Sposoby zabezpieczania elewacji wykonanych w technologii ETICS przed szkodliwym działaniem środowiska zewnętrznego

ETICS, czyli złożone systemy zewnętrznej izolacji cieplnej (External Thermal Insulation Composite Systems) z wyprawami tynkarskimi, przeznaczonymi do stosowania jako izolacja ścian budynków, wprowadzane na rynek europejski na podstawie badań wykonanych według ETAG 004 [6], są w Polsce najpopularniejszą, uwzględniając aspekty techniczne, estetyczne oraz ekonomiczne, metodą ocieplania lub docieplania ścian murowanych i betonowych (prefabrykowanych i monolitycznych). Wprowadzone w 2014 r. nowe regulacje [16], podwyższające wymagania z zakresu izolacyjności ścian, wymuszą na projektantach stosowanie doskonalszych materiałów termoizolacyjnych (fot. 1) oraz przynajmniej w pierwszym okresie zwiększenia ich grubości [15], co powinno się przełożyć również na jeszcze większą ekspansję tej metody. Potwierdzają to opracowania Stowarzyszenia na rzecz Systemów Ociepleń [7].

Fot. 1 Kombinacja warstw izolacji termicznej
w systemie ETICS w celu uzyskania wyższej izolacyjności przegrody

Części składowe systemu ETICS, dawniej zwanego bezspoinowym systemem ocieplenia [17, 18], gdzie mamy do czynienia z układem o stosunkowo niewielkiej grubości, szczególnie warstw wierzchnich, zewnętrznych w stosunku do warstwy termoizolacyjnej (warstwa zbrojona z zatopioną siatką z włókna szklanego, ewentualnie warstwa gruntująca, wyprawa tynkarska lub powłoka malarska [5]), i znaczącej powierzchni, sposób aplikacji w warunkach budowy wrażliwy zarówno na czynniki atmosferyczne, jak i ludzkie, aspekty estetyczne, widoczne z zewnątrz i podlegające ocenie przechodniów, powodują, że tego rodzaju ocieplenia wymagają szczególnej uwagi związanej z prawidłowym ich zabezpieczeniem przed czynnikami zewnętrznymi, co z kolei zapewnia oczekiwaną trwałość rozwiązania. Najbardziej narażone na czynniki zewnętrzne są tynki cienkowarstwowe barwione w masie, ewentualnie powłoki malarskie w przypadku tynków niebarwionych lub barwionych w innych kolorach niż oczekiwane. Tynki zazwyczaj różnią się fakturą (np. kornik, baranek) i wielkością zastosowanych ziaren kruszywa (najpopularniejsze 1–3 mm) [5]. Im drobniejsze kruszywo, tym tynk trudniej „gubi” nierówności podłoża, natomiast im kruszywo ma większe uziarnienie, tym na elewacji łatwiej osadza się brud. Najbardziej rozpowszechniony podział tynków:

• akrylowe/polimerowe, wyrób gotowy do stosowania;
• mineralne/cementowe, suche mieszanki mieszane z wodą;
• silikonowe, wyrób gotowy do stosowania;
• silikatowe/krzemianowe zawierają szkło potasowe, wyrób gotowy do stosowania.

Nazwy te są najczęściej spotykane w handlu, aczkolwiek znane są przypadki, kiedy np. w tynku akrylowym zawartość żywicy akrylowej wykazana w badaniach laboratoryjnych była tak niska, że nazwę należało traktować wyłącznie jako handlową.
Każdy z wymienionych tynków ma swoje wady i zalety. Tynki akrylowe, niezmiernie popularne, występujące w bardzo szerokiej gamie kolorystycznej, zazwyczaj mają mniejszą nasiąkliwość, paroprzepuszczalność (wskazana jest jak największa) i podatność na zabrudzenia, za to wyższą przyczepność. Przy prawidłowej ilości polimeru tynki te wykazują największą elastyczność, co oznacza większą odporność na uderzenia [3]. Tynki mineralne na spoiwie cementowym są zazwyczaj najtańsze, charakteryzują się wyższą paroprzepuszczalnością oraz tolerancją na oddziaływania termiczne. Występują najczęściej w mniejszej gamie kolorów, dlatego też maluje się je farbami elewacyjnymi na żądany kolor. Tynki silikonowe przynajmniej częściowo wraz z deszczem potrafią się oczyszczać – silne cechy hydrofobowe. Ze względu na mniejszą ilość spoiwa polimerowego są bardziej porowate i lepiej przepuszczają parę wodną, w stosunku do tynków cementowych mają wyższą odporność na uderzenia, występują w licznych kolorach. Ostatni z wymienionych tynków to tynk silikatowy, który podobnie do tynku mineralnego dobrze przewodzi parę wodną, jest najbardziej odpornym tynkiem na mikroorganizmy (grzyby, glony). Z powodu dwuetapowego procesu produkcji zazwyczaj tynki silikatowe są droższe. Występują w ograniczonej gamie kolorów, a dostępność pełnej palety barw RAL należy traktować raczej jako ostrzeżenie niż zachętę. Często tego typu tynki dodatkowo się maluje. W przypadku tradycyjnych tynków krzemianowych, w odróżnieniu od pozostałych wyżej wymienionych, przy aplikacji należy zapewnić warunki pozwalające na szybkie odparowanie wilgoci z wyprawy tynkarskiej, co ogranicza migrację szkła wodnego (charakterystyczne wybarwienia – fot. 2). Kolejna zasada ogólna, która dotyczy wszystkich grup tynków, związana jest z utratą koloru (blaknięciem) w czasie. Zdecydowanie zjawisko to jest bardziej widoczne na elewacjach ciemniejszych (fot. 3). Należy mieć świadomość, że rodzaj wyprawy tynkarskiej nie wpływa na trwałość barwy. Za trwałość barwy odpowiedzialna jest jakość pigmentów (organiczne lub nieorganiczne). Im mamy do czynienia z czystszym i dokładniej zmielonym pigmentem, np. tlenkiem jakiegoś metalu, tym szansa na większą trwałość barwy. Pigmenty organiczne mają ogólnie mniejsze cząsteczki, bardziej podatne na migrację, zróżnicowaną odporność na UV oraz szeroką paletę barw. Różnica w cenie bardzo dobrego i przeciętnego pigmentu tego samego koloru może być na tyle istotna, że producenci mas tynkarskich nie zawsze decydują się zastosować najwyższej jakości produkt, co z kolei skutkuje niedogodnościami podczas użytkowania obiektu.
 

Fot. 2 Wybarwienia na tynku silikatowym związane z niezapewnieniem  optymalnego wysychania tynku po aplikacji	Fot. 3 Zmiana barwy (wyblaknięcie) farby elewacyjnej po 2-letnim użytkowaniu obiektu w stosunku do nowo położonej warstwy tej samej powłoki

Czynniki zewnętrzne mogące mieć niekorzystny wpływ na trwałość i estetykę ocieplenia wykonanego w systemie ETICS możemy podzielić na trzy zasadnicze grupy:

• atmosferyczne obejmujące temperaturę (zarówno mróz, jak i nagrzewanie przy silnym nasłonecznieniu [1]), oddziaływania UV, zawilgocenie – zazwyczaj od zacinających opadów deszczu, wiatr, ewentualnie oblodzenie;
• biologiczne związane z pojawianiem się grzybów i porostów;
• ludzkie, a więc związane z jego umyślnym działaniem, np. zniszczenia mechaniczne, malunki, oraz oddziaływaniem przemysłu.

Wpływ poszczególnych czynników uzależniony jest od poprawności wykonania i użytych materiałów do ocieplenia, przy czym zdobyte doświadczenia wskazują, że zastosowanie systemowych materiałów, posiadających odpowiednie dopuszczenia potwierdzające ich przydatność do zamierzonego zastosowania [9], nie jest wystarczające do uzyskania produktu najwyższej jakości. Niezwykle istotne jest przestrzeganie reżimów technologicznych związanych z wykonaniem ocieplenia. Niedotrzymanie któregokolwiek z nich może uwidocznić się podczas użytkowania ocieplenia wystąpieniem wad [14, 22], które w normalnej eksploatacji by nie wystąpiły. Przyczyna pojawienia się wad w większości przypadków nie jest jednoznaczna, co rodzi problemy z ustaleniem odpowiedzialności. Zbieg niekorzystnych czynników, np. silniejszy wiatr i niedostateczna przyczepność zaprawy klejącej (fot. 4) [12], nasłonecznienie (fot. 5) czy zmienne warunki termiczno-wilgotnościowe (fot. 6), potrafi obnażyć niedoskonałości zarówno wykonania, jak i materiału i nieprzewidzenie wszystkich okoliczności na etapie projektowania elewacji (np. za mała liczba łączników mechanicznych – fot. 7).

Fot. 4 Zerwanie niepoprawnie wykonanej elewacji na skutek niekorzystnego oddziaływania wiatru	Fot. 5 Spękania nasłonecznionej elewacji wyłącznie od strony południowej

Fot. 6 Zniszczenie systemu ETICS, w trakcie badań cykli cieplno-wilgotnościowych, ściany testowej o wymiarach ~2 x 3 m, wg procedury opisanej w ETAG 004 [6]	Fot. 7 Zniszczenie nietypowego systemu ETICS, mocowanego do niestandardowego podłoża wyłącznie za pomocą łączników mechanicznych

Czynniki biologiczne objawiają się zazwyczaj pojawieniem lokalnie występujących kolonii grzybów, alg, zazielenień. W większości przypadków w początkowej fazie zjawisko to powoduje obniżenie walorów estetycznych, a w późniejszym okresie ma również wpływ na trwałość wykonanej elewacji [23]. Istotną przyczyną pojawiania się tego zjawiska jest: permanentne zawilgocenie, strona świata, w którą skierowana jest elewacja (północne elewacje są najbardziej podatne – fot. 8), skład, właściwości i faktura wyprawy tynkarskiej (rzadziej tego typu efekty można spotkać na gładkich, mniej nasiąkliwych tynkach, na których woda ma problemy z utrzymaniem się) oraz niewykonanie prewencyjnych zabezpieczeń elewacji substancjami biobójczymi w trakcie jej eksploatacji. Ten ostatni aspekt bywa dosyć kłopotliwy w wykonaniu i nagminnie jest pomijany, co biorąc pod uwagę trwałość właściwości biobójczych substancji zawartych w tynkach (kilka lat, zazwyczaj 4–5), często oznacza kłopoty. Okresowe prace konserwacyjne stanowią duży problem w przypadku ETICS, bo często związane są z koniecznością postawienia rusztowania lub prac z podnośników koszowych, co oznacza dodatkowe koszty ponoszone przez inwestora w trakcie eksploatacji, rzadko uwzględniane przy podejmowaniu decyzji o wyborze metody ocieplenia.

Fot. 8 Wierzchnia warstwa ETICS – wyprawa  tynkarska w zależności
od jej usytuowania w stosunku do kierunków świata

Znany jest przypadek, kiedy przy wyborze wykonawcy na realizację ETICS problem gwarancji odgrywał bardzo istotną rolę. W wyniku przetargu wygrała firma, która zaproponowała gwarancję wynoszącą 550 miesięcy, z zapisem konieczności wykonywania corocznych przeglądów. Koszty miał ponosić użytkownik obiektu, więc wraz z odmową ich poniesienia podczas kolejnego przeglądu abstrakcyjne warunki gwarancji przestały obowiązywać.
Czynniki ludzkie obejmują zarówno uszkodzenia mechaniczne (fot. 9), powstałe na skutek celowego lub nieświadomego (np. piłkarz lub tenisista odbija piłkę od ściany – fot. 10) zniszczenia, jak również graffiti. Cechą szczególną tych zjawisk jest to, że zazwyczaj występują na powierzchniach dostępnych, najczęściej z poziomu terenu. W przypadku uszkodzeń mechanicznych pewnego rodzaju zabezpieczeniem jest stosowanie podwójnego zbrojenia standardowymi siatkami warstwy zbrojonej, ewentualnie stosowanie siatki o wyższej gramaturze, np. powyżej 200 g/m². Takie rozwiązanie zwiększa odporność elewacji na przypadkowe uszkodzenia, jednakże nie stanowi bariery w przypadku celowego zniszczenia.

Fot. 9 Uszkodzenie mechaniczne elewacji wykonanej w systemie ETICS	Fot. 10 Uszkodzenie elewacji w wyniku uderzenia piłki (elewacja przy boisku szkolnym). Widoczna podwójna warstwa zbrojenia niepoprawnie zatopiona w warstwie zbrojonej

Oddzielnym zjawiskiem jest graffiti (fot. 11). Powstało wiele prac dotyczących tego zjawiska [10, 13, 20], na rynku jest też dużo środków do zwalczania i usuwania graffiti [11], lecz jak wykazuje praktyka, a potwierdzają badania [21], w przypadku struktury o rozwiniętej powierzchni, porowatej, nie ma skutecznej metody zarówno zabezpieczania, jak i usuwania graffiti. Stosowanie różnego rodzaju lakierów czy powłok antygraffiti oczywiście zmniejsza przyczepność malunku do podłoża, dodatkowo częściowo zabezpiecza przed zabrudzeniami środowiskowymi, np. przemysłowymi, jednak nie zapewnia pełnej ochrony, zważywszy że zaleca się jak najszybsze przystąpienie do usuwania, czyszczenia w miarę świeżo wykonanego malunku, co bardzo często nie jest możliwe.

Fot. 11 Graffiti na elewacji.
Widoczny najczęstszy zakres występowania
 

Podsumowanie
Systemy ETICS to ekonomiczna, skuteczna i estetyczna metoda zapewnienia właściwej izolacji przegrodom, głównie ścianom. Pomimo wielu zalet nie jest pozbawiona wad, które w większości związane są z miejscem aplikacji uzależnionym od czynników atmosferycznych oraz ludzkich, a także cech charakterystycznych systemu. W bogatszych krajach, również w Polsce, w bardziej prestiżowych realizacjach częściej pojawiają się rozwiązania z wykorzystaniem elewacji wentylowanej [8], które przy zapewnieniu podobnych właściwości termicznych elewacji eliminują niedoskonałości ETICS, bo najczęściej wykorzystują prefabrykowane, a więc powtarzalnie wykonane, łatwo demontowalne elementy. Tego typu rozwiązania są jednak kilka razy droższe, zazwyczaj 5–10 razy, co powoduje, że nie są tak rozpowszechnione jak ETICS.
Nadzieję budzi rozwój inżynierii materiałowej, w tym nanotechnologii [2, 4], która znajduje bardzo szerokie zastosowanie we wszystkich dziedzinach naszego życia, a materiałom budowlanym nadaje cechy, z którymi do tej pory nie były one kojarzone. Istnieją technologie zapewniające zarówno szkłu, jak i betonowi funkcję samooczyszczania, prawdopodobnie więc tego typu rozwiązania będą coraz szerzej stosowane również w wyprawach tynkarskich. Rozwój inżynierii materiałowej w ETICS jest nieunikniony również ze względu na wymagania izolacyjne przegród, co przy obecnie najczęściej stosowanych materiałach termoizolacyjnych oznacza kilkanaście do kilkudziesięciu centymetrów grubości. Takie grubości wywołują pewne utrudnienia i z powodu konieczności stosowania mocniejszych łączników mechanicznych podwyższają cenę.
W celu ograniczenia wpływu czynników zewnętrznych na elewacje w technologii ETICS zaleca się stosować następujące zasady:

• Korzystać ze sprawdzonych systemowych rozwiązań, których właściwości zostały potwierdzone do zamierzonego zastosowania. Zakres badań wg [6] jest na tyle szeroki, że uzyskanie pozytywnych wyników badań jest gwarantem jakości i trwałości rozwiązania.
• Bezwzględnie stosować się do producenckiej instrukcji aplikacji systemu, a w przypadku jej braku – wydawnictw Stowarzyszenia na rzecz Systemów Ociepleń i Instytutu Techniki Budowlanej, przestrzegając wymagań technologicznych. Szczególną uwagę należy zwrócić na odpowiednie przygotowanie (oczyszczenie) podłoża przed rozpoczęciem robót, ponieważ jest to wrażliwe miejsce połączenia ściany z systemem ETICS, istotne w systemach klejonych.
• W przypadku robót wykonywanych w warunkach zimowych [19] stosować wyłącznie materiały przeznaczone do tego typu prac, pamiętając o możliwości wystąpienia bardziej niekorzystnych warunków po zmroku.
• Wymagać badań zarówno dla kolorów jasnych, jak i ciemnych w zakresie trwałości barwy. Zaleca się stosowanie kolorów jasnych ze względu na możliwość wystąpienia ponadnormatywnych obciążeń termicznych w słoneczne, bezwietrzne, letnie dni.
• Unikać stosowania ETICS w miejscach narażonych na „zazielenienie” (strona północna, podwyższona wilgotność, permanentne zacienienie). Stosować rozwiązania alternatywne, np. elewacje wentylowane. W przypadku braku takich możliwości stosować tynki silikatowe oraz zabezpieczać elewacje środkami biobójczymi – czynność tę należy powtarzać zgodnie z instrukcją stosowania preparatu biobójczego.
• W miejscach wysoko uprzemysłowionych nie używać tynków gruboziarnistych, im tynk bardziej gładki, tym większa szansa na dłuższe zachowanie jego czystości. W takich przypadkach stosować tynki silikatowe.
• W miejscach narażonych na umyślne zniszczenie lub graffiti (fot. 11) stosować rozwiązania zamienne (fot. 12), zapewniające znacznie wyższą trwałość mechaniczną, niższą nasiąkliwość, co będzie się przekładało na realną możliwość usunięcia graffiti.
• Zapewnić właściwe obróbki blacharskie (fot. 13), okapy, zadaszenia zapewniające odprowadzanie wody opadowej z elewacji.
• Przestrzegać zasad konserwacji elewacji, przewidzieć okresowe prace renowacyjne obejmujące nanoszenie/odtwarzanie, np. antygraffiti, biobójczych, lub odświeżenie kolorystyki elewacji.

Fot. 12 Alternatywne rozwiązanie ETICS zapewniające wyższe parametry mechaniczne i realną możliwość usunięcia ewentualnego graffiti	Fot. 13 Źle wykonana obróbka blacharska – degradacja ocieplenia na skutek permanentnego zawilgocenia

Bibliografia
1. M. Adamowicz, Ocieplanie budynków w technologii BSO, „Materiały Budowlane” nr 1/2008.
2. T. Błaszczyński, B. Gozdowski, Wprowadzenie do zagadnień nanotechnologii w budownictwie, „Izolacje” nr 2/2013.
3. W. Brachaczek, W. Siemiński, Właściwości farb i tynków cienkowarstwowych a teorie na ich temat, „Izolacje” nr 10/ 2013.
4. L. Czarnecki, Nanotechnologia w budownictwie, „Przegląd Budowlany” nr 1/2011.
5. D. Czernek, Ciepło systemowe BSO – bezspoinowy system ocieplenia, „Budujemy dom” nr 6/2006.
6. ETAG 004 – Złożone systemy izolacji cieplnej z wyprawami tynkarskimi. Ostatnia nowelizacja przez EOTA z 2013 r.
7. European Association for External Thermal Insulation Composite Systems, Niesamowite systemy ETICS, 2012.
8. M. Jakimowicz, P. Sulik, Wentylowane okładziny zewnętrzne jako alternatywa dla BSO, „Materiały Budowlane” nr 9/2009.
9. P. Kielar, Cechy decydujące o przydatności materiałów do stosowania w systemach ociepleń ETICS, „Izolacje” nr 9/2010.
10. A. Królikowska, J. Wrzesińska, Problem graffiti i walki z nim, „Ochrona przed korozją” nr 1/2005.
11. K. Mańczyk, K. Mańczyk, B. Trzebicka, A. Dworak, Powłoki ochronne antygraffiti, „Polimery” nr 11-12/2008.
12. M. Niziurska, K. Nosal, B. Chruściel, W. Charyasz, K. Szafran, Przyczepność klejów cementowych do styropianu w systemach ETICS – niepewność metody i korelacja, „Izolacje” nr 3/2013.
13. M. Nowicka-Nowak, Lakiery do zabezpieczeń antygraffiti, „Ochrona przed korozją” nr 2/2009.
14. A. Pałasz, Grunty i farby podkładowe – błędy i braki w wymaganiach norm oraz problemy jakościowe, „Izolacje” nr 1/2013.
15. K. Pawłowski, Ściany zewnętrzne budynków w świetle nowych wymagań cieplnych, „Izolacje” nr 2/2013.
16. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
17. P. Sulik, Błędy ocieplania obiektów bezspoinowym systemem ociepleń, „Materiały Budowlane” nr 1/2007.
18. P. Sulik, BSO bez błędów, „Ekspert Budowlany” nr 1/2007.
19. P. Sulik, Roboty wykończeniowe w obniżonej temperaturze, „Materiały Budowlane” nr 11/2007.
20. T. Szymura, D. Barnat-Hunek, Środki przeciw graffiti, „Materiały Budowlane” nr 9/2011.
21. T. Szymura, M. Kozak, Antygraffiti – badania skuteczności wybranych preparatów do zabezpieczania elewacji i usuwania zabrudzeń, „Inżynier Budownictwa” nr 1/2014.
22. R. Zamorowska, P. Sulik, Uszkodzenia i naprawa wadliwie wykonanych izolacji termicznych ścian zewnętrznych, XXII Ogólnopolska Konferencja Warsztat Pracy Projektanta Konstrukcji, „Naprawy i wzmocnienia konstrukcji budowlanych”, Budownictwo ogólne, PZITB O/Bielsko-Biała, 2007.
23. R. Zamorowska, A. Wiejak, Trwałość elewacji w technologii ETICS, ich konserwacja i renowacja, „Materiały
Budowlane” nr 9/2013. 

dr inż. Paweł Sulik
dr inż. Wojciech Chruściel
Instytut Techniki Budowlanej