Fot. Ruukki

Historia

Z biegiem lat metale kolorowe, takie jak miedź lub tytan-cynk pod wpływem warunków atmosferycznych zmieniają swój kolor. Jest to tzw. proces patynowania - pokrywania się swoistą naturalna „korozją” chroniącą materiał. Wytworzona w tej sposób „powłoka” chroni materiał przez długie lata, w przypadku blachy tytanowo-cynkowej 90-110 lat, a miedzianej nawet do 300 lat.

Jeśli chodzi o stal, to badania nad „powłoką” - specjalnym składem stali odpornej na korozję rozpoczęto w Stanach Zjednoczonych na początku XX wieku. Badano różne gatunki i rodzaje stali z dodatkiem innych metali. Odkryto wówczas, że stal z domieszką miedzi ma znacznie lepszą odporność korozyjną niż w połączeniu z innymi składnikami. Stal tego typu została opracowana i opatentowana w 1933 roku i nazwana Cor-Ten. W oryginalnym składzie chemicznym znalazły sie domieszki krzemu, miedzi, niklu, chromu i fosforu. Po raz pierwszy stal tego typu wykorzystano do konstrukcji wagonów do przewozu węgla.

Z biegiem czasu stal Cor-Ten znajdowała coraz więcej zastosowań i obecnie używana jest do produkcji kontenerów (czterokrotnie niższe koszty konserwacji w porównaniu ze zwykłą stalą na liniach transatlantyckich), w konstrukcjach mostowych, w instalacjach przemysłu chemicznego i petrochemicznego, a także na zbiorniki wody, podwozia ciężarówek, kominy itd. W ostatnich latach znajduje coraz częściej zastosowanie jako blacha elewacyjna w różnych wykonaniach profilu (kaseta ścienna, element liniowy).

Fot. Ruukki

Właściwości

Stal węglowa jest materiałem reagującym na wilgoć i tlen z powietrza atmosferycznego. Reakcja chemiczna zachodząca na powierzchni stali zwana jest korozją. Stal pokrywa się jej produktem czyli rdzą. Kiedy powierzchnia staje się znowu mokra, korozja postępuje głębiej uszkadzając coraz większą część przekroju stali. W przypadku stali Cor-Ten proces ten przebiega nieco inaczej. Produkt korozji przy szybkim wysychaniu pokrywa się gęstą i twardą warstwą tlenku żelaza, która zapobiega lub znacznie spowalnia dalszą korozję. Dla porównania zwykła stal węglowa traci po 10 latach do 200 μm ze swojej grubości, natomiast Cor-Ten około 30 - 75 μm. Większość jest tracona w ciągu pierwszych dwóch lat. Potem proces korozji prawie się zatrzymuje. Warunkiem takiego przebiegu procesów jest zapewnienie możliwości wysychania powierzchni elementów, tzn. nie mogą się one znajdować cały czas w stanie wilgotnym. Stal nabiera charakterystycznej barwy, która może się zmieniać z biegiem czasu od czerwonobrązowej do ciemnopurpurowej (zależnie od środowiska).

Wymagania na placu budowy

Stal typu Cor-Ten może być stosowana do produkcji kaset lub paneli elewacyjnych. Stosuje się wówczas grubość materiału o ok. 0,5 mm większą niż przy innej stali. Ze względu na normalny przebieg procesu korozji w pierwszych dwóch latach i możliwe zmywanie części produktów korozji bardzo uważnie muszą być zaprojektowane i zainstalowane akcesoria i obróbki służące odprowadzeniu wody deszczowej z elewacji. Równolegle ze stalą Cor-Ten mogą być używane materiały, z których łatwo jest usunąć ewentualne zanieczyszczenia spowodowane tym zmywaniem, a więc anodowane aluminium, stal nierdzewna, neopren (uszczelki), płytki ceramiczne, szkło.

Problematyczne jest natomiast użycie niezabezpieczonego betonu, stali bez powłok, cegieł, kamienia czy drewna. Dużą uwagę należy przykładać do rodzaju uszczelnienia pomiędzy różnymi materiałami. Niektóre uszczelniacze mogą absorbować wodę i powodować znaczne uszkodzenia korozyjne na styku ze stalą Cor-Ten. Bardzo istotne jest także spowodowanie równomiernego przebiegu procesu korozji na całym materiale – nie ma wówczas różnic kolorystycznych pomiędzy poszczególnymi elementami. Dlatego stosowane płaszczyzny powinny być nachylone zawsze pod tym samym kątem, a najlepiej pionowe (ściany). Z tej samej przyczyny elementy przed wmontowaniem powinny być przechowywane w tym samych warunkach i układane w tym samym kierunku. Przy montażu należy używać wyłącznie czystych narzędzi, gdyż każde zabrudzenie może mieć wpływ na kolor elewacji. Dolne części paneli nie mogą stykać się z ziemią – muszą być montowane na pewnej wysokości.

Stal Cor-Ten jest materiałem o powierzchni matowej, redukującej refleksy typowe dla innych materiałów stalowych. Jest również materiałem ekonomicznym – mimo nieco wyższej ceny samego materiału oszczędza się na kosztach późniejszej konserwacji. Po prostu elewacji wymaga wyłącznie mycia okien. Cor-Ten jest wreszcie ekologiczny. Może być poddany całkowitemu recyklingowi, podczas którego nie powstają żadne szkodliwe dla środowiska substancje – brak bowiem powłok malarskich czy innych chemicznych dodatków czy zanieczyszczeń.

Fot. Ruukki

Zastosowanie

Przykładem użycia stali Cor-Ten jako materiału elewacyjnego jest budynek biurowy Baltic Sea Tower w Helsinkach. Składa się on z 16-piętrowej części wieżowej oraz trzech 5-piętrowych skrzydeł. Część wewnętrzna przykryta jest dachem szklanym o powierzchni 1000 m2. Konstrukcja to stalowe słupy i belki oraz prefabrykowane płyty betonowe. Elewacja w dużej części jest dwupowłokowa (tzw. double skin) z użyciem przede wszystkim stali Cor-Ten i szkła. Elementy elewacyjne wykonano ze stali o grubości 1,5 mm (narażone na wpływy atmosferyczne) lub 1,0 mm (pod szkłem). Ogółem jest to ponad 4000 m2 elewacji. Powstał w tym przypadku interesujacy problem, ponieważ część blach elewacyjnych znajduje się za szkłem i nie jest narażona na bezpośredni wpływ warunków atmosferycznych. Mogłoby to spowodować występowanie dużych różnic kolorystycznych pomiędzy poszczególnymi częściami budynku. Na to znaleziono również sposób: część materiału poddano wstępnemu przyspieszonemu procesowi korozji jeszcze w warunkach fabrycznych tzw. prepatynacji. Na plac budowy dostarczone więc były blachy jednolite kolorystycznie i z częściowo utworzoną już twardą powłoką tlenku. Rdzawy kolor elementow elewacyjnych nawiązuje do istniejącej w sąsiedztwie fabryki o ceglanych klinkierowych ścianach.

Stal typu Cor-Ten jest z punktu widzenia architektonicznego bardzo interesującym i jednocześnie budzącym kontrowersje materiałem. Nie jest stosowana powszechnie, ale wszystkie obiekty, gdzie zastosowano tę stal to obiekty reprezentacyjne, referencyjne realizacje znanych architektów. W Polsce nie doczekaliśmy się jeszcze obiektu, gdzie stal ta byłaby zastosowana na większą skalę.