CO POWINIEN WIEDZIEĆ PRODUCENT NA TEMAT WYROBÓW CERAMICZNYCH

Podstawowymi materiałami stosowanymi do budowy od dawna były: glina naturalna i wypalona (cegła), kamień oraz drewno. Gliny powstają wskutek erozji skał zawierających skalenie. Dwutlenek węgla i woda powodują przekształcenie skalenia (ortoklazu) w kaolinit, główny składnik glin. Oprócz kaolinitu, gliny zawierają wiele domieszek, z których najczęściej występujące to: kwarc, mika, tlenki żelaza. Skład mineralogiczny wpływa na plastyczność gliny. Przyjmuje się, że plastyczność jest spowodowana płytkową budową minerałów ilastych, otoczonych cienką błonką wody oraz bardzo duże rozdrobnienie substancji ilastej. I dlatego też glina posiadająca (w przeciwieństwie do kamienia i drewna) cechy urabialności plastycznej po zarobieniu z wodą była wykorzystywana do sztukowania różnych ścian jam mieszkalnych i budowli z wikliny. Różnego rodzaju suszone bryły, bryłki i kształtki z gliny, suszone na słońcu, łączone rozrzedzonym wodą iłem, stały się prototypem współczesnej cegły. Obok cegły, która szczyci się długim stażem, dachówka ceramiczna to materiał budowlany, który wciąż jest stosowany i nie zanosi się, aby było inaczej. Popularność zyskała przede wszystkim dzięki swoim właściwościom użytkowym. Cegła i dachówka ceramiczna stworzyły nowe możliwości. Budowle były wyższe, bardziej różnorodne, jasne wewnątrz. Wznoszono je szybciej i łatwiej. Były trwałe, nie niszczały podczas zmiennych pór roku, chroniły przed mrozem, śniegiem, obfitymi deszczami i upalnym słońcem, a nawet ogniem. Ceramika budowlana obejmuje wyroby formowane i wypalane ze specjalnie przygotowanej mieszanki, której głównym składnikiem jest glina. Wyroby ceramiczne należą do podstawowych materiałów budowlanych, o dość wszechstronnym zastosowaniu. Wyroby ceramiczne są szczególnie cenione w budownictwie ze względu na bardzo dobre parametry techniczne, naturalne pochodzenie i wielowiekową tradycję ich wytwarzania.

I tak najważniejsze z ich zalet można podsumować następującymi stwierdzeniami:

• elementy budynków wykonane z ceramiki budowlanej są wyjątkowo trwałe, odporne na korozję atmosferyczną, co ma szczególne znaczenie w dzisiejszych czasach, charakteryzujących się wysokim stopniem skażenia środowiska naturalnego;
• elementy budynków wznoszonych z wyrobów ceramiki budowlanej mogą być realizowane siłami własnymi przyszłego użytkownika, a kształtowanie wystroju zewnętrznego i wewnętrznego budynku jest stosunkowo proste;
• ściany budynków wykonanych z wyrobów ceramiki budowlanej charakteryzują się dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi, a jednocześnie doskonale akumulują ciepło i przepuszczają parę wodną; cechy te sprawiają, że mikroklimat pomieszczeń o takich ścianach jest znacznie korzystniejszy dla istot żywych od występującego we wnętrzach stworzonych przez użycie innych wyrobów o podobnym zakresie stosowania;
• wyroby ceramiki budowlanej są produktami ekologicznymi, gdyż są wykonane z naturalnych surowców, nie emitują żadnych związków szkodliwych dla organizmów żywych, co sprawia, że są powszechnie stosowane w budownictwie mieszkalnym;
• ściany z wyrobów ceramiki budowlanej, w tym szczególnie ściany wewnętrzne wykonane z cegieł, mają bardzo dobrą izolacyjność akustyczną, co zabezpiecza poszczególne pomieszczenia budynku przed hałasem zewnętrznym;
• wyroby ceramiki budowlanej charakteryzują się wysoką odpornością ogniową, co umożliwia wykonanie z nich nie tylko ogniotrwałych ścian i stropów, ale nawet całych fragmentów budynku.

Historia ceramiki jest częścią historii i odzwierciedla zmieniające się zwyczaje i rytuały cywilizacyjne.

ROZWÓJ CEGŁY NA PRZESTRZENI WIEKÓW

Produkcja cegieł zapoczątkowała się w starożytnym Wschodzie, głównie w cywilizacjach nad Eufratem i Tygrysem oraz Nilem. Najstarsze ślady sięgają VII tysiąclecia p.n.e, wówczas odkryto najstarsze budynki, którymi były domy znane ze Starego Testamentu jak domy tworzące Jerycho, powstałe z glinianych cegieł ok. 8 tys. lat p.n.e. W tamtych czasach cegłę wykonywano dwoma sposobami, a mianowicie suszona w cieniu i dosuszana na słońcu ( tzw. surówka) oraz wypalana w piecu. Jednak cegły ręcznie formowane z dodatkowa warstwą cegły palonej również miały swój duży rozwój przy budowie świątyń Uruk. W czasie powstawania miasta, wykorzystano cegły płasko wypukłe do budowy muru warownego. Pod koniec IV tysiąclecia p.n.e. w Mezopotamii do ważniejszych budowli zaczęto używać cegły wypalanej. Budowle z mało wytrzymałej cegły mułowej pokrywano z zewnątrz cegłą wypalaną, odporną na różne warunki atmosferyczne. Ściany od zewnętrznej strony pokrywano warstwą ochronną, którą wykonywano z cegły palonej, pokrytej barwnym szkliwem ( np. Święta Ulica i brama Isztar w Babilonie).Pałac Nabuchodonozora II a także wiele innych budowli Babilonu miały ściany z wypalanej, szkliwionej, kolorowej cegły. Około 2000 lat przed naszą erą rozpoczęła się budowa wieży w Babilonie. Podstawowym materiałem budowniczym była cegła, dzięki której nastąpiła intensywna rozbudowa. Trzy rzędy ceglanych murów z wieżami i bramami  jedna z nich to słynna brama Isztar. Otaczało i jednocześnie chroniło ogromną wschodnią część metropolii po stronie Eufratu. Wraz z podbojem Wschodu przez Aleksandra Wielkiego w IV w. p.n.e. upadła technika zdobienia ceramiki.

W starożytnej Azji m.in. a Indiach, Chinach i Indonezji rozpowszechnione głównie były cegły suszone i wypalane.

W Ameryce w okresie prekolumbijskim stosowana była również cegła suszona zwana adobą.

Następnym najważniejszym miejscem rozpowszechnionym z budowania z cegły mułowej był Egipt.

Cegłę mułową stosowano od ok. 4 tysięcy lat p.n.e. natomiast cegłę wypalaną stosowano dopiero ok. 50 roku p.n.e.

W Grecji do budowy głównie wykorzystywano drewno i kamień, ale na mniejszą skalę użytkowano również starannie suszonymi cegłami. Grecy stosowali cegłę paloną rzadko i dopiero od IV w. p.n.e. Dzięki Rzymianom cegła trafiła do Europy, gdzie nastąpił wzrost jej popularności i zastosowania w budownictwie.

Wykorzystywano głównie beton, ale do wznoszenia ścian nadal stosowano cegłę mułową wypalaną i zaprawę wapienną. Początkowo Rzymianie używali cegły surowej, suszonej na słońcu. Przed niekorzystnym działaniem warunków atmosferycznych zabezpieczano ją tynkiem. Później – podobnie jak w starożytnej Mezopotamii zaczęto stosować cegłę paloną. Kiedy materiał był wbudowywany w miejscu narażonym na zawilgocenie, zabezpieczano go dodatkowo specjalnym roztworem.

W czasach panowania Juliusz Cezara (5944 r. p.n.e.) nastąpił duży rozwój cegły wypalanej. Jednak po upadku Imperium Rzymskiego (V w n.e.) wszystkie osiągnięcia Rzymskie przejęło Cesarstwo Bizantyjskie, przy czym dokonano większego dotychczas rozwoju i udoskonaleń.

Budownictwo naszej ery niezależnie od stylu także sięgało po cegłę. Była ona doceniana szczególnie w regionach, w których trudno dostępny był dobrej jakości kamień – m.in. w Niemczech, Holandii. W XI w. n.e. na całą Europę rozpowszechniła produkcja cegieł z Hiszpanii. We Francji wraz z utworzeniem się nowego stylu w architekturzegotyk nastąpiło duże zapotrzebowanie na wypalaną cegłę, która stała się podstawowym materiałem budowlanym. Gotyk w rożnych odmianach dotrwał do wieku XV, rozprzestrzenił się głównie na obszarze Anglii, Hiszpanii, Niemiec, Niderlandów i krajów skandynawskich. Cegła stała się podstawowym materiałem do budowy młynów, pierwszych fabryk, czy magazynów portowych. W okresie rewolucji przemysłowej drewno w konstrukcjach budowlanych zaczęto zastępować żeliwem, które w połączeniu z ceglanym murem zwiększało bezpieczeństwo pożarowe.

Największy rozwój w zakresie produkcji cegieł przypada na II połowę XIX wieku. Związany jest z trzema zasadniczymi odkryciami technicznymi:

• z konstrukcją pieca kręgowego Hoffmanna w 1857roku;
• z wprowadzeniem mechanicznej prasy ceglarskiej przez Schlickeysena w latach 18601870,
• z wprowadzeniem sztucznych suszarni Kellera pod koniec XIX wieku.

W Polsce rozwój cegły zapoczątkowany był w XIII wieku pod wpływem osiągnięć krajów zachodnich. Rozkwit gotyku wpływał dominująco na rolę, udoskonalanie i produkcje cegieł. Główny rozkwit budownictwa zawdzięcza się Kazimierzowi Wielkiemu, z którym to wiąże się, że „zastał Polskę drewnianą, a zostawił murowaną”. To on otoczył murami 27 miast i wzniósł 53 zamki. Za czasów władania Zygmunta Augusta zaznaczył się wzrost produkcji i poprawa jakości wapna i cegły, a sam Zygmunt August ustalił pierwszą w Polsce normę budowlaną, ustalając przepisowe wymiary cegły na 3 x 6 x 12 cali.

Stopniowo z wiekiem XIX pojawiła się moda na stawianie budynków ceglanych w stanie surowym. Następnie w kolejnym wieku, a mianowicie w XX zaczęto wprowadzać tynkowanie budynków, a wraz z tym rozwojem coraz częściej stosowano pustaki betonowe zamiast cegieł, oraz wytwarzano płyty betonowe, co wpłynęło niekorzystnie na dalsze zapotrzebowanie na cegłę. Spowodowało to zmniejszenie jej produkcji. Współczesnym już przełomem w rozwoju tego materiału okazała się produkcja „ciepłej ceramiki”, czyli ceramiki poryzowanej. Zastosowanie w procesie produkcyjnym domieszek z mączki drzewnej lub trocin, ulegającym wypaleniu podczas wypału ceramiki w piecu, powoduje powstanie w strukturze materiału sieci mikroporów, znacznie poprawiających właściwości termoizolacyjne.

HISTORIA DACHÓWKI

Od początków powstania życia ludzkiego, szukano schronień i bezpieczeństwa pod dachem. Ludzkość wraz z biegiem lat tworzyła nowe idee miejsc zamieszkania. Początkowo były to jaskinie, szałasy, jednak to nie było tym, o czym marzyli. Pierwsze konstrukcje dachowe zbudowane przez człowieka składały się z gałęzi i liści.

Pierwsze dachówki, czyli płaskie płyty gliniane mają swoje początki ok. 800 lat p.n.e., a zapoczątkowali je Etruskowie.

W Grecji ok. 100 lat później pojawiła się dachówka przypominająca współczesną. Dachówki o kształcie rynnowym kładzione obok siebie wytwarzano w Cesarstwie Rzymskim. Dachówki rzymskie, które znaleziono na obszarze Moraw południowych i Słowacji południowej miały płaski prostokątny kształt o grubości ok. 3 cm. Zachowały się dachówki o długości od 65 do 115 cm, szerokości od 47 do 85 cm.

Z biegiem lat dążono do uzyskania większej szczelności i w związku z tym zaczęto łączyć dachówki od góry półokrągłymi dachówkami. Ta forma dachówek znana jako MnichMniszka i zawędrowała wraz z podbojami na tereny Francji i Hiszpanii. Układano je parami na dachach domów, obiektów zabytkowych lub sakralnych. Wraz z rozwojem miast zaczęto produkować i stosować płaską dachówkę „karpiówkę”, w dużej ilości na dachach domów mieszkalnych. Typowe karpiówki były to przeważnie prostokąty o zaokrąglonej dolnej powierzchni.

Z rozkwitem i rozbudową miast powstawały nowe kształty dachówek. Od XV wieku n.e. z terenu Holandii rozpowszechniły się dachówki w kształcie fali. Najpierw produkowano jedynie dachówki podłużnie ciągnione. W miarę rozwoju nowych technologii wymyślono dachówki o bardziej zróżnicowanej formie  tzw. zakładkowe. Posiadały one zakładki podłużne i poprzeczne, które zachodząc na siebie przy układaniu zapewniały dużą szczelność pokrycia. Bracia Gillardoni w Altkirch wytworzyli pierwsze dachówki zakładkowe, natomiast pierwszą przemysłowo produkowaną dachówką zakładkową była marsylka opatentowana w Niemczech przez Ludovici w 1874 r. Marsylka o powierzchni żłobkowanej wzdłuż wszystkich krawędzi po ułożeniu na dachu nadaje mu zróżnicowany, oryginalny wygląd. Do tej dachówki zastosowano po raz pierwszy dachówkę boczną (szczytową). Szczelność pokrycia między dachówkami uzyskiwano wcześniej stosując słomę lub końskie włosie z dodatkiem wapna.

Do XIX wieku, kiedy powstały maszyny do produkcji dachówek ich wytwarzanie było rzemiosłem wymagającym dużego doświadczenia. Na początku XIX w. popularne było krycie dachówkami ceramicznymi. Oprócz udoskonalania kształtów duży nacisk kładziono na nowoczesną technologię, co spowodowało duży rozwój produkcji przemysłowej na większą skalę. Tworzono i udoskonalano piece do wypału dachówek, w celu zużywania jak najmniejszej ilości trudno dostępnego paliwa. Przełomem okazał się wynaleziony w 1858 r. przez Hoffmanna piec pierścieniowy, w którym paliwo mogło być wielokrotnie wykorzystywane. Natomiast w 1854 r. w Berlinie wynaleziono dachówczarkę, która bardzo ułatwiła uprzemysłowienie wyrobu dachówek. Pracowała ona jak prasa  jednocześnie urabiając, formując i tnąc. Następnie wynaleziono piec tunelowy, który zastąpił piec pierścieniowy, lecz był on ciągle niedoskonały, brakowało wielu rozwiązań technicznych. Dopiero ok. 1970r. na tyle udoskonalono produkcję, że była ona sterowana komputerowo. Mało elastyczne, ciężkie i za kosztowne okazały się jednakże i piece tunelowe.

Pierwsze własne dachówki na naszych ziemiach zaczęto produkować w okresie Rzeszy Wielkomorawskiej, znaczny wzrost ich produkcji nastąpił zwłaszcza w X i XI wieku. W miarę rozwoju miast palona dachówka była coraz częściej stosowana i dalej się rozwijała. Dziś powszechnie układa się dachówki metodą na sucho. Gąsiory, które służą do zabezpieczania szczelności dachu w miejscach stycznych połaci dachowych powstały z odwrócenia dachówek rynnowych.

WSPÓŁCZESNY DOM Z CERAMIKI

Pomimo coraz większej liczby technologii budowlanych dostępnych na rynku, nadal największym uznaniem cieszy się technologia tradycyjna – ściany murowane. Nowoczesne materiały konstrukcyjne oraz izolacyjne pozwalają szybko i solidnie budować. Pokrycie domów z dachówek ceramicznych czy cementowych zapewnia dobry mikroklimat w pomieszczeniach. Dzięki małym wymiarom materiał ten zapewnia bardzo dobre warunki wentylacji warstw połaci  dzięki temu dach „oddycha”, co ma wpływ na trwałość więźby, właściwe odprowadzenie wilgoci spod połaci i jakość powietrza w pomieszczeniach domu. Kolejną zaletą dachówek jest zdolność dużej akumulacji ciepła, dzięki której latem dachówka się nie przegrzewa i wysoka temperatura zewnętrzna nie jest przekazywana do wnętrza budynku. Z kolei wysoka zdolność dachówek do tłumienia dźwięku daje użytkownikowi komfortową ciszę nawet w czasie największych ulew. Jeśli dodamy do tego jej wysoką ognioodporność otrzymamy pełny obraz dachówki, która dzięki wielu atutom wciąż wygrywa ze swoimi konkurentami. Obecnie proces produkcji dachówek ceramicznych jest w pełni zautomatyzowany i zmechanizowany. Producenci używają specjalnych, nowoczesnych pieców, które znacznie przyspieszyły procesy wypalania. Wpłynęło to korzystnie na zużycie energii i zmniejszenie emisji, CO2 do atmosfery, co ma obecnie duże znaczenie dla ochrony środowiska.

Szybki rozwój technologii powoduje ciągłe udoskonalanie dachówek pod względem parametrów technicznych. Dąży się do poprawiania trwałości dachówek poprzez zwiększanie ich wytrzymałości. Modyfikuje się skład surowcowy, w celu otrzymania optymalnych, najkorzystniejszych rozwiązań. Dachówki ceramiczne doskonali się również pod względem walorów estetycznych, np. poprzez modyfikację kształtów.

Dachówki pokrywane są specjalnymi powłokami, w celu nadania im odpowiedniej barwy. Dawniej ceramiczne dachówki miały odcień jedynie naturalny, ceglasty, dzisiaj jest to już prawie cała paleta barw. Barwy dachówek uzyskuje się poprzez barwienie ich w masie lub angobowanie. Barwienie w masie polega na dodaniu minerałów do surowców (przed ich przerobem) zapewniających zmianę koloru. Angobowanie polega na spryskaniu powierzchni wysuszonych dachówek (przed wypaleniem) płynną warstwą glinki szlachetnej (iłu) rozmieszanej w wodzie i zabarwionej naturalnymi tlenkami żelaza.

Różnorodność kształtów i kolorów dachówek ceramicznych stwarza obecnie duże możliwości kształtowania wyglądu dachu, który stanowi ważny element architektoniczny całej budowli. Dach ceramiczny pasuje do elewacji tynkowej, kamiennej lub klinkierowej. Obecnie na dachach obserwuje się wiele oryginalnych kolorów dachówek ceramicznych, takich jak: barwy grafitowe, niebieskie, zielone, brązowe, szare, czarne, fioletowe, żółte, a nawet spotyka się dachówki cieniowane lub kolorystycznie stylizowane na stare sprawiające wrażenie podniszczonych. Jeśli chodzi o kształty to popularne są zarówno dachówki tradycyjne np. karpiówki czy esówki, jak i nowoczesne oryginalne kształty dachówek zakładkowych wymyślone przez producentów.

Powszechnie wiadomo, że ceramika budowlana to ceniony materiał o wielowiekowej tradycji. Ale przyznać trzeba również, iż ceramika wypalana w sposób tradycyjny miała i ma niewystarczające dla naszego klimatu właściwości termoizolacyjne, wymagające stosowania różnych systemów dociepleń, a to się wiąże z dodatkowymi kosztami.

Oprócz powszechnie znanej cegły pełnej, najpopularniejszym obecnie materiałem do budowy ścian zewnętrznych, są pustaki ceramiczne. Pomimo wielu zalet, jakie posiada cegła pełna, jej parametry termoizolacyjne pozostawiają wiele do życzenia. Aby zbudować z niej ciepłą przegrodę, trzeba wykonać dość grubą i pracochłonną ścianę trójwarstwową. Aby zapobiec wadom tradycyjnych pustaków zaczęto dodawać w procesie produkcyjnym do wrabianej masy mączkę drzewną lub trociny.

Podczas wypalania w piecu dodatki te powodują powstawanie sieci zamkniętych mikroporów, które poprawiają właściwości termoizolacyjne. Dziś cegły ceramiczne często formowane są w kształcie o skomplikowanym układzie drążeń, który dodatkowo poprawia izolacyjność termiczną. Rozwiązanie to umożliwia produkcję bloczków pozwalających na murowanie jednowarstwowych ścian bez docieplenia, z których wykonana ściana spełnia wymagania dzisiejszych norm budowlanych.

Stateczność cieplna murów, wykonywanych w technologii ceramiki poryzowanej, pozwala na utrzymanie stałej, odpowiedniej temperatury w pomieszczeniu. Dzięki odpowiedniej masie ściany jednowarstwowe gromadzą i oddają ciepło w zależności od temperatury wewnątrz i na zewnątrz budynku. Proces ten zachodzi zarówno w cyklu dobowym, jak i rocznym. Zimą zabezpiecza przed gwałtownym wychłodzeniem domu, a latem przed jego nadmiernym przegrzaniem. Ściany jednowarstwowe akumulują również energię promieniowania słonecznego i efektywnie ją wykorzystują do zapewnienia stabilnej temperatury wewnątrz pomieszczenia. Ten korzystny proces, charakterystyczny dla systemu ścian jednowarstwowych, nie występuje w przypadku ścian budowanych metodą tradycyjną z dociepleniem, ponieważ dodatkowa izolacja uniemożliwia absorpcję ciepła promieniowania słonecznego przez mury.

Pustaki nowej generacji, pomimo, że są droższe od pustaków starego typu, to jednak należy je uznać za bardzo dobry materiał budowlany, z którego jednowarstwowa ściana zewnętrzna jest w ostatecznym rozrachunku tańsza i prostsza do wykonania niż ściana dwu lub trójwarstwowa.

Opracowanie: inż. Ryszard Belak