Cienkowarstwowe tynki elewacyjne – podstawowe informacje, których nigdy dość

Tynk to powłoka ze stwardniałej masy tynkarskiej pokrywająca powierzchnie ścian, sufitów, kolumn, filarów i innych elementów architektonicznych wewnątrz i na zewnątrz budynku.

Ta krótka, zwarta definicja zawiera dwa podstawowe podziały samych tynków. Pierwszy ze względu na rodzaj stosowanej masy tynkarskiej i drugi ze względu na miejsce stosowania – wewnątrz lub na zewnątrz budynku. Ograniczymy się jedynie do tynków zewnętrznych i to przyglądając się tylko ich cienkowarstwowej (pocienionej) wersji. Zostawiamy bogaty świat tynków klasycznych glinianych, wapiennych, cementowo-wapiennych i im podobnych, stosowanych przez lata na milionach budowli. Nie doty-kamy problemów wyrafinowanych sztablatur, stiuków, sztukaterii czy mozolnego sgraffito upiększających historyczne elewacje. Przypatrzmy się bliżej, jak konstruowane są współczesne tynki elewacyjne, jak są parametryzowane, jakimi cechami użytkowymi mogą się pochwalić, jakimi kryteriami posługiwać się w ich doborze i jak mogą współpracować z podłożem, na którym są aplikowane, i z finiszowymi, wykańczającymi warstwami, najczęściej farbami.

Pocienione tynki zewnętrzne mają do spełnienia dwie podstawowe funkcje:

– zabezpieczenie powierzchni przed działaniem czynników atmosferycznych i biologicznych,

– nadanie estetycznego wyglądu elementom budynku.

Pominę temat estetycznych funkcji elewacyjnych wypraw. Zajmę się natomiast sposobami zabezpieczenia przed wpływem  szkodliwych oddziaływań przyrody.

Zadajmy sobie pytanie, na jakie szkodliwe oddziaływania narażona jest elewacja ze strony szeroko pojętego agresywnego środowiska. Przed jakimi żywiołami elewacje należy zabezpieczać?

1. Woda – podstawowy najbardziej podstępny żywioł. Wszystkie jej stany skupienia mogą i wpływają niezwykle destrukcyjnie na finiszowe warstwy elewacyjne. Wniosek nasuwa się oczywisty – dla dobrej kondycji tynku lub farby najlepiej, gdyby wody nie było wcale.

2. Słońce – działa destrukcyjnie na dwa sposoby. Przez zbytnie rozgrzewanie powierzchni i w wyniku tego mechaniczną destrukcję oraz poprzez podstępne odziaływanie na barwne pigmenty organiczne, głównie przez najbardziej energetyczną krótkofalową część ultrafioletową (UV) spektrum.

3. Mróz – oddziaływanie tego czynnika w oczywisty sposób związane jest z obecnością wody w tynku i pod nim, ale ma także znaczący wpływ na zmianę odkształcalności powierzchni, a tym samym wytrzymałości czysto mechanicznej.

4. Biodeterioracja – powolny, ale nieunikniony atak wrednych bakterii, alg, grzybów, pleśni, a czasami mchów i pięknych kolorowych porostów.

5. Homo sapiens – bywa, że czasami bardziej homo, a mniej sapiens. Osobnicy tacy wyrywają się niestety dość często ze swoimi destrukcyjnymi pomysłami w nieprzewidywalne sposoby. A to dziurkę w ścianie zrobić na pety, a to gwoździem dla kaprysu zarysować, wyrazić swój wewnętrzny, twórczy niepokój w barwnym graffiti lub wypełnić swoje literackie przeznaczenie, literując wielkimi bukwami na nowej elewacji, co należy zrobić z PZPN itp.

Podstawowe rodzaje cienkowarstwowych tynków elewacyjnych

Podstawowe składniki  i elementarne właściwości zapraw

Obecnie wyróżnia się cztery podstawowe typy cienkowarstwowych tyków elewacyjnych:

– ?mineralne,

– polimerowe,

– ?krzemianowe (silikatowe),

– ?silikonowe.

W tabeli przedstawiono przybliżony zestaw składników tych tynków i ich zgrubnie określony udział procentowy. Jak widać, nazwa tynku pochodzi przede wszystkim od znajdującego się w nim spoiwa.

Tynk mineralny

Jest zestawem, w którym spoiwem jest cement portlandzki, czego naturalną konsekwencją są jego właściwości użytkowe.

– Średnia nasiąkliwość W₂₄ i relatywnie mały opór dyfuzyjny S_d decydują o tym, że od wielu lat stosowany jest jako finiszowa warstwa dociepleń na styropianie i – co ważniejsze – na wełnie mineralnej.

– Wysoki poziom pH, naturalny dla zaczynów cementowych i nieskarbonatyzowanych tworzyw cementowych w znacznym stopniu ogranicza przez kilka lat efekty ataków mikroorganizmów.

– Ten sam wysoki poziom pH stanowi istotne ograniczenie w stosowaniu pigmentów organicznych, zubażając drastycznie oferowaną gamę kolorystyczną materiałów barwionych w masie.

– Tynk malować można na nieskończoną ilość wariantów kolorystycznych większością dostępnych na rynku farb elewacyjnych. Pamiętać jednak należy, że użyta farba skrajnie może zmienić właściwości fizyczne tak złożonej wyprawy finiszowej.

– Tynk jest mało odkształcalny, ale właściwości mechaniczne z czasem się polepszają (karbonatyzacja).

– Popularność swoją zawdzięcza także relatywnie niskiej cenie.

Rys. Efekt tzw. hydrofobowej szczotki molekularnej

Tynk polimerowy

Spoiwem w tego typu zestawach bywa głównie dyspergujący polimer lub kopolimer akrylowy, lub akrylowo-styrenowy, dlatego często używana nazwa tynk akrylowy.

– Bardzo mała nasiąkliwość W₂₄ i duży opór dyfuzyjny S_d przeznaczają ten materiał jedynie do stosowania w technologiach dociepleń opartych na materiałach o dużym oporze dyfuzyjnym (styropiany EPS,  XPS, materiały poliuretanowe, fenolowe itp.).

– Naturalne dla tworzyw polimerowych właściwości elektrostatyczne, poziom pH determinowany poziomem pH deszczu, możliwość pozyskiwania budulca dla drobnoustrojów (głównie węgla) z rozkładu organicznego podłoża to podstawowe powody, dla których materiał ten jest najbardziej podatny na efekty intensywnej biodeterioracji. Oznacza to, że najszybciej pojawiają się na nim glonowe przebarwienia i wykwity, a to początek procesu biologicznej „demolki” elewacji.

– Barwić można we wszystkich barwach tęczy – jeśli tylko takie pigmenty istnieją.

– Tynk ten wedle opinii wykonawców najłatwiej się nakłada.

– Czyszczenie tynku akrylowego myjkami wysokociśnieniowymi daje bardzo często wysoce zadowalające wyniki.

Tynk krzemianowy

Materiałem wiążącym w tynkach i farbach krzemianowych jest potasowe szkło wodne, roztwór wodny krzemianu potasu, który naniesiony na powierzchnię reaguje z CO₂ z powietrza:

K₂O • nSiO₂ • x H₂O + CO₂ → nSiO₂ + K₂CO₃ + H₂O

Z tego właśnie chemicznego powodu materiały silikatowe są najbardziej chimerycznymi materiałami elewacyjnym. Kinetyka reakcji szkła wodnego i CO₂ z powietrza zależy od wielu czynników, np. od temperatury, wysycenia powietrza CO₂, szybkości odparowania wody z powierzchni.

– Wszelkie prace silikatami należy wykonywać nieprzerwanie do wyznaczonej z góry linii. Praktycznie bowiem niemożliwe jest ukrycie linii zgrzewu po przerwanej pracy, tak samo jak próba poprawienia niedomalowanej płaszczyzny czy też naprawa małego fragmentu elewacji pokrytej już wcześniej tym samym tynkiem silikatowym.

– Materiały silikatowe są materiałami o najmniejszym oporze dyfuzyjnym z wszystkich współczesnych standardowych materiałów elewacyjnych.

– Dodatkowo charakteryzują się małym dyfuzyjnym oporem dla CO₂, co oznacza, że można nimi bezpiecznie pokrywać jeszcze nie do końca wysuszone elewacje, nie obawiając się o konieczną końcową karbonatyzację tych warstw.

– Materiały silikatowe są silnie nasiąkliwe. Dlatego też nie powinien niepokoić użytkownika elewacji fakt pojawiania się ciemnych plam na  elewacjach tuż po intensywnych opadach atmosferycznych. Nie trzeba się martwić – plamy znikną bardzo szybko po zakończeniu opadów.

– Powierzchnie pokryte materiałami silikatowymi nie mają ładunku elektrostatycznego. W związku z tym nie będą zatrzymywały na swej powierzchni naładowanych cząsteczek brudu. Jeśli dodatkowo pokryć silikat dowolnym materiałem hydrofobizującym powierzchniowo, to efekt może się zintensyfikować i otrzymamy powierzchnię częściowo samoczyszczącą.

– Barwienie tynków silikatowych jest poważnie ograniczone, podobnie jak  mineralnych, wysokim poziomem stężenia jonów OH (wysokie pH), szczególnie w początkowej fazie. Procesy karbonizacji szkła wodnego zachodzą dość szybko. W real­nych warunkach efekt podwyższonego odczynu pH stymulować będzie przez dłuższy czas obecność cementowych tworzyw (kleje cementowe) pod powierzchnią tynku. Tak więc tynk silikatowy będzie średnio odporny na biologiczną degradację. Dodać należy, że najnowocześniejsze tynki silikatowe nie są formowane na bazie wodnych roztworów krzemianów wapnia, ale na bazie ich dyspersji, nazywanej wtedy często mikrosilikatami. Fizyczna budowa miceli takich dyspersyjnych roztworów nie pozwala na swobodną hydrolizę i pojawianie się wolnych jonów OH w roztworze. pH takiego roztworu oscyluje na poziomie 8–9 i pozwala na stosowanie o wiele bogatszej palety barwnej istniejących organicznych pigmentów.

Tynki silikonowe

Jak sama nazwa sugeruje, spoiwem tego typu materiałów będą silikony – syntetyczne polimery krzemoorganiczne o strukturze siloksanów, w których atomy krzemu podstawione są grupami najczęściej metylowymi lub etylowymi o silnych właściwościach hydrofobowych.

Uproszczony efekt tzw. hydrofobowej szczotki molekularnej pokazano na rysunku.

– Przy sprawnie działającym opisanym efekcie oczywiste jest, że materiał o takich właściwościach powierzchni charakteryzować się musi małą nasiąkliwością W₂₄ przy średnim oporze  dyfuzyjnym S_d. A zatem tynk wykonany z takiego materiału pracować powinien sprawnie na przegrodach o różnych wartościach oporu dyfuzyjnego. Jednak dla przegród o bardzo małym S_d przy decyzji ocieplania wełną mineralną szacunki cieplno-wilgotnościowe na pewno należy wykonać.

– Materiał tynku nie ładuje się elektrycznie, posiada silne właściwości hydrofobowe powierzchni, w związku z tym nie zatrzymuje brudu elektrostatycznie, lecz mechanicznie wymywany jest za każdym razem w trakcie opadów, uzyskując opinię w znacznej części samozmywalnej elewacji.

To podstawowe właściwości dziś używanych tynków. Jest wiele trendów w nowo projektowanych materiałach. Jedna droga prowadzi przez próby zastosowania zupełnie nowych składników (w tym spoiw) różnicujących właściwości użytkowe na elewacji. Inna droga o wiele bardziej realna i w wielu przypadkach zakończona sukcesem zarówno technicznym, jak i handlowym to próby połączenia różnych spoiw w jednym materiale, tak aby wykorzystać jak najpełniej najlepsze właściwości różnych składników.

Powstały więc tynki hybrydowe, akrylowo-silikonowe, które co prawda mają dalej dość wysokie charakterystyczne dla akrylu S_d, ale jednocześnie dodatek żywicy silikonowej w znacznym stopniu zredukował tendencje do dość szybkiego zapadania na chorobę glonową. Tym samym geograficzno-klimatyczny zakres stosowania tych tynków zostaje znacznie rozszerzony.

Podobnie tynki silikatowo-silikonowe, które powinny łączyć niepowtarzalnie niski opór dyfuzyjny najbardziej znamienny dla materiałów silikatowych i to, co w silikonie najcenniejsze – jego właściwości hydrofobowe. Producent starał się więc uzyskać materiał bliski doskonałości. Niezwykle paroprzepuszczalny (bo silikat) i jednocześnie nienasiąkliwy (bo silikon), a do tego  idealny do konserwacji (bo częściowo samoczyszczący).

Wydaje się, że wybór z cienkowarstwowych tynków jest na tyle bogaty, że można z tej oferty wybrać materiał w sposób zadowalający spełniający nawet trudne wymagania dotyczące zarówno kompatybilności ze ścianą, jak i zadań ochronnych w konkretnych warunkach użytkowych. Sprawa komplikuje się dość poważnie w sytuacjach wymagających pokrycia tynku elewacyjną farbą. Można tu popełnić wiele błędówwynikających z różnych właściwości tynku i farby. Ale to już temat na zupełnie inne opowiadanie.

DWA MAŁE ŁYKI FIZYKI DLA PRZYPOMNIENIA

Podstawowe parametry opisu zjawisk

δ  [g/m · h · hPa]
– współczynnik paroprzewodności określający zdolność transportu pary wodnej w badanym materiale i umożliwiający obliczenie konkretnego oporu dyfuzyjnego R dla konkretnej grubości d materiału 

R = δ/d

µ

– względny współczynnik oporu dyfuzyjnego dla określonego materiału przegrody  względem powietrza

µ = δp/ δx

Sd [m]

– opór dyfuzyjny powłoki S_d  jest miarą przepuszczalności gazów (głównie pary H₂O i  CO₂). Jest on liczbowo równoważny oporowi nieruchomej warstwy powietrza o grubości wyrażonej w metrach

Sd = µ · d

Klasyfikacja wg ISO 7783-2

– klasa I (opór niski)       Sd < 0,14

– klasa II (opór średni)   Sd = 0,14–1,4

– klasa III (opór wysoki) Sd >1,4

W24 [kg/m²√h]

– współczynnik kapilarnej chłonności wody jest miarą nasiąkliwości wodą, mierzony stosunkiem wielkości masy pochłoniętej wody do czasu tego procesu, odniesiony do 1 m² powierzchni

Klasyfikacja wg EN 1062-3

– klasa I (wysoki)  W24 > 0,5

– klasa II  (średni) W24 = 0,1–0,5

– klasa III (niski)    W24 < 0,1

Z PORADNIKA PRAKTYKA

O czym należy pamiętać przy wyborze tynku i farby na elewację

– S_d – opór materiałów mineralnych i silikatowych jest znacznie mniejszy w stosunku do akrylowych i silikonowych.

– W₂₄ – nasiąkliwość tynków, farb akrylowych i silikonowych jest relatywnie mniejsza w stosunku do mineralnych i silikatowych.

– Ze względu na specyfikę organicznych wiązań materiałów akrylowych i silikonowych wstępny skurcz tych warstw jest znacząco większy.

– Kompensowane jest to przez znacznie większą elastyczność wypraw akrylowych i silikonowych.

– Ze względu na relatywnie większą elastyczność tynki, farby akrylowe i silikonowe charakteryzują się znacznie większą odpornością na występowanie mikropęknięć, pęknięć, rys na elewacji wywoływanych naprężeniami będącymi konsekwencją naturalnych znaczących i gwałtownych zmian temperatury.

– Ze względu na obecność znacznie większej ilości polimerów, które uszczelniają układ, materiały akrylowe i silikonowe charakteryzują się o wiele mniejszą nasiąkliwością (mineralne i silikatowe są dodatkowo hydrofobizowane).

– Dzięki dużej szczelności tynków, farb akrylowych i silikonowych cząsteczki kurzu i pyłów z atmosfery nie migrują w głąb materiału, jak to się dzieje w wyprawach mineralnych i silikatowych. Dlatego też  tynki, farby akrylowe i silikonowe można oczyścić z zanieczyszczeń, stosując zmywanie hydrodynamiczne.

– Tynki i farby silikonowe ze względu na właściwości hydrofobowe podlegają zjawisku częściowego samooczyszczania.

– Regeneracja tynków, farb silikatowych i mineralnych w  praktyce polega na ich powtórnym przemalowaniu.

– Tynki i farby akrylowe ze względu na swe właściwości elektrostatyczne mogą w warunkach dużego zapylenia (szczególnie w środowiskach miejskich) podlegać zjawiskom osadzania zanieczyszczeń w przyspieszonym tempie.

– Wyprawy akrylowe zawierają w swym składzie wiele związków organicznych, które mogą stanowić pod-łoże dla rozwoju glonów, grzybów, pleśni oraz innych porostów.

– Tynki, farby akrylowe, silikonowe i silikatowe nie zawierają w swoim składzie cementu ani wapna. Tym samym w odróżnieniu od tynków mineralnych nie są podatne na występowanie niekorzystnych przebarwień, wysoleń na elewacjach.

– Tynki, farby akrylowe i silikonowe mogą być barwione praktycznie bez ograniczeń w kolorystyce.

– Ze względu na wysoki poziom alkaliczności materiały mineralne i silikatowe produkuje się w bardziej ograniczonej kolorystycznie palecie. 

– Tynki i farby mineralne i silikatowe charakteryzują się wysoko alkalicznym podłożem. Poziom pH ≈ 12–13 w praktyce jest czynnikiem istotnie ograniczającym efekty biodeterioracji powierzchni elewacji.

– Tynki z dużą zawartością żywic ze swej natury podlegają powolnej naturalnej destrukcji pod wpływem promieniowania UV.

– Materiały mineralne i silikatowe dzięki zachodzącym powolnie procesom karbonizacji ulegają stopniowemu dojrzewaniu, w trakcie którego poprawiają się podstawowe parametry mechaniczne warstwy.

Krzysztof Milczarek

Atlas Sp. z o.o.