Pokrycia dachowe z miedzi

Inwestor zdecydowany na pokrycie dachu miedzią zazwyczaj kieruje się trwałością i walorami estetycznymi. Dachy miedziane mają charakter prestiżowy. Są one częstym elementem budynków zabytkowych.

Mówiąc o pokryciach z miedzi warto wspomnieć o ich szerokim i różnorodnym zastosowaniu. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na pokrycia, które uwzględnia się na zabytkowych obiektach sakralnych. Konieczne jest przy tym spełnienie określonych wymagań, często wynikających z przepisów o ochronie zabytków. Pokrycia z miedzi uwzględnia się na obiektach użyteczności publicznej takich jak muzea czy też galerie. Oczywiście miedź zajmuje kluczowe miejsce w małej architekturze. Niejednokrotnie zdarza się bowiem, że inwestorzy pokrycia z miedzi wybierają dla uzyskania wyjątkowych walorów estetycznych inwestycji. Sięgając do nieco historycznej wiedzy warto podkreślić, że miedź zalicza się do najstarszych metali, które człowiek formował i poddawał obróbce. Mówi się, że miedź znajduje zastosowanie już od około 10 000 lat. Produkcja miedzianych przedmiotów użytkowych rozwijała się wraz z doskonaleniem metod ekstrakcji miedzi. Za pierwowzór jej używania uznaje się starożytny Egipt. Tam właśnie ten metal stosowano do produkcji mieczy o dużej twardości. Na dużą, przemysłową skalę miedź zaczęto produkować w połowie XIX wieku. Od tego czasu miedzi używa się do produkcji przewodów elektrycznych. Obecnie jest ona uwzględniana w miejscach, gdzie wymaga się wysokiego poziomu odporności na korozję. Metal ten jest również istotny z punktu widzenia trwałości koloru oraz możliwości łatwego nadawania kształtu.

Miedź (Cu, łac. cuprum) to pierwiastek chemiczny, który w układzie okresowym jest zaliczany do metali przejściowych. Nazwa miedzi po łacinie pochodzi od Cypru, gdzie w starożytności materiał ten był wydobywany. Stąd też pierwotnie miedź nazywano metalem cypryjskim (łac. cyprum aes), a potem cuprum. Jako zalety miedzi wymienia się przede wszystkim trwałość. Interesujące jest, że powierzchnia metalu ulega procesowi starzenia pod wpływem działania czynników zewnętrznych. W ten sposób powstaje warstwa ochronna, a co za tym idzie, trwałość dodatkowo zwiększa się. Co ciekawe, jeżeli warstwa zostanie usunięta, po pewnym czasie utworzy się ona na nowo. Podaje się, że temperatura topnienia miedzi wynosi 1083°C. Tym sposobem substancję tą oznacza się jako A1, co w świetle europejskich przepisów określa najwyższą klasę odporności na ogień. Na uwagę zasługuje również giętkość i możliwość łatwego kształtowania. Nie bez znaczenia pozostaje odporność na działanie ekstremalnych warunków. Miedź jest antybakteryjna i przyjazna dla zdrowia. A jakie są zalety dachowych pokryć miedzianych? W tym zakresie warto wspomnieć o korzyściach dwojakiego rodzaju. Z jednej strony są to walory związane z trwałością dachu, zaś z drugiej, z estetyką pokrycia. Miedź bardzo często uwzględnia się na budynkach zabytkowych i reprezentacyjnych. Są to więc obiekty użyteczności publicznej, stadiony, banki, teatry czy też hale koncertowe.

Właściwości mechaniczne

Wymagania w zakresie wymagań chemicznych miedzi, która jest używana w budownictwie, wynikają z normy EN 1172. Należy podkreślić, że metal tego typu oznacza się jako Cu-DHP. Stanowi on miedź odtlenioną fosforem. Stopień czystości wynosi 99,9%. Miedź używana w budownictwie, a co za tym idzie, na pokryciach dachowych może zawierać również niewielką ilość cynku. Oznaczenie takiego materiału to CuZn. Ciężar właściwy miedzi osiąga 8,93 kg/dm3. Warte podkreślenia jest, że miedź cechuje wysoki stopień wydłużenia przy zerwaniu. Tym sposobem dobrze sprawdza się ona w konstrukcjach wymagających dużych obciążeń. W zastosowaniach tego typu uwzględnia się miedź R 220. W przypadku dachów płaskich niejednokrotnie zastosowanie znajduje miedź półtwarda o oznaczeniu R 240. Należy pamiętać, że oba rodzaje miedzi budowlanej cechuje bardzo dobra plastyczność. Przy różnicy temperatur, wynoszącej 100K, rozszerzalność cieplna wynosi 1,7 mm/m. Warto również wspomnieć o stopach miedzi, które również są używane w budownictwie. Stąd też na przykład mosiądz jest metalem, w którego zawartości, oprócz miedzi, zawarto około 36 % cynku. Istotne jest, że mosiądz zachowuje kowalność na zimno przy czym bardzo dobrze się go obrabia. Mosiądz, który zawiera ponad 37% cynku cechuje się wyższą twardością i wytrzymałością. Jest to tzw. (mosiądz ). A jakie są właściwości miedzi po dodaniu innych metali? Ołów poprawi na przykład możliwość cięcia miedzi. Z kolei metale takie jak aluminium, żelazo lub mangan zwiększą jej wytrzymałość na rozciąganie i korozję.

Barwa

Warto podkreślić, że pokrycia miedziane występują nie tylko w postaci klasycznej, gdzie powierzchnia ma naturalny kolor. Powłoka tego typu z czasem ulega procesowi naturalnego utleniania i patynowania. Niejednokrotnie architekci chcą uzyskać barwy pokryć miedzianych, które w normalnych warunkach występują nawet po kilkudziesięciu latach. Stąd też czy jest na to jakiś sposób? Pole zatem do popisu dla specjalnych technologii, przede wszystkim, takich jak oksydowanie i patynowanie. Za pomocą oksydowania zyskuje się kolor brązowy, zaś poprzez patynowanie, miedź ma kolor zielony. Jednym ze sposobów oksydowania blachy miedzianej jest proces walcowania oraz poddania jej kąpieli chemicznej. Tym sposobem powierzchnia ma barwę ciemnobrązową. Warto podkreślić, że produkty tego typu bardzo często uwzględnia się w konstrukcjach, które wymagają konieczności zastosowania dowolnych kształtów. Blacha oksydowana sprawdzi się również podczas naprawy lub dodawania blachy do konstrukcji już istniejących. Patyna jest najczęściej powierzchnią dodatkowo nakładaną przy produkcji blachy z miedzi. Jednak „sztuczna” patyna nie odbiega pod względem barwy od patyny naturalnej. Istotne jest przy tym, że patyna, którą wytworzono podczas produkcji, nie zapobiega powstawaniu naturalnego zjawiska patynowania. Zdarzyć się jednak może, że patyna naturalna pod wpływem działania czynników atmosferycznych będzie wyraźniejsza od powierzchni sztucznych. Na rynku oferuje się również blachę miedzianą, która dodatkowo jest powlekana cynkiem.

Co na dach

Podstawę przy pokryciach dachów stanowią miedziane blachy płaskie. Blacha do podłoża jest najczęściej mocowana za pomocą żabek. Są one gwoździami przybijane do podłoża. Blachę układa się w sposób poziomy, a brzegi arkusza są zawijane jeden w drugi. Za pomocą rąbka leżącego (płaskiego) łączy się arkusze w poziomie. W pionie natomiast uwzględnia się rąbek stojący lub drewnianą listwę. Interesujące rozwiązanie, szczególnie ze względu na walory estetyczne, stanowi dachówka miedziana. Jest ona oferowana zarówno jako pojedyncze elementy oraz w formie modułów i paneli. Należy podkreślić, że dachówkę i panele miedziane układa się na łatach o grubości 25-30 mm. Te z kolei mocuje się do tradycyjnych łat. Również i w tym przypadku do łączenia przewidziano gwoździe miedziane, które są wbijane do łat nabitych na kontrłatach. Szczególnymi walorami estetycznymi cieszą się miedziane elementy małoformatowe, przypominające kształtem rybią łuskę. Istotną rolę odgrywają mocno uwypuklone powierzchnie. Warto podkreślić, że dawniej elementy tego typu były wycinane ręcznie. W ten sposób nadawano również kształt dachówce. Jak wiadomo dodatkowe kształty na elemencie zwiększają sztywność. Obecnie dachówka z miedzi jest produkowana w sposób maszynowy. Oprócz tego są oferowane elementy o kształcie łupka naturalnego, a także prostokąta lub rombu.

A co z podłożem

W jaki sposób dekarz powinien przygotować podłoże pod pokrycie bazujące na miedzi? Ważne jest aby pokrycia miedziane układać na pełnym deskowaniu. Istotną rolę odgrywa odpowiednia impregnacja drewna. Jakie drewno najlepiej nadaje się do deskowania pod pokrycie miedziane? Co prawda zastosowanie może znaleźć niemal każdy gatunek drewna to jednak najlepiej nadaje się do tego celu drewno iglaste. Stąd też ważne pozostaje aby zastosowane środki nie działały agresywnie na miedź. W pokryciach miedzianych kluczowe miejsce zajmuje folia lub mata. To właśnie ona oddziela miedź od desek oraz, co najważniejsze, od innych materiałów, które negatywnie wpływają na miedź. Chodzi przede wszystkim o stalowe gwoździe łączące elementy deskowania. Materiałem tym nie może być papa, bowiem powoduje ona zjawisko tzw. bitumicznej korozji miedzi. Pamiętać przy tym zależy o oddzieleniu od pokrycia miedzianego od innych elementów obróbki dachu.

Kształtki miedziane

Warto również wspomnieć o kształtkach miedzianych, nazywanych także systemem samoczynnego czyszczenia dachu, dzięki którym zyskuje się zapobieganie rozwojowi mchów, porostów czy też traw. Jak wiadomo pokrycia dachowe, które są wykonane z elementów ceramicznych i cementowych mogą ulec pojawieniu się różnego typu osadów. Pole zatem do popisu dla specjalnych kształtek, ściśle dopasowanych do formy pokrycia. W jaki sposób działają kształtki tego typu? Dzięki specjalnym otworom jest zwiększana powierzchnia reakcji miedzi z wilgocią. Jest ona równomiernie rozprowadzana na całej powierzchni dachu. Po utlenieniu (spatynowaniu) i kontakcie z wilgocią uwalniają się jony miedzi. Ich cechą jest łatwe rozpuszczanie w wodzie. Aby proces czyszczenia mógł być zainicjowany musi zgromadzić się na kształtkach odpowiednia ilość tlenku miedzi. To właśnie ona w wyniku reakcji z wodą i powietrzem zamienia się w siarczan miedziowy. Tym sposobem woda o zmienionych właściwościach chemicznych powoduje zjawisko naturalnego czyszczenia powierzchni dachu. Istotną rolę odgrywają specjalne rowki oraz taka powierzchnia, której kształt działa hamująco. Woda jest więc zatrzymywana, a co za tym idzie, wydłuża się czas reakcji miedzi z wilgocią.

Kompensacja termiczna

Mówiąc o dachach, które są pokryte miedzią, koniecznie należy mieć na uwadze kompensację termiczną elementów miedzianych. Wynika ona ze zmian temperatury. Zjawisko to jest szczególnie istotne w przypadku dachów o dużych powierzchniach. Poszczególne arkusze lub pasy, którymi dach jest pokryty muszą mieć możliwość przesuwania (podłużnego i poprzecznego). Pozwoli to na swobodną zmianę wymiarów elementów dachu wraz ze zmianą temperatury. Różnica temperatury podczas lata może dochodzić do 70°C, zaś w zimie do około -30°C. Warto podkreślić, że najczęściej spotykaną przyczyną wad przy pokryciach z blachy miedzianej są błędnie wykonane łączenia. Ważne jest zatem aby podczas montażu zapewnić możliwość przesunięć blachy, które powstają w wyniku działania ciepła. W przypadku przesunięć dwukierunkowych konieczne są łączenia węzłowe. Trzeba unikać sztywnych połączeń uzyskanych na przykład poprzez spawanie. Nie wolno również stosować łączeń, także węzłowych, w dolnych częściach dachu. Kluczową rolę odgrywają szczeliny dylatacyjne przy zachowaniu odpowiednich odstępów. Należy uwzględnić różne rodzaje mocowań. Mogą to być na przykład elementy poprzeczne, które są odporne na naciski.

Podsumowanie

Jako zalety pokryć z blachy miedzianej wymienia się trwałość i estetykę. Ważną cechą miedzi, jako materiału używanego w budownictwie, jest możliwość łatwego formowania. Warto przy tym podkreślić, że miedź zachowuje swoją plastyczność nawet w niskich temperaturach. Istotne jest, że ze względu na wysoką temperaturę topnienia w procesie obróbki niejednokrotnie uwzględnia się lutowanie (miękkie, twarde) oraz spawanie. Warto również wspomnieć o miedzianych elementach ozdobnych. Podstawą w tym zakresie są wieżyczki. Niejednokrotnie ich wysokość przekracza 3,5 m. Dachy ozdabia się również miedzianymi szpicami. Bardzo często są one montowane na zwieńczeniu dachu lub w miejscu połączenia gąsiorów dachowych. Wyjątkowych walorów estetycznych nadadzą ozdobne koguty tłoczone. Zazwyczaj uwzględnia się je na wieżyczkach lub na szpicach dachowych. Korozja, która obejmuje miedź, ma niewielkie rozmiary. Jednak nasila się ona w przypadku kontaktu miedzi z innymi metalami. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na kontakt miedzi ze stalą nierdzewną, a także ołowiem. Negatywny wpływa na miedź ma również cyna w tym stalowe elementy cynowane. Niekorzystnie działa na miedź cynk i jego stopy, a także stal ocynkowana, aluminium oraz elementy miedziowane galwanicznie. Oferta rynkowa w zakresie budowlanych elementów miedzianych jest bardzo obszerna. Stąd też warto wspomnieć również chociażby o siatce miedzianej, którą uwzględnia się jako element dekoracyjny, na przykład w prestiżowych budynkach użyteczności publicznej. Niejednokrotnie używa się również miedzianej blachy dekoracyjnej. Powstaje ona w efekcie walcowania powierzchni. Warto podkreślić, że blacha tego typu występujące jako klasyczna, oksydowana lub patynowana. Oferuje się również panele kompozytowe. Ich budowa bazuje na termoplastycznym, polietylenowym rdzeniu umieszczonym pomiędzy dwoma warstwami zewnętrznymi z miedzi o grubości 0,5 mm. Panele tego typy bardzo często uwzględnia się jako materiał okładzinowy. Jego zaletą jest niewielka masa, sztywność oraz równa powierzchnia.

Damian Żabicki
Wszystkie fotografie zamieszczone w artykule udostępnione zostały przez Polskie Centrum Promocji Miedzi