 21 m/s 22 m/s 23 m/s 24 m/s 25 m/s 26 m/s 2 0,48 0,52 0,57 0,62 0,68 0,73 4 0,57 0,63 0,69 0,75 0,81 0,88 8 0,68 0,74 0,81 0,88 0,96 1,04 12 0,74 0,81 0,89 0,97 1,05 1,13 16 0,79 0,86 0,94 1,03 1,11 1,21 20 0,82 0,90 0,99 1,08 1,17 1,26 25 0,86 0,95 1,03 1,13 1,22 1,32 75 W tzw. strefach brzegowych – czyli wzdłuż zewnętrznych brzegów budynku – ssanie wiatru może być od dwóch do trzech razy większe niż na powierzchniach wewnętrznych. Na zewnętrznych brzegach dachu ssanie wiatru może być sześć do ośmiu razy większe niż wewnątrz dachu. Skutek działania obciążenia - wywoływanego przez projektowe ssanie wiatru - jest obliczany dla poszczególnych stref według następującego wzoru: Qd3 = 1,3 x µ x qk (kN/m2) gdzie: qd - projektowy skutek działania obciążenia wiatrem, µ - współczynnik kształtu, 1,3 -współczynnik cząsteczek dla zmiennego obciążenia, qk4 -charakterystyczne ciśnienie wiatru. Zalecenia dotyczące systemów mocujących pokrycie dachowe łączone na rąbki w związku z obciążeniami wiatru Żabki należy przymocować przy użyciu wkrętów. Zazwyczaj wystarczające są po dwa wkręty na jedną żabkę mocującą. Ewentualnie żabki mocujące można projektować i mocować w inny sposób, gwarantujący porównywalną wytrzymałość. Normy dotyczące maksymalnej odległości pomiędzy żabkami mocującymi są odmienne dla całej Europy. W Szwecji żabki muszą być mocowane w odstępach od siebie nie większych niż 450 mm wzdłuż rąbków. Ta odległość została ustalona na podstawie zdobytego doświadczenia w stosowaniu gwoździ do mocowania żabek. Gwoździe znacznie słabiej trzymają niż wkręty i dlatego zwykle do jednej żabki mocującej potrzebne są dwa gwoździe. Należy również dodać, że w miarę jak drewno wysycha, gwoździe słabiej trzymają. Jak wynika z powyższego, żabki mocowane na wkręty mogą być od siebie bardziej oddalone. Ciekawe byłoby sprawdzenie czy byłaby możliwa większa odległość pomiędzy żabkami bez osłabiania sztywności i wytrzymałości na wygięcia rąbka. Zawsze należy sprawdzić jakość wykonania pokrycia w miejscach szczególnie narażonych, takich jak strefy brzegowe. 76 Zalecenia dotyczące rozstawu żabek mocujących: mocowanie żabek przy użyciu wkrętów w drewnianym panelu o grubości 23 mm: Kryteria: Rozstaw żabek mocujących: 600 mm lub 450 mm Podkład: Drewniany panel o grubości 23 mm Łączniki: Śruba do mocowania żabki ze stali nierdzewnej, wymiary minimalne: 4,0 x 25 mm Dach: Dach kilku lub jednospadowy, nachylenie > 5°-30° Żabki mocujące: Wytrzymałość na rozerwanie > 1000 N Z powyższych kryteriów wynika, iż jeśli znana jest wytrzymałość projektowa na wyrwanie wkrętów, możliwe jest wyliczenie wytrzymałości mocowania pokrycia dachowego w stosunku do obciążenia ssaniem. Przykład 1 Budynek w centrum Sztokholmu, który musi mieć pokrycie dachowe zainstalowane zgodnie z zasadami dotyczącymi pokryć taśmą. Maksymalna wysokość budynku to 15 m, jego szerokość i długość to 20 m. Nachylenie dachu 14° i jest to dach jednospadowy. Podkład pod mocowanie to drewniany panel o grubości 23 mm. Każda żabka będzie mocowana przy użyciu wkrętów 4,0 x 25 mm. Wymiary: Zgodnie z dokumentem Szwedzkiej Krajowej Rady ds. Budownictwa, Planowania i Mieszkalnictwa „Obciążenie śniegiem i wiatrem”, rodzaj grunt w tym przypadku to rodzaj IV, a prędkość odniesieniowa wiatru wynosi 24 m/s. Daje to charakterystyczne obciążenie ciśnieniem prędkości o wartości 0,50 kN/m2. Z tego wynika, że projektowy skutek działania obciążenia będzie następujący: Strefa brzegowa wzdłuż okapów: qd = 1,3 x -1,7 x 0,50 = -1,11 kN/m2 Strefa brzegowa wzdłuż ściany szczytowej: qd = 1,3 x -1,5 x 0,50 = -0,98 kN/m2 Strefa brzegowa wzdłuż kalenicy (punkt szczytowy): qd = 1,3 x -1,8 x 0,50 = -1,17 kN/m2 Strefy wewnętrznej dachu nie trzeba sprawdzać. Na powierzchni całego dachu pomiędzy rąbkami oraz pomiędzy żabkami mocującymi można stosować rozstaw wynoszący 600 mm. Żabki mocujące Tabela obok pokazuje wartości wytrzymałości dla poszczególnych mocowań przy różnych rozstawach rąbków i żabek mocujących. Jeśli stosowane są inne łączniki niż wkręty o wymiarach minimum 4,0 x 25 mm, oczywiście można uzyskać podobną tabelę dla takich innych łączników. Rozstaw rąbków Rozstaw żabek mocujących i rąbków Projektowa wytrzymałość mocowania w stosunku do obciążenia ssaniem wiatru, Rozstaw rąbków Rąbek C Rozstaw żabek mocujących Żabka mocująca c Umiejscowienie Projektowa wytrzymałość mocowania w stosunku do obciążenia ssaniem wiatru 600 mm 600 mm Strefa wewnętrzna 1,6 N/m3 600 mm 450 mm Strefa brzegowa 2,1 N/m3 450 mm 450 mm Strefa brzegowa 2,9 N/m3 W y j ą t e k : Poszczególne wyliczenia muszą być wykonane dla dachów o nachyleniu <5°. Żabka mocująca na wkręt i żabka mocująca na zszywacz. Przykład 2 Budynek portowy w Helsingborgu, który to musi mieć pokrycie dachowe zainstalowane zgodnie z zasadami dotyczącymi pokryć taśmą. Maksymalna wysokość budynku to 40 m, jego szerokość 30 m, a długość to 40 m. Nachylenie dachu 14° i jest to dach kilkuspadowy. Każda połać ma 15,5 m. Podkład pod mocowanie jest to drewniany panel o grubości 23 mm. Każda żabka będzie mocowana przy użyciu wkrętów 4,0 x 25 mm. Wymiary: Zgodnie z dokumentem Szwedzkiej Krajowej Rady ds. Budownictwa, Planowania i Mieszkalnictwa „Obciążenia śniegiem i wiatrem” rodzaj gruntu w tym przypadku to rodzaj I, a prędkość odniesieniowa wiatru wynosi 26 m /s. Daje to charakterystyczne obciążenie ciśnieniem wiatru o wartości 1,45 kN/ m2. W tym przypadku obciążenia wiatrem będą tak duże, że warto obliczyć ich wartości ściśle zgodnie z dokumentem „Obciążenia śniegiem i wiatrem”. Dla mocowań okładziny zewnętrznej należy dodać wartość współczynnika 1,30. Skutek będzie następujący: Strefa brzegowa wzdłuż okapów: qd = 1,3 x -0,8 x 1,30 x 1,45 = -1,96 kN/m2 Strefa brzegowa wzdłuż ściany szczytowej: qd = 1,3 x -1,2 x 1,30 x 1,45 = -2,94 kN/m2 Strefa brzegowa wzdłuż kalenicy: qd = 1,3 x -0,8 x 1,30 x 1,45 = -1.96 kN/m2 Strefa wewnętrzna qd = 1,3 x -0,6 x 1,45 = -1,13 kN/m2 Zgodnie z tabelą Projektowa wytrzymałość mocowania w stosunku do obciążenia ssaniem wiatru, w strefie wewnętrznej można zastosować rozstaw, zarówno rąbków, jak i żabek mocujących wynoszący 600 mm. Dla strefy wzdłuż kalenicy i fasady rozstaw rąbków wynosi 600 mm, a żabek mocujących - 450 mm. Dla strefy wzdłuż ściany szczytowej rozstaw rąbków, jak i żabek mocujących wynosi 450 mm. Wielkość stref brzegowych jest obliczana zgodnie z zaleceniami podanymi w dokumencie „Obciążenia śniegiem i wiatrem”. Jeżeli wyniki obliczeń uproszczonego przykładu 1 przekraczają wartości podane w tabeli, należy przeprowadzić bardziej precyzyjne wymiarowanie zgodnie z instrukcjami podanymi w dokumencie „Obciążenia śniegiem i wiatrem”. 77 Projekt dachu Nachylenie dachu Najważniejszym zadaniem dachu zawsze była ochrona wszystkiego, co znajduje się pod nim (budynku, domu i ludzi) przed deszczem, śniegiem, słońcem, cząsteczkami opadającymi lub unoszącymi się w powietrzu, ciepłem, zimnem, itp. Obecnie wysoki standard życia (piękne domy oraz dobra architektura), sprawia, że ochrona materiału budowlanego, bardzo dobrych rozwiązań architektonicznych jak i technicznych, a także rzeczy osobistych przed wpływami warunków klimatycznych i pogodą jest coraz ważniejsza. W ostatnich kilku latach estetyka budynków stała się ważniejsza. Obecnie dużą wagę przykłada się do funkcji architektonicznej. Kształt i kolor dachu pasują do bryły budynku i razem tworzą jedną całość, która musi dawać trwałe wrażenie piękna, tak że budynek jest postrzegany jako atrakcyjna, zamknięta całość. W każdym kraju istnieją lokalne tradycje budowlane, wykształcone na podstawie zarówno aspektów estetycznych, jak i praktycznych. Charakterystyczne cechy kulturalne – architektura i wybór materiałów – to czynniki, które koniecznie trzeba uszanować. Często podstawę ich stanowił naturalny dostęp do materiałów budowlanych oraz zmiany historyczne: glinę zamieniano na cegłę, żelazo lub miedź zamieniano na blachę, łupek był wykorzystywany do pokrywania dachów itd. To zjawisko doprowadziło do wykształcenia się wielu rodzajów różnych form dachów, wszystkich ciekawych i inspirujących. Dach bez żadnych elementów wystających. Dachy horyzontalne i zapadnięte nie sprawdzają się w większości warunków i typach klimatów. Woda na płaskich dachach ma tendencję do tworzenia kałuż lub dostaje się pomiędzy płaty zachodzące na siebie. Im bardziej strome nachylenie, tym skuteczniejszy jest spływ wody oraz „samooczyszczanie się”. Z reguły jednak budowa i utrzymanie stromych dachów są droższe. Nachylenie dachu jest określane w następujących kategoriach: Dachy horyzontalne... Kąt nachylenia 0,0°–0,6° lub 1:00–1:100 Dachy płaskie... Kąt nachylenia 0,6°–3,6° lub 1:100–1:16 Dachy lekko opadające... Kąt nachylenia 3,6°–14,0° lub 1:16–1:4 Dachy strome... Kąt nachylenia > 14° lub > 1:4 A więc jakie techniczne, estetyczne i ekonomiczne czynniki należy wziąć pod uwagę podczas projektowania dachu? Należy przede wszystkim uwzględnić fakt, że każde „łamanie” formy dachu przez osłony, okna mansardowe, drzwi czy też inne otwory sprawia, że dach jest zarówno droższy do wykonania, jak i bardziej podatny na pęknięcia i uszkodzenia. Stromo opadający się dach 78 Nachylenie większe niż 1:4 Im bardziej stromy jest dach, tym prawdopodobnie mniej problemów ze spływem wody oraz naciskiem śniegu. Z bardzo stromego dachu prawie w ogóle nie trzeba usuwać śniegu. Stanie lub praca na stromym dachu może być trudne i czasami trzeba wybudować rusztowanie na całej długości spadu dachu od krawędzi do kalenicy, aby wykonać jakąkolwiek pracę. W przypadku dachów nachylonych pod kątem większym niż 1:4, dekarze często stosują tak zwany „współczynnik stromego dachu”, który jest dostosowany proporcjonalnie do ryzyka wypadku, co z kolei jest obliczane na podstawie kąta nachylenia dachu. Koszty płac przy tradycyjnym metalowym pokryciu dachowym normalnie stanowią 30 %–40 % łącznych kosztów konstrukcji dachu, włącznie z materiałami. Dach o kącie nachylenia 45° i współczynnik stromego dachu dla prac dekarskich zwiększa dodatkowo koszty o 9%-12% w porównaniu z mniej stromym dachem. Do tego trzeba dodać koszty wszelkich rusztowań, zabezpieczeń, itp. Nachylenie mniejsze niż 1:4 Taniej jest zbudować i utrzymać warstwę odporną na działanie warunków atmosferycznych na dachu o małym nachyleniu niż w przypadku stromo opadającego dachu. Jednak im mniejsze nachylenie, tym wyższe wymagania musi spełniać szalowanie dachowe (równy podkład), aby zapobiec tworzeniu się wody z kałuż. W rzeczywistości im mniejsze nachylenie dachu, tym większe ryzyko błędów przy produkcji warstwy odpornej na działanie warunków atmosferycznych, a to może prowadzić do powstawania nieszczelności. Stromo opadający dach. Zabezpieczenie przed osuwającym się śniegiem nad wejściem. 79 Przejścia przez dach muszą być zaznaczone na planie Plan dachu Szczegółowy plan dachu jest niezbędny, aby zapewnić optymalne rozwiązanie. Określenie „plan dachu” obejmuje przygotowanie wielu różnych planów, na przykład planu obciążeń wiatrem, planu nacisku, planu mocowań dachowych, planu odprowadzania wody z dachu, planu otworów na rury i kable, itp. Te różne plany można połączyć na różne sposoby. Najważniejszą rzeczą jest zapewnienie podczas planowania i projektowania absolutnej kontroli nad wszystkimi częściami dachu. Praca nad planem mocowań dachowych przebiega łatwo, jeżeli za punkt wyjścia wybrać plan obciążeń wiatrem. Należy zaznaczyć strefy brzegowe i to, jak szczelne mają być wsporniki. W miejscach narażonych na działanie wiatru panele zewnętrzne i taśmy mogą również być węższe, aby zwiększyć szczelność wsporników. Umiejscowienie stref nieruchomych musi być zaznaczone na planie mocowań. Wyposażenie montowane na stałe (urządzenia umożliwiające dostęp i zapewniające bezpieczeństwo) można łatwiej skoordynować ze strefami nieruchomymi na pokryciu dachowym. To samo odnosi się do otworów na mocowania obróbek rur, rynien, okablowania, itp., które w pewnym stopniu ograniczają zakres ruchu pokrycia dachowego. Montowane na dachu urządzenia umożliwiające dostęp i zapewniające bezpieczeństwo nie muszą być wykonane w strefach nieruchomych, ponieważ ich elementy mocujące umożliwiają ruch jak i przemieszczają się razem z ruchem pokrycia dachowego. 80 Względnie łatwo przygotować plan rąbków, jeśli punktem wyjścia jest plan mocowań. Sporządzenie planu rąbków jest bardzo korzystne szczególnie w przypadku starszych budynków oraz tzw. „obiektów kultury”. Taki plan daje np. instalatorom możliwość wykorzystania szczególnej struktury powierzchni i charakterystycznego wzoru paneli pokryciowych. Ponadto dzięki takiemu planowi łatwiej jest uniknąć ryzykownych łączeń na rąbki. Wykorzystanie planu dachu ułatwia koordynację umiejscowienia urządzeń, które umożliwiają dostęp do wystających elementów, otworów, kanałów ( muszą być czyszczone zgodnie z przepisami), a także do kominów; a to poprawia ogólne bezpieczeństwo konstrukcji. Wykorzystując plan dachu jako punkt wyjścia, łatwiej zdecydować na przykład, czy warto przesunąć komin lekko w bok lub trochę niżej czy też umieścić pomosty komunikacyjne na powierzchni dachu. Łatwo zdecydować, gdzie umieścić właz wejściowy w stosunku do elementów, które trzeba czyścić zgodnie z przepisami. Wykorzystanie planu dachu ułatwia również ustalenie najlepszego umiejscowienia spływów wody, kanałów przeciekowych i rynien ściekowych. Możliwe jest również zorientowanie się, gdzie istnieje ryzyko pojawiania się wody stojącej, lodu, gromadzenia się brudu, itp. W szczególności należy zaznaczyć powierzchnie o niskim nachyleniu, takie jak okna mansardowe, tarasy, itp. Unikać odprowadzania wody z jednej płaskiej powierzchni na inną płaską powierzchnię położoną niżej. Swobodnie spływająca woda może wywoływać korozję lub wycieranie się dachu położonego niżej oraz rozpryskiwać się na fasadzie. Woda musi być odprowadzana z dachu i dalej w dół budynku najkrótszą i najłatwiejszą drogą oraz przez rurę spustową. Nie wolno umieszczać odstających elementów w kanałach przeciekowych. To oczywiście mogłoby prowadzić do przecieków. Ruchy materiału Blacha metalowa pochłania zarówno ciepło, jak i zimno. Szybko i łatwo się nagrzewa, a także ochładza, dlatego może się ogrzać lub ochłodzić do temperatury, która różni się znacznie od temperatury materiału, na którym leży. Ten czynnik w połączeniu ze współczynnikiem rozszerzalności blachy może prowadzić do dużych naprężeń między pokryciem dachowym a materiałem, na którym leży. Jeśli pokrycie dachowe jest nieprawidłowo umocowane, ruchy wywołane zmianami temperatury mogą prowadzić do zmęczenia blachy i w konsekwencji do powstawania pęknięć. Wspornik nieruchomy, c 300 Wspornik przesuwny, c 600 Wspornik przesuwny, c 200 Wspornik przesuwny, c 300 Plan mocowań Urządzenia umożliwiające dostęp i zapewniające bezpieczeństwo 81 cujących, które umożliwiają przesunięcia pokrycia dachowego, co pozwala na uniknięcie takiego blokowania. Rynny są znakomitymi osłonami przed osuwającym się śniegiem. Rozwiązania projektowe W celu ograniczenia wszelkiego potencjalnego ryzyka do minimum, należy bardzo dokładnie rozważyć, ile przejść przez dach jest rzeczywiście niezbędnych, czy dany otwór może być umieszczony w fasadzie poniżej nawisu dachu, czy można połączyć kilka obróbek blacharskich rur i utworzyć jeden system wykończeniowy, czy też mogą one być połączone razem pod jedną osłoną? Umieszczenie otworów, obróbek blacharskich rur, itp. Podczas planowania i projektowania nigdy nie zaszkodzi wykonanie w dachu jednego lub większej ilości dodatkowych przewodów do wykorzystania w przyszłości. Możliwe, że kiedyś będzie konieczne zrobienie otworów na kable, anteny, itp. w pokryciu dachowym. Może to wyglądać nieestetycznie; poza tym jest to źródłem pewnych problemów w przyszłości (np. nieszczelności). Anteny satelitarne, maszty, a także systemy chłodzące często w końcu trafiają na dachy budynków. Każdy dach powinien posiadać wcześniej przygotowane stałe punkty mocowania (na kominach, kładkach dachowych, itp.) aby uniknąć nieprawidłowego umieszczania obiektów na dachu, co negatywnie wpływa na utrzymanie oraz okres eksploatacji dachu. Powinny być one zaznaczone w „folderze budynku” zawierającym również instrukcje obsługi i konserwacji. Otwory mogą ograniczać ruch pokrycia i dlatego powinny być umieszczane jak najbliżej stref nieruchomych. Umieszczanie urządzeń umożliwiających dostęp i zapewniających bezpieczeństwo Trwałe mocowanie urządzeń, umożliwiających dostęp jak również zapewniających bezpieczeństwo, często blokuje płaty pokryciowe i tworzy strefy nieruchome. Możliwe jest użycie elementów mo82 Umieszczanie włazów, kominów oraz osłon Wszystko, co było powiedziane o obróbkach rur oraz innych otworów, a także o ich umiejscowieniu w odniesieniu do stref nieruchomych, odnosi się również do włazów dachowych, kominów i osłon. Elementy te są często szersze niż panele lub taśma i zwykle są umieszczane równolegle do dachu. Mogą one powodować powstawanie „kieszeni”, w której łatwo może się gromadzić woda, śnieg, lód i brud. Jednym ze sposobów uniknięcia tego efektu (poza zastosowaniem blach kominowych) jest umieszczenie komina (włazu, osłony) w kalenicy. Ponadto jeśli obiekt jest umieszczony w taki sposób, że jedna jego strona jest równo z kalenicą, rąbkowanie wykonuje się łatwiej. Osłony, obróbki rur lub inne obiekty na dachu powinny być oddalone od siebie o co najmniej 400 mm, tak aby nie osłabić jakości pokrycia dachowego. Przy standardowym pokryciu panelami i taśmą rąbki powinny być oddalone od siebie o około 600 mm. Jeśli połączenie na rąbek stożkowy ma być skuteczne, odległość do najbliższego złącza na rąbek nie może być mniejsza niż 200 mm. Rynny i osłony przed osuwającym śniegiem Rynny są znakomitymi osłonami przed osuwającym się śniegiem i mogą być instalowane znacznie wyżej niż zwykle zalecane 150 mm. Rynny wiszące są tańsze w montażu oraz wymianie niż inne rodzaje rynien. Jeśli rynny wiszące przeciekają, uszkodzenie fasady nie jest tak rozległe jak uszkodzenie powstałe w następstwie nieszczelności innego rodzaju rynien. Dodatkową zaletą jest to nieszczelności w rynnach wiszących łatwiej zlokalizować. Rynna wisząca w połączeniu z barierką okapową jest z reguły droższa w montażu niż inne rodzaje rynien. Z drugiej strony jeśli, nie wymagana jest żadna barierka okapowa, rynna wisząca jest tańszym rozwiązaniem. Dzisiaj dostępne są osłony przed osuwającym się śniegiem montowane do rąbków, które mają tę zaletę, że przesuwają się razem z pokryciem. W przypadku długich połaci dachu bariery zapobiegające osuwaniu się śniegu mogą być również potrzebne na ich środku. Wieża w Warszawie. Kościół w Helsinkach. 83 Urządzenia zapewniające bezpieczeństwo Duże wymagania stawiane są przed urządzeniami umożliwiającymi dostęp oraz zapewniającymi bezpieczeństwo, używanych do regularnej kontroli i doraźnej konserwacji dachów i instalacji. Z tego względu istnieje szereg standardów dotyczących wymagań funkcjonalnych, metod testowania, detali, wymiarów i komponentów. W przypadku urządzeń zapewniających bezpieczeństwo na dachu, bardzo ważne jest przestrzeganie zasad instalacji elementów mocujących. Muszą one zapewniać wytrzymałość na naprężenia, a jednocześnie muszą one być szczelne, aby nie dopuścić do powstawania przecieków. Ponadto materiał nie może być osłabiony przez korozję. Ten ostatni punkt jest szczególnie ważny w odniesieniu do pokrycia dachowego z miedzi. Element mocujący musi być odizolowany od pokrycia przy pomocy 2 mm płyty ołowianej, aby zapobiec powstawaniu korozji galwanicznej. Elementy mocujące muszą być wykonane ze stali nierdzewnej. 84 Czynniki wpływające na konieczność montowania urządzeń zapewniających bezpieczeństwo na dachu • Dach wymaga stałych przeglądów, bez względu na warstwę odporną na działania warunków atmosferycznych. • Instalacje i urządzenia na dachu muszą być dostępne do celów konserwacji i bieżącego utrzymania. • Osuwanie się śniegu i lodu może prowadzić do uszkodzeń ciała i z tego względu usuwanie śniegu jest konieczne. • Dachy są projektowane tak, aby były w stanie utrzymać pewien nacisk śniegu. Jeśli jest on przekroczony, śnieg musi być usunięty z dachu. • Może być konieczne zapewnienie dostępu do pomieszczeń wentylacyjnych i pomieszczeń dla maszyn podciągowych. • W niektórych przypadkach może być konieczne wyznaczenie drogi przeciwpożarowej na balkon ewakuacyjny na poziomie dachu przez dach oraz drabinkę ścienną zamontowaną na zewnątrz budynku. • Koniecznie trzeba zapewnić dostęp do kominów zawierających przewody, które zgodnie z przepisami muszą być czyszczone. • Stałe drogi dostępu mogą być również wymagane dla instalacji innych niż wymienione w przepisach, takich jak montowane na dachu anteny RTV, wentylatory, wymienniki ciepła i panele słoneczne wymagające regularnych przeglądów i konserwacji. Każdy dach powinien być wyposażony w wymagane drogi dostępu oraz drogi do kalenic, kominów i wentylatorów. Detale urządzeń zapewniających bezpieczeństwo zaprojektowane dla pokrycia z miedzi są wykonane z miedzi lub stali nierdzewnej. Strome dachy muszą być również wyposażone w kładki, barierki kalenicowe lub inne punkty umożliwiające zaczepienie, takie jak oczka czy haki, wykorzystywane przez instalatorów przy poruszaniu się w poprzek dachu i do których można przyczepić liny zabezpieczające. Wszystkie barierki kalenicowe zawierające wsporniki z miedzi zaprojektowane dla dachów z miedzi, koniecznie muszą być wykonane z tego samego materiału, aby uniknąć korozji galwanicznej (która pojawia się gdy wykorzystywane są metale “mniej szlachetne”). Stal nierdzewna jest zalecana na łączniki przelotowe zaprojektowane do konstrukcji nośnych. Element mocujący urządzenia zapewniające bezpieczeństwo zamontowany przy użyciu śrub ze stali nierdzewnej odizolowany płytką ołowianą. Miedziana barierka kalenicowa. 85 Zasady krycia dachów Miedź jest łatwo układalna i pasuje do różnych stylów architektury. Zanim powstały pierwsze walcownie, blachy były młotkowane ręcznie. Oczywiście ta metoda nie umożliwiała produkcji blachy o dużych rozmiarach. W drugiej połowie XVIII wieku zaczęły pojawiać się różne metody walcowania. Młotkowana blacha była jednak wciąż normą jeszcze w XIX wieku. Tradycjonalne pokrycie arkuszami blachy. Technika łączenia blachy przy pomocy rąbka jest również bardzo stara. Dachy z miedzi, które były łączone na rąbek pod koniec XVII wieku są wciąż w dobrym stanie; dach na Katedrze Hildershine jest takim przykładem. Pomimo, że walcownie zaczęły działać, format arkuszy jeszcze długo był ograniczony. Młotkowana blacha miedziana miała z reguły wymiary 450 x 950 mm lub 450 x 570 mm. Rozmiar paneli były coraz to większe i z czasem wykształciło się kilka formatów standardowych: 610 x 914 mm, 914 x 1219 mm, 1 000 x 2 000 mm. W przypadku taśm dominują następujące szerokości: 610 mm, 670 mm i 1000 mm. Tradycyjne krycie dachów arkuszami blachy Krycie dachów płatami pokryciowymi, łączonymi na rąbki, jest określane jako „krycie tradycyjne”. Rąbki można podzielić na rąbki stojące i rąbki poprzeczne (leżące). Pokrycie taśmą. 86 Tradycyjne krycie arkuszami blachy ma długą historię i było stosowane z młotkowaną blachą w dawnych czasach. Dzisiaj tradycyjne krycie jest stosowane przede wszystkim na budynkach, których dachom projektant chce nadać szczególny charakter lub kiedy oryginalna architektura ma być zachowana i utrzymana. Złącza poprzeczne nie tylko tworzą atrakcyjny wzór, ale są także używane do wzmocnień, które mogą być korzystne w przypadku dachów narażonych na działanie wiatru. Płaty pokryciowe z blachy miedzianej są zawsze łączone na rąbki podwójne z uwagi na wytrzymałość i bez względu na stopień nachylenia dachu. Wiele starych europejskich budynków o znaczeniu kulturalnym ma dachy kryte panelami miedzianymi. Pokrycie panelami jest często stosowane przy rozbudowach i naprawach starych budynków. Takie płaty pokrycia są prefabrykowane i często łączone na konkretnych długościach w warsztatach blacharskich przed dostarczeniem na plac budowy. Pokrycie dachowe taśmą Obecnie, miedź jest zwykle wytwarzana i dostarczana w formie taśmy, która może być cięta na panele dowolnej długości. Najczęściej miedź pokrywająca dachy wytwarzana jest w formie długiej taśmy biegnącej od kalenicy do okapów. Te taśmy są łączone przy użyciu podwójnych rąbków stojących. Pokrycie taśmą może być normalnie stosowane na wszystkich rodzajach dachów. W przypadku pokrycia taśmą długości są ograniczone potrzebą stosowania złączy ruchomych (patrz podrozdział Ruch i złącza ruchome, na str. 61 w rozdziale Klimatyczna osłona budynku). W przypadku pokryć dachowych łączonych na rąbki najlepiej gdyby nachylenie dachu było większe niż 1:10 (5,7°). W przypadku taśmy na pełnej długości połaci (kiedy woda z dachu jest odprowadzana przez rynny zewnętrzne i nie ma żadnych przeszkód typu włazy wyjściowe czy obróbki rur) nawet niewielkie nachylenie dachu (1:16 czyli3,6°) może być wystarczające. Standardowa szerokość taśmy wynosi 610 mm, co powoduje, że rozstaw pomiędzy rąbkami wynosi 600 mm. Pokrycie taśmą jest często trochę mniej kosztowne w porównaniu z pokryciem panelowym z tego powodu, że zazwyczaj jest je łatwiej układać. Miedź profilowana Miedź profilowana jest łączona przede wszystkim na zakład. Płaty profilowane są mocowane do elementów konstrukcyjnych przy pomocy wkrętów. Miedź profilowana jest dostępna w wielu kształtach i długościach. Specjalnie rozwinięte systemy profili na pokrycie dachowe z miedzi stało się coraz powszechniejsze jako materiał na krycie dachów zarówno budynków prywatnych, jak i budynków publicznych. Taki system umożliwia w zasadzie stosowanie paneli o nieograniczonej długości, o ile mocowania pozwalają na przesunięcia materiału. Z drugiej strony ograniczenia długości z drugiej strony są bardziej powszechne z powodu wymagań transportowych. Ten system może być stosowany na dachach o spadku do około 3°. Gont miedziany Elementy pokrycia wykorzystujące małe prefabrykowane panele miedziane znane są jako gont miedziany. Metoda ta ma bardzo długą tradycję. Pierwotnie, niektóre z tego rodzaju pokryć były wykonywane przu użyciu rąbków pojedynczych. Jeżeli jeden rąbek pojedynczy jest wykonany w poziomie i w pionie, powstaje równa powierzchnia z rąbkami pojedynczymi. Rąbki te mogą również być układane po przekątnej. Taśma może być łączona na rąbki zarówno na dachach, jak i na fasadach. Zawsze można umieścić je wzdłuż linii spadku dachu. Jeśli rąbek ma być umieszczony po przekątnej lub poziomo, musi być tak wygięty, żeby zapobiec przedostawaniu się wody. Można to osiągnąć, stosując taśmę trójkątną lub półokrągłą. Pokrycie takie może być położone zarówno poziomo, pionowo, jak i po przekątnej. Ta metoda jest stosowana przede wszystkim na fasadach. Złącze na rąbek pojedynczy oznacza, że wymagane jest nachylenie dachu co najmniej 35°, tak aby zapewnić dostateczną szczelność dachu. Łączenia na łatach lub listwach Zastosowanie: Rąbek może być podkreślony przez zwiększoną wysokość lub szerokość. Najprostszym sposobem zwiększenia szerokości jest złożenie taśmy pokrywającej dookoła krawędzi, które są wygięte do góry i na zewnątrz. Dla zwiększenia stabilności rąbek może być wykonany ze wzmacniającym elementem kątowym. Innym sposobem jest wykonanie rąbka dookoła listwy drewnianej. Jeśli taka listwa jest trójkątna lub półokrągła, wykonuje się zwykły rąbek stojący, zwykle na jej boku. Rąbkowanie na listwach o przekroju prostokątnym może być wykonywane na wiele sposobów. Tak zwana „listwa niemiecka” polega na tym, że płaty są połączone na rąbki bezpośrednio z nakrywą listwy. Użycie: Najprostszy rodzaj poszerzonego rąbka nie jest zbyt szczelny i nie można go stosować przy kącie nachylenia poniżej 25°. Drewniane listwy zwykle oznaczają zwiększenie wysokości rąbka, a to nadaje mu szczelność odpowiadającą mniej więcej pojedynczemu rąbkowi stojącemu. Trudno jednak wykonać połączenia z kalenicami lub występami dachowymi, jeśli wymagana jest duża szczelność. W takich wypadkach konieczne może być lutowanie lub spawanie. Przykłady gontu miedzianego. Przykłady łączenia na listwach. Boki płyt metalowych wygięte do góry są łączone na rąbki przy użyciu taśmy łączącej. 87 Podkłady Płaskie płaty pokryciowe/taśmy lub blacha gładka, jak czasami się je nazywa, to cienka blacha wymagająca stabilnego oraz nieruchomego podkładu. Miedź użyta na pokrycia dachowe jak i okładziny ścian jest miękkim, bardzo elastyczny materiałem sprawiającym, że wykonywanie rąbków jest łatwe i nie wymaga szczególnych umiejętności. W przeciwieństwie do blachy falistej, blacha płaska nie jest w stanie wytrzymywać nacisków i dlatego jej podkład musi być zaprojektowany z taką wytrzymałością, żeby to zrekompensować. To wymaganie wytrzymałościowe musi być spełnione również przez detale i łączenia pokrycia. Ponadto ważne jest, aby wzmocnienie było równe, ponieważ nierówne powierzchnie mogą być wyraźnie widoczne w wykończonym pokryciu czy okładzinie. Przy projektowaniu detali i połączeń z innymi materiałami wszystkie prace wykonuje się ręcznie. Wymagany jest stabilny podkład. Gwoździe, które nie zostały wbite prawidłowo mogą z czasem wychodzić z drewna. Jest to coś, co jest trudne do przewidzenia i czemu trudno zapobiec, ale jest to związane z jakością podkładu, warunkami wilgotności i przesunięciami spowodowanymi wahaniami temperatury a także wielkością gwoździ. Różne rodzaje podkładów Blachę miedzianą łączoną na rąbki układa się łatwo w zasadzie na wszystkich nieruchomych podkładach. Najpowszechniejsze z nich to panele drewniane lub sklejka, pokryte filcem bitumizowanym. Można też używać betonu lekkiego. Nie wolno jednak układać blachy miedzianej bezpośrednio na betonie. W przypadku kalenic, ścian, elementów dekoracyjnych fasad i okien, zaprawa murarska stanowi wystarczający podkład. W niektórych warunkach może być użyta twarda wata mineralna. Mocowania w betonie wymagają dużego nakładu pracy, takiej jak wiercenie i wbijanie kołków rozporowych. To samo odnosi się do ścian wykonanych cegły lub piaskowca wapiennego. Jeśli chodzi o okładziny ścian, potrzeba nieruchomych i trwałych podkładów pod pokrycia nie jest taka ważna, jak przy układaniu pokryć dachowych. Nie można lekceważyć potrzeby ochrony przed kondensacją, ale to oczywiście zależy od kształtu i napowietrzania budynku. Filc bitumizowany Znając problemy, które mogą wystąpić w przypadku nierówności podkładów, od kilku lat toczą się dyskusje dotyczące tego, jak najlepiej przymocować filc bitumizowany pod płatami pokryciowymi. Obecnie do mocowania zalecane są jedynie gwoździe. Powinny one być wbijane wyłącznie w zakład dolny. Prawie zupełnie wyeliminuje to ryzyko wypchania łbów gwoździ w warstwę pokrycia. Segmenty filcu bitumizowanego są układane równolegle do powierzchni połaci dachu lub pod kątem prostym. Łączenia muszą być wykonane z minimalnym zakładem 80 mm i muszą być zawsze uszczelnione, jeśli segmenty biegną w tym samym kierunku, co powierzchnia połaci dachu. Ważne jest, aby podkład był równy. 88 Jeśli nachylenie dachu jest mniejsze niż 1:3, złącza muszą być zawsze uszczelniane, bez względu na to, jak układane są segmenty. Podkład z paneli łączonych na pióro i wpust lub ze sklejki Ważne jest to, żeby podkład wykonany z drewna miał odpowiednią grubość, umożliwiającą mocowanie oraz zapewniającą dostateczną sztywność pod rąbki. Grubość zależy od rozstawu płatew. Poniższa tabela wskazuje wymagane grubości paneli stosowanych do płaskich pokryć dachowych; wartości te wynikają ze zdobytego doświadczenia. Podkład Grubość w mm Dach Ściana Sklejka 19 16 Deski łączone na pióro i wpust 23 20 Zalecane grubości drewnianych wzmocnień przy rozstawie 1,2 m. Deski leżące jedna na drugiej nie mogą być łączone na wskroś do jednego podkładu, natomiast dwie deski leżące obok siebie mogą być łączone w taki sposób. Pomiędzy podpórkami łączona może być najwyżej co trzecia deska. Jeśli używane jest drewno z piórem i wpustem na końcach, co druga deska może być łączona pomiędzy podpórkami. Panele muszą być łączone przy użyciu gwoździ ocynkowanych ogniowo. Jeżeli na podkład zamiast paneli zastosowana jest sklejka, grubość musi być odpowiednia, żeby podkład był dostatecznie sztywny i można było umocować na nim blachę przy pomocy rąbków. Musi on również zapewnić wystarczające zabezpieczenie dla podpórek. Z tego powodu minimalna grubość powinna wynosić 19 mm przy podpórkach oddalonych o 1,2 m. Odstęp pomiędzy rzędami dla gwoździ lub wkrętów, mm Od krawędzi W strefie brzegowej Na brzegu W rzędzie środkowym Taka sama jak grubość panelu >100 >150 >150 Odstęp pomiędzy środkami dla gwoździ lub wkrętów, mm >1200 Montaż paneli ze sklejki na dachu. Blacha kominowa – spad za wystającym elementem dachu Tylne blachy kominowe powinny być użyte w przypadku wszystkich wystających elementów dachu, za którymi mogą powstawać kałuże wody. Przy pokryciu z metalu często wymagany jest podkład z ramy, obicia lub sklejki. W przypadku niewielkich wystających elementów dachu, blacha kominowa może być instalowana bezpośrednio w pokryciu metalowym. Blacha kominowa – górna strona komina ≥ 300 mm Podkład pod blachę kominową 00 ≥6 mm Dodatkowy podkład czasami potrzebny przy blachach kominowych. Zalecenia ogólne dotyczące podpórek i wsporników przyjmują, że podkład jest wykonany z paneli drewnianych o grubości zgodnej z tabelą. Panele ze sklejki muszą być mocowane przy użyciu wkrętów ocynkowanych ogniowo lub gwoździ walcowanych pierścieniowo. Zalecany odstęp między środkami oraz między rzędami można odczytać z tabeli Montaż paneli ze sklejki na dachu. W przypadku okładziny ścian blachą z miedzi stosuje się poszycie z desek łączonych na pióro i wpust lub ze sklejki w taki sam sposób, jak przy pokryciach dachowych. Grubości powinny być takie same, ale można też użyć drewnianych paneli o grubości 20 mm lub sklejki o grubości 16 mm przy rozstawie belek podkładowych co 600 mm. Blacha kominowa zapewnia, że nie tworzą się żadne kałuże wody za kominem. 89 Wzmocnienia przy detalach Często wymagane są dodatkowe podkłady przy obróbkach detali, połączeń, itp. Ich konstrukcja zależy od metody mocowania i konstrukcji detali. Kalenice i inne elementy wystające dachu muszą być również nachylone, tak aby zapobiegać zbieraniu się wody. Rąbek podwójny Obróbka kalenicy Ciągła płyta montażowa Obróbka boku Płyta podwieszana Kalenice muszą mieć sztywny podkład pod obróbkę z blachy. Ważne jest, aby umocować blachę tak, aby zapewnić nachylenie umożliwiające spływ wody z kalenicy. Nachylenie kalenicy powinno być nie mniejsze niż 1:10. Rynny z miedzi są zawsze wytwarzane z drewnianą ramą. Rama rynny jest zwykle zaopatrzona w metalowe wzmocnienie w formie haka wspornikowego lub tradycyjnego haka rynnowego. Ponadto konieczne może być wzmocnienie podkładu, aby zapewnić odpowiednie zamontowanie haka oraz ramy. Trzeba to wziąć pod uwagę zarówno przy planowaniu jak i projektowaniu detali. Ze względu na bezpieczeństwo w przypadku długich, stromych powierzchni dachu właściwe może być mocowanie haków przy użyciu wkrętów przelotowych i stalowych kątowników od spodu. Podkład obróbek okien i listew gzymsowych Istnieją trzy główne metody mocowania występów: • wsporniki z drutu (w murach z cegły), • płyty montażowe, • ciągłe płyty montażowe. We wszystkich tych metodach musi być stosowany podkład umożliwiający efektywne mocowanie. Czasami obróbki okien narażone są na działanie dużych naprężeń, na przykład przy czyszczeniu okien. Stawia to konkretne wymagania wobec podkładu: musi on być dostatecznie stabilny, aby nie dopuścić do odkształcania obróbek blacharskich w dół pod działaniem na nie nacisku. Podkładem, który umożliwia mocowanie obróbek blacharskich i listew gzymsowych, może być: Przy rynnach stojących, wiszących i koszach stosowane są drewniane ramy podkładowe. Zwykle są one wykonywane z impregnowanego drewna, ale nie jest to konieczne, jeśli projekt umożliwia dobrą wentylację konstrukcji. Podkład (rama) jest konieczny, aby zapewnić prawidłowe łączenia poprzeczne rynien. W przypadku rynien stojących i koszy rama powinna być wykonana z drewna łączonego na pióro i wpust o długości minimum 30 mm. Rynny te są wykonane z podwójnym dnem, z których górne jest nachylone. Konieczne jest osobne zaprojektowanie rynny dla każdego indywidualnego przypadku w oparciu o: przewidywany nacisk, wymiary rynny, itp.. Kosze muszą być zawsze pokryte wysokiej jakości warstwą, która jest odporna na działanie warunków atmosferycznych. 90 • beton, • cegła pełna, • drewno. Obróbki okienne Ciągła płyta montażowa Podkład nieruchomy Mocowanie okiennych obróbek blacharskich przy użyciu płyty montażowej wymaga podkładu, w którym można stosować gwoździe lub wkręty. W przypadku obróbek okien – bez względu na to czy budynek jest nowy, rozbudowywany czy przerabiany – podkład bardzo często składa się z cegieł perforowanych lub gęstej zaprawy murarskiej. Jeżeli są to cegły perforowane punkty mocowania mogą znaleźć się w samym środku perforacji jednak pod naciskiem obróbki blacharskiej zaprawa i kołek rozporowy mogą się poluzować i wypaść. Jeżeli z kolei, punkty mocowania trafią pomiędzy perforację, istnieje ryzyko pęknięcia cegły. Najlepszym miejscem mocowania jest pionowa zaprawa, ale czasami trudno ją umiejscowić. Zaprawa wapienno-cementowa oraz zaprawa cementowa są silniejsze niż zaprawa wapienna. Idealnie by było gdyby podłoże bezpośrednio pod obróbkami blacharskimi wykonane zostało z cegły pełnej. W przypadku gęstych zapraw, łączniki i kołki rozporowe rzadko sięgają do cegły i w rezultacie mocowanie jest słabe. Przy gzymsach tynkowych lub listwach gzymsowych fasad zarówno łączniki, jak i kołki rozporowe muszą być mocno osadzone w konstrukcji. Mocowanie będzie o wiele za słabe, jeśli będą one osadzone jedynie w tynku. Obróbki blacharskie okien lub listwy gzymsowe fasad zamocowane jedynie do tynku na izolacji, gdzie nie ma żadnej zaprawy ani innego trwałego podłoża, muszą być przymocowane do powierzchni tynku przy użyciu wsporników z drutu. Ta metoda zakłada stosowanie izolacji fasady, w której występują segmenty ukośne wzmacniane siatką. W takim przypadku łączenie na rąbki jest niemożliwe, co oznacza, że listwy gzymsowe fasady mogą być nierówne. Podkład nieruchomy Obróbki blacharskie okien Ciągła płyta montażowa Łącznik i kołek rozporowy muszą być mocno osadzone w cegle w przypadku gzymsów tynkowych. Obróbki blacharskie okien Szczelny nit jednostronnie zamykany oraz wspornik z drutu wykonany ze stali nierdzewnej mocowany do siatki pod tynk. Mocowanie obróbki okien na fasadzie z tynkiem na izolacji. Taka obróbka jest podatna na naprężenia i dlatego jej długość powinna być ograniczona tak, żeby nie było potrzeby wykonywania na tej długości żadnych łączeń lub tak, żeby łączenia były wykonane na końcach w formie rąbków stojących. Wzmocnienia z miedzi profilowanej Miedź profilowana, jak również większość rodzajów kaset, jest sztywniejsza niż blacha płaska z powodu swojego kształtu. Najlepiej mocować arkusze profilowane na dachach czy też ścianach na łatach lub belkach z drewna. To samo dotyczy kaset do fasady. Oznacza to, że aby uzyskać odpowiednią siłę nośną, nie jest wymagana zupełnie równa powierzchnia. Ważne jest jednak, aby podłoże było dostatecznie równe i płaskie, aby powierzchnia pokrycia nie wyginała się, ani nie odkształcała. 91 Projektowanie fasady Projekt Fasada jest tą częścią budynku która nadaje mu charakter i dlatego zbudowanie ciekawej fasady wymaga wiele uwagi i ciężkiej pracy. Kiedyś powszechne były dekoracje i ornamenty. Wiele bardzo starych budynków prezentuje przykłady fantazyjnych fryzów, listew gzymsowych, pilastrów, maszkaronów i okien wykuszowych. Wielu z nas być może patrzy na fasady pokryte metalem jako zjawisko względnie nowe. Istnieje jednak wiele tego rodzaju pięknych fasad pochodzących z XVIII wieku. Wtedy wymiary płatów pokryciowych były mniejsze niż dzisiaj i z reguły były one przybijane gwoździami bezpośrednio do podkładu i łączone na zakład. Mniejsze segmenty, szczególnie takie jak na oknach wykuszowych były pokrywane w ten sposób. Wykończenie powierzchni fasady ma dwie funkcje: ochronną oraz reprezentacyjną. Fasada musi tworzyć warstwę uszczelniającą: trwałą oraz odporną na działanie warunków atmosferycznych – innymi słowy powierzchnię, która chroni budynek przed różnymi wpływami pogody i jest łatwa w utrzymaniu. Jeśli głównym celem jest oszczędność energii, zewnętrzna warstwa fasady – panel fasady – musi być wykonana z materiału łączącego w sobie takie cechy jak efektywność, funkcjonalność i izolacyjność. Na etapie planowania i projektu szczególną uwagę należy zwrócić na wszystko, co ma być do fasady mocowane z takimi, jak reklamy, zegary, zejścia pożarowe, maszty flag, itp. Wszystkie te elementy wymagają trwałego i mocnego podkładu, jeśli mają służyć przez długi okres. Większość fasad ma jakieś listwy gzymsowe i obróbki blacharskie. Jeśli narożne łączenia tynku, płyty podwieszane, itp. mają być mocowane przy użyciu niewidocznych łączników, konieczne jest zastosowanie podkładu. Dobry, trwały podkład zawsze zapewnia odpowiednie warunki do jak najlepszego wykonania prac blacharskich. Wszędzie tam, gdzie ma być mocowana blacha, należy stosować złącza odporne na działanie korozji. Przy montażu płyt profilowanych najlepiej sprawdzają się wkręty samogwintujące, które należy umieszczać u dołu profilu. Taśma długa. Kasety są zwykle łączone na zakład. Łączniki są wtedy widoczne tak jak przy płytach profilowanych. Istnieją również systemy, które obejmują listwy gzymsowe oraz inne podobne, które umożliwiają schowanie łączników. Konstrukcja zakładu może być różna w zależności od stosowanej metody mocowania. W celu zapewnienia szczelnych łączeń zaleca się stosowanie elementów uszczelniających, wykonanych z kauczuku chloropylenowego lub etylenowo propylenowego (EPDM). Okna mansardowe pokryte miedzią. 92 Kasety Kasety wykonane z miedzi albo ze stopów miedzi są obecnie stosowane coraz częściej. Kasety są często wykonywane według indywidualnych projektów w wyniku wspólnej pracy architekta i dostawcy blachy/producenta kaset przy konstrukcji poszczególnych detali. Montaż kaset z miedzi. Fasada z miedzi łączonej na rąbki podwójne. Kasety montowane pionowo zwykle zachowują ciemnobrązowy – czarny kolor. Tylko tam, gdzie powierzchnia jest narażona na działanie wilgoci, z czasem powstaje zielona patyna. W porównaniu do kaset z miedzi niskostopowej, kasety z mosiądzu – tombaku – dłużej zachowują kolor brązu. Pokrycie z miedzi profilowanej. Płaty pokryciowe z miedzi łączone na rąbki Równe płaty okładzinowe z miedzi są stosowane na ściankach w taki sam sposób, jak na pokryciach dachowych tzn. przy użyciu rąbków stojących oraz złączy poprzecznych. W normalnych warunkach zawsze stosuje się rąbki podwójne. Rąbki pojedyncze można stosować jedynie na wąskich powierzchniach lub w miejscach szczególnie chronionych. Rąbki pojedyncze są wykonywane w taki sam sposób, jak na pokryciach dachowych tzn. przy użyciu żabek. Jeśli rozmiar płata umożliwia stosowanie większych odległości pomiędzy rąbkami stojącymi, złącza poprzeczne można również mocować żabkami. Z reguły płaty okładzinowe są łączone z fartuchem okapowym lub listwą gzymsową, a ich dolne krawędzie są tak ukształtowane, aby kapiąca woda nie spływała na powierzchnię płata położonego niżej. Płaty okładzinowe mogą być również łączone tak, aby przykrywać obróbki blacharskie zamontowane pod dolną częścią połaci dachu. Przy górnej krawędzi płaty okładzinowe są łączone z pokryciem dachowym lub obróbką kalenicy przy użyciu rąbków, listwą gzymsową, obróbkami blacharskimi lub innymi przy zastosowaniu nawisów. Kasety wykonane z tombaku – mosiądzu zawierającego 80% miedzi i 20% cynku. Kasety z miedzi niskostopowej. Gont miedziany Krycie małymi płytkami miedzianymi to stara metoda stosowana pierwotnie w wykorzystaniem rąbków pojedynczych. Jeśli jeden z rąbków jest wykonany zarówno poziomo jak i pionowo, powstaje równe pokrycie z pojedynczym rąbkiem. Rąbki mogą również przebiegać po przekątnej. Płytki najbardziej przypominają małe kasety. Rozmiary pojedynczej płytki mogą być bardzo różne. Do montażu stosuje się żabki i gwoździe walcowane pierścieniowo z miedzi. Zasady łączenia wymagają dachów o stromo wznoszącym się nachyleniu. Aby dach był wystarczająco szczelny, wymagane jest nachylenie nie mniejsze niż 35°. 93 Sztywność materiału Jedyną rzeczą, która wzmacnia okładzinę ściany połączoną na rąbki, są te właśnie rąbki. Ponieważ rąbki mogą być łatwo wyginane, kształtowane i formowane, rąbkowanie zalecane jest na powierzchniach wygiętych: zarówno wklęsłych, jak i wypukłych. Wielką zaletą pokrycia z płyt profilowanych jest ich sztywność wzdłuż profilu, która umożliwia montaż płyt na znacznej szerokości, w zależności od długości profilu. Sztywność poprzeczna blachy profilowanej jest ograniczona. Zbyt duża odległość pomiędzy punktami mocowania może doprowadzić do niepożądanych przesunięć i hałasu. Planetarium, Kopenhaga. Płaska blacha jest dobrym materiałem na pokrycie powierzchni zakrzywionych. Podłoże Okładzina ściany, pokryta połączoną na rąbki taśmą miedzianą lub płatami pokryciowymi, wymaga trwałego podłoża tak samo, jak tradycyjne miedziane pokrycie dachowe. Takie podłoże musi być w stanie wytrzymać klepanie blachy oraz umożliwiać stosowanie żabek mocujących. Podłoże powinno być wykonane z desek o grubości 22 mm łączonych na pióro i wpust lub sklejki o grubości 19 mm. W przypadku pokrycia z blachy falistej, paneli i kaset wymagania techniczne dla podłoża są w zasadzie takie same. Podobnie jak w przypadku blachy profilowanej, panele są sztywne jedynie wzdłuż. Maksymalna szerokość zależy od sztywności i grubości materiału. Twardość i grubość materiału są również bardzo ważne dla wymiarów kasetonów płaskich. Profilowane kształty czy też złącza poprzeczne zapewniają dodatkową sztywność i mogą prowadzić do wygięcia blachy, jeśli materiał jest zbyt cienki. Bez względu na to czy budynek jest nowy czy odnawiany, podłoże musi być równe. Wszelkie wypaczenia w punktach montażowych z czasem staną się widoczne nawet dla niewprawnego oka, szczególnie na gładkich powierzchniach. Obecnie dostępne są metalowe rozpórki nastawne, dzięki którym nawet stare, nierówne powierzchnie pokrywane są łatwo, dzięki czemu są równe. Metody mocowania, wykorzystywane przy pokryciu z blachy falistej, panelach i kasetach, są różne. Końcówki są mocowane na wkręty od strony zewnętrznej przy użyciu widocznych łączników i bezpośrednio do metalowych rozpórek na konstrukcji nośnej. Z reguły łączniki paneli są zupełnie niewidoczne i montowane w rozpórkach, podczas gdy kasety są często zawieszane przy użyciu specjalnie zaprojektowanych niewidocznych wsporników. 94 Kasety miedziane Nordic QuickTM zainstalowane na ścianie. Blacha miedziana Blacha mosiężna grubość mm Szerokość kaset mm 1,0 200 1,0 300 1,0 400 1,0 500 1,5 - 2,0 600 1,5 - 2,0 700 1,5 - 2,0 800 1,5 - 2,0 900 1,5 - 2,0 1000 1,5 - 2,0 1100 Ochrona przed uszkodzeniem Skutki uszkodzeń mechanicznych psują ogólny wygląd budynku. Do takich uszkodzeń często dochodzi na poziomie ziemi. Uszkodzeń w wyniku kolizji samochodowych można uniknąć, stawiając wyższe podmurówki lub podwyższoną krawędź ochronną. Jeśli projekt nie daje możliwości zastosowania takich rozwiązań, należy zapewnić możliwość łatwej wymiany pasa dolnego. Uszkodzenia w wyniku kolizji samochodowych mogą często powstawać przy platformach załadunkowych, itp. Należy zwracać uwagę na wysokość pojazdów i wąskie przejazdy, chronić pokrycie lub zapewnić jego łatwą wymianę. Czysta fasada Wszystkie otwarte powierzchnie zbierają brud. Zaletą gładkiej blachy miedzianej jest to, że deszcz zmywa praktycznie większość zanieczyszczeń. Powierzchnie porowate, takie jak cegły, tynk, drewno, metalowe powierzchnie tłoczone czy montowana poziomo blacha profilowana nie są „spłukiwane do czysta”. Niezależnie od struktury powierzchni, niezbędne jest zminimalizowanie kontaktu dużych ilości wody deszczowej z niektórymi częściami fasady. W przeciwnym razie po jakimś czasie w takich miejscach mogą pojawić się plamy. Ilość wody, która wchodzi w kontakt z fasadą, kiedy pada deszcz lub śnieg, jest większa w dolnej części pokrycia niż w górnej (szczególnie w przypadku wysokiej i jednolitej fasadzie). Aby temu zapobiec, gładkie powierzchnie fasady można „złamać”, umieszczając w pewnych odstępach od siebie listwy gzymsowe, które zapobiegają ściekaniu wody po fasadzie. Przy fasadach krytych blachą, najlepszym rozwiązaniem jest instalowanie okapów ze złączami ruchomymi fasady. W miejscu gdzie stykają się segmenty górne z dolnymi woda deszczowa powinna być odprowadzana tak, aby wyeliminować ryzyko odbarwienia. Znaki po zaciekach wody deszczowej mogą się pojawić poniżej gzymsów, balkonów oraz innych dużych elementów konstrukcyjnych chroniących przed deszczem, tzn. na powierzchniach, które nie są „spłukiwane do czysta” przez deszcz, ponieważ deszcz nie ma z nimi kontaktu. W bardzo zanieczyszczonych i wilgotnym środowisku powierzchniowa warstwa zacieków jest narażona na szybszy rozkład niż miejsca, które są regularnie spłukiwane wodą deszczową. Z tego powodu znaki po zaciekach powinny być czyszczone. Wilgoć i kondensacja Wysokie lub odstające podmurówki i podwyższone brzegi zapewniające ochronę przed uszkodzeniami w wyniku kolizji samochodowych. Wilgoć jak i kondensacja mogą pojawiać się po wewnętrznej stronie fasady (wewnętrzna strona blachy). Występowanie kondensacji może być zależne od tego na ile skutecznie działa izolacyjna warstwa przeciwwilgociowa oraz od tego jak jest wentylowana fasada. Lokalizacja budynku i jego ekspozycja na działanie wiatru i warunków atmosferycznych może mieć również na to wpływ. 95 Na eksponowanym terenie obciążenie wiatrem może powodować przedostawanie się wody do góry pomiędzy zakłady płatów pokryciowych oraz kasetonów, jeśli nie są one wystarczająco duże. Blacha profilowana, montowana poziomo, nie może być montowana na zakład. Ułatwiałoby to wodzie penetrację pod płaty, a także powstawanie nieestetycznych szczelin. Aby temu zapobiec, należy zaprojektować połączenia na długości, stosując plastry lub połączenia, które powinny mieć zabezpieczenie przed podciągiem kapilarnym. Przesunięcia Blacha podlega przesunięciom względem podłoża i należy o tym pamiętać przy montażu. Należy pamiętać także o następujących kwestiach: gdzie i jak przesunięcia będą pochłaniane? Gdzie należy wykonać złącza ruchome? Czy należy użyć specjalnego podkładu czy może wzmocnień, aby zamocować kute detale, takie jak gzymsy, reklamy lub maszty flag, a także czy może być konieczne przesunięcie blachy? Zakres przesunięcia materiału zależy również od długości arkuszy czy też paneli. Montaż długich arkuszy może być łatwiejszy przy użyciu ograniczonej liczby złączy. Jednak bardzo długie arkusze mogą w rezultacie okazać się zarówno trudne do montażu, jak i drogie w transporcie oraz obróbce. Nawet jeśli lekkie krokwie są elastyczne, arkusze, które są zbyt długie, mogą doprowadzić do powiększenia się otworów na wkręty z powodu przesunięć materiału wywołanych wahaniami temperatury. Przesunięcia blachy miedzianej wywołane wahaniami temperatury trzeba wziąć pod uwagę nawet wówczas, kiedy miedź jest łączona z innymi materiałami. Wady na łączeniach tynku łatwo mogą doprowadzić do powstania pęknięć w tynku. Długie listwy gzymsowe w połączeniu z tynkiem muszą być łączone na rąbki. Złącza na zakład mogą doprowadzić do powstania pęknięć i dlatego w takich przypadkach nie jest to dobra metoda łączenia. Ramy okienne z okładziną oraz obróbki blacharskie wykonane z metalu, na które działają naprężenia w fasadzie z cegły, łatwo mogą się zacząć wyginać na zewnątrz, powodując wybrzuszenia. Aby temu zapobiec, należy zapewnić możliwość przesunięć. 96 Otwory Modyfikacje fasady wprowadzone po wykonaniu głównego elementu konstrukcyjnego nigdy nie dają szczególnie dobrych rezultatów. Zwykle psują ogólny wygląd i nie pasują do całości. Ogólnie rzecz biorąc, trudno wywiercić w fasadzie otwory na kable lub rury tak, aby ładnie wyglądały, i zarazem komponowały się z całością. To samo odnosi się do żaluzji wentylatora zamontowanego po wykonaniu głównej części fasady. Zawsze dobrze jest rozważyć na etapie planowania i projektu wszystkie tego typu otwory, zarówno te, jak i te, które trzeba będzie wykonać w późniejszym terminie. Żaluzje wentylatora należy umieścić na połączeniach gzymsów (np. na złączach ruchomych lub listwach okapowych). Jeśli w momencie instalacji pokrycia urządzenia wentylacyjne nie są zaopatrzone w system chłodzenia, nie znaczy to, że kiedyś w przyszłości nie będą takie urządzenia potrzebne. Jeżeli można przygotować fasadę do zamontowania dodatkowych żaluzji wentylatora lub jeżeli można powiększyć żaluzje tak, aby w przyszłości mogły one służyć dodatkowym celom, należy to zrobić na etapie planowania i projektu. Zaleca się również wykonanie otworów pod kable we wszystkich segmentach fasady, które mogą być na widoku lub też podświetlane. Detale Obróbki blacharskie jak również listwy gzymsowe odprowadzające wodę powinny mieć nachylenie co najmniej 1:8 (7,5°). W przypadku fasad z tynku lub wszelkich innych podobnych materiałów, obróbki blacharskie powinny wystawać co najmniej na 40 mm poza fasadę. Natomiast fasady wykonane z blachy profilowanej lub jakiegokolwiek innego odpornego na wodę materiału obróbki blacharskie powinny kończyć się jak najbliżej fasady (10 mm), aby zapobiec powstawaniu znaków po zaciekach deszczu. Ponadto powinny one być umieszczone przynajmniej 100 mm za okładziną ścian. Jeśli obróbki blacharskie są mocowane tak, że wystają poza blachę profilowaną, kasety lub inne podobne elementy, muszą one posiadać zabezpieczenie przed podciągiem kapilarnym, aby woda nie mogła być wciskana pod wpływem działania siły wiatru. Zabezpieczenie przeciw podciągowi kapilarnemu Fasada z drewna 100 Profil uszczelniający (jeśli jest instalowany) 30 - 35 Fartuch okapowy / listwa gzymsowa 40 Fartuchy okapowe muszą mieć zabezpieczenia przeciw podciągowi kapilarnemu. Szczelina nie węższa niż 35 mm jest konieczna do konserwacji farby pokrywającej lico drewna. 100 Okładzina ściany wykonana z blachy 10 - 20 Podkład jest ważny, aby nadać odpowiedni ostateczny wygląd. Wzmocnienie szerokiej obróbki blacharskiej. Obróbki blacharskie, listwy gzymsowe oraz płyty muszą mieć odpowiedni podkład i powinny być mocowane przy pomocy płyt montażowych. Należy unikać stosowania nitów jednostronnie zamykanych. Prześwity nie mogą być zbyt wąskie. Szerokie narożne łączenia tynku oraz ramy okienne można wzmocnić przy pomocy dodatkowego łączenia. 97 Na rynku dostępnych jest wiele różnych prefabrykowanych systemów rynnowych Odprowadzanie wody z dachu Informacje ogólne Chcąc zapewnić skuteczną ochronę przed deszczem, śniegiem, deszczem ze śniegiem itp., należy zadbać o dobry system odprowadzania wody. Na taki system składają się wymiarowane rynny i rury, a także studzienki ściekowe i przelewy zainstalowane w odpowiednich miejscach. Nie mniej ważne dla systemu odprowadzania wody z dachu jest jego wytrzymałość na powstawanie lodu. Z reguły zimne rynny zewnętrzne na stromych, zimnych i wentylowanych dachach są wystarczające. Natomiast ogrzewane niewentylowane dachy muszą mieć rynny podgrzewane. Zarówno na dachach ogrzewanych jak i nieogrzewanych, które są płaskie lub mają niewielkie nachylenie należy instalować rynny podgrzewane. Nierzadko jeden budynek jest pokryty różnymi rodzajami dachów, co może czasami utrudniać precyzyjne określenie granicy między pokryciem na dachu ogrzewanym 98 a nieogrzewanym. Z tego powodu zawsze należy przeprowadzić bardzo dokładne obliczenia dla konkretnego systemu odprowadzania wody z dachu, aby uzyskać optymalne rozwiązanie techniczne. Często można uniknąć tworzenia się lodu w rynnach i rurach spustowych lub poradzić sobie z nim przy pomocy kabla ogrzewającego. Przed podjęciem jakichkolwiek działań, zapobiegawczych należy wyjaśnić podstawową przyczynę tworzenia się lodu. System odprowadzania wody z dachu może opierać się na rynnach zainstalowanych na powierzchni i rurze spustowej lub na schowanym, wbudowanym systemie, lub na połączeniu tych dwóch rodzajów systemów. Należy pamiętać o tym, że podstawą do obliczenia średnicy rynien, rur spustowych i przelewów jest nie tylko powierzchnia dachu, z której ma być odprowadzana woda. Należy również pamiętać o tym, że rynny mogą się zapychać na przykład z powodu nagromadzenia brudu. Obowiązujące przepisy w różnych krajach i regionach dotyczące norm i wymiarów systemów odprowadzania wody z dachu czasami znacznie się różnią, dlatego zalecamy sprawdzenie norm oraz stosownych przepisów budowlanych w kraju, gdzie mają być przeprowadzone prace. Rynny Systemy rynnowe i rurowe muszą spełniać wymagania norm EN612 oraz EN1462. Ponadto rynny muszą by zainstalowane ze złączem do przodu. Istnieje wiele różnych rodzajów prefabrykowanych systemów na rynku, obejmujących rynny o przekroju półokrągłym czy prostokątnym, których najpopularniejsze długości wahają się od trzech do sześciu metrów. Dostępnych jest również wiele systemów dostosowanych do indywidualnych potrzeb klientów. Ważne jest, aby rynna była zainstalowana w taki sposób, żeby jej przednia krawędź znajdowała się 8 mm niżej niż jej tylna krawędź. Haki i sztucery należy łączyć na rąbek lub lutować. Możliwe jest stosowanie prefabrykowanych haków o odpowiedniej wytrzymałości. Rynny muszą być zaopatrzone w szczelne denka. Haki rynnowe mogą być wykonane z blachy miedzianej o grubości 6 x 30 mm lub stali nierdzewnej o grubości 5 x 25 mm. Od przodu rynny są mocowane do haka przy użyciu nakrętki i śruby, a od tyłu przy pomocy ścisków wykonanych z półtwardego metalu o grubości 0,7 mm. Końcówki śrub są ucinane i nitowane na nakrętki. Odległość pomiędzy hakami rynnowymi nie powinna przekraczać 600 mm. W przypadku rynien zainstalowanych w wyeksponowanych miejscach – gdzie na przykład nie ma powodu sądzić, że będą gromadzić się duże ilości śniegu – haki rynnowe należy instalować bliżej siebie (na przykład co 400 mm). Rynna musi być zainstalowana tak, aby zachować nachylenie nie mniejsze niż 5 mm/m. Rynien nie należy nigdy instalować przy nachyleniu w przeciwnym kierunku. Przy pokryciach dachowych z miedzi, odpornych na działania warunków atmosferycznych mat, płótna, itp. haki rynnowe muszą być skręcone w dół we wgłębieniach do poziomu podkładu i przykryte warstwą ochronną. W przypadku innych pokryć dachowych, haki rynnowe można umieszczać powyżej podkładu, ale poniżej filcu bitumizowanego, jeśli taki jest położony. Wgłębienia nie są konieczne jeśli stosowane są haki rynnowe o mocowaniu pionowym.. Jeśli podkład jest wykonany z drewna, haki rynnowe o długości co najmniej 150 mm powinny dotykać drewnianego podkładu. W przypadku kratownic dachowych z drewna, haki rynnowe należy mocować przy użyciu dwóch wkrętów odpornych na korozję o długości 75 mm, a w przypadku deskowania haki rynnowe należy mocować przy użyciu wkrętów odpornych na korozję o długości 35 mm. Przy podkładzie z lekkiego betonu (lub innego podobnego materiału) haki rynnowe na długości co najmniej 300 mm powinny pozostawać w kontakcie z podkładem i powinny być mocowane przy pomocy trzech specjalnych wkrętów ze stali nierdzewnej o wymiarze 6,0 x 80 mm, przeznaczonych do lekkiego betonu, mocowane przynajmniej 100 mm od okapu. Woda spływa z rynny poprzez króciec rynnowy (sztucer) lub kielich zbiorczy, a następnie do rury spustowej. W kielichu zbiorczym wykonuje się złącze ruchome, aby umożliwić przesunięcie wywołane rozszerzeniem materiału, z którego wykonana jest rynna. Złącza ruchome są umieszczone w najwyższym punkcie pomiędzy dwoma sztucerami. Odcinki tych rynien, których długość przekracza 10 m powinny być mocowane, tak aby umożliwić przesunięcia wywołane rozszerzeniem materiału. Rynny, które nie mogą być mocowane w jednym kawałku, należy zainstalować przy pomocy odpowiednich złączy na zakład o szerokości przynajmniej 100 mm lub przy użyciu specjalnych płyt łączeniowych na długości. W przypadku rynien o przekroju prostokątnym, złącza są często wykonywane przy użyciu rąbków lub lutowania. Złącza te muszą być sztywne. Ochronne obróbki blacharskie rynien Ochronne obróbki blacharskie są łączone na rąbki pojedyncze lub złącza zamknięte oraz mocowane z odpowiednimi zakończeniami. Przy mocowaniu powyższych stosowane są ciągłe płyty montażowe. 99 Płyty narożne Dachy, które są zakończone rynną powinny mieć płytę narożną na brzegu dachu. Płyta narożna kieruje wodę do rynny, a także zapobiega zbieraniu się wody i śniegu za brzegiem dachu. Płyta narożna powinna być wykonana z półtwardej miedzi o grubości 0,7 mm, a przynajmniej 150 mm na swojej długości powinno dotykać dachu. Jest ona łączona na rąbki pojedyncze lub na zakład o szerokości przynajmniej 100 mm. Długość blachy nie powinna przekraczać 2000 mm. Płyta narożna jest mocowana do podkładu przy użyciu miedzianych gwoździ walcowanych pierścieniowo, wbijanych na zygzak ok. 150 mm. Wszędzie tam, gdzie występuje ryzyko korozji erozyjnej, można stosować płytę ochronną z półtwardej miedzi o grubości 0,7 mm mocowaną na zakład w sposób umożliwiający łatwą wymianę. Rynny stojące Podkład musi być wykonany z desek łączonych na pióro i wpust o grubości przynajmniej 30 mm lub innego podobnego materiału. Rynny są montowane z dwoma dnami, z których górny jest nachylony. Haki rynnowe należy dobrać odpowiednio do poszczególnych rynien. Drewniana rama stosowana jest do rynien przy pokryciach z miedzi. 100 Rynny stojące są montowane tak, aby mieć nachylenie co najmniej 1:75. Krawędź przednia rynny stojącej musi być przynajmniej 50 mm niżej niż rąbek łączący pomiędzy pokryciem dachowym a płytami rynny. Zakończenia są rąbkowane lub lutowane. Ważne jest, aby płyta narożna była tej samej długości co płyta rynny. Należy użyć blachy wyżarzanej o grubości 0,7 mm. Płyta narożna jest łączona na rąbek pojedynczy. Jeśli istnieje ryzyko korozji erozyjnej, do konstrukcji należy dodać płytę ochronną. Ta płyta ochronna jest mocowana w taki sam sposób, jak opisano powyżej. Rynny Drewniana rama stosowana jest do rynien przy pokryciach z miedzi. W takim przypadku mocowanie haków jest bardzo ważne i z tego powodu podkład czasami należy wzmocnić. W przypadku dachów z długimi, stromymi połaciami zamiast wzmacniania podkładu można zastosować śruby z uchwytami od spodu. Wysokość krawędzi rynny powinna wynosić przynajmniej 150 mm, a jej nachylenie minimum 1:75. Rynna jest mocowana do pokrycia dachowego na rąbek podwójny. Przykłady ochronnych obróbek blacharskich (rynny przed montażem). Kosze zagłębione Kosze zlewowe Kosze zlewowe można montować przy użyciu płyt lub taśmy. W obu przypadkach rynna musi być wykonana z blachy miedzianej o grubości 0,7 mm i zachodzić na szerokość około 450 mm na obie połaci dachu. Kosz zlewowy ma rąbek podwójny. Kosze zlewowe – taśmy Kosze zlewowe do 10 m mogą być wykonane z taśmy miedziowej bez żadnych złączy poprzecznych. Zewnętrzne rury spustowe Rury spustowe muszą spełniać wymagania normy EN612 i EN1462. Istnieje wiele różnych rodzajów prefabrykowanych systemów na rynku, takich jak rynny o przekroju półokrągłym czy prostokątnym; najpopularniejsze długości wahają się od trzech do sześciu metrów. Dostępnych jest również wiele systemów dostosowanych do indywidualnych potrzeb klientów. Rury spustowe są mocowane przy użyciu złączek rurowych (muf) oddalonych od siebie nie bardziej niż 2000 mm (należy zawsze używać przynajmniej dwóch złączek). Złącza są wykonywane przy użyciu obejmy lub kołka rozporowego ze stożkowym zakończeniem, szczególnie na łączeniach kilku rur lub przy użyciu rąbków oraz lutowania. Złącza podłużne muszą być mocowane przy użyciu rąbka pojedynczego i lutowania lub rąbka podwójnego. Można uniknąć uszkodzeń spowodowanych działaniem wilgoci przez odwrócenie złączy podłużnych od fasady, jeśli jest ona wykonana z materiału pochłaniającego wilgoć. Rury spustowe należy instalować w odległości nie większej niż 20 m od siebie (nachylenie rynny 10 m). Niniejszy rozdział nie opisuje instalacji wewnętrznych rur spustowych, ponieważ zwykle są one traktowane jako część systemu ogrzewania, wentylacji i kanalizacji. Połączenia Przy połączeniach rur w systemie odprowadzania wody z dachu należy stosować sitko lub jakieś inne odpowiednie urządzenie czyszczące. Należy pamiętać o zapewnieniu łatwej wymiany takiego sitka. Rury spustowe, które nie są połączone z rurami odprowadzającymi wodę deszczową muszą być zakończone wylewkami. Lejki rynny do zewnętrznych rur spustowych Lejki są mocowane do krawędzi rynny przy pomocy dwużyłowego drutu ze stali nierdzewnej o grubości przynajmniej 1 mm zgodnie z normą EN10088-3-1.4436. Lejek rynny ma kształt stożkowy lub cylindryczny i jest mocowany przy pomocy rąbków lub lutowania. Lejki rynny do wewnętrznych rur spustowych Lejki do wewnętrznych rur spustowych posiadają kształt stożkowy lub półcylindryczny, są lutowane na twardo lub spawane. Złącza z obróbką kołnierza muszą być połączone na rąbek i lutowane lub spawane. Muszą one być sztywne, a sztucer musi być zaopatrzony w wyjmowane sitko. Przelewy Przy wewnętrznych systemach odprowadzania wody z dachu ważne jest, aby zainstalować przelewy tam, gdzie rury spustowe mogą się zatykać. Nie należy stosować większej ilości studzienek zamiast przelewów. Przelewy powinny mieć takie wymiary, aby umożliwiały odprowadzenie o trzy razy większej ilości wody niż to wynika z projektu. Powinny być one połączone z płytami rynny przy pomocy rąbka i lutowania lub spawania. Rynna stojąca 101 Detale Poniższe rysunki przedstawiają najczęściej spotykane detale pokrycia dachowego z miedzi. Wszystkie grupy zawodowe i profesje oraz specjaliści z różnych branż używają swojego własnego nazewnictwa technicznego oraz specyficznych określeń. Dotyczy to również branży pokryć metalowych. Architekt lub projektant, który zna dane określenia, łatwiej wytłumaczy dekarzowi, jak konkretny detal powinien być wykonany. Krawędzie swobodne Zawinięcie pojedyncze Parapet Zawinięcie podwójne Parapet Obróbka nieruchoma lica Okap tradycyjny Parapet profilowany z obróbką nieruchomą z zawinięciem pojedynczym Okap z pokryciem długą taśmą Złącza Rąbek pojedynczy 102 Rąbek podwójny Rąbek kątowy Rąbek pojedynczy leżący Rąbek podwójny leżący Poziomy rąbek pojedynczy Pionowy rąbek pojedynczy Rąbek pojedynczy powiększony umożliwiający przesunięcia Rąbek podwójny leżący i rąbek pojedynczy powiększony umożliwiający przesunięcia Rąbek pojedynczy powiększony z mocowaniem i zabezpieczeniem przed podciągiem kapilarnym Podłużny rąbek podwójny 103 Rąbek pojedynczy umożliwiający przesunięcie Rąbek pojedynczy na okapie wysuniętym Rąbek narożny Rąbek podwójny Rąbek poziomy nieruchomy dla desek czołowych okapu Duże złącze z pasem uszczelniającym 104 Rąbek kątowy brzegowy Podwójny rąbek brzegowy Rąbek pojedynczy rurkowy Rąbek zamknięty z pasem uszczelniającym Złącza na zakład z pasem uszczelniającym Złącze na zakład Złącze na zakład Złącze na zakład Złącze na zakład Złącze na zakład Złącze na zakład Zakład końcowy nieruchomy Zakład przesuwany 105 Zakład końcowy nieruchomy pionowy Standardowe złącze na rąbek stojący podwójny z łącznikiem nieruchomym Żabka zamykająca z rąbkiem pojedynczym Obróbki blacharskie parapetu z pasem usztywniającym Mocowanie na zwieńczeniu muru Mocowanie widoczne 106 Zakład końcowy przesuwany Krawędź tynku z mocowaniem na hak Hak w złączu Rąbek stojący z łącznikiem nieruchomym Żabka zamykająca Mocowanie na pręt Mocowanie na hak pod panelem fasady Hak do ramy okiennej Połączenie do ramy okiennej Okap wspornikowy Okap wspornikowy z pasem uszczelniającym Okap wspornikowy z wypełnieniem profilu Połączenie dachówki z koszem zlewowym Połączenie dachówki z koszem zlewowym Kosz zlewowy z wypełnieniem profilu 107 Połączenie zakończenia pokrycia profilowanego z miedzi z deską czołową okapu Detal haka zabezpieczającego przed podciągiem kapilarnym pod pokryciem profilowanym z miedzi Opaska 108 Listwa gzymsowa nad pokryciem z miedzi Występ oporowy naroża Występ nad pokryciem profilowanym z miedzi Połączenie łupek do łupka Zakończenie pokrycia z miedzi na filcu Powierzchnia rozszerzenia Powierzchnia rozszerzenia Kosz zlewowy Podkład z metalu Kosz zlewowy Powierzchnia rozszerzenia Powierzchnia rozszerzenia Poziom wysoki Poziom niski Spad min. 1:75 Kosz zlewowy 109 Kosz zlewowy Rąbek podwójny Schowany pas mocujący Zabezpieczenie przed insektami Wentylowany występ oporowy naroża Detal naroża/Deska szczytowa Schowany pas mocujący Detal naroża/Deska szczytowa 110 Detale wentylacji kalenicy Detale wentylacji kalenicy Detale wentylacji kalenicy 111 Biurowiec Sztokholm, Szwecja. 112 TŁOCZENIE I OBRÓBKA BLACH 113 Tłoczenie i obróbka blach Dekarze Dekarze wykonują różne prace blacharskie potrzebne przy wykonywaniu pokrycia dachowego i okładzin ścian z blachy płaskiej, profilowanej, kasetonów i paneli. Prace te obejmują również wyrównywanie brzegów, to znaczy obróbki kominów, osłony wentylatorów, przewodów powietrza, itp., jak również wszelkie prace blacharskie związane z wytwarzaniem i instalacją detali pokryć dachowych i fasad, takich jak obróbki okien, kalenic, listwy gzymsowe fasad oraz systemy odprowadzania wody z dachu. Płaskie blachy miedziane Płaska blacha miedziana jest dostarczana do warsztatów w formie pociętych arkuszy, pasów lub zwinięta w rolkach w wielu różnych wymiarach jak i grubościach oraz na różnym etapie obróbki powierzchni. Do pokryć dachowych stosuje się blachę, której jakość pozwala na obróbkę bezpośrednio na placu budowy. Większa twardość blachy znajduje zastosowanie przy listwach gzymsowych, obróbkach okien, kasetonach oraz panelach, ponieważ zapewnia ona gładkie i bardzo równe wykończenie produktu końcowego. Obróbka dzwonnicy. Prefabrykacja Prefabrykacja dotyczy wielu produktów, detali oraz akcesoriów wytwarzanych przemysłowo z blachy: walcowane, klepane lub gięte. Prefabrykowane są zwykle profilowane blachy, kasetony, panele, rynny i rury spustowe. W warsztatach lub na placu budowy blacha płaska jest cięta, wstępnie rąbkowana i obrabiana do uzyskania pożądanego kształtu oraz wymiaru. Obróbki takich elementów jak kominy, osłony wentylatorów i okien mansardowych wykonywane są przez dekarzy bezpośrednio na placu budowy. Listwy gzymsowe oraz obróbki wykonuje się z blachy płaskiej, tak aby pasowały do poszczególnych elementów budynku. Kasetony i panele z blachy często są produkowane w fabrykach. Niektóre małe standardowe produkty są również dostępne bezpośrednio od hurtowników i dostawców blachy. Ręcznie wykonany ornament z miedzi. Montaż Zwykle po wytworzeniu profilowana blacha, kasetony i panele są kształtowane tak, aby były gotowe do montażu bez dalszej obróbki na placu budowy. Akcesoria i detale wykonywane z tych materiałów podlegają standaryzacji. 114 Obróbka mechaniczna w warsztacie blacharskim Najpowszechniejsze metody obróbki blachy płaskiej do celów budowlanych to: • cięcie, • krawędziowanie na prasie, • walcowanie, • formowanie rąbków, • ząbkowanie. Wyginanie i gięcie blachy profilowanej Blachę profilowaną można wyginać i nadawać jej kształt łuków, elementów narożnych, itp. Istnieją konkretne standardy projektowe. Blachę profilowaną można również wyginać na placu budowy w zależności od wysokości profilu i materiału. Blacha jest gięta na lekko wypukłej lub wklęsłej powierzchni po jej odpowiednim zamocowaniu do podkładu dachu przy pomocy uchwytów. Gięcie zaokrąglające taśmy i arkuszy blachy Cięcie Cięcie blachy na wymiar wykonuje się przy użyciu nożyc mechanicznych. Nowoczesne nożyce mechaniczne można zaprogramować, tak żeby wykonały określoną ilość cięć blachy do konkretnej szerokości. Prasa krawędziowa Blacha jest gięta do pożądanego kształtu w prasie krawędziowej. W tej maszynie programuje się przesunięcie prowadnicy tylnej krawędzi oraz kąt zagięcia. Górne i dolne prowadnice prasy krawędziowej mogą być wymieniane w zależności od potrzebnych, często skomplikowanych kształtów detali (listew gzymsowych, kaset czy paneli). Po wykonaniu wstępnego rąbkowania arkusze blachy i taśmę można wyginać i nadawać im kształt wklęsły lub wypukły przy użyciu giętarki zaokrąglającej. Minimalny promień zakrzywienia przy arkuszach wklęsłych wynosi 3 m, a arkuszy wypukłych 600 mm (przy maksymalnej grubości materiału 0,8 mm). Możliwa jest obróbka jednej strony arkusza, która pozwala na uzyskanie spiralnego kształtu arkuszy czy też taśm. Prasa krawędziowa ułatwia wytwarzanie skomplikowanych detali. Linia cięcia z wałkami rozdzielającymi. Nożyce mechaniczne do cięcia arkuszy na wymiar. Prasy krawędziowe do wyginania blachy pod odpowiednim kątem. Giętarka zaokrąglająca. Taśma po wstępnym rąbkowaniu. Równarka rąbków. 115 Formowanie rąbków W przypadku pokrycia dachowego podłużny rąbek stojący jest formowany przy użyciu równarki rąbków (maszyny do wykonywania rąbków wstępnych). W taki sposób rąbek stojący jest wykonywany szybko i jest prosty, nawet jeśli taśmy są długie. Taśmy podawane są do maszyny bezpośrednio ze szpuli. Równarkę rąbków programuje się, wpisując dane dotyczące długości i liczby taśm i nastawia odpowiednio do szerokości taśmy (300 mm – 800 mm). Maszyna ta formuje rąbki z jednej strony taśmy i może formować rąbki nierównoległe zarówno na arkuszach, jak i taśmie. Taśmy mogą być łączone zarówno na dwa rąbki niskie, jak również dwa rąbki wysokie. Nożyce ręczne (nożyce udarowe) do cięcia poszczególnych detali. Prasy krawędziowe wyposażone w prowadnice giętarki skrzynkowej są używane do produkcji kasetonów. Giętarka skrzynkowa do produkcji kasetonów, itp. Narzędzia do zamykania rąbków Narzędzi do zamykania rąbków używa się na placu budowy do zakleszczania i zamykania rąbków wstępnych. Narzędzia do zamykania rąbków z wałkami nastawnymi są dostępne do wykonywania wypukłych powierzchni dachowych. Takie narzędzia umożliwiają zamykanie rąbków stojących przy zakrzywionych taśmach i arkuszach. Narzędzia do zamykania rąbków można używać również do zamykania rąbków kątowych. Giętarka zaokrąglająca do zakrzywiania blach, np. na rury. Zawijarki brzegów i krawędziarki używane są do formowania złączy poprzecznych na rurach przy drutowaniu i wzmocnieniach. Zawijarki brzegów i krawędziarki. Narzędzia do zamykania rąbków zarówno stojących podwójnych jak i pionowych kątowych. Obróbka ręczna Oprócz dużych maszyn warsztaty dysponują również mniejszymi narzędziami do obróbki ręcznej jak i mechanicznej, które są używane do produkcji detali przy mniejszych zamówieniach. 116 Stanowisko do produkcji rozpórek kontrujących. Właściwości blachy Blachę, dzięki jej własnościom można zastosować na wiele sposobów przy pokryciach dachowych oraz okładzinach ścian. Rozszerzalność blachy często kusi architektów i projektantów do formowania jej w taki sposób, że nie zawsze wystarczają do tego narzędzia dostępne w warsztacie blacharskim, a wtedy bardzo przydają się umiejętności dekarza. Blachy nie można jednocześnie wyginać w kilku kierunkach. Gdy powierzchnia ma dwie krzywizny, blachę należałoby rozciągnąć i / lub skurczyć albo segmenty na takich dwóch krzywiznach należałoby łączyć. Odpowiednie spęczanie (skurczanie) kołnierza górnego, a następnie rozciąganie kołnierza dolnego powoduje wygięcie profilu i uzyskanie profilu Z. Formowanie to jeden ze sposobów sprawdzenia, jak będą przebiegały kontury i linie cięcia na danym elemencie. Po rozłożeniu blacha jest gięta lub składana dla uzyskania odpowiedniego kształtu, a następnie łączona z sąsiednimi arkuszami blachy. Formowanie dachowych obróbek blacharskich Przy formowaniu obróbek blacharskich dookoła okrągłych rur oraz przewodów dekarze formują najpierw obróbkę blacharską rury. Obróbka rury jest przycinana, formowana i rąbkowana przed ostatecznym montażem. Skurczanie i rozciąganie można przeprowadzać na kołnierzach o szerokości do 70 mm. Formowanie Nachylenie Kształt wklęsły Płyta obróbki rury Kształt wypukły Obróbka blacharska dachu Możliwe jest gięcie blachy z rąbkami wstępnymi, aby nadać jej kształt wklęsły lub wypukły przy użyciu maszyn. Formowanie narożnych listew gzymsowych Narożne listwy gzymsowe można formować przy użyciu wzorników, aby zapewnić ich dobre pasowanie. Możliwe jest również ostrożne rozłożenie narożnych listew gzymsowych. Skurczanie Rozciąganie Profil Z Wygięty profil Z Narożna listwa gzymsowa, dwa widoki Rąbek Rąbek Profil Z, którego nie można skurczyć ani rozciągnąć do odpowiedniego kształtu. Musi on być wykonany z trzech segmentów połączonych na rąbki, lutowanych lub spawanych. Formowanie 117 Narzędzia dekarskie 118 Narzędzia dekarskie do obróbki płyty budowlanej. Szczypce do zaginania Szczypce uniwersalne Szczypce dekarskie Młotek dekarski Nożyce pelikan Kleszcze do łączenia blach Nożyce nastawne (uniwersalne) Zaginadło dekarskie Wycinak otworów (Nożyce wycinakowe) Kleszcze do zaginania rąbków podwójnych Młotek plastikowy Młotek kamienny 119 Wykonywanie rąbków, łączenie Najpopularniejsze maszyny do formowania rąbków są przeznaczone do stawiania rąbków podwójnych, ponieważ na takie rąbki są standardowo łączone panele i taśmy na swojej długości. W przypadku pokrycia panelowego, panele są łączone na rąbek podwójny poziomy, aby powstały dłuższe segmenty. Na stromych dachach powiększony rąbek pojedynczy może służyć jako złącze ruchome. Jednym z rodzajów rąbka stojącego podwójnego jest rąbek kątowy, który głównie jest stosowany przy łączeniach pokryć fasady. Nadkład Brak nadkładu Rąbek stożkowy. Rąbek stojący zawsze wymaga nadkładu. Rąbek stojący podwójny Zakład w rąbku stojącym nie wymaga nadkładu. Rąbek kątowy Zabezpieczenie przed podciągiem kapilarnym Systemy łączeń na łatach / listwach Łączenie na listwie jest jednym z najstarszych sposobów łączenia pokryć dachowych. Z tego też powodu jest to dobrze sprawdzona metoda, która okazała się wyjątkowo skuteczna i która zapewnia bardzo długi okres eksploatacji. Obecnie powszechne jest połączenie metody łączenia na listwach z innymi metodami łączenia na rąbek, np. rąbek stojący. Zalutowana ciągłą płyta montażowa Powiększony rąbek Przykład zalutowanej ciągłej płyty montażowej. Rąbek leżący pojedynczy. Fazy zaginania złącza na rąbek. Połączenie na listwie z rąbkiem poziomym. Połączenie na listwie z rąbkiem pochylonym. Połączenie na listwie, dwa rodzaje. Coraz bardziej powszechne stosowanie pokrycia z taśmy doprowadziło do powstania różnych technik łączenia na rąbek. Obecnie istnieją techniki wykonywania złączy, które są w stanie lepiej pochłaniać ruchy materiału niż wykonane według starych metod złącza na rąbek podwójny leżący. Wszystkie połączenia lutowane, wykonywane przy ciągłych płytach montażowych na złączach ruchomych, a także rąbki łączące pokrycie z rynnami, rynnami stojącymi czy też koszami zlewowymi, umożliwiają przesunięcia materiału spowodowane wahaniami temperatury. Rąbek podwójny leżący. 120 Przykład zakończenia rąbka przy gzymsie i kalenicy przy połączeniu na listwie. Pokrycia dachowe i detale, takie jak rynny, obróbki blacharskie czy osłony, są łączone na miejscu budowy, a rąbki są wykonywane ręcznie. Złącza Spawanie / lutowanie Złącza na zakład wykonywane z blachy płaskiej stosowane są w przypadku detali wąskich oraz w miejscach, gdzie nie ma ryzyka przenikania wody. Miedź i większość stopów miedzi można łatwo spawać i lutować przy użyciu standardowych metod. Poniżej przedstawione są podstawowe metody spawania, lutospawania, lutowania twardego oraz lutowania miękkiego stopów ciągliwych. Krawędzie swobodne muszą mieć zakładkę. Zabezpieczenie przed podciągiem kapilarnym Zakładka Złącze na zakład z zakładką i zabezpieczeniem przed podciągiem kapilarnym. Złącza zamknięte stosuje się przy listwach gzymsowych oraz obróbkach, gdzie ryzyko przenikania wody jest niewielkie. Złącza zamknięte umożliwiają stosowanie niewidocznego mocowania blachy. Spawalność i lutowność wyrażona w liczbach dla blachy miedzianej (99,95% Cu) oraz blachy mosiężnej (65% Cu + 35% Zn). Skala trudności przeprowadzenia procesów: 5 4 3 2 1 - bardzo łatwy do przeprowadzenia, łatwy do przeprowadzenia, możliwy do przeprowadzenia w pewnym zakresie, trudny do przeprowadzenia, niemożliwy do skutecznego przeprowadzenia. Metoda Miedź Mosiądz Spawanie gazowe 4 4 Spawanie łukowe elektrodą metalową 2 2 Spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonie gazowej 5 3 Zgrzewanie punktowe i zgrzewanie liniowe 3 3 Zgrzewanie doczołowe 4 4 Zgrzewanie iskrowe 3 3 5 1 Z użyciem lutu srebrnego 5 5 Z użyciem lutu srebro-fosfor-miedź 5 5 Z użyciem lutu fosfor-miedź 5 2 Z użyciem lutu twardego (mosiądzu lutowniczego) 4 1 Lutowanie miękkie 5 5 Spawanie: Zgrzewanie zgniotowe Złącze zamknięte. Blacha profilowana jest łączona na zakłady boczne albo złącza doczołowe. Złącza są mocowane przy pomocy nitów lub wkrętów. Blacha jest mocowana do podkładu na wkręty. Złąc ze d oczo łowe 200 mm ≤7 5 < 3 mm 0m m Uszczelnienie Lutospawanie Z użyciem lutu twardego (mosiądzu lutowniczego) Lutowanie twarde Łącznik Złącze doczołowe Złącze na zakład boczny 121 Aby skutecznie spawać miedź oraz stopy miedzi, konieczna jest pewna wiedza na temat ich własności. Miedź Podczas spawania należy pamiętać przede wszystkim o następujących własnościach miedzi: •miedź ma wysoką przewodność cieplną; •miedź ma olbrzymi potencjał rozszerzalności cieplnej; •miedź wykazuje skłonność do uwalniania gazów, kiedy jest w stanie roztopionym. Te gazy są uwalniane, kiedy miedź stygnie, co jest powodem występowania porów w zakrzepłym metalu; •miedź twarda podczas spawania mięknie w strefie wpływu ciepła. Przewodność cieplna miedzi w temperaturze pokojowej jest przeciętnie pięć razy wyższa, a w temperaturze 1000°C około 15 razy wyższa niż przewodność stali. Oznacza to, że ciepło miedzi odprowadzane jest z punktu spawania o wiele szybciej niż w przypadku stali. Z tego powodu grube metale czasami muszą być wstępnie podgrzane. Podczas spawania ważne jest, aby zapewnić dostateczny dostęp ciepła do punktu spawania, co prowadzi do powstania dostatecznie dużego jeziorka spawalniczego. Przewodność cieplna miedzi i stopów miedzi podczas spawania jest przeciętnie 100% wyższa niż stali kompozytowej, a w stanie stałym jest około 50% wyższa niż w przypadku stali kompozytowej. Skłonność do absorpcji gazów odnosi się przede wszystkim do tlenu i wodoru. Według tego kryterium rozróżniamy dwa różne rodzaje miedzi: miedź dotlenioną i miedź odtlenioną. Ten drugi rodzaj to miedź odtleniona fosforem, co oznacza, że nie zawiera ona tlenu, ale za to niewielki nadmiar fosforu. Nieobecność tlenu ułatwia spawanie i miedź odtleniona jest tym rodzajem miedzi, który najlepiej nadaje się do spawania. Fosfor zawarty w miedzi również obniża jej przewodność cieplną, co przy spawaniu jest zjawiskiem pozytywnym. Miedź dotleniona jest bardzo podatna na wodór podczas spawania. Wodór pochodzący z płomienia gazowego penetruje metal, wchodzi w reakcję 122 z tlenem i tworzy parę wodną. Ta para wodna powoduje tworzenie się porów oraz pęknięć na granicach ziarna w obszarze podgrzanym otaczającym złącze spawane. Wszystko to osłabia złącze i dlatego miedzi dotlenionej nie wolno nigdy spawać ani ogrzewać płomieniem wodorowym. (Należy pamiętać, że płomień acetylenowo-tlenowy dostarcza wodór w płomieniu zewnętrznym nawet wtedy, kiedy dopływ tlenu jest zamknięty.) W niekorzystnych okolicznościach tlen z powietrza lub z płomienia gazowego oraz wilgoć z przedmiotu obrabianego może dostać się do spoiny i spowodować problemy opisane powyżej. Z tego powodu konieczna jest praca w warunkach uniemożliwiających absorpcję gazów (tlenu, wodoru) lub przynajmniej takie ryzyko jest utrzymane na jak najniższym poziomie. Miedź twarda mięknie w czasie podgrzewania, dlatego spawanie metalu twardego zawsze oznacza, że dość duży obszar otaczający miejsce spawania mięknie oraz nabiera własności odpowiadających metalom wyżarzanym. Ten obszar częściowo zależy od zastosowanej metody spawania. Podczas spawania gazowego obszar ten jest większy niż w przypadku spawania łukowego elektrodą topliwą w osłonie gazowej. Mosiądz Przewodność cieplna mosiądzu jest mniejsza niż miedzi i dlatego też spawanie mosiądzu wymaga mniej ciepła i wstępnego podgrzania. Mosiądz zawiera cynk, który ma niską temperaturę wrzenia (907°C). Oznacza to, że spawanie powoduje parowanie cynku, co może doprowadzić do powstania porów w spoinie. Im większa zawartość cynku i im wyższa temperatura spawania, tym większe parowanie cynku. Możliwe jest zmniejszenie parowania i przeciwdziałanie problemom, które parowanie powoduje, stosując spoiwa, co prowadzi do powstania warstwy tlenku na powierzchni jeziorka spawalniczego. Wiele mosiądzów zawiera ołów. Ryzyko powstania porów i pęknięć podczas spawania oznacza, że zalecane jest stosowanie lutowania przy takich stopach. Specjalne mosiądze, zawierające duże ilości aluminium, wymagają stosowania specjalnych technik. Spawanie Przygotowanie złącza, rodzaje złączy Ważne jest, aby wszystkie powierzchnie złącza były czyste, odtłuszczone oraz wolne od wilgoci i tlenków. Jeśli to możliwe, złącza należy przygotować bezpośrednio przed spawaniem. Złącza można przygotować stosując piłowanie, frezowanie, struganie, dłutowanie oraz szlifowanie. Przede wszystkim przy spawaniu gazowym dużych powierzchni miedzi, ze względu na rozszerzalność cieplną tego metalu, konieczne jest wykonanie złącza szczelinowego stożkowego w sposób pokazany poniżej. Krawędzie złącza są umieszczane w zaciskach, które są usuwane w miarę wykonywania spoiny. Jest to sposób bardziej zalecany niż sczepianie. Spawanie zaczyna się i prowadzi zgodnie z rysunkiem. Należy użyć stożka zwężającego się 12-15 mm/m. Można użyć płyty ustalającej. Można również kierować gorącą wodę na szczęki zacisków, aby zminimalizować rozprzestrzenianie się ciepła. Przewodność cieplna mosiądzu jest niższa niż miedzi i dlatego rozszerzalność cieplna mosiądzów jest mniejsza. W takim przypadku stożek o kształcie jak na rysunku nie jest wymagany – można stosować sczepianie. Spoiwa Spoiwa w formie prętów prostych stosuje się przy spawaniu gazowym i ręcznym spawaniu metodą TIG. Ważne jest, aby powierzchnie tych prętów były czyste i suche, aby zapewnić wysoką jakość złącza spawanego. Spoiwa w formie drutu nawiniętego na szpulkę stosuje się przy spawaniu metodą TIG z automatu oraz metodą MIG. Drut ten musi być zapakowany w taki sposób, żeby nie został uszkodzony podczas transportu i składowania, ani nie dostała się do niego wilgoć czy też brud. Stosowane spoiwa różnią się w zależności od stopu, który jest spawany, a także w zależności od stosowanej metody spawania. Czasami stosuje się spoiwo o innym składzie niż spawany metal. Złącze spawane może zatem mieć własności inne niż własności metalu rodzimego. W każdym takim przypadku konieczna jest możliwość oceny różnic w kolorze, różnic fizycznych czy też ryzyka powstawania korozji galwanicznej. Układanie złącza spawanego przy spawaniu cylindrycznego detalu wykonanego z blachy miedzianej. Spawanie należy zacząć od punktu A w kierunku oznaczonym cyfrą 1. Po wykonaniu tej części złącza należy znowu rozpocząć spawanie w punkcie A, tym razem w kierunku oznaczonym cyfrą 2. (Ta sama zasada dotyczy również spawania blachy płaskiej.) 123 Topnik Topnik jest używany przede wszystkim do spawania gazowego, ale czasami także przy innych metodach spawania. Topnik składa się ze związków boru z dodatkiem soli metali rozpuszczających tlenki. Przy spawaniu stopów zawierających glin konieczne jest użycie topnika z fluorkami, rozpuszczającymi tlenek glinu, który łatwo się tworzy i który topi się jedynie w temperaturze około 2000°C. Topniki są dostępne w postaci proszków lub past. Przy stosowaniu topników zawierających fluor koniecznie trzeba zapewnić skuteczny system odprowadzania gazów uwalniających się podczas spawania. Po zakończeniu spawania należy usunąć wszelkie pozostałości po topniku, ponieważ one mogą powodować powstawanie korozji. Miedź – spawanie gazem Jako źródło ciepła sosowany jest płomień acetylenowo-tlenowy. Metale o grubości przekraczającej 2 mm należy wstępnie podgrzać do temperatury 300 – 700 °C. Potrzebne są większe dysze spawalnicze niż przy spawaniu stali: zwykle do blach o grubości poniżej 5 mm używa się dysz o jeden numer większych, a do blach o grubości powyżej 5 mm dysz większych o dwa numery. Palnik spawalniczy należy nastawić w pozycji normalnej lub lekko utleniającej. Nadmiar tlenu w płomieniu może spowodować wtrącenia tlenków w spoinie. Często wykonuje się spoiny w kierunku góry w pozycji z dołu do góry. Do blach grubszych zaleca się dwa płomienie, po jednym z każdej strony. Jeśli to możliwe, należy położyć tylko jeden ścieg na każdej stronie, aby uniknąć zbyt dużych naprężeń termicznych i ryzyka pojawienia się pęknięć. Po spawaniu złącze spawane można młotkować. Najlepiej spawać odcinki o długości 150 – 200 mm, które natychmiast po spawaniu należy wyklepać, dopóki metal jest jeszcze nagrzany do czerwoności. Młotkowanie powoduje, że złącze spawane ma bardziej zwartą strukturę, lepszą wytrzymałość i ciągliwość. Przy miedzi dotlenionej nie należy stosować spawania gazowego. Jeśli nie można tego uniknąć, nie należy używać płomienia zredukowanego. 124 Miedź – spawanie metodą TIG Łuk prądu stałego powstaje pomiędzy elementami spawanymi a elektrodą połączoną z biegunem ujemnym źródła prądu stałego. Elektroda wykonana jest z wolframu z dodatkiem tlenku toru. Podczas spawania roztopiony metal i elektroda są otoczone gazem ochronnym: argonem, helem lub ich mieszaniną. Czasami konieczna jest gazowa osłona grani spoiny, aby zapobiec powstawaniu porów. Spoiwo jest wprowadzane w łuk w taki sam sposób jak przy spawaniu gazowym. Wąskie elementy można spawać bez użycia spoiwa. Metoda TIG jest zwykle stosowana do spawania blach cienkich. W przypadku metalu o grubości do 4 – 6 mm możliwe jest spawanie jednostronne. W przypadku grubszych elementów konieczne może być spawanie obustronne: metodą tą można spawać blachę o grubości do 18 mm. W przypadku blachy o grubości do 4 mm grzanie wstępne nie jest konieczne. Przy spawaniu grubszych blach należy je poddać grzaniu wstępnemu do temperatury 300 – 600°C. Tabela poniżej pokazuje natężenie prądu, średnicę drutu oraz przepływ gazu. Metodę TIG można stosować zarówno przy spawaniu półautomatycznym, jak również w pełni automatycznym. Spoina nie wymaga młotkowania. Spoiwo powoduje, że wytrzymałość materiału jest nieco większa niż miedzi wyżarzanej zmiękczająco. Metoda ta powoduje, że struktura krzepnięcia jest silna, co nadaje metalowi wytrzymałość. Miedź – spawanie metodą MIG Łuk prądu stałego powstaje między elementami spawanymi a elektrodą topliwą. Elektroda stanowi biegun dodatni. Gazem zwykle używanym do osłony jest argon, ale mieszanka argonu i helu może być również stosowana. Metodę MIG można stosować do spawania metalu o grubości powyżej 6 mm, która ułatwia szybkie układanie warstw spoiny. Metoda MIG jest czasami stosowana do spawania cieńszych metali. Wówczas stosuje się narzędzia, które wykorzystują cieńszy drut. Dane dla spawania mosiądzu (99,95% Cu) metodą TIG. Osłona gazowa: argon. Sposób pracy Grubość blachy (mm) Rodzaj złącza Ręczny 1,5 11) 3 V 6 2) X 10 X2) 1 Automatyczny Natężenie prądu (A) Średnica drutu (mm) Przepływ gazu (l/min) Długość spoiny (mm/min) Elektroda Spoiwo 50 - 175 1,2 - 2 1,5 - 2 7 - 150 - 200 3,2 3 7 - 2 x 180 4,8 4 2x7 - 2 x 260 4 5 2x8 - 1 160 3,2 1,2 8 12003) 1,5 1 240 4 1,2 8 800 3 1 330 4 1,2 8 200 1) 1) 1) Również złącze brzegowe bez spoiwa. 2) Spawanie dwustronne. 3) Przy blachach cieńszych można stosować znacznie wyższe wartości. W przypadku blach grubszych niż 12 mm powszechne jest użycie obu metod TIG i MIG. Pierwszy ścieg układa się, stosując metodę TIG a następne metodę MIG. Zwykle w przypadku blach o grubości powyżej 8 mm stosuje się grzanie wstępne do temperatury 300 – 600°C. Jeśli stosuje się grzanie wstępne, temperatura elektrody może być niższa, co zmniejsza odparowywanie metalu. Nie jest konieczne młotkowanie spoiny, choć czasami jest to stosowane. Poniższa tabela podaje natężenie prądu, średnicę drutu oraz przepływ gazu. Dane dla spawania mosiądzu (99,95% Cu) metodą MIG. Osłona gazowa: argon. Sposób pracy Grubość blachy (mm) Rodzaj złącza Natężenie prądu (A) Średnica elektrody (mm) Przepływ gazu (l/min) Ręczny 6 I 250 - 320 1,61) 20 13 V 330 - 380 1,6 20 25 V,U 330 - 380 2,4 20 1) 1) Można stosować również elektrodę o średnicy 2,4 mm. 125 Mosiądz – spawanie gazowe Przy spawaniu gazowym mosiądzu możliwe jest stosowanie dyszy tego samego rozmiaru co przy spawaniu stali. Zaleca się dodatkową ilość tlenu (30 – 50 %) w płomieniu, aby uniknąć zbyt dużego odparowywania cynku. Spoiwo powinno zawierać krzem: zmniejsza to odparowanie cynku i umożliwia spawaczowi użycie nieco mniej dodatkowego tlenu. Grzanie wstępne złącza pomaga utworzyć bliskie złącze spawane. Zalecane są złącza na V. Przy spawaniu argentanu, należy stosować nieco mniejszą ilość dodatkowego tlenu niż przy spawaniu innych mosiądzów. Robi się tak ze względu na ryzyko tworzenia się tlenku niklu. Stopy te są podatne na przegrzanie i dlatego należy stosować spawanie w prawo. Mosiądz – spawanie metodą TIG Spawanie metodą TIG jest zalecane przy spawaniu blach cienkich. Przy stosowaniu tej metody powstaje mniej porów niż przy spawaniu gazowym. Może być trudno wykonać spoiny szczelne stopów zawierających dużą ilość cynku. W niektórych przypadkach skuteczniejsze może być stosowanie łuku prądu przemiennego: utrzymuje on niższą temperaturę i w efekcie powstają mniejsze pory, mniejsze jest również odparowywanie cynku niż przy użyciu łuku prądu stałego. Łuk powinien być skierowany na jeziorko spawalnicze, a spawanie należy wykonać jak najszybciej, tak aby utrzymać jak najniższą temperaturę. W przypadku blachy grubszej zaleca się grzanie wstępne do temperatury 200 – 400 °C. Umożliwia to stosowanie niższej temperatury łuku i przez to obniżenie odparowywania cynku. Zwykle młotkowanie nie jest konieczne. się grzanie wstępne do temperatury 200 – 300 °C i w takim przypadku należy wykonać spawanie dwustronne. Po spawaniu metal należy poddać obróbce cieplnej w temperaturze 500 – 550°C przez około pięć minut, aby usunąć wszelkie naprężenia spawalnicze. Tabela poniżej podaje natężenie prądu, średnicę drutu i przepływ gazu. Mosiądz – spawanie metodą MIG Ta metoda nie jest szczególnie powszechna ze względu na to, że wymaga zastosowania wysokiej temperatury łuku. Stosowanie tej metody powoduje duże odparowywanie cynku, chyba że stosuje się wyjątkowej techniki spawania. Blachy grubsze należy grzać wstępnie do temperatury 200 – 400°C. Można stosować łączenie metodę TIG i MIG, szczególnie przy spawaniu blach grubszych. Specjalne metody spawania W wielu przypadkach dalszy rozwój podstawowych oraz specjalnych metod spawania, takich jak spawanie łukiem pulsacyjnym oferuje wiele zalet i sprawdza się przy obróbce miedzi. Spawanie plazmowe Tę metodę można stosować do spawania miedzi i stopów miedzi, włącznie z materiałem o grubości dochodzącej do jednej setnej milimetra. Spawanie elektronowe Ta metoda sprawdza się przy spawaniu miedzi odtlenionej oraz stopów bezcynkowych. Spawanie zachodzi w próżni bez spoiwa i daje wyjątkowo cienkie złącze spawane. Możne ją stosować również do łączenia innych metali z miedzią. Mosiądz zawierający glin spawany jest poprzez zastosowanie prądu przemiennego o wysokiej częstotliwości. Przy blachach grubszych zaleca Dane dla spawania mosiądzu (65% Cu + 35% Z) metodą TIG. Osłona gazowa: argon. Typ 126 Grubość blachy (mm) Rodzaj złącza Natężenie prądu (A) Średnica drutu (mm) Spoiwo Przepływ gazu (l/min) Długość spoiny (mm/min) Elektroda Ręczny 2,5 1 120 2,4 1,5 - 2 10 - Automatyczny 2,5 1 200 2,4 2,4 8 500 Łączenie różnych metali Czasami łączy się miedź i stopy miedzi z innymi metalami, takimi jak stal. W takim przypadku konieczne jest uwzględnienie różnic pomiędzy tymi metalami (t.j. wytrzymałość w wysokich temperaturach, przewodność cieplną, rozszerzalność cieplną, ciepło stapiania, temperaturę topnienia, itp.) oraz jak te różnice wpływają na spoinę. Przy łączeniu miedzi ze stalą należy pamiętać szczególnie o ryzyku wynikającym z kruchości lutu w stali. Spoiwa muszą być dobierane do obu metali. Zawsze należy próbować stopić jak najmniej metalu rodzimego. Kontrola i przeglądy Istnieje kilka sprawdzonych sposobów sprawdzenia jakości złącza spawanego: badanie wzrokowe, badanie radiograficzne, badanie indukcyjne, wykrywanie szczelin płynami penetracyjnych o dużej przenikalności oraz badanie obciążeniowe. Własności spoiny Z reguły złącza spawane metodą TIG lub MIG wykazują takie same albo nawet trochę lepsze własności niż metal rodzimy po poddaniu ich wyżarzaniu zmiękczającemu. Złącza spawane gazowo mogą wykazywać trochę słabszą wytrzymałość na rozciąganie i wydłużanie niż metal rodzimy, ale często w takim przypadku metal jest młotkowany, aby zwiększyć jego wytrzymałość. Należy pamiętać, że w przypadku mosiądzu spawanie może powodować naprężenia, które mogą prowadzić do korozji naprężeniowej. Wyżarzanie odprężające eliminuje takie ryzyko. Lutowanie twarde i lutospawanie Informacje ogólne Zarówno lutowanie twarde, jak i lutospawanie są metodami łączenia metali, w których używa się spoiw o temperaturze topnienia ponad 450°C. W przypadku lutowania twardego, złącze powstaje dzięki temu, że spoiwo przenika pomiędzy powierzchnie złącza drogą kropelkową. W przypadku lutowania twardego zwykle stosuje się złącze doczołowe lub pachwinowe, które jest wykonywane w mniej więcej taki sam sposób, jak przy złączu spawanym. Temperatura, w której wykonywane jest złącze jest poniżej temperatur topnienia łączonych przedmiotów. Detale pokrycia z miedzi, które trudno łączyć na rąbki, można łączyć przy za pomocą metody lutowania twardego lutem srebro - fosfor - miedź. Między blachami powstaje wtedy złącze ciągliwe, wytrzymałe i szczelne. Stopy Temperatury pracy są tak wysokie, że z reguły metale twarde miękną podczas lutowania. Miedź Przy lutowaniu miedzi dotlenionej należy zmniejszyć źródło ciepła lub temperatura otoczenia musi być redukująca. W takim przypadku metal będzie narażony na działanie tak zwanej kruchości wodorowej (kruchość metalu). Wszystkie rodzaje miedzi, za wyjątkiem miedzi dotlenionej, można lutować twardo. Mosiądz Zwykły mosiądz można lutować na twardo. Jeśli zawartość w nim miedzi jest wysoka, można również stosować lutospawanie. Trudno lutospawać stopy o niskiej zawartości miedzi, ponieważ temperatury topnienia metalu rodzimego i lutu (zazwyczaj jest to lut mosiężny) są prawie identyczne. Mosiądz zawierający ołów możne być podatny na gorące pękanie. Po lutowaniu należy pozostawić te metale do powolnego ostygnięcia. Nie wolno ich chłodzić wodą. 127 Lutowia Lut twardy ma wysoką temperaturę pracy i z tego względu może być stosowany jedynie do metali o odpowiednio wysokiej temperaturze topnienia, takich jak miedź, mosiądz z wysoką zawartością miedzi oraz stal. Konieczne jest przeprowadzanie lutowania w atmosferze lub płomieniu utleniającym, aby zminimalizować odparowywania cynku z lutu. Lut fosfor-miedź oraz specjalny lut srebro-fosformiedź są bardzo rozcieńczonymi płynami. Można je stosować bez topnika przy lutowaniu twardym miedzi. Przy lutowaniu mosiądzu α/β lut może wykazywać tendencję do penetracji w głąb granic ziarna metalu rodzimego i w ten sposób osłabiać wytrzymałość. Spośród lutów srebrnych najpowszechniejsze są luty zawierające kadm ponieważ są one rozcieńczonym płynem, mają niskie temperatury pracy oraz umożliwiają krótki czas lutowania. Istnieją zalecenia dotyczące ochrony zdrowia, które warto wziąć pod uwagę przy użyciu lutów zawierających kadm. Lutów tych nie wolno na przykład używać do łączenia rur doprowadzających wodę. Ważne jest również zapewnienie skutecznego systemu odprowadzania trujących oparów uwalnianych podczas lutowania przy zastosowaniu lutów zawierających kadm. Niebezpieczeństwo dla zdrowia związane z lutami zawierającymi kadm spowodowało, że luty niezawierające kadmu stały się powszechniejsze, a ich stosowanie z oczywistych względów jest zalecane. Topniki Topników używa się z drobnymi wyjątkami podczas lutowania twardego. Bez wykorzystania topnika może być wykonywane jedynie lutowanie miedzi zawierającej fosfor oraz lutowanie twarde piecowe w osłonie gazowej wykorzystujące metal rodzimy oraz luty niezawierające cynku ani kadmu. W zależności od temperatury pracy topnika oraz od tego, jaki metal jest lutowany używane są różne rodzaje topników. Głównym składnikiem topnika są różnego rodzaju związki boru. Z reguły topniki wywołują korozję i z tego względu wszelkie pozostałości po topniku muszą być usunięte po lutowaniu. Topniki są podawane zgodnie z normą DIN EN 29454-1. 128 Obróbka wstępna Powierzchnie złącza muszą być czyste. Należy usunąć tlenek, brud oraz tłuszcz mechanicznie albo chemicznie przez czyszczenie, szczotkowanie, odtłuszczanie lub wytrawianie. Struktura złącza Złącza lutowane twardo są złączami pachwinowymi: w kształcie V lub podwójnego V. Podczas lutowania twardego złącza są formowane, aby powstawała szczelina umożliwiająca penetrację topnika drogą kropelkową. Dla większości topników wystarczająca jest szczelina o szerokości 0,05 – 0,2 mm. Ważne jest, aby szczelina nie była szersza, ponieważ im szersza szczelina, tym mniejsza możliwość przeniknięcia topnika w jej głąb i tym słabsze złącze. Najlepsze są szczeliny o szerokości 0,1 mm. To samo dotyczy szerokości szczeliny przy temperaturze lutowania i dlatego konieczne jest wzięcie pod uwagę różnych własności metali z zakresu rozszerzalności cieplnej, co może mieć wpływ na szerokość szczeliny podczas podgrzewania metalu. Lutowanie twarde gazowe Zwykle stosuje się płomień acetylenowo-tlenowy. Przedmioty obrabiane są podgrzewane do temperatury pracy płomieniem, a następnie dodaje się topnik, nie topiąc go w płomieniu. Należy unikać lutowania twardego gazowego miedzi dotlenionej, ponieważ istnieje ryzyko powstania kruchości wodorowej. Jeśli konieczne jest lutowanie twarde gazowe miedzi dotlenionej, trzeba zachować wyjątkową ostrożność i zapewnić, że płomień jest nastawiony w pozycji normalnej lub na lekkie utlenianie. Przy lutowaniu twardym mosiądzu z wykorzystaniem lutu twardego należy utrzymać jak najniższą temperaturę, żeby zmniejszyć odparowanie cynku. Z tego samego powodu przedmiot obrabiany należy podgrzać szybko przy użyciu płomienia utleniającego. Lutowanie piecowe Ta metoda jest stosowana przy lutowaniu twardym. Zanim metal zostanie umieszczony w piecu, stosowany jest odpowiednio lut lub topnik. Lutowanie twarde piecowe jest szczególnie skuteczne przy produkcji masowej, ponieważ umożliwia jednoczesne lutowanie dużej liczby detali. Topnik stosowany przy lutowaniu twardym piecowym łatwo może powodować korozję oraz powstawanie osadów w piecu i dlatego często, zamiast używać topnika zmniejsza się osłonę gazową. Jednym z warunków wstępnych, które należy spełnić, aby ten proces był skuteczny jest to, żeby metal nie był utleniony; lutowania twardego piecowego nigdy nie wolno stosować do miedzi dotlenionej w atmosferze redukującej (tzn. wodorowej). Podczas lutowania w osłonie gazowej przy zastosowaniu lutu zawierającego cynk lub kadm bezwzględnie trzeba uważać na odparowywanie, ponieważ jest ono niebezpieczne dla zdrowia. Chłodzenie po lutowaniu Po lutowaniu miedź może być poddana szybkiemu chłodzeniu. Inne stopy należy jednak pozostawić do powolnego ostygnięcia w powietrzu. Obróbka po lutowaniu Osady po topnikach mogą wywoływać korozję, dlatego konieczne jest dokładne ich usunięcie. Własności złącza Wytrzymałość złącza lutowanego zależy nie tylko od własności metalu rodzimego, ale również od struktury złącza i techniki lutowania. Złącze lutowane zawsze zawiera materiał, który trochę różni się od pozostałej części złącza. Ważne jest, aby prawidłowo zrozumieć tego konsekwencje. Jeśli nie weźmie się tego pod uwagę, cynk może zostać “zdarty” ze złącza mosiężnego w detalu miedzianym na przykład w kontakcie z wodą, a pozostała część materiału pozostanie nienaruszona. Złącza mogą również wywoływać korozję galwaniczną lub same mogą korodować ze względu na swój skład, jeśli będzie on różny niż skład metalu rodzimego. Lutowanie miękkie Informacje ogólne Poza kilkoma wyjątkami miedź oraz stopy miedzi bardzo łatwo można lutować miękko. Lutowanie miękkie można stosować do wzmocnienia, a także uszczelnienia złączy, itp. Miedź Lutowanie miedzi nie stanowi żadnych problemów. Mosiądz Lutowanie mosiądzu normalnie nie stanowi żadnych problemów. W niesprzyjających warunkach detale o wysokich naprężeniach wewnętrznych, które były poddane gwałtownej obróbce na zimno, mogą wykazywać kruchość lutu ze względu na przenikanie lutu w głąb ziarna materiału. Jeśli metodę lutowania tak się zmodyfikuje, że złącze jest podgrzewane do temperatury około 300°C przed zastosowaniem lutu, można takie skutki wyeliminować. Mosiądz zawierający glin trudno lutować miękko z zastosowaniu topnika o standardowym składzie, jeżeli zawartość glinu w stopie przekracza 1 - 1,5 %. Można je trawić bezpośrednio przed lutowaniem w 20 - 30 % roztworze kwasu siarkowego. Luty Do lutowania miękkiego zwykle używa się lutów cyna-ołów. Są one dostępne w różnych zawartościach cyny i ołowiu, ale są także dostępne z dodatkami zupełnie innych substancji. Powszechne są również luty cyna-srebro. Poza powyższymi najpowszechniejszymi lutami, używane są również inne luty o bardzo specyficznym składzie, przeznaczone do lutowania miękkiego. Luty o wysokiej temperaturze topnienia są używane do lutowania detali, które mają działać przy lekko podwyższonej temperaturze i których wytrzymałość zwykłych lutów cyna-ołów jest niewystarczająca. Luty o bardzo niskiej temperaturze topnienia są używane do lutowania konstrukcji zawierających detale o ograniczonym potencjale ciepła. Wytrzymałość na ścinanie, złączy lutowanych kropelkowo w temperaturze pokojowej, sięga 20 - 40 N/mm2. Jest to zależne od czasu – im dłuższy czas nacisku, tym słabsze złącze. 129 Topniki Przy lutowaniu miękkim używa się bardzo różnych topników. Ich wybór zależy od warunków w momencie lutowania. Gdy wymagane jest szybkie i zupełne usunięcie tlenku z przedmiotów obrabianych (lub tlenku powstającego podczas podgrzewania przedmiotów obrabianych), powszechnie stosuje się roztwory chlorku cynku z różnymi domieszkami. Topniki tego rodzaju są agresywne więc konieczne jest dokładne usunięcie pozostałości tych topników po zakończeniu lutowania. Jeśli użycie agresywnych topników jest niewskazane, można stosować żywice. Są one mniej skuteczne, co oznacza, że prędkość lutowania jest niższa. Żywic nie trzeba usuwać po lutowaniu, ponieważ nie działają one agresywnie na metal. Dzięki stosowaniu różnych domieszek obniża się agresywność topników z chlorków metali i w ten sposób podnosi się skuteczność topników z żywic. Można również używać jako topników związków na bazie kwasów organicznych. Topniki są dostępne w postaci past lub płynów. W niektórych przypadkach są one dodawane do lutów. Powszechne jest dodawanie chlorku amonu (salmiaku) do roztworów chlorku cynku. Związki amonu mogą powodować pęknięcia korozyjne naprężeniowe w stopach mosiądzu narażonych na naprężenia rozciągające. Z tego powodu podczas lutowania mosiądzu zawsze należy unikać stosowania topników zawierających chlorek amonu lub inne związki amonu. Topniki są podawane zgodnie z normą EN 29454-1. Struktura złącza Najpowszechniejsze są złącza kropelkowe. Wytrzymałość złącza zależy od szerokości szczeliny. Najlepsza jest szczelina o szerokości 0,05 – 0,2 mm. Wytrzymałości złącza jest największa przy szczelinie nie szerszej niż 0,1 mm. Brzegi szczeliny muszą być równoległe lub lekko stożkowe, aby w miejscu wprowadzania lutu była najszersza. 130 Obróbka wstępna Powierzchnie lutowane muszą być czyste i wolne od tłuszczu i tlenku. Metody lutowania Każda z poniższych metod może być użyta do podgrzania: •Lutownica (nie należy jej używać, jeśli zakład złącza jest duży). •Palnik gazowy lub lampa lutownicza. Jako paliwo można stosować LPG, gaz miejski lub acetylen. •Lutowanie twarde kąpielowe. Ta metoda jest powszechna przy produkcji seryjnej lub masowej. •Lutowanie twarde piecowe. •Lutowanie twarde oporowe. •Lutowanie indukcyjne. Obróbka po lutowaniu Jak wspomniano powyżej, należy usunąć agresywne pozostałości topnika. Można to zrobić przez spłukanie metalu gorącą wodą. Złącza nitowe Metoda łączenia przy użyciu tak zwanych nitów jednostronnie zamykanych została wymyślona na początku XX wieku. Początkowo była stosowana w przemyśle lotniczym. Nitów jednostronnie zamykanych używa się przy łączeniu wielu rodzajów materiałów i konstrukcji. Jest to dobrze sprawdzona metoda łączenia cienkich blach. Standardowe nity jednostronnie zamykane Nity są dostarczane z łbem półkulistym lub stożkowym płaskim. Złącza nitowe w pokryciu z miedzi są wykonywane przy użyciu nitów z miedzi lub stali nierdzewnej, a szyny - ze stali nierdzewnej lub brązu. Nity jednostronnie zamykane odporne na nacisk Nity jednostronnie zamykane odporne na nacisk mają szczelny korpus, a ich łeb z zawleczką jest w pełni osłonięty. Ich duża rozszerzalność promieniowa zapewnia zupełną szczelność, a dzięki osłoniętym łbom z zawleczką mogą wytrzymać działanie sił poprzecznych oraz naprężeń wibracyjnych większych niż nity tradycyjne. Narzędzia montażowe Do montażu nitów jednostronnie zamykanych używane jest wielu różnych narzędzi: począwszy od prostych narzędzi ręcznych do nitownic pneumatycznych lub napędzanych na baterie. Złącza prawidłowe Złącza można uznać za pozbawione wad, szczelne i odpowiednio wytrzymałe, jeśli spełnione zostaną następujące wymagania : •prawidłowa średnica otworu, •prawidłowa długość zacisku, •prawidłowe mocowanie łba, •prawidłowa odległość między blachami. 131 Obróbka powierzchni Mechaniczna obróbka powierzchni Miedź i stopy miedzi mają naturalny, piękny kolor. Ponadto można im nadać różne kolory i odcienie poprzez obróbkę powierzchni. Produkty profilowane są wyżarzane (miękkie) lub obrabiane na zimno (twarde). Materiały wyżarzane można wyżarzać w powietrzu i trawić lub wyżarzać bez nalotu, często w atmosferze ochronnej. Z reguły powierzchnie są suche; nie ma na nich żadnej warstwy oleju, ani innej podobnej substancji. Powierzchnie wytrawiane są matowe, a powierzchnie po wyżarzeniu jasnym (bez nalotu) są błyszczące. Czasami blacha trawiona poddawana jest procesowi szczotkowania, który nadaje jej specyficzny wzór, zależności od rodzaju szczotki. Obróbka na zimno obejmuje walcowanie albo ciągnienie materiałów. Materiały walcowane są walcowane na sucho lub przy użyciu walców pokrytych warstwą oleju lub emulsji. W momencie dostawy powierzchnię produktów walcowanych lub ciągnionych na zimno zwykle pokrywa cienki film olejowy. Ta warstwa jest zwykle tak cienka, że trudno ją wykryć. Jest ona ważna przy obróbce powierzchni, ponieważ zawiera tlenki oraz związki chloru, a także siarki. Jeśli ma być przeprowadzana jakakolwiek obróbka powierzchni, trzeba z niej usunąć olej i tlenki, a także zanieczyszczenia które znalazły się na powierzchni w wyniku transportu i składowania. Następnie przed obróbką należy powierzchnię przygotować. Warstwa znajdująca się na powierzchni wpływa na wybór obróbki wstępnej, metodę oczyszczania i szlifowania. Szlifowanie Szlifowanie za pomocą szlifierek taśmowych lub tarcz ściernych w połączeniu z innymi materiałami ściernymi przeprowadza się przed polerowaniem i metalizacją. W przypadku produktów profilowanych wielkość ziarna w granicach 180 – 220 µm jest zwykle wystarczająco chropowata na początku szlifowania, a w granicach 80 – 100 µm jest wystarczająca dla detali kutych. Prędkość przesuwu zwykle wynosi 20 – 25 m/s. Dostępne są również produkty z gotową wyszlifowaną powierzchnią. Powierzchnie takie mają różne faktury: od chropowatych wzorów liniowych do delikatnych linii satyny jedwabnej, wyszlifowane przy użyciu nowoczesnych technik szlifierskich, szczotek metalowych lub z włókna, piaskowane lub oczyszczone strumieniowo-ściernie. Powierzchnie obrobione muszą być chronione przed odbarwieniem jak najszybciej po obróbce przy użyciu wosku lub jasnego lakieru. Polerowanie Do polerowania używa się tarcz pokrytych sizalem, materiałem lub filcem razem z takim materiałem polerskim takim jak pumeks, łupek polerski, tlenek żelaza lub wapno wiedeńskie. Środek jest dostarczany w płynie lub w stanie stałym. Środki polerskie powinny być łatwe do usunięcia przed obróbką powierzchni. Prędkość obwodowa tarczy sięga 20 – 45 m / s. Wyższe prędkości powodują głębsze polerowanie. Środki polerskie są dostępne w handlu w płynie, w stanie stałym lub jako tarcze polerskie do czyszczenia średnio odbarwionych powierzchni. Są one połączeniem polerowania mechanicznego i rozpuszczalników chemicznych. Koniecznie należy pamiętać o tym, że niektóre substancje zawierają amoniak, dlatego przy występowaniu ryzyka korozji naprężeniowej należy zachować wyjątkową ostrożność przy usuwaniu pozostałości tych substancji z powierzchni mosiężnych. Możliwe jest usunięcie niewielkiego odbarwienia przez mycie przedmiotów w 3 – 5 % roztworze słabego kwasu organicznego, takiego jak np. kwas szczawiowy lub kwas winowy, bądź też dodając drobno zmielony pumeks. Dobrze jest, jeśli środek polerski lub roztwór zawiera inhibitor korozji, który osłabi i opóźni dalsze odbarwienie. 132 Chemiczna obróbka powierzchni Odtłuszczanie Odtłuszczanie może być przeprowadzone przy użyciu konwencjonalnych środków dostępnych u specjalistów: środków organicznych i nieorganicznych, takie jak trichloroetylen oraz wodne roztwory alkaliczne. Odtłuszczanie bardzo zanieczyszczonych powierzchni przy użyciu trichloroetylenu należy przeprowadzić w trzech etapach (gorący, zimny, para). W innych przypadkach wystarczające jest użycie pary. Do alkalicznego odtłuszczania mosiądzu, nie wolno używać silnych kąpieli alkalicznych, ponieważ mogą one odbarwić powierzchnie i powodować ich korozję (pH ≥ 10 dla powierzchni polerowanych). Należy przestrzegać zaleceń producenta dotyczących przeprowadzania procedury. W niektórych przypadkach może być uzasadnione wykorzystanie ultradźwięków jako środka wzmacniającego skuteczność kąpieli potrójnych i alkalicznych, jeśli wymagany jest wysoki stopień czystości lub jeśli oczyszczeniu poddawane są detale z głębokimi i wąskimi szczelinami. Wytrawianie Do wytrawiania stosuje się środki chemiczne, aby usunąć warstwy tlenków, octanu miedzi i innych powłok z powierzchni metalu. Czasami wytrawianie może ograniczać się jedynie do rozluźnienia powłoki, która następnie jest usuwana mechanicznie. W niektórych przypadkach konieczne jest usunięcie pozostałości smaru użytego podczas obróbki lub pracy materiału wykonanej bezpośrednio przed wytrawianiem. Konieczne jest odróżnienie wytrawiania beztlenowego od wytrawiania tlenowego. Wytrawianie beztlenowe wpływa jedynie na warstwę tlenków, a wytrawianie tlenowe wpływa na głębszą warstwę na powierzchni metalu. Wytrawianie beztlenowe Najpowszechniejsza kąpiel stosowana dla miedzi oraz stopów miedzi podczas wytrawiania beztlenowego składa się z wodnego roztworu około 10 % kwasu siarkowego w stosunku objętościowym. Taka kąpiel trawiąca rozpuszcza niektóre z tlenków znajdujących się na powierzchni metalu. Jednak tlenek miedzi(I) (Cu2O) reaguje w taki sposób, że jedynie część zawartej w nim miedzi pozostaje w roztworze, a pozostała część wytrąca się. W przypadku miedzi metalicznej wytrąca się on w formie proszku, który można usunąć szczotkami. W przypadku mosiądzu wytrąca się on w formie dość lepkiego nalotu miedzi. Po kąpieli w kwasie siarkowym powstaje metaliczna, czysta powierzchnia jedynie wtedy, kiedy przed kąpielą taka powierzchnia była śred-nioodbarwiona. Miedź jest normalnie wytrawiana w podwyższonej temperaturze (40–60°C). Wytrawianie stopów miedzi w podwyższonej temperaturze przynosi lepsze rezultaty, jednak nie w przypadku mosiądzu. Mosiądz najlepiej trawić w temperaturze pokojowej, aby wyeliminować ryzyko, że z powodu wytrącania się miedzi przybierze on kolor czerwony. Nawet przy wytrawianiu mosiądzu w odpowiedniej temperaturze, całkowite uniknięcie zabarwienia na czerwono w kąpieli beztlenowej może być trudne, jeśli zawartość miedzi w mosiądzu przekracza 75%. Kiedy zawartość miedzi przekracza 75%, tlenek zawiera przede wszystkim tlenek miedzi, który może łatwo wytrącać miedź. Kiedy zawartość miedzi jest niższa niż 75%, powstającym tlenkiem jest przede wszystkim tlenek cynku. Wtedy czerwone zabarwienie nie pojawia się zazwyczaj, o ile wytrawianie jest przeprowadzane w temperaturze pokojowej, a zawartość miedzi w kąpieli nie jest zbyt wysoka. Długość wytrawiania w kąpieli beztlenowej wynosi zwykle pięć do dwudziestu minut. Zaleca się wdmuchiwanie powietrza do kąpieli lub utrzymanie materiału w ruchu. Wytrawianie tlenowe Wytrawianie tlenowe stosuje się, kiedy warstwa tlenku jest gruba lub niezbyt rozpuszczalna, lub jeśli wymagana jest bardzo czysta powierzchnia metalu. Kąpiel jest przygotowywana przez dodanie środków utleniających (szczególnie nadtlenku wodoru, kwasu azotowego lub dichromianu sodu) do kąpieli kwasu siarkowego. Kwas azotowy i dichromian sodu mogą być niebezpieczne dla środowiska i jeżeli to możliwe, należy unikać ich użycia. Nadtlenek wodoru jest dostępny w formie stabilnej i z długim okresem ważności. Zaleca się dodanie 2 – 4 % nadtlenku wodoru w stosunku objętościowym do zwykłej kąpieli kwasu siarkowego. Wytrawianie należy przeprowadzić w temperaturze nieprzekraczającej 40° C. Jeśli warstwa tlenku jest gruba, można skuteczniej przeprowadzić kąpiel nadtlenku wodoru poprzez przygotowanie metalu w zwykłej kąpieli kwasu siarkowego. 133 Czasami trzeba dodać dichromianu pomimo niebezpieczeństwa, jakie stanowi on dla środowiska. Dichromian jest skuteczniejszy niż nadtlenek wodoru, ponieważ usuwa osad węglowy smaru i praktycznie nigdy nie zabarwia mosiądzu na czerwono. Powoduje on również pasywację na powierzchni materiału, dzięki której staje się on mniej podatny na odbarwienie w dłuższym czasie. Kąpiel może składać się z 5 – 10 % kwasu siarkowego w stosunku objętościowym i 30 – 70 g dichromianu sodu na litr kąpieli. Opisane powyżej kąpiele trawiące powodują powstawanie pewnej ilości tak zwanych oparów kąpieli trawiennej na powierzchni kąpieli. Można temu zapobiec, dodając wodoru (0,05-0,1 g/l), który zapewnia pokrycie powierzchni kąpieli pianą. Warstwy tlenków zawierające nikiel – na przykład na argentanie – mogą być trudne do usunięcia w procesie wytrawiania w kąpielach opisanych powyżej, ponieważ tlenek niklu jest bardzo słabo rozpuszczalny. Jeśli nie jest konieczne użycie mocniejszych środków trawiących, można stosować obróbkę cieplną w osłonie gazowej. Cienkie warstwy tlenków, które są trudne do usunięcia w takiej atmosferze łatwo można usunąć przez wytrawianie metodami wspomnianymi powyżej. Jeśli materiał jest pokryty słabo rozpuszczalnymi tlenkami, lub jeśli wymagany jest wysoki stopień czystości powierzchni metalicznej, kąpiel do trawienia połyskowego jest szczególnie skuteczna. Typowy jej skład jest następujący: 500 ml stężonego kwasu siarkowego + 500 ml stężonego kwasu azotowego + 10 ml stężonego kwasu solnego na litr kąpieli. Bardziej rozcieńczona, stosowana szczególnie przy kąpieli do trawienia połyskowego mieszanka ma następujący skład: 430 ml stężonego kwasu siarkowego + 70 ml stężonego kwasu azotowego + 2 ml stężonego kwasu solnego + 500 ml wody. Jeśli warstwa tlenku jest bardzo gruba i trudno rozpuszczalna, można przeprowadzić pierwsze wytrawianie w kąpieli zawierającej stężony kwas azotowy, do którego dodano około 10 ml stężonego kwasu solnego na litr wody. Po kąpieli do trawienia połyskowego detale z mosiądzu kutego na gorąco mogą czasami mieć różne odcienie, które można zniwelować w kolejnym wytrawianiu w kąpieli dichromianu. Kąpiele zawierające kwas azotowy atakują metal szybko i skutecznie, dlatego też czas wytrawiania 134 jest bardzo krótki. Metal jest zanurzany na krótko (kilka sekund) kilka razy, a następnie spłukiwany wodą. Podczas wytrawiania z kąpieli ulatniają się niebezpieczne dla zdrowia gazy azotowe, które wdychane mogą uszkodzić płuca. Z tego powodu konieczne jest zapewnienie bardzo dobrej wentylacji w miejscu pracy. Podczas stosowania kąpieli trawiącej zawartość kwasu stopniowo zmniejsza się, ale zawartość metalu rośnie i dlatego też ich poziomy należy ciągle sprawdzać i odpowiednio regulować. Zwykłe kąpiele kwasu siarkowego należy odświeżyć, kiedy zawartość siarczanu miedzi przekroczy 120 g / litr kąpieli trawiącej. Kąpiele kwasu siarkowego, włącznie z tymi zawierającymi nadtlenek wodoru, są odpowiednie dla regeneracji elektrolitycznej (miedź jest nakładana na katody). Jednak podczas tego procesu następuje utrata nadtlenku wodoru. Nie istnieją obecnie żadne skuteczne metody regeneracji kąpieli chromianu ani kwasu azotowego. Po wytrawianiu konieczne jest dokładne usunięcie wszystkich osadów z metalu poprzez spłukanie go różnymi rodzajami wody – na koniec gorącą, tak żeby detale szybko wysychały. Do spłukującej wody można dodać inhibitora korozji, takiego jak benzotriazol, aby ochronić metal przed ponownym odbarwieniem. Skuteczne może być połączenie pierwszego płukania razem ze szczotkowaniem mechanicznym, by usunąć ciągle pozostające na powierzchni resztki tlenku, proszku miedzi, itp. oraz aby jeszcze bardziej poprawić efekt. Polerowanie Jak wspomniano powyżej, można stosować specjalne “kąpiele na połysk”, nadające powierzchni wspaniały blask. Istnieje wiele rozwiązań alternatywnych w stosunku do polerowania chemicznego jak i elektrolitycznego, które opierają się przede wszystkim na kwasie fosforowym. Mieszanka do polerowania chemicznego stosowana do przygotowania próbek metalograficznych ma następujący skład: 400 ml stężonego kwasu ortofosforowego + 400 ml kwasu octowego lodowatego + 200 ml stężonego kwasu azotowego + 0,1 ml stężonego kwasu solnego. Polerowanie trwa około jedną minutę w temperaturze pokojowej. Kwas fosforowy (50 % - towy roztwór w stosunku objętościowym) stosowany jest do przygotowania przykładowej kąpieli do polerowania elektrolitycznego. Polerowanie trwa niewiele ponad jedną minutę w temperaturze pokojowej przy gęstości prądu 13 – 15 A / dm2. Obie te metody dają najlepsze wyniki na materiałach niezawierających ołowiu. Barwienie Możliwe jest barwienie miedzi oraz stopów miedzi na wiele kolorów i odcieni przy użyciu mokrych środków chemicznych. Poniżej przedstawimy kilka popularnych metod barwienia, stosowanych po to, aby uzyskać ciemne barwy oraz zieloną patynę. Metal musi zostać poddany dokładnej obróbce wstępnej, takiej jak odtłuszczenie i wytrawianie. Jest to konieczne dla uzyskania odpowiednich rezultatów. Barwienie na ciemno Barwienie azotanem miedzi: Utlenianie miedzi w materiale następuje w cieple, a azotan miedzi rozkłada się, tworząc tlen i tlenki azotu. Kąpiel barwiąca składa się z 2 kg azotanu miedzi na każdy litr wody. Ten płyn ma bardzo długi okres przydatności i można go składować w pojemnikach plastikowych, ceramicznych lub wykonanych ze stali kwasoodpornej. Proces ten zaczyna się od grzania wstępnego przedmiotu do temperatury około 100 °C. Następnie nakłada się roztwór koloru na gorącą powierzchnię przy użyciu szczotki lub przez zanurzenie przedmiotu w roztworze, w wyniku czego pokrywa go cienka, równa warstwa. Przedmiot jest ogrzewany do temperatury 200 – 250 °C w piecu lub przy użyciu palnika gazowego, tak długo aż stanie się równomiernie ciemny na całej powierzchni. Zabiera to około 15 minut. Przedmioty lutowane miękko muszą być podgrzewane dłużej i do niższej temperatury, aby nie stopiły się złącza. Po ochłodzeniu przedmiotu luźny tlenek miedzi jest usuwany szczotką. Tę procedurę można powtórzyć, aby uzyskać jednolity odcień. Miedź i mosiądz przybiera od brązowego do czarnego koloru patyny, a brąz cynowy - kolor brązowy. Argentan i brązal trudno się barwią. Przy podgrzewaniu metalu, na który działano azotanem miedzi, ulatniają się gazy azotowe, które są niebezpieczne dla zdrowia i z tego powodu konieczne jest zapewnienie skutecznej i bardzo wydajnej wentylacji miejsca pracy. Ponadto podczas usuwania szczotkami proszku tlenku miedzi z dużych powierzchni, należy używać sprzętu ochrony dróg oddechowych. Oksydowanie na placu budowy przy użyciu chlorku sodu. Barwienie chloranem: W tym przypadku środkiem utleniającym jest chloran(III) sodu, który podaje tlenek miedzi na powierzchnię metalu w roztworze alkalicznym. 135 Kąpiel barwiąca składa się z 60 g chloranu(III) sodu i 120 g wodorotlenku sodu na jeden litr wody. Z reguły mosiądz oraz brąz muszą być barwione wstępnie w kąpieli zawierającej mieszankę 100 g bromianu(V) sodu lub bromianu(V) potasu i 100 g wodorotlenku sodu na litr wody. Obie te kąpiele barwiące mają dość długi okres przydatności. Najlepiej przechowywać je i używać w pojemnikach ze stali kwasoodpornej. Gotowe produkty handlowe są dostępne do barwienia metali na ciemno przy użyciu metody wykorzystującej chloran. Barwienie nadtlenodisiarczanem(VI): Barwienie na ciemny kolor zachodzi w alkalicznym roztworze nadtlenodisiarczanu(VI) dzięki powstawaniu tlenku siarki na powierzchni metalu. Kąpiele chloranowe są stosowane do miedzi oraz stopów o dużej zawartości miedzi. Przedmiot jest zanurzany w kąpieli, którą utrzymuje się w stanie niskowrzącym. Czas zanurzenia sięga od 3 do 15 minut w zależności od składu stopu, wymaganego odcienia oraz od tego, jak długo jest już kąpiel używana. Mosiądz o zawartości miedzi poniżej 90% oraz brąz są normalnie poddawane barwieniu wstępnemu w kąpieli bromianowej, utrzymywanej w stanie niskowrzącym (3–15 minut). Następnie przedmiot jest płukany w wodzie i uzyskuje wymagane ciemne zabarwienie dzięki spłukaniu w kąpieli chloranowej, jak opisano powyżej. Nadtlenodisiarczan(VI) stopniowo rozpuszcza się bez względu na to, czy kąpiel jest stosowana czy też nie. Za każdym razem, kiedy przedmiot jest barwiony, należy dodać dodatkową ilość nadtlenodisiarczanu(VI). Do przechowywania nadtlenodisiarczanu(VI) nadają się pojemniki wykonane ze stali kwasoodpornej. Chcąc zapobiec powstawaniu plam, po odbarwieniu należy przedmiot spłukać do czysta, a następnie wysuszyć zabarwione powierzchnie. Zaleca się spłukanie pod bieżącą wodą oraz spłukanie końcowe w ciepłej, najlepiej dejonizowanej wodzie oraz wysuszenie w gorącym powietrzu. Ta metoda nadaje powierzchni zabarwienie od brązowej do ciemno-czarnej patyny z aksamitnym połyskiem. Chlorany i bromiany są bardzo silnymi środkami utleniającymi. W stanie stałym nie wolno ich narażać na uderzenia ani na kontakt z substancjami łatwo palnymi, ponieważ może pojawić się ryzyko pożaru lub eksplozji. Chloran atakuje lut miękki. Można zapobiec tym atakom złączy lutowanych, pokrywając przedmiot przed barwieniem miedzią. W przypadku miedzi metodę barwienia wykorzystującą chloran stosuje się między innymi na panele kolektorów słonecznych. Warstwa pokrywająca musi być cienka. Jest to ważne dla efektu końcowego. Powłoka nie będzie zbyt gruba, jeżeli zapewni się odpowiedni skład, temperaturę oraz czas trwania kąpieli. Powłoka powinna mieć zapewnioną ochronę. Należy więc pokryć ją inhibitorem lub cienką warstwą przezroczystego lakieru. 136 Kąpiel barwiąca dla miedzi zawiera 50 g wodorotlenku sodu na litr wody lub 100 g wodorotlenku sodu na litr wody dla mosiądzu i brązu. W obu przypadkach 10 g nadtlenodisiarczanu potasu (albo nadtlenodisiarczanu sodu) rozpuszczane jest w roztworze bezpośrednio przed barwieniem. Przed zabarwieniem przedmiotu kąpiel jest podgrzewana i doprowadzana do stanu niskowrzącego. Następnie przedmiot jest zanurzany w kąpieli, do której ostrożnie podaje się 10 g nadtlenodisiarczanu(VI) na litr ługu. Takie postępowanie trwa przez 5 do 10 minut. W tym czasie roztwór należy stale mieszać. Koniec wydzielania się tlenu oznacza zużycie nadtlenodisiarczanu(VI). Jeśli potrzebny jest ciemniejszy kolor, procedurę należy powtórzyć, używając następnych 10 g nadtlenodisiarczanu(VI) na litr ługu do uzyskania pożądanego koloru. Przedmiot należy dobrze spłukać i wysuszyć, aby zapobiec pojawieniu się plam. Ta metoda prowadzi do powstania głębokiej, ciemnej patyny, ale nie działa skutecznie na argentan. Nadtlenodisiarczany(VI) są silnymi środkami utleniającymi i nie powinny wchodzić w kontakt z substancjami łatwopalnymi bądź wybuchowymi z powodu ryzyka powstania pożaru. Barwienie wątrobą siarczaną: Głównym składnikiem wątroby siarczanej jest siarczek potasu. Ta metoda barwienia prowadzi do powstania ciemnej warstwy siarczku miedzi na powierzchni metalu. Ponadto niewielkie ilości kwasu siarkowodorowego i siarki powstają w następstwie reakcji wtórnych. Barwienie następuje w kąpieli zawierającej około 10 g wątroby siarczanej na litr wody, która staje się lekko alkaliczna dzięki zastosowaniu wodorotlenku sodu lub technicznego węglanu sodu. Przy barwieniu mosiądzu wymagana jest natychmiastowa kąpiel zawierająca 50 g siarczanu miedzi oraz kilku mililitrów stężonego kwasu siarkowego na litr wody. Roztworów tych można używać w pojemnikach plastikowych albo ceramicznych. Kąpiel z wątroby siarczanej ma ograniczony okres stosowania w porównaniu do kąpieli siarczanu miedzi, której okres przydatności do użycia jest bardzo długi. Miedź oraz stopy o dużej zawartości miedzi są barwione przez przesuwanie metalu w kąpieli wątroby siarczanej w temperaturze około 80 °C przez 1 - 3 minuty lub dłużej w temperaturze pokojowej. Możliwe jest również stosowanie roztworu przy użyciu szczotki z tworzywa lub szczotki mosiężnej. Mosiądz barwi się przez zanurzenie go w kąpieli wątroby siarczanej, a następnie w kąpieli siarczanu miedzi. Metal należy zanurzać za każdym razem na około 30 sekund lub dłużej i spłukiwać krótko w wodzie przed następną kąpielą. Ta procedura jest powtarzana aż powierzchnia metalu uzyska wymagany odcień. Oba roztwory można stosować przy użyciu szczotki z tworzywa lub szczotki mosiężnej. Po barwieniu powierzchnie muszą być dokładnie spłukane, a także wysuszone. Patyna ma kolor od brązowego do czarnego. Stopy o dużej zawartości miedzi często przybierają czerwonawy odcień, a mosiądz od zielonkawego do niebieskawego. Z kąpieli z wątroby siarczanej, a także z użytej kąpieli siarczanu miedzi wydziela się pewna ilość kwasu siarkowodorowego o nieprzyjemnym zapachu i niebezpiecznego dla zdrowia. Z tego powodu konieczne jest zapewnienie dobrej wentylacji miejsca pracy. Obróbka po barwieniu: Może być wskazane polerowanie barwionej powierzchni metalu, aby usunąć luźny tlenek i proszek siarczku i nadać jej równy połysk. Polerowanie można przeprowadzić przy użyciu kawałków bawełny, miękkiego materiału lub miękkiej szczotki. Metal można również polerować przy użyciu wilgotnego sproszkowanego pumeksu lub wytrąconej kredy, jeśli kolor powierzchni trzeba stonować. Informacje ogólne W przypadku dużych powierzchni, które mają być oksydowane (czernione), polecamy stosowanie Nordic BrownTM, fabrycznie oksydowanej blachy, która ma ciemnobrązową powierzchnię po obu stronach. Dodawanie zielonej patyny Nordic Green PLUSTM Czerwonawo-brązowa powierzchnia miedzi zmienia się na kolor ciemnobrązowy, jeśli jest dość długo wystawiona na działanie warunków atmosferycznych. Od ich działania, a także ogólnie od klimatu zależne jest pojawienie się charakterystycznej zielonej patyny. W zależności od różnego stopnia wystawienia na działanie wiatru i pogody powierzchnia pokrycia z miedzi ma różny, ale zawsze ładny odcień. Dla wielu architektów i deweloperów bladozielona patyna jest na tyle atrakcyjna, że chętnie ją uwzględniają w swoich projektach oraz korzystają ze specjalnych metod szybszego wytwarzania patyny. Nordic Green PLUSTM Zaraz po zastosowaniu na miedź Nordic BrownTM metody Nordic Green, cała powierzchnia pokrywa się piękną, zieloną patyną o kolorze i strukturze odpowiadającej patynie powstającej naturalnie. Po nałożeniu warstwa patyny jest wzmacniana i zmienia się w naturalną patynę. Po zastosowaniu Nordic Green PLUSTM warstwa patyny dojrzewa w naturalny sposób. Oksydowana miedź Nordic BrownTM na budynku Unibank, Dania. Ta metoda jest idealna do wszystkich rodzajów nowych produkcji, choć przynosi również wyraźne korzyści przy pracach naprawczych i dodatkowych na tych powierzchniach, na których patyna już się utworzyła. Stosowanie Nordic Green PLUSTM obejmuje trzy elementy: 1. Oczyszczenie: Przed pokryciem powierzchni NG myje się ją do czysta przy użyciu detergentu alkalicznego (płyn do mycia naczyń zwykle wystarcza). Przy pomocy takiego detergentu usuwa się ostrożnie tłuszcz i plamy oleju, a następnie spłukuje się metal i pozostawia do wyschnięcia. 2. Oksydowanie: Patyna Nordic Green PLUSTM może być nakładana jedynie na powierzchnie oksydowane o odpowiednim składzie i strukturze. Powierzchnię oksydowaną uzyskuje się naturalnie, chemicznie lub poprzez wykorzystanie fabrycznie oksydowanych produktów marki Nordic BrownTM. Produkty Nordic BrownTM mają specyficzny skład i strukturę wymaganą do nałożenia patyny Nordic Green PLUSTM. Jeśli wymagane jest oksydowanie chemiczne, oksydowanie ponowne w miejscach, 137 gdzie na przykład widać ślady po topniku lutowniczym, można taki proces przeprowadzić przy użyciu podgrzanego roztworu chlorku sodu (NG1), który należy nałożyć na czystą powierzchnię miedzi oraz pozostawić do wyschnięcia, kiedy zmieni się kolor. Powierzchnię należy następnie spłukać i usunąć wszelkie białe pozostałości soli. Proces można powtórzyć, jeśli wymagana jest powierzchnia o głębszym odcieniu brązu. Farba na fasadzie z miedzi w Szwecji 3. Patynowanie: Bardzo cienką warstwę środka patynującego nakłada się na czystą, oksydowaną powierzchnię przy użyciu szczotki lub urządzenia spryskującego. Wykończenie wykonuje się, walcując. Wałek usuwa ślady po uderzeniach szczotki oraz wszelkie nierówne miejsca a także daje możliwość utworzenia bardzo specyficzną strukturę powierzchni. Wałek należy dobrać do danej powierzchni. Warstwę patyny trzeba pozostawić do wyschnięcia, podczas którego jej kolor stanie się jaśniejszy. Patynowania nie można wykonać w bezpośrednim świetle słonecznym na gorącej powierzchni oraz podczas deszczu. Chronić powierzchnię przed deszczem przez 1-3 dni. Zwykle jednodniowa ochrona przed umiarkowanym deszczem wystarcza. Dach pokryty patyną Nordic Green PLUSTM Informacje ogólne Tak jak przy naturalnie powstającej patynie, powierzchnie na które nałożono Nordic Green PLUSTM, nabierają charakterystyczny odcień miedzi. Obok patyny powstającej na suktek stosowania Nordic Green na powierzchniach z biegiem czasu powstaje naturalna patyna. Świeżo patynowany metal może być delikatny i należy się z nim ostrożnie obchodzić. Z drugiej strony, niewielkie zadrapania powstałe podczas instalacji same znikają. Warstwa Nordic Green PLUSTM szybko uzyskuje odporność porównywalną do patyny, która powstała naturalnie. Jeśli to możliwe, należy unikać pracy w temperaturze poniżej +10°C oraz w bezpośrednim świetle słonecznym. Powierzchnie, na które patyna nie ma być nakładana, należy przykryć i chronić przed środkiem patynującym. Jest to szczególnie ważne przy kontakcie z mniej szlachetnymi metalami, które może dotknąć korozja. Środek patynujący NG2 można przechowywać w temperaturze pokojowej. W razie konieczności należy stosować środki bezpieczeństwa, takie jak liny zabezpieczające, rękawice i okulary ochronne oraz środki ochrony dróg oddechowych. Dostawa Nordic Green PLUSTM razem z akcesoriami Nordic Green jest dostarczany w formie kompletnego zestawu użytkowego. Jeśli metal ma być oksydowany na ciemno i nie używa się metalu pokrytego Nordic BrownTM, dostarczany jest także środek utleniający NG1. Wymagane materiały: Środek utleniający ciemny NG1 Środek patynujący zielony NG2 ...1 litr/10 m2 ...1 litr/14 m2 ... (+/- 4 m2) Rozmiary zestawu: Pojemniki plastikowe 1; 5 lub 11 l. Barwienie na inne kolory Możliwe jest barwienie pokrycia z miedzi na inne kolory niż te, które uzyskuje się przy zastosowaniu metody Nordic Green PLUSTM. Na przykład można nakładać kolor czerwony lub bladoniebieski. W tym przypadku warstwa koloru musi być chroniona. Z naturalnych przyczyn nie ma właściwie żadnego zainteresowania tym rodzajem barwienia miedzi. Fasada patynowana Nordic Green PLUSTM 138 Malowanie Jeśli konieczne jest malowanie przedmiotów wykonanych z miedzi lub stopu miedzi, można stosować farby na bazie środków wiążących, o których mowa w następnym rozdziale „Ochrona powierzchni”, w części dotyczącej lakierów bezbarwnych. W innych przypadkach należy przestrzegać instrukcji producenta farby. Ochrona powierzchni Miedź, jak również stopy miedzi są bardzo odporne na korozję. Jednak powierzchnia tych metali – ta powstała naturalnie, jak i ta utworzona sztucznie – może zostać uszkodzona przy nieostrożnym obchodzeniu się z nią lub jeśli jest pozostawiona bez żadnego zabezpieczenia. Można opóźnić lub nawet zapobiec pojawieniu się zmian lub śladów zużycia powierzchni przez pokrycie jej różnymi rodzajami warstw ochronnych. dobrą ochronę przed odbarwieniem materiałów stosowanych we wnętrzu, jednak jego własności ochronne są krótkotrwałe na materiałach stosowanych na zewnątrz. Lakier octano-propioniano celulozy, lakier epoksydowy Lakier epoksydowy, stosowany głównie do wnętrz, jest odporniejszy na związki chemiczne, uderzenia i wytarcie. Jest on również znany jako lakier dwuskładnikowy, który wymaga obróbki cieplnej, aby stwardnieć. Obydwa te lakiery ciemnieją we wnętrzach. Lakier akrylowy Ten lakier zapewnia dobrą ochronę zaróno przed odbarwieniem jak i względną odporność na związki chemiczne, uderzenia oraz wytarcie. Można go również stosować na zewnątrz, na przykład na drzwiach i oknach, fasadach oraz elementach dekoracyjnych. Zastosowanie inhibitora W przypadku stopów miedzi możliwe jest uzyskanie tymczasowej ochrony przed odbarwieniem przez zamoczenie przedmiotu w gorącym roztworze zawierającym 10 g inhibitora korozji benzotriazolu na każdy litr wody. Zazwyczaj producenci nakładają ten środek przed dostawą półwyrobów. Inhibitor ten jest również stosowany do impregnacji papieru pakowego i przekładek papierowych. Tymczasową ochronę zapewnia również film olejowy nakładany bezpośrednio na przedmiot lub podczas płukania przedmiotu w rozcieńczonej emulsji olejowej, która natychmiast wysycha. INCRALAC to specjalny rodzaj lakieru akrylowego, który zawiera toluen jako rozpuszczalnik oraz benzotriazol jako inhibitor korozyjny. INCRALAC zapewnia ochronę przed odbarwieniem na zewnątrz przez przynajmniej 5 lat. Można go nakładać natryskowo, szczotką lub poprzez zamoczenie przedmiotu w lakierze. Jego czas schnięcia jest bardzo krótki. Lakier bezbarwny Jeśli wymagana jest trwalsza ochrona niż ta, którą zapewnia zastosowanie inhibitora, konieczne jest polakierowanie przedmiotu lakierem bezbarwnym. Powierzchnie muszą być dokładnie oczyszczone i przedmiot musi być polakierowany bezpośrednio przed obróbką powierzchni. Lakiery te schną w temperaturze pokojowej, ale mogą one wysychać szybciej w trochę wyższej temperaturze. Nie wolno jednak podawać zbyt dużego ciepła, ponieważ może to spowodować odbarwienie lakierowanych powierzchni. Należy również przestrzegać zaleceń producenta lakieru. Zaleca się pomalowanie przynajmniej 3 warstw lakieru przy zastosowaniu na zewnątrz. Zwykle wystarczająca jest jedna lub dwie warstwy lakieru do zastosowań wewnątrz. Optymalna grubość warstwy lakieru wynosi około 25 µm. Lakier piroksylinowy (tzw. lakier zaponowy) To tani lakier, którego użycie było bardzo powszechne w przeszłości. Zapewnia on względnie Wyniki badań sprawdzających długotrwałe własności ochronne lakierów stosowanych na zewnątrz, które uzyskano przy zastosowaniu lakieru znanego jako Stacryl 2, dowodzą, że stanowi on skuteczną ochronę zachowującą trwałość do 7 lat w atmosferze Londynu. Lakier poliuretanowy Jeśli wymagana jest większa odporność na wytarcie niż może to zapewnić lakier akrylowy, zastosować można lakier poliuretanowy. Lakier ten w dostępnej postaci bardzo wolno schnie w temperaturze pokojowej, dlatego preferowane jest wysychanie w podwyższonej temperaturze. Optymalna grubość warstwy lakieru wynosi 5 µm. Zalecane są dwie warstwy lakieru. Ten lakier nadaje się do zastosowania na okucia drzwi, poręcze i tralki, panele ochronne oraz lady 139 Lakier silikonowy Ten lakier zapewnia najlepszą ochronę detali przeznaczonych do użycia w wysokich temperaturach oraz w trudnych warunkach. Nie jest on szczególnie odporny na wytarcie, więc może być uzasadnione pokrycie warstwy lakieru silikonowego warstwą innego lakieru, bardziej odpornego na wytarcie. Lakierowanie ponowne Możliwe jest usunięcie większości lakierów schnących na powietrzu przy pomocy rozpuszczalnika odpowiedniego dla danego rodzaju lakieru. Należy to wykonać jak najwcześniej (na etapie pojawienia się odbarwień), aby obróbka wstępna przed ponownym lakierowaniem nie była zbyt skomplikowana. Pokrywanie powierzchni olejem i woskowanie Lakierowanie nadaje powierzchni odporność oraz powoduje, że nie ma potrzeby konserwacji powierzchni przez długi okres czasu. Regularne pokrywanie powierzchni z miedzi olejem oraz woskowanie konserwuje lakier i nadaje mu piękny połysk. Do powszechnie stosowanych w tym celu olejów należy olej parafinowy, olej lniany, olej rącznikowy i olej cytrynowy. Odpowiednie woski to mieszaniny wosku karnaubowego i terpentynowego lub wosku pszczelego i terpentynowego. Można również stosować dostępne w handlu woski twarde stosowane przez blacharzy samochodowych. Te oleje i woski nakłada się przy użyciu ściereczki. Możliwe jest poprawienie własności ochronnych tych substancji na przykład przez dodanie inhibitora triazolowego. Patynowanie Nordic Green PLUSTM Bier Tempel Bad Tölz, Niemcy 140 Lakier bezbarwny na drzwiach wejściowych Hotel i dom kultury w Tönsberg, Norwegia 141 Właściwe utrzymanie domu Konserwacja dachu, fasady, detali Utrzymanie domu, aspekty techniczne, koszty, jest tematem wiecznej dyskusji. Wielu właścicieli nieruchomości zdaje sobie sprawę z tego, jak przez ostatnie kilka lat wzrosły koszty utrzymania budynków. Bardzo pożyteczna może okazać się analiza czynników wpływających na wykorzystanie budynków i ich ogólne utrzymanie. Jak długie są okresy użytkowania różnych materiałów i urządzeń budynku? Jakiej jakości powinniśmy oczekiwać od materiałów budowlanych, aby zapewnić oszczędne użytkowanie? Ile powinna nas kosztować rutynowa konserwacja? Wiadomo, że pokrycie z miedzi (praktycznie we wszystkich swych formach) ma prawie nieograniczony okres użytkowania pod warunkiem, że jest prawidłowo zainstalowane i w pewnym zakresie konserwowane. Wykorzystanie dobrych materiałów, przeglądy i konserwacje – to naprawdę nie jest zło konieczne. Jest wręcz przeciwnie: regularna konserwacja zapewnia dobre utrzymanie budynku i daje wiele korzyści, także finansowych. Kiedy należy wykonywać przeglądy konserwacyjne? Przeglądy konserwacyjne należy wykonywać mniej więcej raz na dwa lata, w zależności od cech użytkowych wykorzystanych materiałów oraz konstrukcji budynku, jego lokalizacji geograficznej i klimatycznej, a także warunków atmosferycznych. Stan dachu należy poddać dokładnemu przeglądowi zgodnie z planem, a detale muszą zostać sprawdzone oraz oczyszczone. Celem przeglądu jest wczesne wykrycie, czy jakiekolwiek elementy zostały uszkodzone lub czy nie są one narażone na jakiekolwiek uszkodzenia mechaniczne. Informacje ogólne dotyczące uszkodzeń powstałych na dachu Do głównych przyczyn uszkodzeń dachów należą: • błędy w projekcie lub planie, • niska jakość wykonania, niedbałość, • nieprawidłowa konserwacja lub jej brak, • nieodpowiednie dopasowanie materiałów. Prace konserwacyjne Istnieją trzy rodzaje prac przeprowadzanych w ramach utrzymania dachów: • przeglądy, sprawdzania, czyszczenie, • konserwacja w formie napraw, • ponowne krycie i odnawianie. Każdy plan utrzymania dachu powinien obejmować wszystkie rodzaje prac przy uwzględnieniu odpowiednich środków na ten cel. Celem regularnych prac konserwacyjnych jest zapewnienie, że materiały są eksploatowane przez jak najdłuższy okres przy jak najniższych kosztach. Błędy w projekcie i planie. Sople wskazują na niewystarczającą izolację i/lub wadliwa wentylację. 142 Przecieki z dachu często są sygnałem do natychmiastowego rozpoczęcia prac na dachu. Jest wtedy nadzieja na łatwe wskazanie miejsca uszkodzenia oraz szybką naprawę. Szybkie ustalenie przyczyny uszkodzenia może być jednak trudne. Może istnieć wiele przyczyn pojawienia się przecieku, na przykład: przeciek przez otwór, nieszczelność w miejscu łączenia detalu, nieszczelność w przejściach przez dach, kondensacja, itd. Miejsce, z którego woda kapie, nie musi wcale być dokładnie tym miejscem, w którym jest uszkodzenie lub znajduje się przyczyna przecieku. Miejsce, w którym pojawia się woda, może być zlokalizowane daleko od miejsca, w którym znajduje się uszkodzenie. Przeciek może być łatwo widoczny na dachu, ze względu na dyfuzję lub konwekcję. Rynna, w której nagromadziły się śmieci, liście, itp.. Rynna koszowa, która długo nie była czyszczona. Rośnie w niej mech i trawa. Bezbłędne ustalenie przyczyny uszkodzenia, może wymagać dokładnej analizy wilgotności i temperatury, a także działania systemu wentylacji. Należy również ustalić przyczyny nadciśnienia i podciśnienia. Czyszczenia rynien, kanałów dachowych, przelewów Rynny koszowe stanowią delikatne części dachu. Woda, śnieg i lód ścierają materiały pokryciowe. Nieprawidłowo zaprojektowana rynna koszowa może pęknąć, jeśli zamarznie. W kanałach dachowych i rynnach stojących gromadzą się śmieci. Mogą one blokować spływ wody, doprowadzając do wody stojącej. Woda stojąca powoduje różne niepożądane skutki. Wraz z jej obecnością rośnie ryzyko pojawienia się zwiększonego ciśnienia wody nad rąbkami i złączami. Z biegiem czasu takie ciśnienie wody może doprowadzić do pojawienia się przecieków. Rynny koszowe oraz rynny wiszące należy czyścić każdego roku, a rynny w miejscach szczególnie wyeksponowanych wielokrotnie sprawdzać. Z kanałów ściekowych, przelewów i rynien należy usunąć liście, ziemię, luźne przedmioty, itp., tak aby powierzchnia, po której spływa woda była czysta. Odpływy dachowe i rynny ściekowe należy czyścić w podobny sposób, aby zapobiec zalaniu. Podczas rocznych przeglądów nie wolno zapominać o rynnach. Zatkane rynny mogą powodować duże naciski na materiały pokryciowe. Prace na dachu zawsze wiążą się z ryzykiem wypadków. Podczas wykonywania prac dachowych, takich jak usuwanie śniegu, czyszczenie kominów, itp. należy zadbać o wejście na dach i urządzenia zabezpieczające. W tym względzie mogą obowiązywać różne przepisy, w zależności od tego, w jakim okresie wzniesiono budynek. A w przypadku starszych budynków może być nawet wymagana modernizacja lub wymiana wadliwych urządzeń zapewniających bezpieczeństwo na dachu, na urządzenia spełniające aktualne standardy. 143 się, gdy detale są nieprawidłowo zaprojektowane, co powoduje, że ruch metalowej taśmy jest utrudniony. Ruchy pokrycia wywołane wahaniami temperatury mogą również uszkodzić mocowania oraz pokrycie, jeśli mocowanie tych elementów jest nieodpowiednie lub nieprawidłowe. Sprawdzenie urządzeń zapewniających bezpieczeństwo na dachu jest ważną częścią przeglądu konserwacyjnego. Najpierw kształt otworu dookoła elementu mocującego staje się owalny, w następstwie czego dookoła niego powstaje prześwit. Przesunięcie długich arkuszy jest większe i dlatego istnieje ryzyko powstania większych nieszczelności. Nieszczelności mogą pojawić się dookoła mocowań, jeżeli elementy uszczelniające są za małe. Jeśli przestrzegane są zalecenia producenta dotyczące lokalizacji mocowań ruchomych, itp., ryzyko uszkodzenia jest niewielkie. Ruchy pokrycia wywołane wahaniami temperatury mogą również wpływać na elementy mocujące (gwoździe) i prowadzić do wypadania ich z podkładu (drewna). W niektórych przypadkach może to doprowadzić do przerwania mocowania. Mocowania urządzeń zapewniających bezpieczeństwo na dachu do podkładów drewnianych zawsze muszą być dokręcone. Z drugiej strony nie wolno jednak dokręcać złączy zamkniętych. Uszkodzenia mechaniczne mogą pojawić się w wyniku nieostrożnego usuwania śniegu, nieodpowiedniego mocowania reklam, anten telewizyjnych, itp. Należy również sprawdzić mocowanie pokrycia dachowego. Punkty dachu wyeksponowane na działanie burz lub wiatru mogą z czasem powodować osłabienie mocowań. Żabki można mocować jedynie przy użyciu gwoździ kutych, szczególnie w przypadku starych dachów. Uszkodzenia spowodowane ruchami pokrycia wywołanymi wahaniami temperatury Przez ostatnie kilka lat pokrywanie dachów taśmą stało się bardziej powszechne. Nie musi się ich sprawdzać podczas przeglądów konserwacyjnych, a konserwacja nie różni się od konserwacji paneli. W przypadku pokryć dachowych taśmą istnieje jednak ryzyko uszkodzenia w wyniku ruchów pokrycia wywołanych wahaniami temperatury. Uszkodzenia tego typu powstają w następstwie rozszerzenia 144 Nawet niewielkie powierzchnie, takie jak na oknach mansardowych, muszą być prawidłowo mocowane. Systemy rynnowe Systemy rynnowe, razem z zewnętrznymi lub wewnętrznymi rurami spustowymi, służą do odprowadzania wody z dachu. Podczas przeglądów konserwacyjnych sprawdza się następujące elementy: • nachylenie rynny, • szczelność łączeń, • mocowania obejm / obudowy rur, • uszkodzenia mechaniczne kanałów, na przykład • po usunięciu śniegu, • uszkodzenia korozyjne, stan powierzchni, • uszkodzenia powstałe w wyniku rozszerzalności • cieplnej, • łączenia między rynnami a pokryciem dachowym. W przypadku dachów krytych łupkiem oraz dachów krytych dachówką ważne jest, aby sprawdzić rynny i skontrolować ilość wody spływającej z pokrycia dachowego. Istnieje ryzyko powstania korozji ciernej w tych elementach pokryciowych. Jeśli rynna stojąca jest tak ułożona, że każdy przeciek może uszkodzić ścianę poniżej, należy montować ochronne obróbki blacharskie (blachy okapowe). Należy też sprawdzić, czy ochronne blachy okapowe są zamontowane i w jakim są stanie. Rynny stojące i rynny koszowe Rynny stojące są zwykle używane do odprowadzenia wody z dachu razem z zewnętrznymi rurami spustowymi. Podczas przeglądu konserwacyjnego trzeba sprawdzić następujące elementy: Kosze zlewowe często mają wewnętrzne rury spustowe. Są trzy główne rodzaje koszów zlewowych: • • • • • • • • • nachylenie rynny stojącej, szczelność łączeń, mocowania, uszkodzenia mechaniczne, uszkodzenia spowodowane rozszerzalnością, łączenia między pokryciem dachowym a rynną koszową, takie jak przy płytach bocznych przy warstwie filcu, uszkodzenia wywołane korozją. • kosze zagłębione, • kosze z wbudowanym nachyleniem, • kosze bez wbudowanego nachylenia. Podczas przeglądu konserwacyjnego trzeba sprawdzić następujące elementy: • • • • • • • • nachylenie rynny koszowej, szczelność łączeń, uszkodzenia mechaniczne, uszkodzenia spowodowane rozszerzalnością, łączenia pomiędzy pokryciem dachowym a rynną koszową, uszkodzenia wywołane korozją, stan przelewów. Zawsze należy upewnić się, że rynna jest oczyszczona ze śmieci. Czy rynna koszowa jest szczelna? Czy są jakieś pęknięcia lub inne uszkodzenia? Czy mocowanie jest prawidłowe? Rynny koszowe – włącznie z kanałami rynnowymi – to jedne z najważniejszych detali dachu i dlatego ich przegląd i konserwacja musi być dokładna. W zimie należy usuwać zalegający w nich śnieg w taki sposób, aby nie uszkodzić pokrycia dachowego – przy użyciu drewnianej szufli. 145 Rynny koszowe Rynny koszowe powstają na linii przecięcia dwóch spadzistych zwróconych do siebie połaci dachowych. Woda spływa nimi do innych rynien, takich jak rynny stojące, kanały dachowe, itp. Podczas przeglądu konserwacyjnego trzeba sprawdzić następujące elementy: • szczelność łączeń, • uszkodzenia mechaniczne, • uszkodzenia spowodowane rozszerzalnością, • łączenie pomiędzy rynną koszową a pokryciem • dachowym, • uszkodzenia wywołane korozją. Rynny W rynnach i rurach spustowych, a także na brzegach dachu, nawet tego zaprojektowanego i wykonanego przez ekspertów, może tworzyć się lód. Potężne naciski oraz uginanie się dachu może prowadzić do zmian w nachyleniu rynien. W najgorszym wypadku może nawet dojść do zapadania się dachu lub pojawienia się miejsc z wodą stojącą. Jeśli używany jest podkład filcowy, blacha brzegowa może rozerwać filc. Podczas przeglądu konserwacyjnego trzeba sprawdzić następujące elementy: • nachylenie, • szczelność łączeń, • blacha brzegowa (korozja), powstawanie pęknięć w filcu, • elementy mocujące (haki). Naciski spowodowane lodem na okapie, rynna stojąca i rura spustowa. Kiedy fasada jest wykonana z materiału wchłaniającego wodę, złącze podłużne zawsze musi być odwrócone od fasady, aby zapobiec uszkodzeniu tynku, gdyby lód spowodował rozerwanie rynny. Ilustracja pokazuje złącze, które zostało rozerwane lodem. Tę rurę należy wymienić. 146 Rury spustowe Powstawanie lodu w rurach spustowych może prowadzić do pęknięć złączy podłużnych. Słabe łączenia mogą powodować powstawanie luzów i rozjeżdżanie się rur. Sitka, rynny ściekowe Rynny ściekowe są najbardziej delikatnymi elementami w koszach zlewowych. Muszą one być szczelne, bez względu na rodzaj materiału, z którego wykonane jest pokrycie dachowe. Materiał użyty na rynny ściekowe, a także na sitka, to zwykle stal nierdzewna lub miedź. Należy dobrze sprawdzić szczelność złączy na rynnach ściekowych. Właściwości korozyjne wody Czasami mogą pojawiać się dziury w pokryciu w miejscu, gdzie woda styka się z powierzchnią miedzi. Dzieje się tak dlatego, że w tym właśnie miejscu nie może powstać ochronna warstwa tlenku; spływająca woda ma bowiem własności kwasotwórcze. W tym wszystkim uwzględnić również należy intensywne zużycie ciernokorozyjne. Jeśli spływająca woda zawiera piasek pochodzący z filcu lub zabrudzonego dachu, takie zużycie ciernokorozyjne jest jeszcze większe. Czy złączka rury spustowej jest mocowana do ściany? Woda deszczowa nie może spływać na żaden dach znajdujący się poniżej bez specjalnego systemu odprowadzającego. W tym przypadku otwarty kanał prowadzi wodę do rynny dachu znajdującego się poniżej. Kanał ten jest mocowany do najbliższego rąbka stojącego. Obróbki blacharskie rur Wszelkie otwory w pokryciu dachowym muszą być wykonane, aby zapewnić szczelność dachu. Nieszczelności mogą pojawić się w następstwie uszkodzeń mechanicznych, opadów śniegu lub korozji. Dokładnie należy sprawdzić połączenia na obróbkach blacharskich rur i innego rodzaju przejściach przez dach. Kwaśny deszcz, który jest stężony i spływa z plastikowego dachu uniemożliwia tworzenia się ochronnej warstwy tlenku na pokryciu z miedzi znajdującym się poniżej. Od kilku lat dużą uwagę przykłada się do zjawiska powstawania w kanałach z miedzi dziur w następstwie zużycia ciernokorozyjnego. Prawdopodobnie istnieją dwie przyczyny tego problemu: zmiana metod budowlanych i fakt, że woda deszczowa ma dzisiaj silniejsze własności kwasotwórcze. Jeśli woda spływa w dużych ilościach z powierzchni obojętnych chemicznie, takich jak filc, cegła czy też łupek, na powierzchnię z miedzi, płat, na który spływa taka woda lub po prostu płat zabezpieczający (mocowany tak, aby można go było łatwo wymienić) należy mocować wyżej miejsca, na który spływa taka woda. Dachówka ta Ła Osłony Na większości budynków znajdują się jakieś osłony otworów wentylacyjnych lub kominów. Konieczne jest sprawdzenie ich szczelności i mocowania. Należy też sprawdzić, czy nie występują mechaniczne uszkodzenia lub wywołane korozją. Należy sprawdzić montaż żaluzji wentylatora oraz ich odporność na penetrację śniegu i deszczu. Istnieje duże ryzyko wystąpienia uszkodzeń wywołanych korozją w miejscach za przegrodami, szczególnie jeśli nie ma górnej blachy kominowej (nachylenia), śmieci nie są sprzątane i te miejsca nie są regularnie czyszczone. a kow Kontrłata ów ch da Podkład z filcu Blacha okapowa Blacha wlotowa Blacha wlotowa przy okapie z rynną miedzianą na dachu krytym dachówką. Należy sprawdzić osłony, obróbki boczne i górne, czy nie występują uszkodzenia wywołane korozją, czy są szczelne. Należy sprawdzić ich mocowania. Czy są one zabezpieczone przed owadami? Czy jest zamontowana górna blacha kominowa, która może odprowadzić wodę? 147 Okna połaciowe Okna połaciowe należy sprawdzać w taki sam sposób, jak włazy dachowe. Konieczne jest również sprawdzenie szklenia: kitu i szczelności uszczelek ram okiennych. Należy również sprawdzić, czy nie są pęknięte szyby. Dachy uskokowe, wentylatory gazów palnych W przypadku dachów uskokowych, należy sprawdzić szczelność i połączenia między pokryciem dachowym a konstrukcją nośną. Czy występują przecieki, uszkodzenia wywołane korozją, uszkodzenia mechaniczne, potłuczone szyby, itp.? Należy również sprawdzić wszelkie złącza ruchome. Włazy dachowe Należy szczególnie dokładnie sprawdzić obróbki blacharskie. Sprawdza się także połączenia pomiędzy pokryciem dachowym a włazem. Czy jest zainstalowana blacha kominowa? Okna mansardowe Okna mansardowe i konstrukcje dachowe przykrywające pomieszczenia wentylacyjne często przypominają niewielkie budynki zbudowane na innych większych budynkach. Często charakteryzują się one takimi samymi detalami jak dach, jedynie odpowiednio mniejszymi. Zatem pokrycie i łączenia muszą być sprawdzone w taki sam sposób, jak na dachu. Należy pamiętać, że ściany kalenicowe i szczytowe są częściami dachu najbardziej narażonymi na działanie nacisków wiatru. 148 Należy szczególnie dokładnie sprawdzić obróbki blacharskie. Sprawdza się także połączenia między pokryciem dachowym a włazem. Kominy Obróbki kominowe uważane są za elementy narażone na działanie warunków atmosferycznych. W krótkim czasie zanieczyszczenia w powietrzu mogą prowadzić do korozji. W przypadku kominów kotłowni na daszki kominowe często zakłada się blachy ołowiane, choć obecnie zaleca się pokrycia z blachy nierdzewnej. Złącza mogą być narażone na działanie korozji lub mogą mieć pęknięcia i z tego względu należy je dokładnie sprawdzić. Należy sprawdzić, czy osłony i obróbki boków nie mają śladów korozji, nieszczelności lub uszkodzeń mechanicznych. Obróbki stykowe Blachy stykowe są instalowane na złączach pomiędzy dachem a wyższymi ścianami. Obróbki te mogą mieć różne kształty, w zależności od materiału pokryciowego i rodzaju konstrukcji. W niektórych przypadkach blachy stykowe są tak zaprojektowane, żeby umożliwiać wentylację dachu. Należy sprawdzić, czy blachy stykowe nie wykazują śladów uszkodzeń wywołanych korozją, rozszerzalnością (ruchami pokrycia) oraz czy nie wykazują też uszkodzeń mechanicznych. Złącza między różnymi materiałami należy sprawdzić pod względem szczelności. Mocowania również należy sprawdzić. W przypadku blach stykowych należy sprawdzić ich mocowania oraz szczelność, a także czy nie ma uszkodzeń wywołanych korozją, rozszerzalnością czy też mechanicznych. Płyty podwieszane, obróbki deski szczytowej Pokrycie dachowe kończy się elementami wystającymi, np. kalenicą, płytą podwieszoną lub obróbką deski szczytowej. Należy sprawdzić, czy płyty podwieszane itp. nie wykazują śladów uszkodzeń wywołanych korozją. Należy też sprawdzić tam, gdzie jest to konieczne, szczelność oraz mocowania. Kwaśny deszcz staje się lekko miedziawy, kiedy spływa po powierzchni pokrytej miedzią. Jeśli na przykład bladokamienny segment wchodzi w kontakt z taką wodą, zmieni on kolor na niebiesko-zielony. Innym skutkiem działania wody, która zawiera miedź jest to, że w momencie kontaktu z metalami mniej szlachetnymi, takimi jak glin, żelazo czy cynk, może powodować korozję galwaniczną. Kalenice, obróbka kalenicy Istnieje wiele różnych rodzajów kalenic, których można używać w zależności od konstrukcji dachu. Jedną wspólną cechą wszystkich kalenic jest to, że muszą one mieć odpowiednie nachylenie, zapobiegające gromadzeniu się wody. Jeżeli kalenica nie jest nachylona, istnieje duże ryzyko penetracji wody przez złącza poprzeczne obróbki kalenicy. Należy sprawdzić mocowania obróbki kalenicy, szczególnie w miejscach narażonych na działanie wiatru. Jeśli fasada pokryta jest tynkiem, cegłą lub innym materiałem wchłaniającym wodę, ważne jest, aby sprawdzić, czy płyta podwieszona jest uszczelniona i ma odpowiedni gzyms chroniący fasadę. Z tego względu bardzo ważne jest, aby dokładnie sprawdzić, czy woda spływająca po powierzchniach z miedzi jest prawidłowo odprowadzana. Wszystkie obróbki blacharskie na ścianach krytych tynkiem powinny być zakończone listwą gzymsową odstającą przynajmniej 60 mm od ściany. Fasady wykonane z materiałów nieodpornych na działanie wody, takich jak tynk, piaskowiec, cegła, drewno, itp., muszą być chronione przed bezpośrednim działaniem deszczu, śniegu, deszczu ze śniegiem i gradem. Woda spływająca lub skapująca się na takie fasady powoduje przede wszystkim brzydkie zacieki, ale poza tym istnieje ryzyko, że mróz spowoduje pęknięcia w tynku, a elementy drewniane zaczną butwieć. Odpowiednio dobrane, niewymagające konserwacji pokrycie z miedzi daje idealną ochronę okładziny, obróbek okiennych, listew gzymsowych, blach stykowych, itp. Warto dbać o piękny dach. Oprócz wspomnianych wyżej detali na dachach często mocuje się różnego rodzaju inne urządzenia, które także muszą być sprawdzone podczas przeglądu konserwacyjnego. Anteny TV, reklamy, piorunochrony, itp., które są często instalowane na dachach, muszą być mocowane w taki sposób, aby nie uszkodzić pokrycia dachowego, ani nie utrudniać dachowi spełniania jego funkcji. Należy sprawdzić szczelność dachu w miejscach łączenia oraz wytrzymałość mocowań. Woda, która zawiera miedź, może odbarwić blade powierzchnie i powodować korozję. Szeroka listwa gzymsowa fasady instalowana z rynną umożliwia odprowadzanie wody. Takie listwa gzymsowe są wykonane w taki sam sposób, jak pokrycie dachowe. Prawidłowo wykonane detale oraz prawidłowa konserwacja to ważne elementy zapewniające prawidłowe funkcjonowanie dachu. 149 Szacunkowe koszty Przy konstruowaniu nowych lub renowacji starych budynków, deweloper czy też zarządca nieruchomości staje przed szeregiem wyborów i decyzji niosących ze sobą określone skutki finansowe. Konsekwencje tych wyborów i decyzji, dobre i złe, często nie są wyraźnie odczuwalne aż do momentu rzeczywistego zarządzania budynkiem. Wykonywane są bardzo dokładne obliczenia przychodu, kosztów i nakładów ponoszonych podczas okresu zarządzania. Dla poszczególnych projektów przygotowuje się dokładne budżety oraz wydatki długoterminowe. Dobre materiały, o które się dba, dają dobre, długotrwałe efekty – jest to niezawodna zasada przyświecająca inwestycjom budowlanym w dzisiejszych czasach. Wybór materiałów budowlanych odpowiedniej jakości wcześniej czy później przekłada się na koszty. Przy wyborze materiałów na pokrycie powierzchni zewnętrznych budynku, konieczne jest oszacowanie kosztów dla całego okresu zarządzania budynkiem lub okresu kredytowania, które wyraźnie pokazują skutki zastosowania różnych materiałów dla całościowego utrzymania budynku. Należy wziąć pod uwagę jak najwięcej czynników, które mają znaczenie dla ogólnego funkcjonowania budynku, takich jak np.: okresy użytkowania zastosowanych materiałów, wymagania konserwacyjne, estetyka, trwałość, atrakcyjny wygląd, itp. Jednym z ważnych parametrów dla uzasadnionego ekonomicznie funkcjonowania budynku jest tak zwany „okres użytkowania” różnych materiałów. Okres użytkowania budynku powinien być liczony w taki sposób, by można było uzyskać prawidłowe wyliczenie obejmujące skutki zastosowania danych materiałów w długim okresie czasu. Czy mówimy o dziesięciu, pięćdziesięciu czy stu latach; a może jeszcze dłuższym okresie? W taki sam sposób należy oceniać trwałość różnych materiałów. Pod uwagę należy wziąć koszty oraz przerwy na konieczną konserwację, naprawy i wymianę materiałów podczas okresu eksploatacji budynku. Znalezienie precyzyjnych informacji dotyczących okresu użytkowania oraz wymagań konserwacyjnych materiałów przeliczonych na koszty może być trudne, ale dostępne są informacje na temat często stosowanych materiałów tradycyjnych. Wszystko to wpływa zatem na długość użytkowania budynku, częstość napraw i zakres konserwacji. Istotna jest również jakość pracy wykonanej na miejscu budowy. Pokrycie z metalu najwyższej klasy powinni instalować wysoko wykwalifikowani dekarze. Przy zastosowaniu takiego materiału jak miedź, która jest bardzo trwała i posiada długi okres użytkowania, może się zdarzyć, że ten okres użytkowania będzie dłuższy niż potencjalny okres użytkowania budynku. W takim przypadku wartość, którą przedstawia miedź na koniec okresu użytkowania budynku, należy również wziąć pod uwagę w trakcie przygotowania kosztorysu. Pod uwagę należy również wziąć koszt kapitału, tak by dokonać względnego porównania kosztów powstających w różnych okresach. Poziom tego kosztu ma ostateczne znaczenie dla wyniku kosztów szacunkowych. Miedź ma długi okres użytkowania 150 Poniższe przykłady kosztów rocznych, wyliczonych dla nowej instalacji dachu o powierzchni 641m2, stanowią podstawę dla wyboru ekonomicznie uzasadnionej opcji pokrycia dachowego. Oczekiwany okres użytkowania budynku w tym przypadku wynosi 60 lat. Podstawą tych rocznych wyliczeń jest wykaz kosztów na grudzień 1998. Opcja 1:Pokrycie z blachy miedzianej, 0,6 mm po € 60 za metr kwadratowy. Okres użytkowania 100 lat. Opcja 2:Pokrycie z blachy stalowej malowanej fabrycznie, 0,6 mm po € 40 za metr kwadratowy. Okres użytkowania 40 lat. Nakłady początkowe: Opcja 1: 60 x 641 = € 38 460 Opcja 2: 40 x 641 = € 25 640 Koszty konserwacji: Opcja 1: €0 Opcja 2: Remonty co 10 lat + wymiana po 40 latach: malowanie po € 9 za metr kwadratowy = € 5 769 wymiana po € 40 za metr kwadratowy = € 25 640 Koszty operacyjne: Nie ma różnicy pomiędzy opcją 1 a 2. Koszty roczne, opcja 1: € 38 460 (nakłady początkowe) / 60 (okres użytkowania budynku) = € 641 Koszty roczne, opcja 2: € 25 640 (nakłady początkowe) + € 14 457 (konserwacja i wymiana podczas okresu użytkowania) / 60 = € 668 ... ponowne malowanie, po 10 latach: 0,6755* x 5 769 (koszt ponownego malowania) = 3 896,9 ... ponowne malowanie, po 20 latach: 0,4563* x 5 769 = 2 632,3 ... ponowne malowanie, po 30 latach: 0,3083* x 5 769 = 1 778,5 ... ponowne malowanie, po 40 latach: 0,2082* x 25 640 (koszt ponownego malowania) = 5 338,2 ... ponowne malowanie, po 50 latach: 0,1407* x 5 769 (koszt ponownego malowania) = 811,6 €14 457,5 * współczynniki 0,6755, 0,4563, 0,3083, 0,2082 oraz 0,1407 dotyczą zniżek na poziomie 4 % odsetek w okresie 10 lat, 20 lat, itd. 151 Ocena: Przykład wskazuje, że na etapie zakupu materiałów konieczne jest przygotowanie szacunkowego kosztorysu dla całego okresu zarządzania budynkiem, aby otrzymać wiarygodne dane dotyczące kosztów rzeczywistych. Niskie ceny zakupu, tak jak w tym przypadku, mogą oznaczać wyższe od planowych koszty operacyjne w trochę dłuższym okresie. Ponadto w naszym przykładzie po 60 latach użycia wartość pokrycia z miedzi jest niemała w momencie jej sprzedaży lub przekazania do wtórnego przetworzenia. Z badania przeprowadzonego przez firmę Davies Langdon Consultancy w Wielkiej Brytanii jasno wynika, że zarówno miedź, jak i stal nierdzewna, są najoszczędniejszymi materiałami stosowanymi na wszelkiego rodzaju pokrycia dachowe, których okres użytkowania przekracza 60 lat. Rysunki takiego samego budynku przesłano do różnych firm dekarskich na terenie całej Wielkiej Brytanii. Następnie poproszono te firmy o wycenę – jeśli tylko było to możliwe – kompletnego pokrycia dachowego przy użyciu różnych materiałów, jak również o sprecyzowanie, jak często różne pokrycia dachowe należy poddawać konserwacji oraz naprawie lub wymianie, a także, jaki byłby ich koszt. Firmy poproszono również o obliczenie na podstawie ich doświadczenia w pracy z różnymi materiałami, jakie byłyby okresy użytkowania wycenianych pokryć dachowych. Wyniki badania były pozytywne dla pokrycia z miedzi oraz stali nierdzewnej. Miedź Aluminium Ołów Stal nierdzewna Cynk Dachówki z gliny Dachówki z betony Łupek Asfalt Filc ROK 152 Wyniki badania, zebrane i przedstawione w formie graficznej przez Davies Langdon Consultancy. Kasety z miedzi. Trondheim, Norwegia. 153 Zakłady Outokumpu Poricopper, Finlandia. 154 Grupa Outokumpu Outokumpu jest firmą zajmującą się wydobyciem i rafinacją metali, która specjalizuje się w produkcji miedzi, niklu, cynku i stali nierdzewnej. Grupa uważana jest za jednego z wiodących światowych dostawców półwyrobów z miedzi, aktywnie działających na wszystkich ważnych światowych rynkach produktów z miedzi. Grupa Outokumpu rozwinęła własną technologię oraz posiada fachową wiedzę na temat rozwiązań opartych na zastosowaniu metali, stała się również liderem na rynku wielu produktów specjalnych. Jedną z głównych zasad stosowanych we wszystkich działach wewnątrz grupy jest zasada wspólnej pracy z klientami, dzięki czemu grupa może oferować wszystkim klientom z różnych branż wyjątkowe produkty. Może wypracowywać rozwiązania w dziedzinie metalurgii i technologii przetwarzania, wykorzystując kompetencje grupy Outokumpu. Działania grupy w Dziale Produktów z Miedzi składają się z dwóch rodzajów operacji o praktycznie identycznym poziomie sprzedaży: z jednej strony działania na skalę globalną oparte o własne procesy metalurgiczne jak i przetwórcze grupy Outokumpu, a z drugiej strony działania na rynku USA oraz Europy, gdzie spółka również sprzedaje produkty wytwarzane w technologii tradycyjnej. Miedź jest głównie wykorzystywana w budownictwie w instalacjach grzewczych, klimatyzacyjnych oraz sanitarnych, jak również na pokrycia dachowe i fasady. Innym dużym odbiorcą miedzi jest przemysł energetyczny i elektroniczny oraz motoryzacyjny i telekomunikacyjny, gdzie miedź znajduje wiele różnych zastosowań. Główne zakłady spółki Outokumpu w Finlandii obejmują huty miedzi w Harjavalta i Kokkola, zakład produkcji półwyrobów w Pori oraz hutę wyrobów specjalnych w Tornio. Dalsza rafinacja jest prowadzona przez wiele spółek szwedzkich mających swoje korzenie między innymi w AB Svenska Metallverken. Spółka zatrudnia 19 000 członków załogi, a jej łączna sprzedaż netto w roku 2000 wyniosła ponad pięć miliardów EUR. Siedziba spółki mieści się w Espoo, tuż obok Helsinek. Metale rodzime Metale rodzime Outokumpu OY Główna działalność spółki Outokumpu obejmuje wydobycie i ekstrakcję cynku, miedzi i niklu, jak również produkcję metalu. Grupa odpowiada za 3% światowej produkcji cynku, 2% światowej produkcji miedzi oraz 4% światowej produkcji niklu. Jedna trzecia ilości metalu produkowanego przez grupę jest sprzedawana po cenach obowiązujących na rynkach światowych do innych działów grupy. Produkty z miedzi Outokumpu Copper Products OY Copper Products działa globalnie na wszystkich rynkach obrabianych produktów z miedzi. Dział ten ma bardzo silną pozycję w różnych krajach, szczególnie w USA i Europie. Technologia Outokumpu Technologi OY Dział ten zapewnia technologię procesów metalurgicznych oraz przetwarzania. Dział Outokumpu Technology oferuje szeroką gamę produktów technologicznych, fachową wiedzę techniczną, zakłady oraz procesy, park maszynowy i wyposażenie, jak również usługi w zakresie projektowania, planowania oraz wydobycia, a także przemysłu metalurgicznego. Stal nierdzewna Avesta Polarit AB Outokumpu jest właścicielem Avesta Polarit – jednego z najbardziej ekonomicznych producentów stali nierdzewnej na świecie. 155 MIEDŹ W ARCHITEKTURZE Tę książke MIEDŹ W ARCHITEKTURZE, można opisać zarówno jako publikację informacyjną jak również źródło inspiracji, używane przez czytelnika według uznania. Na stronach tej książki znajdą Państwo zarówno wiedzę ogólną jak również sposoby i przykłady rozwiązań.
