Tynki elewacyjne – funkcjonalność i estetyka elewacji

W artykule „Warstwa wykończeniowa ocieplenia elewacji w systemie ETICS” w nr. 11/2017 „IB” opisane byty wymagania stawiane warstwie wykończeniowej w systemie ETICS. Głównym elementem tej warstwy są tynki elewacyjne. Przyjrzyjmy się więc dokładniej ich właściwościom. Tynki elewacyjne mogą być produkowane w postaci mas lub zapraw tynkarskich. Masy tynkarskie są produkowane w formie ciekłej jako wyroby już gotowe i konfekcjonowane zwykle w plastikowych wiaderkach. Zaprawy tynkarskie, konfekcjonowane zwykle w workach, wytwarza się jako mieszanki sypkie do zarobienia wodą przed wykorzystaniem. Tym samym podstawowa różnica polega na tym, czy wyroby po wyprodukowaniu zawierają wodę czy też nie.

Poza tym kompozycja mas i zapraw tynkarskich jest bardzo zbliżona i generalnie składają się one z różnych typów wypełniaczy drobno- i gruboziarnistych o odpowiednio dobranej krzywej przesiewu, decydującej o strukturze powierzchni, oraz spoiwa spajającego te wypełniacze i wpływającego na takie właściwości, jak przyczepności do podłoża, trwałość oraz inne cechy charakterystyczne tynku. Oprócz tych podstawowych składników do produkcji stosuje się tzw. dodatki funkcyjne poprawiające pewne niedoskonałości spoiwa bądź nadające tynkowi specjalne właściwości (np. hydrofobowe, biofobowe), zbrojące jego strukturę, regulujące czas wiązania, ułatwiające nakładanie etc. Głównym składnikiem mas/zapraw tynkarskich decydującym o charakterystyce utworzonego tynku i jego właściwościach jest spoiwo. Stosownie do jego charakteru wyroby te możemy podzielić na:

• masy i zaprawy tynkarskie wytwarzane na spoiwach mineralnych, takich jak cement, wapno, szkło wodne potasowe, które wiążą w wyniku reakcji chemicznych spoiw – do grupy tej należą tynki mineralne i silikatowe;
• masy tynkarskie wytwarzane na spoiwach organicznych/polimerowych, które wiążą głównie w wyniku odparowania wody – należą tu tynki silikonowe, tynki akrylowe/polimerowe i tynki mozaikowe.

W zależności od zastosowanego spoiwa tynki te charakteryzują się zestawem cech, które mogą je predysponować do poszczególnych aplikacji i decydują o ich zaletach i wadach.

Obok podstawowych grup tynków producenci oferują szeroki asortyment wyrobów, które stanowią rozwiązania hybrydowe łączące różne spoiwa w celu lepszego wykorzystania potencjalnych walorów każdego z nich lub w celu optymalizacji wyrobu pod kątem jakiejś jednej lub kilku przydatnych cech. Takimi wyrobami są wszelkie tynki typu Si-Si (silikonowo-silikatowe lub silikatowo-silikonowe), tynki polikrzemianowe, tynki polimerowo-silikonowe, tynki akrylowo-siloksanowe i inne.

Przyjrzyjmy się poszczególnym rodzajom typowych zapraw i mas tynkarskich.

Fot. 1. Różne faktury tynków elewacyjnych

Tynki mineralne

Jako spoiwo do ich produkcji wykorzystuje się wysokogatunkowe cementy portlandzkie o niskiej zawartości alkaliów i obniżonej tendencji do wykwitów oraz wapno hydratyzowane. Spoiwa te wiążą w wyniku reakcji chemicznej z wodą i z dwutlenkiem węgla zawartym w powietrzu. Dodatkowo tynki te są modyfikowane dodatkami dyspersji polimerowych w postaci tzw. proszków redyspergowalnych. Ma to na celu uelastycznienie tynku, oraz poprawienie jego przyczepności do podłoży i odporności na działanie warunków pogodowych.

Do obniżenia ich wczesnej nasiąkliwości stosuje się dodatki hydrofobizujące. Zaprawy te są dostarczane w postaci sypkich mieszanek, które muszą przed aplikacją być wymieszane z odpowiednią ilością wody zarobowej. Ma to swoje zalety, jak choćby mniejsze problemy z magazynowaniem i transportowaniem w okresach niższych temperatur, ale również wymusza dodatkowe czynności na etapie przygotowania zaprawy.

Do niewątpliwych zalet tych tynków należy zaliczyć wysoką przepuszczalność dla pary wodnej i ich niepalność, dzięki czemu mogą być stosowane w systemach z wełną mineralną. Niestety wiązanie spoiwa może być zakłócone przez warunki pogodowe. I tak zbyt wczesne działanie opadów atmosferycznych może powodować powstanie wykwitów solnych na powierzchni, a zbyt wysokie temperatury w trakcie wiązania prowadzą do przesuszenia tynku i obniżenia parametrów wytrzymałościowych. Spoiwa zawarte w tynku z czasem dowiązują, poprawiając właściwości wyprawy w czasie, dzięki czemu następuje wzrost parametrów wytrzymałościowych w trakcie użytkowania. Zasadowy charakter utworzonej powłoki jest naturalną barierą dla wzrostu mikroorganizmów, choć należy zauważyć, że w wyniku tzw. karbonatyzacji na ich powierzchni, nawet w przypadku tynków, na których nie wystąpiły tzw. wykwity solne, z czasem tworzy się warstewka węglanu wapnia o niższej wartości pH umożliwiająca rozwój mikroorganizmów. Dodatkowo wyroby te ze względu na bezpieczeństwo użytkowania i wysokie pH trudno jest zabezpieczyć w trakcie produkcji odpowiednimi dodatkami grzybo- i algobójczym. Jest to jedna z przyczyn, dla których zaleca się egalizowanie ich powierzchni z wykorzystaniem farb egalizujących. Farby te wchodzą w reakcję chemiczną z mineralnym podłożem, wypełniają i uszczelniają jego mikropory, a na powierzchni tworzą powłokę, która zabezpiecza tynk przed zbyt szybkim odparowaniem wody, zapewniając mu odpowiednie warunki do związania. Sama powłoka farby obniża znacząco nasiąkliwość tynku, a zawarte w niej dodatki biobójcze chronią ją przed wzrostem mikroorganizmów. Ważnym aspektem egalizacji powierzchni jest również możliwość osiągnięcia bogatej kolorystyki. Jest to istotne ze względu na fakt, że możliwości barwienia tynków mineralnych ograniczają się do pastelowych barw produkowanych na bazie pigmentów nieorganicznych. To ograniczenie praktycznie wyeliminowało z ofert producentów tynki barwione w masie na rzecz tynków bazowych, które powinny być zabezpieczone farbami egalizującymi. Do egalizowania powierzchni zwykle wykorzystuje się farby silikatowe, które trwale wiążą z mineralnym podłożem tynku, nie ograniczają przepuszczalności pary wodnej utworzonej warstwy wykończeniowej i nie pogarszają jej niepalnego charakteru. Oczywiście do malowania powierzchni tynku mineralnego można wykorzystać farby na bazie innych spoiw, ale w takim przypadku konieczne jest dostosowanie się do indywidualnych wymogów reżimu wykonawczego.

Do niewątpliwych zalet zapraw mineralnych należy ich przystępność cenowa, choć przy konieczności zastosowania dodatkowej egalizacji powierzchni, a co za tym idzie dodatkowych kosztów zakupu farb i ich aplikacji, aspekt ten nie jest już tak istotny.

Fot. 2. Tynk akrylowy, imitacja cegły ręcznie formowanej

Tynki silikatowe

Należą do grupy tynków produkowanych na spoiwie o charakterze mineralnym. Jako spoiwo do ich produkcji stosuje się szkło wodne potasowe – tzw. spoiwo krzemianowe. Spoiwo to wchodzi w reakcję chemiczną, tzw. krzemianowanie, z mineralnymi składnikami tynku i podłoża oraz reaguje z dwutlenkiem węgla z powietrza. Na przebieg tych reakcji może wpływać wiele czynników (temperatura, wilgotność, rodzaj podłoża itp.). Wszystko to powoduje, że jest to tynk, który wymaga zachowania ścisłego reżimu technologicznego i dostosowania się do zaleceń producentów. Dzięki temu jesteśmy w stanie otrzymać bardzo trwałą powłokę o wielorakich zaletach.

Zastosowane spoiwo pozwala na tworzenie powłok o charakterze mineralnym, cechujących się niskim oporem dla pary wodnej, niepalnych, trwałych w okresie użytkowania (reakcja krzemianowania postępuje w czasie „życia” tynku), odpornych na działanie warunków pogodowych i promieniowania UV, o niskiej tendencji do elektryzowania się powierzchni, a więc znacznie mniej podatnych na brudzenie się. Produkty zachodzących w tynku reakcji chemicznych są odporne na działanie agresywnych związków powstałych w środowisku miejskim, jak kwaśne deszcze, spaliny etc. Dzięki temu tynk nie wykazuje tendencji do tzw. kredowania. Mineralny charakter powłoki powoduje, że jest ona stosunkowo sztywna i nasiąkliwa, aczkolwiek producenci tynków modyfikują te ograniczenia poprzez stosowanie dodatku dyspersji polimerowych oraz hydrofobowych. Wszystkie te cechy pozwalają na zastosowanie tynków silikatowych w systemach z wełną mineralną. Tynki te sprzedawane są w postaci gotowych mas tynkarskich, które mogą być barwione bezpośrednio przez producentów. Ze względu na zasadowy odczyn masy, dochodzący w przypadku klasycznych tynków silikatowych do pH w granicach 11, do ich barwienia stosuje się zwykle pigmenty nieorganiczne lub organiczne o podwyższonej odporności. Daje to możliwość kreowania bogatej, choć ograniczonej kolorystyki z przewagą barw charakterystycznych dla pigmentów nieorganicznych. Co do odporności mikrobiologicznej: utworzona przez tynk powłoka wykazuje mniejszą tendencję do gromadzenia na powierzchni pożywki dla rozwoju mikroorganizmów, co wraz z jej bardziej zasadowym charakterem ogranicza możliwość rozwoju mikroorganizmów. Nie zmienia to faktu, że niektóre masy tego typu mogą być również zabezpieczane substancjami grzybo- i algobójczymi wprowadzanymi w procesie produkcji.

W przypadku gdyby konieczne było zastosowanie farb elewacyjnych na powierzchni tynków silikatowych, np. w celu usunięcia przebarwień, aby nie pogarszać ich parametrów, powinno się stosować farby silikatowe lub silikonowe. Ich zgodny z charakterem tynku silikatowego sposób wiązania zapewni odpowiednią kompatybilność z tynkiem i dodatkowo wypełni powstałe na powierzchni mikropory, uszczelniając je i zmniejszając nasiąkliwość powłoki, jednocześnie nie ograniczając istotnie przepuszczalności pary wodnej.

Fot. 3. Tynk mozaikowy, imitacja granitu

Tynki silikonowe

Do produkcji tynków tego typu stosuje się m.in. modyfikowane chemicznie spoiwo krzemoorganiczne – tzw. polimerową emulsję żywic silikonowych (SREP). Spoiwo to wchodzi w reakcję chemiczną z mineralnymi składnikami podłoża i samego tynku, przy czym ma największe powinowactwo do minerałów zawierających w swojej strukturze krzem, czyli np. kwarcu. W takim otoczeniu jest ono w stanie budować trójwymiarową, przestrzenną matrycę krzemopolimerową, zorientowaną w taki sposób, że na jej powierzchni znajdować się będą, niczym parasole, chemiczne cząsteczki utrudniające wnikanie wody, a jej wnętrze będzie miało charakter mineralny.

W związku z faktem, że spoiwo to wiąże tylko z surowcami mineralnymi, konieczne jest zastosowanie dodatkowo spoiwa polimerowego, które pomoże w uzyskaniu dobrej przyczepności do różnych podłoży i zapewni związanie innych składników tynku, zwłaszcza w pierwszej fazie po jego nałożeniu. Można sobie zadać pytanie, czy taki tynk jest tynkiem o charakterze mineralnym czy polimerowym? Decydujący tutaj powinien być fakt poprawy parametrów w czasie, wynikającej z postępującej reakcji chemicznej. Ciekawostką jest fakt, że obecne wymagania nie definiują, jakie tynki można nazwać tynkami silikonowymi. Podobnie jest w przypadku tynków silikatowych. Powoduje to, że niekiedy za tynki silikonowe uznaje się tynki zawierające tzw. silikonowe dodatki hydrofobizujące (np. oleje silikonowe). Działanie tego typu dodatków na powierzchni wyprawy w pierwszym okresie jej użytkowania daje charakterystyczny tzw. efekt antyroszeniowy objawiający się perleniem wody. Efekt ten w trakcie użytkowania elewacji będzie stopniowocoraz mniejszy. W zasadzie tynki silikonowe powinny zawierać w swoim składzie spoiwo krzemoorganiczne (dyspersję żywic silikonowych lub żywice silikonowe) mogące wiązać w wyniku reakcji chemicznej z innymi składnikami mineralnymi. Nie jest jednak możliwe stosowanie takiej definicji w świetle obecnie obowiązujących wymagań w UE, podobnie jak nie jest zdefiniowana np. procentowa zawartość żywic silikonowych w tego typu produktach. Jedyna taka regulacja obowiązuje we Francji, gdzie za wyroby silikonowe uznaje się takie, które zawierają co najmniej 40% spoiwa silikonowego w stosunku do polimerowego.

Powyższe rozważania są zasadne z dwóch względów. Po pierwsze: aby tynk silikonowy mógł się charakteryzować trwałymi parametrami w trakcie użytkowania, musi zawierać odpowiednią ilość spoiwa, która nadaje mu niżej opisane zalety. Po drugie: spoiwo silikonowe jest jednym z najdroższych spoiw, jakie można zastosować w tynkach, a co za tym idzie w zasadniczy sposób wpływa na koszt samego tynku. Ponadto oczywiste jest, że występujące różnice między różnymi rodzajami spoiw tego samego typu będą znacząco wpływały nie tylko na pojedyncze parametry, ale również na trwałość eksploatacyjną wyprawy. Toteż zrozumiała musi być zróżnicowana cena jednostkowa różnych produktów kwalifikowanych przez producentów do tej samej grupy. Pozycjonowanie wybranych produktów powinno się dokonywać na podstawie poszczególnych parametrów technicznych osiąganych przez produkt, wykraczając poza obszar zdefiniowany jako wymagania podstawowe.

Wróćmy jednak do cech charakterystycznych typowych dla tynków silikonowych. Tworzą one powłoki o wysoce hydrofobowym charakterze, zarówno w fazie początkowej – dzięki zastosowaniu silikonowych dodatków hydrofobizujących – jak i w trakcie użytkowania tynku – dzięki pełnemu związaniu żywicy silikonowej. Obok wysokiej i trwałej w czasie hydrofobowości cechują się otwartoporową strukturą zapewniającą niski opór dyfuzyjny zarówno dla pary wodnej, jak też dla dwutlenku węgla. Tym samym tynki te mogą być stosowane w systemach ETICS z wełną mineralną. Spoiwa zawarte w tynku z czasem dowiązują i mogą wpływać na poprawę właściwości wypraw, dzięki czemu następuje wzrost parametrów wytrzymałościowych i zmniejszenie nasiąkliwości w trakcie użytkowania. Mineralny charakter powłoki może również powodować niską, choć większą niż w przypadku tynków silikatowych, termoplastyczność i mniejsze elektryzowanie powierzchni. To, razem z wysoką hydrofobowością powierzchni, spowalnia jej brudzenie się, a nawet przyczynia się do wystąpienia efektu mniej lub bardziej trwałego samooczyszczania pod wpływem spływania kropel deszczu po powierzchni tynku. Zwiększona hydrofobowość i odporność na zabrudzenia wpływają również na poprawę odporności na korozję mikrobiologiczną. Tynki te mogą być stosunkowo łatwo zabezpieczane substancjami grzybo- i algobójczymi przez producentów ze względu na neutralny lub bliski neutralnego odczyn pH. Ich powłoka charakteryzuje się również odpornością na działanie promieniowania UV i warunków pogodowych, a utworzona przestrzenna sieć wiązań krzemoorganicznych korzystnie wpływa na odporność na uszkodzenia powierzchni i poprawia ich udarność. Są one zwykle produkowane w formie gotowych mas dostarczanych na budowę w plastikowych opakowaniach. Ponadto bliskie neutralnemu pH masy umożliwia ich barwienie zarówno pigmentami organicznymi, jak i nieorganicznymi oraz realizację szerokiej palety barw. Do nielicznych wad tych tynków należy ich skłonność do kredowania, tzn. do powierzchniowego rozpuszczania wypełniaczy pod wpływem warunków atmosferycznych i promieniowania UV. W pierwszej fazie mają one również stosunkowo niską odporność na powstawanie przebarwień, co związane jest z otwartoporowym charakterem powłoki i z niską zawartością całkowitą spoiw oraz czasem potrzebnym do związania spoiwa silikonowego. Nie można również nie zauważyć stosunkowo wysokiej, acz jednak adekwatnej do zalet, ceny tych wyrobów.

Fot. 4. Tynk mozaikowy, imitacja piaskowca

Tynki polimerowe/akrylowe

Do tej grupy należy zaliczyć wszystkie tynki cienkowarstwowe, których głównym spoiwem są wodne dyspersje różnych rodzajów polimerów (z wyjatkiem krzemoorganicznych). Tynki te przyjęło się zwykle nazywać tynkami akrylowymi, a wynika to z faktu, że do ich produkcji zazwyczaj wykorzystuje się spoiwa oparte na polimerach i kopolimerach akrylowych. Wiążą one w sposób fizyczny – rozprowadzone drobne cząsteczki polimerów w wyniku fizycznego odparowywania wody zbliżają się do siebie i powoli sklejają. Dzięki temu, po całkowitym odparowaniu wody, tworzą wokół wypełniaczy cienki film polimerowy utrzymujący strukturę tynku w całości i zapewniający mu dobrą przyczepność do różnych, nie tylko mineralnych, podłoży. Jakość tak powstałej powłoki w znacznym stopniu zależy od ilości i jakości zastosowanego do produkcji polimeru – musi być go tyle, by spoić wypełniacze, jak również zapewnić dobrą adhezję do podłoża. Aby powłoka mogła się utworzyć, konieczna jest odpowiednia wilgotność oraz temperatura powietrza i podłoża – zwykle powyżej 5OC. Powstała powłoka już praktycznie po wyschnięciu charakteryzuje się swoimi pełnymi parametrami i nie wykazuje tendencji do powstawania defektów estetycznych, jak wysolenia, przebarwienia etc. Niestety pod wpływem degradującego działania promieniowania słonecznego i warunków otoczenia z czasem podlega ona procesom starzenia, co skutkuje powolnym obniżeniem parametrów początkowych.

Sposób wiązania tynków tego typu powoduje, że tworzą one stosunkowo szczelne powłoki o wysokim oporze dyfuzyjnym dla pary wodnej. Tym samym nie są zalecane do wykonywania ociepleń w systemach ETICS z wełną mineralną. Charakter filmu polimerowego pozwala na wykorzystanie tynków w systemach nierozprzestrzeniających ognia – a więc stosowanych na obiektach o wysokości do 25 m. Spoiwo polimerowe wykazuje również tendencję do elektryzowania, a tym samym wyłapywania drobinek zabrudzeń i ich osadzania na powierzchni. Dodatkowo na powierzchni tynków może dochodzić do osadzania warstwy węglanu wapnia, powstałego w wyniku powierzchniowego procesu degradacji polimeru (tzw. kredowanie tynku). Wszystko to się przyczynia do tworzenia mikrowarstwy złożonej z substancji mogących stanowić z czasem pożywkę dla mikroorganizmów.

Aby zapobiec nadmiernej biodegradacji powierzchni, tynki te są zabezpieczane przez producentów odpowiednimi dodatkami grzybo- i algobójczymi. Należy zaznaczyć, że obecna wiedza o doborze substancji chroniących powłokę przed korozją mikrobiologiczną oraz stosunkowa łatwość wprowadzenia i utrzymania ich w strukturze powłoki tynku powodują, że odpowiednio zabezpieczone charakteryzują się bioodpornością co najmniej na takim samym poziomie jak pozostałe rodzaje wypraw tynkarskich.

Do niewątpliwych zalet tych tynków należy łatwość aplikacji, niewielka nasiąkliwość powłoki, jej elastyczność i odporność na uszkodzenia mechaniczne, dobra przyczepność do różnych podłoży, w tym niemineralnych. Stosowane do ich produkcji spoiwa nie powodują powstania defektów estetycznych, jak wykwity solne etc. Tynki te produkowane są w postaci mas gotowych do nakładania. Mogą być barwione szeroką gamą pigmentów organicznych i nieorganicznych, dzięki czemu dają możliwość realizowania bogatej palety odcieni, łącznie z uwzględnieniem kolorów jaskrawych i intensywnych. W razie konieczności zastosowania farb na ich powierzchni można nałożyć farby elewacyjne akrylowe i silikonowe. Zawarte w nich polimery powinny zapewnić wystarczającą przyczepność i elastyczność. Na powłokach z tynków polimerowych nie należy stosować farb silikatowych.

W przypadku tej grupy tynków należy jeszcze wspomnieć o tynkach mozaikowych. Są to specyficzne tynki produkowane głównie na bazie polimerów akrylowych, do których produkcji wykorzystuje się barwione lub naturalne kruszywa kwarcowe lub marmurowe. Tworzona przez nie powłoka jest bardzo szczelna, niskonasiąkliwa, odporna na warunki atmosferyczne, promieniowanie UV oraz na uszkodzenia mechaniczne, różnorakie kompozycje kruszyw pozwalają zaś tworzyć melanże kolorystyczne. Wszystko to predysponuje je do wykorzystania w strefach przycokołowych budynków lub w strefach o zwiększonym natężeniu ruchu.

Inne rodzaje tynków/tynki hybrydowe

Postęp wiedzy o spoiwach powoduje, że obok tynków klasycznych opisanych wyżej dostępne są różne rodzaje tynków hybrydowych, a więc takich, które zostały wyprodukowane z użyciem różnych rodzajów spoiw. Jednym z najczęściej spotykanych są tynki Si-Si, a więc silikatowo-silikonowe lub silikonowo-silikatowe. Mamy tu do czynienia z zastosowaniem do ich produkcji zarówno szkła wodnego potasowego, spoiwa krzemoorganicznego, jak i zwykłego polimeru. Rozwiązanie takie ma na celu zmniejszenie nasiąkliwości powłoki przy zachowaniu jej silikatowych walorów.

Na uwagę zasługują również tynki polikrzemianowe. W zasadzie są to tynki silikatowe produkowane na odpowiednio modyfikowanym szkle wodnym, dzięki czemu, przy zachowaniu parametrów powłoki typowych dla tynków silikatowych, wykazują się niższym pH masy i nie powodują typowej dla silikatów korozji metali czy szkła.

Aby zmienić charakterystykę powierzchni tynków polimerowych, wprowadza się do nich tzw. zol kwasu krzemowego. Tak otrzymane tynki polimerowo-krzemianowe, dzięki większej przepuszczalności pary wodnej, mogą być stosowane w systemach ociepleń z wełną mineralną. Przedstawiony przegląd rodzajów tynku opiera się na zastosowanych do ich wytworzenia spoiwach, które nadają im odpowiednie właściwości. Wykorzystując tę wiedzę, można podejść do doboru tynków od strony ich funkcjonalności. Najważniejsze jest zastosowanie na elewacji takich wyrobów, które najlepiej się sprawdzą w określonych warunkach eksploatacji budynku.

Podobne zasady i podział można zastosować w przypadku farb elewacyjnych – wszak od tynków odróżnia je właściwie tylko wielkość zastosowanych wypełniaczy, a tym samym grubość nanoszonej warstwy.

mgr inż. Paweł Pogorzelec

Stowarzyszenie na Rzecz Systemów Ociepleń