Renowację budynku należy rozpocząć od szczegółowej diagnostyki umożliwiającej przyjęcie optymalnej dla danego obiektu metody osuszania i/lub renowacji murów.
Skutki oddziaływania wilgoci/wody na niezabezpieczone części/elementy budynku można zaobserwować niemal na każdym kroku. W zależności od przyczyn zawilgocenia będą one bardzo różne (fot.), także intensywność procesów destrukcyjnych będzie zróżnicowana.
Skuteczne przeciwdziałanie powinno przede wszystkim polegać na poprawnym wykonaniu zabezpieczeń wodochronnych, często jednak mamy do czynienia z budynkami starymi, zawilgoconymi i zasolonymi, które na etapie projektowania prac renowacyjnych wykazują objawy niekiedy daleko zaawansowanych zniszczeń.
Punktem wyjścia jest jednoznaczne i precyzyjne określenie przyczyn zawilgocenia (tab. i rys. 1).
Prace naprawczo-renowacyjne obejmują przede wszystkim zagadnienia związane z odtwarzaniem izolacji poziomej i pionowej, muszą rozwiązywać problem związany z obecnością w zawilgoconym murze związków soli, będą także obejmować rzeczywiste sposoby osuszania obiektu (np. za pomocą osuszaczy absorpcyjnych, kondensacyjnych) oraz sposoby naprawy elewacji (czyszczenie, spoinowanie, wzmacnianie podłoży, hydrofobizacja, scalanie kolorystyczne, naprawa spękanych tynków itp.). Prace naprawczo-renowacyjne to także zespół czynności towarzyszących, polegających na wykonaniu nowych instalacji sanitarnych, grzewczych, elektrycznych, wentylacyjnych lub klimatyzacyjnych, udrożnieniu lub zmianie sposobu odprowadzenia wód opadowych czy wreszcie reprofilacji otaczającego terenu.
Przy opracowywaniu technologii prac renowacyjno-naprawczych każdy obiekt, a zwłaszcza zabytkowy, traktować trzeba indywidualnie. W obiektach zabytkowych optymalnym rozwiązaniem byłoby powtórzenie oryginalnej technologii, jako że nie zawsze jest to możliwe, stosować należy materiały odznaczające się dobrą współpracą z materiałem oryginalnym, pozwalające na łatwą naprawę i wielokrotne powtarzanie zabiegów zabezpieczających. We współczesnym budownictwie współpraca materiału podłoża i materiału naprawczego/zabezpieczającego musi być także zapewniona, ale odnosi się ona do innych materiałów i kryteriów.
Uwzględnić trzeba także przyszły sposób użytkowania obiektu, jednak wymagania przyszłego użytkownika muszą być dostosowane do realnych możliwości przeprowadzenia prac renowacyjno-naprawczych. Z zabytkowego dworku nie zawsze da się zrobić apartament z basenem, sauną, garażem i jacuzzi.
Zagadnienia związane z diagnostyką poruszają przede wszystkim następujące instrukcje WTA (niemieckiego zespołu naukowo-technicznego ds. konserwacji budowli i zabytków):
– WTA Merkblatt 4-5-99 Beurteilung von Mauerwerk. Mauerwerkdiagnostik (diagnostyka muru);
– WTA Merkblatt 4-11-02 Messung der Feuchte von mineralischem Baustoffen (bilans wilgoci);
– WTA Merkblatt 2-9-04 Sanierputzsysteme (system tynków renowacyjnych);
– WTA Merkblatt 4-4-04 Mauerwerksinjektion gegen kapillare Feuchtigkeit (iniekcje chemiczne przeciwkapilarnie podciąganej wilgoci);
– WTA Merkblatt 4-6-05 Nachtraegliches Abdichten erdberuehrter Bauteile (wtórne izolacje zagłębionych w gruncie części budynków i budowli);
– WTA Merkblatt 4-7-02 Nachträgliche mechanische Horizontalsperre (odtwarzanie izolacji poziomej metodami mechanicznymi).
Ogólny algorytm postępowania przy pracach renowacyjnych pokazano na rys. 2.
Zachowanie się wilgoci w murze jest ściśle związane z budową materiałów. Transport wilgoci odbywa się zawsze przez system porów i kapilar w strukturze materiałów. Aby poprawnie określić przyczyny zawilgocenia i podjąć odpowiednie środki zaradcze, niezbędna jest także wiedza o strukturze zawilgoconych materiałów. Doświadczenie pokazuje, że silne podciąganie kapilarne będzie występować w glinie, nie występuje natomiast w grubym piasku i żwirze. Jedne materiały są bardziej szczelne dla wody napierającej, ale przy tym podatne na kapilarne podciąganie wilgoci, inne natomiast odwrotnie.
Właściwości materiałów budowlanych (cegły, zaprawy, kamieni) są określane przez wiele parametrów, w tym przypadku najistotniejsze są te, które charakteryzują strukturę materiału i jego zachowanie się wobec wody i wilgoci.
Gęstość
Przez gęstość (masę właściwą) rozumiemy masę m jednostki objętości materiału Va bez uwzględniania wielkości porów wewnątrz materiału
Wyrażana jest ona zazwyczaj w kg/dm3lub g/cm3.
Gęstość pozorna (objętościowa)
Gęstość pozorna to wielkość związana ze strukturą materiału (zawartością porów). Jest to masa ms jednostki objętości V suchego materiału
Wyrażana jest zazwyczaj w kg/dm3 lub g/cm3.
Porowatość
Parametr ten określa, jaką część objętości materiału zajmują pory. Wyraża się wzorem:
ρo – gęstość pozorna [kg/dm3, g/cm3]; ρ – gęstość [kg/dm3, g/cm3] .
Wilgotność
Wilgotność materiałów to względna zawartość wody w materiale, będąca zarówno wynikiem naturalnego stanu, jak i działania czynników zewnętrznych.
Wielkość wm (lub Um) zwana wilgotnością masową [%] oznacza stosunek masy wody znajdującej się w materiale do masy suchego materiału i może być przedstawiona następująco:
gdzie:
wm – wilgotność masowa [%];
mw – masa próbki wilgotnej [kg, g];
ms – masa próbki po wysuszeniu do stałej masy [kg, g]; mwody – masa wody znajdującej się w próbce [kg, g].
Symbolem wo (lub Uv) oznacza się wilgotność objętościową, tzn. stosunek objętości wody znajdującej się w materiale do objętości materiału suchego
gdzie:
wo – wilgotność objętościowa [%]; mw – masa próbki wilgotnej [kg, g];
ms – masa próbki po wysuszeniu do stałej masy [kg, g]; ρw– gęstość wody [kg/m3, g/cm3]; ρo– gęstość objętościowa badanego materiału [kg/m3, g/cm3]; wm – wilgotność masowa [%].
Dyfuzyjność dla pary wodnej
Parametr ten pozwala ocenić szczelność przegrody (warstwy). Istotą tego zjawiska jest przechodzenie cząstek pary wodnej przez przegrodę na skutek różnicy stężeń po obu stronach przegrody. Zjawisko to definiuje współczynnik przepuszczalności pary wodnej δ:
gdzie:
δ– współczynnik przepuszczalności pary wodnej
m – masa pary wodnej [g] przenikająca przez przegrodę w czasie t; d – grubość przegrody lub warstwy materiału [m];
F – powierzchnia przegrody [m2];
t – czas przenikania pary wodnej [h] przez przegrodę; Δp – różnica ciśnień [Pa] pary wodnej po obu stronach przegrody.
Parametr rw zwany oporem dyfuzyjnym określa opór, jaki stawia parze wodnej przegroda o grubości d oraz współczynniku paroprzepuszczalności δ
rw =
gdzie:
rw – opór dyfuzyjny [m2*h*Pa/g];
d – grubość przegrody [m]; δ – współczynnik przepuszczalności pary wodnej
Współczynnik oporu dyfuzyjnego μ:
gdzie:
δp – współczynnik przepuszczalności pary wodnej powietrza
δ – współczynnik przepuszczalności pary wodnej dla przegrody
W praktyce współczynnik μ zastępowany jest parametrem Sd, określającym grubość nieruchomej warstwy powietrza, cechującej się takim samym oporem dyfuzyjnym jak warstwa materiału (przegroda) o grubości d.
Sd = μxd
gdzie:
Sd – zastępczy (porównawczy) współczynnik oporu dyfuzyjnego [m]; μ – współczynnik oporu dyfuzyjnego przegrody; d – grubość przegrody [m].
Współczynnik μ jest wielkością bezwymiarową, sama jego znajomość nic nie mówi o zdolności przegrody do przepuszczalności pary wodnej. Dlatego tak istotne jest jego powiązanie z grubością przegrody i operowanie parametrem Sd, który jest wielkością porównywalną
Znajomość tych podstawowych parametrów nie zawsze jest jednak wystarczająca. Dlatego instrukcja WTA nr 4-11-02 Messung der Feuchte von mineralischem Baustoffen wyraźnie wskazuje na kilka innych parametrów wilgotnościowych, które są istotne dla poprawnego postawienia diagnozy.
Wilgotność higroskopijna
Każdy z mineralnych materiałów budowlanych cechuje się zdolnością pochłaniania wilgoci z otaczającego powietrza oraz oddawania tej wilgoci z powrotem do atmosfery. W określonych warunkach wilgotnościowych ustala się pewien stan równowagi i ta ilość (masowa, określana w %, oznaczana symbolem wh) zwana jest wilgotnością higroskopijną, którą można oznaczyć wzorem:
gdzie:
wh – wilgotność higroskopijna [%];
mw – masa próbki wilgotnej [kg, g], zawilgoconej do stałej masy w konkretnych warunkach cieplno-wilgotnościowych; ms – masa próbki po wysuszeniu do stałej masy [kg, g].
Zdolność do pobierania i oddawania wilgoci daje się opisać tzw. izotermami sorpcji. Przedstawiają one ilość wody znajdującej się w materiale w zależności od względnej wilgotności otaczającego powietrza. Ilość wilgoci higroskopijnej w materiale zależy przede wszystkim od wilgotności względnej otaczającego powietrza, ze wzrostem wilgotności wzrasta również ilość higroskopijnie wchłoniętej wilgoci i odwrotnie. Kompletne izotermy sorpcji stanowią bardzo dobry punkt wyjściowy do określenia wilgoci higroskopijnej, konieczne jest jednak określenie jej poziomu dla warunków brzegowych: wilgotności względnej powietrza 0% oraz bliskiej 100%.
Pewne problemy przy określaniu wilgotności mogą stwarzać znajdujące się w badanym materiale szkodliwe sole budowlane. Wpływając na przebieg izoterm sorpcyjnych, mogą powodować błędne wyniki.
Pełne nasycenie wilgocią
Na skutek długotrwałego zanurzenia w wodzie lub przy działaniu ciśnienia może dojść do sytuacji, że wszystkie pory zostaną wypełnione wodą. Materiał znajduje się wówczas w stanie tzw. pełnego nasycenia wilgocią, Wielkość ta wyraża się takim samym wzorem jak wilgotność masowa, jednakże dla próbki w stanie pełnego nasycenia wodą.
gdzie:
wmax – maksymalna wilgotność masowa (wagowa) [%]; mn – masa próbki w stanie nasycenia wodą [kg, g];
ms – masa suchej próbki [kg, g];
mwody – masa wody znajdującej się w próbce [kg, g].
W praktyce parametr ten oznacza, że cała objętość zdolnych do przewodzenia i magazynowania wilgoci porów jest wypełniona.
Stopień przesiąknięcia wilgocią
Stopień przesiąknięcia wilgocią jest parametrem pozwalającym na określenie stanu zawilgocenia muru. Określa on, jaki procent porów jest wypełnionych wodą. Wyróżnić tu można:
– higroskopijny stopień przesiąknięcia wilgocią
gdzie:
DFGhigr – higroskopijny stopień przesiąknięcia wilgocią (DFG – z niem. Durchfeuchtungsgrad – stopień przesiąknięcia wilgocią); wh – higroskopijna wilgotność próbki (masowa); wmax – wilgotność w stanie pełnego nasycenia wilgocią (maksymalna wilgotność masowa);
– całkowity stopień przesiąknięcia wilgocią
gdzie:
DFGcałk – stopień przesiąknięcia wilgocią; wm – wilgotność masowa próbki; wmax – wilgotność w stanie pełnego nasycenia wilgocią (maksymalna wilgotność masowa).
W tym miejscu trzeba przywołać dwie instrukcje WTA: nr 4-5-99, która porusza zagadnienia związane z diagnostyką, oraz instrukcję nr 4-11-02 dotyczącą bilansu wilgoci. Charakterystyczne jest, że powołują się na nie wytyczne nr 2-9-04 dotyczące tynków renowacyjnych, wytyczne nr 4-6-05 mówiące o wtórnej izolacji zagłębionych w gruncie części budynków oraz wytyczne nr 4-7-02 i 4-4-04 dotyczące odtwarzania izolacji poziomej.
Pierwszą czynnością wymienioną w tych instrukcjach są oględziny budynku i otoczenia. Pozwala to na wyciągnięcie pierwszych wniosków co do stanu technicznego obiektu oraz ukierunkowanie dalszych działań. Kolejnym etapem są szczegółowe oględziny budynku i opis jego stanu technicznego.
Wywiad z użytkownikiem i/lub właścicielem obiektu może odpowiedzieć na pytanie, czy w przeszłości nie nastąpiła zmiana parametrów podłoża gruntowego zmieniającego jego nośność (typową przyczyną rozluźnienia podłoża gruntowego są doły chłonne rozmieszczone często w bezpośrednim sąsiedztwie historycznych fundamentów, przebudowy lub nadbudowy oraz zmiany sposobu użytkowania). Wywiad taki może dostarczyć także informacji na temat poziomu wód powierzchniowych w znajdujących się nieopodal zbiornikach lub ciekach wodnych (czy i jak często dochodziło do spiętrzeń doprowadzających do podniesienia się wód gruntowych wokół budynku).
mgr inż. Maciej Rokiel
Polskie Stowarzyszenie Mykologów Budownictwa
mgr inż. Cezariusz Magott
Polskie Stowarzyszenie Mykologów Budownictwa
Izoserwis – Izolacje Budowlane Sp. z o.o.
Literatura
1. WTA Merkblatt 2-9-04 Sanierputzsysteme.
2. WTA Merkblatt 4-5-99 Beurteilung von Mauerwerk. Mauerwerkdiagnostik (Diagnostyka muru).
3. WTA Merkblatt 4-11-02 Messung der Feuchte von mineralischem Baustoffen (Bilans wilgoci).
4. WTA Merkblatt 4-4-04 Mauerwerksinjektion gegen kapillare Feuchtigkeit.
5. WTA Merkblatt 4-6-05 Nachträgliches Abdichten erdberührter Bauteile.
6. WTA Merkblatt 4-7-02 Nachträgliche mechanische Horizontalsperre.
7. WTA Merkblatt 6-2-01 Simulation wärme-und feuchtetechnischer Prozesse.
8. M. Rokiel, Hydroizolacje w budownictwie. Wybrane zagadnienia w praktyce, wyd. II, Dom Wydawniczy Medium, 2009.
9. S. Skibiński, Sole rozpuszczalne w wodzie, „Renowacje” nr 10/2000.
10. Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtung von Bauteilen mit mineralischen Dichtungsschlämmen. Deutsche Bauchemie e.V. 2002.
11. Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtung von Bauteilen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB) – erdberührte Bauteile, 2001.
12. Prace naukowe Instytutu Budownictwa Politechniki Wrocławskiej, X Jubileuszowa Konferencja Naukowo-Techniczna „Problemy remontowe w budownictwie ogólnym i obiektach zabytkowych”, Kliczków 2002.
13. C. Arendt, Die Instandsetzung tragenden Mauerwerks, „Bautenschutz + Bausanierung“ nr 12/1989.
14. E. Osiecka, Materiały budowlane, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002.
15. R. Ciesielski, Diagnostyka i ocena stanu technicznego konstrukcji inżynierskich w aspekcie zastosowanych materiałów budowlanych, XX Konferencja Naukowo-Techniczna „Awarie budowlane”, Szczecin – Międzyzdroje, materiały konferencyjne, Szczecin 2001.
