Nikt nie kwestionuje stwierdzenia, że nowoczesna konserwacja kamienia wsparta technologią i doświadczeniem, jest czymś nieodzownym i winna nam stale towarzyszyć w restauracji zabytków i we współczesnej sztuce budowania, gdzie żelbetowe szkielety naszpikowane nowoczesną technologią, materiałami i instalacjami decydującymi o naszym bezpieczeństwie, wciąż przeplatają się z cegłą lub kamieniem oraz z rzemiosłem kamieniarskim.
Nie trzeba być fachowcem, aby nie docenić roli impregnacji; powszechnie uważa się bowiem, że rzeźbę lub kamień wbudowany w elewację warto czymś zaimpregnować, aby był trwalszy. Według obiegowej opinii impregnacja jest sposobem zabezpieczenia kamienia lub cegły przed deszczem, co jest daleko idącym uproszczeniem.
Pojęcie impregnacji można zdefiniować jako aplikację preparatów wgłąb budulca, które mają pełnić określoną funkcję pomiędzy jego cząsteczkami, nie koniecznie tworząc powłokę na powierzchni.
W szerszym pojęciu, są to zabiegi aplikacyjne nie tylko na kamieniach lub innych podłożach mineralnych, ale także na drewnie, tkaninach lub na wielu tworzywach sztucznych.
Impregnacja – w zależności od zamierzonego celu – może być wykonywana powierzchniowo (zwykle przez natrysk, polewanie lub nakładanie pędzlem), czyli w warstwach tylko do określonej głębokości przy powierzchni lub strukturalnie, czyli w całej objętości budulca (aplikacja poprzez zanurzenie swobodne lub ciśnieniowe, względnie przez polewanie).
W zależności od struktury danego materiału stosuje się produkty wodne lub rozpuszczalnikowe. Czasem bardziej odpowiednie są preparaty wodne (na chłonnych podłożach, gdzie zużycie preparatów rozpuszczalnikowych byłoby zbyt wysokie), natomiast na zwartych materiałach, gdzie roztwory wodne miałyby ograniczone możliwości penetracji, wskazane jest stosowanie impregnatów rozpuszczalnikowych, które zwykle mają dużo wyższą zdolność penetracji.
Stosując impregnację, możemy przeprowadzić szereg zabiegów konserwatorskich:
Szereg preparatów ma charakter uniwersalny i jest kompilacją szeregu substancji czynnych; w jednym cyklu aplikacyjnym mogą one jednocześnie wzmocnić, zhydrofobizować i stworzyć ochronę mikrobiologiczną podłoża.
Wydaje się jednak, że preparaty łączące tak wiele funkcji mają ograniczone zastosowanie, z uwagi na ich „uśrednione” działanie. Podłoże w różnych miejscach w różnym stopniu może być osłabione lub skażone glonami; lepiej jest więc poszczególne zabiegi przeprowadzać osobno, selektywnie aplikując w poszczególne miejsca preparaty w różnych ilościach lub stężeniach.
Dezynfekcja jest wstępnym zabiegiem impregnacyjnym w przypadkach, gdy kamień porastają glony, grzyby lub porosty. W zależności od stopnia skażenia i miejsca, stosuje się preparaty zawierające środki biologicznie czynne o różnej aktywności; najbardziej popularne są środki wodne o uniwersalnym działaniu na bazie związków chloru, które można stosować we wnętrzach lub na zewnątrz. Środki te – o ile nie jest to inaczej określone przez producenta – służą do odkażania podłoża i nie stanowią trwałej ochrony przed glonami. Trwałą ochronę zapewni preparat hydrofobizujący z dodatkiem biocydów stwarzających środowisko nieprzyjazne dla mikroorganizmów, o ile wyeliminowane są przyczyny zawilgocenia, sprzyjające wtórnemu porastaniu glonami; jeżeli nie naprawimy opierzeń, rynien lub nie zadbamy o izolację poziomą, impregnacja ochronna będzie mało skuteczna i krótkotrwała.
Konsolidacja podłoża jest nieodzowna w przypadkach, gdy mamy do czynienia z osłabionym, zwietrzałym materiałem, który pozostawiony samemu sobie ulegałby dalszemu stopniowemu niszczeniu. Rodzaj preparatu dobierany jest w zależności od budulca i skali destrukcji. Do wzmocnienia piaskowca i – warunkowo innych podłoży mineralnych – odpowiednie są preparaty na bazie estrów kwasu krzemowego, które trwale odbudowują strukturę materiału, nie ograniczając jego paroprzepuszczalności. Środki te mogą jedynie wzmacniać pozostawiając hydrofilne (chłonne) podłoże lub wzmacniać z jednoczesną hydrofobizacją. Proces wzmocnienia estrami trwa 2-3 tygodnie. Mniej odpowiednie dla piaskowca, lecz bardziej uniwersalne pod względem przydatności na innych podłożach są preparaty na bazie żywic akrylowych (AC100, Akryl STONIMIT D, Akryl STONIMIT S). Nie bez znaczenia jest również czas, w jakim zachodzi proces wzmocnienia – polimeryzacja żywicy akrylowej zachodzi zwykle w okresie 1 doby. Zastosowanie polimerów akrylowych na kamieniu lub cegle wymaga rozwagi, gdyż liczy się tu paroprzepuszczalność, wielkość cząsteczki – czyli zdolność penetracji, hydrofobowość lub hydrofilność, temperatura otoczenia, odporność na promieniowanie UV oraz elastyczność wykształconego polimeru.
Konsolidując powierzchnie zewnętrzne, nie wolno stosować środków do wzmacniania podłoży pod tynki i farby nie odpornych na UV, gdyż pod wpływem promieni słonecznych będą się złuszczać.
Zwykle na wzmacnianych podłożach prowadzone są potem inne zabiegi konserwatorskie. Wskazane jest więc stosowanie głęboko penetrujących preparatów hydrofilnych, na których łatwo będzie można przeprowadzać dalsze zabiegi z użyciem zarabianych wodą zapraw konserwatorskich do uzupełniania ubytków lub wodnych laserunków.
Laserunki – akrylowe preparaty wzmacniające (AC100) są doskonałymi nośnikami laserunków barwiących, pozwalających na miejscowe lub całościowe rozjaśnienie kamienia względnie korekty kolorów założonych zapraw konserwatorskich. Pigment jest wówczas trwale związany z podłożem i odporny na działanie czynników atmosferycznych. Dopiero po dezynfekcji, wzmocnieniu materiału i laserunkach czas na powszechnie znaną impregnację, czyli hydrofobizację.
Impregnacja hydrofobowa jest aplikacją w podłoże czynnika zapobiegającego infiltracji wilgoci, której nadmiar jest główną przyczyną destrukcji budulca. Woda sprzyja rozwojowi glonów, umożliwia penetrację soli i innych szkodliwych substancji z atmosfery w głąb, a przy znacznych wahaniach temperatur i przymrozkach powoduje jego wietrzenie. Nie hydrofobizowane podłoża łatwo ulegają zabrudzeniu; dotyczy to zwłaszcza nowych lub świeżo oczyszczonych elewacji, gdzie podłoże jest wyjałowione i bardzo chłonne. Na takiej powierzchni zachodzi cyklicznie następujący proces: osiadanie kurzu, jego transport w czasie mżawek przez wodę w głąb, odparowanie wody i pozostanie kolejnej warstwy zanieczyszczeń.
Mechanizm hydrofobizacji polega na strukturalnym pokrywaniu cząsteczek budulca trwałą mikroskopijną błoną zmieniającą cechy fizyczne materiału tak, że napięcia powierzchniowe pomiędzy cząstkami wody są większe, niż pomiędzy wodą a podłożem. Efektem jest brak zdolności ssania kapilarnego i nienasiąkliwość materiału. Kapilary pozostają zarazem otwarte, co pozwala na swobodną wymianę pary wodnej i dwutlenku węgla.
Hydrofobizacja chroni kamień przed opadami deszczu, ale także przed wilgocią z mżawek i długo utrzymujących się mgieł. Chroni również przed brudem pochodzenia atmosferycznego, który osadzony tylko na powierzchni, spłukiwany jest w trakcie deszczu.
Oczywiście hydrofobizacja nie zastąpi izolacji wodoszczelnej, gdyż w przypadku występowania naporu wody, bariera hydrofobowa zostaje przełamana i materiał ulega zawilgoceniu. Tak więc hydrofobizacja będzie w ograniczony sposób chroniła powierzchnie poziome (np. posadzki), na których utrzymujące się w rozlewniach woda będzie pod własnym swobodnym ciśnieniem przenikać w głąb materiału. Nieskuteczna byłaby też przepona hydrofobowa w izolacjach poziomych, wykonana poniżej przyległego zwierciadła wody gruntowej.
Impregnatami hydrofobizującymi są zwykle związki silikonowe (krzemianowe), silanowe lub alkilosiloksanowe, zawieszone w rozpuszczalnikach lub środowisku wodnym (Siloxan SV 090, SV 190, SV 290).
Obiegowym testem na dobrze wykonaną hydrofobizację jest polanie kamienia wodą i obserwacja tzw. „efektu perlenia” spływającej wody. Założenie jest jednak błędne, gdyż preparaty nie tworzące błony na powierzchni nie dają efektu perlenia, a wystąpi on w przypadku nasączenia podłoża zwykłą etyliną ze stacji benzynowej! Właściwym testem jest raczej porównanie zdolności wsiąkania wody na poziomej powierzchni, gdyż powinna decydować tu rzeczywista zdolność ochronna substancji czynnej a nie perlenie, które zwykle z czasem zanika.
Mocny efekt perlenia jest zwykle związany z wytworzeniem błony zewnętrznej, która z czasem ulega zwietrzeniu i spękaniu, przyczyniając się do osiadania kurzu i szybszemu zabrudzeniu elewacji. Występowanie efektu perlenia nie jest więc zawsze zaletą.
Wiele impregnatów hydrofobowych posiada domieszki czynne biologicznie, chroniące skutecznie materiał przed porastaniem mchem, porostami i grzybami (Siloxan SV 190 F, SV 290 F); stosuje się je w miejscach szczególnych: przy fontannach, na zacienionych elewacjach w okolicach rynien i rur spustowych lub na cokołach narażonych na odbite od chodnika wody deszczowe.
Dobierając środek hydrofobowy, należy zwrócić uwagę na rodzaj i zawartość substancji czynnej w roztworze oraz na przydatność na określonych podłożach. W przypadku samodzielnego rozcieńczania koncentratu, nie wolno przygotowywać innych stężeń niż to zaleca producent, gdyż może to skutkować niepożądanymi wykwitami lub znacznym przyciemnieniem podłoża.
Gdy wybieramy preparat rozpuszczalnikowy, warto zastosować środki bezpieczne w użyciu i transporcie, posiadające wyższą temperaturę zapłonu i granicę wybuchowości. We wnętrzach nie powinny być stosowane preparaty na rozpuszczalnikach aromatycznych, z uwagi na przykry i długo utrzymujący się zapach benzyny. Do zabezpieczenia kominków, rzeźb lub okładzin we wnętrzach wskazane jest więc stosowanie preparatów wodnych lub ewentualnie na odaromatyzowanych benzynach.
Jest jeszcze jeden, mniej powszechny zabieg: impregnacja oleofobowa. Preparaty oleofobowe są zazwyczaj roztworami fluorowanych krzemianów (Siloxan SV 390). Oleofobizacja jest podobna do hydrofobizacji z tą różnicą, że zaimpregnowana powierzchnia jest odporna nie tylko na działanie wody, ale i na wnikanie rozpuszczalników. Impregnacja oleofobowa jest stosowana na blatach kuchennych jako ochrona przed tłuszczami i oliwą, ale także na brukowanych podjazdach, chroniąc je przed smarami i olejem silnikowym.
Specjalne środki oleofobowe wykorzystywane są także do walki z graffiti (Siloxan 390 AG). Oleofobizacji antygraffiti nie należy jednak przeceniać; jest skuteczna na zwartych podłożach, takich jak granit, bazalt, marmur, klinkier i na niektórych rodzajach piaskowca, ale stosowanie tych impregnatów na podłożach bardziej chłonnych może być nieskuteczne: ograniczona „strefa odpychająca” rozpuszczalnikowe spraye wokół zaimpregnowanych ziaren budulca może nie obejmować zasięgiem zbyt dużych kapilar.
Wszystkie impregnaty są bardzo przydatne w ochronie budowli; często jednak stosowane są bez specjalnej potrzeby. Na pewno hydrofobizacji wymagają kamienie chłonne, jak szereg odmian piaskowca szczególnie narażone na działanie wody, natomiast nie zawsze są konieczne w przypadku stosowania granitu, bazaltu lub innego zwartego materiału, zwłaszcza w strefach nie nękanych przez wilgoć. Zasadność aplikowania chemii należy zawsze rozważyć w przypadku obiektów zabytkowych, gdzie z jednej strony obowiązuje zasada jak najmniejszej ingerencji, z drugiej zaś wymagana jest szczególna dbałość o stan substancji zabytkowej.
Sprawą istotną z pragmatycznego punktu widzenia jest uniknięcie na nowych obiektach materiałów wykończeniowych w miejscach dla nich nieodpowiednich, takich jak okładziny z chłonnego piaskowca na cokołach budynków, które są szczególnie narażone na zwielokrotnione działanie wody lub zaleganie śniegu. W takim przypadku pomimo stosowania najlepszych preparatów zawsze będą występowały problemy z opanowaniem wilgoci.
Jeszcze długo będziemy świadkami walki wilgoci z coraz to nowszymi patentami przemysłu chemicznego, które bądź co bądź są niekiedy jedyną alternatywą w dobie kwaśnych deszczy i innych wytworów dzisiejszej cywilizacji.
