Hydroizolacja dachów zielonych – cz. I

Dach zielony to atrakcyjna przestrzeń, zarówno użytkowa, jak i dekoracyjna, bezpowrotnie tracona w przypadku dachów spadzistych lub płaskich, krytych tradycyjnymi materiałami. Pokryty zielenią dach to dodatkowa warstwa zieleni i ziemi, która wpływa korzystnie na lokalny mikroklimat i tworzy nawet swego rodzaju ogród (fot. 1, 2). Taki dach może być wykorzystany jako oaza spokoju (atmosfera ogrodu, łąki, zielonej przestrzeni) czy punkt widokowy.

Jest to jednak konstrukcja skomplikowana, wymagająca współpracy projektanta, dekarza, ogrodnika oraz doradcy technicznego producenta materiałów wchodzących w skład systemu. Bezwzględne pierwszeństwo przy projektowaniu i wykonawstwie mają wymagania sztuki budowlanej, a nie aspekty dekoracyjno-ekologiczne i wegetacyjne. Wszystkie wymogi i warunki konstrukcyjne, fizyczne, techniczne i wegetacyjne muszą być uzgodnione już na etapie projektowania. Wynika to z prostego faktu, że nie ma uniwersalnego rozwiązania dla każdego typu dachu zielonego. Dobór rozwiązania konstrukcyjnego zależy przede wszystkim od rodzaju przewidywanego użytkowania, z czym ściśle wiąże się przyjęcie warstwy użytkowej oraz zazielenienia.

Fot. 1, 2. Przykłady dachów zielonych, fot. Bauder

Projektując układ warstw dachu zielonego (konstrukcja może być wykonana w tzw. układzie tradycyjnym lub odwróconym – hydroizolacja chroniona jest dodatkowo przez termoizolację), należy pamiętać, że jak w każdym elemencie konstrukcji również w warstwach dachu zielonego zachodzą zjawiska cieplno–wilgotnościowe (ruch ciepła i dyfuzja pary wodnej). Projektant, przyjmując układ warstw, musi uwzględniać możliwość wystąpienia kondensacji pary wodnej w wyniku jej dyfuzji przez przegrodę lub też na skutek dobrania odpowiedniej grubości warstwy termoizolacji i zastosowania warstw paraizolacyjnych wykluczyć możliwość powstawania strefy kondensacji poniżej hydroizolacji. Specyfika konstrukcji stawia zarówno przed projektantem, jak i wykonawcą bardzo wysokie wymagania. Nie chodzi tylko o ciężar warstw oraz wielkość obciążeń (w przypadku dachu z zazielenieniem intensywnym lub np. parkingu), lecz o sposób wykonstruo-wania i wykonania hydroizolacji wraz z rozwiązaniami detali dylatacji, odwodnień, attyk itp. Naprawa przecieków wiąże się niestety z koniecznością zdejmowania warstw użytkowych i balastowych, co jest przedsięwzięciem kosztownym i trudnym technicznie. Nie ma tu miejsca na niedomówienia, nierozrysowanie w projekcie szczegółów detali (dylatacje, attyki, odprowadzenia wody) czy też zamianę systemowych materiałów na tańsze odpowiedniki. Należy zauważyć, że z punktu widzenia szczelności dachu zielonego szczególne ważne są dwie warstwy konstrukcji: hydroizolacyjna i zabezpieczająca hydroizolację przed przebiciem jej przez korzenie roślin. Jako że nie każda hydroizolacja spełnia wymogi odpowiedniej odporności na przerastanie, konieczne jest stosowanie tylko materiałów z odpowiednim atestem, a w razie wątpliwości stosowanie dodatkowej warstwy zabezpieczającej przed przerastaniem. Równie istotne jest zabezpieczenie hydroizolacji przed uszkodzeniem w trakcie kolejnych etapów robót.

Dach zielony w systemie odwróconym

3.3 Układy warstw

3.3.1 Dach zielony o uprawie ekstensywnej z oddzielną warstwą odwadniającą

Rys.Przykładowe układy warstw konstrukcji dachów zielonych, rys. DOW

Układ: paroizolacja–termoizolacja–hydroizolacja powinien być tak wykonstruowany, żeby w razie nieszczelności miejsce przecieku było łatwe do zlokalizowania. Dlatego też większe połacie przedziela się szczelnymi przegrodami pozwalającymi wyodrębnić nieszczelny obszar połaci i zlokalizować miejsce przecieku. Konstrukcja dachu musi także zapewniać dostęp do każdego miejsca w celu naprawy ewentualnego przecieku.

Warstwy konstrukcyjne dachu zielonego (rys.) podzielić można ze względu na pełnione przez nich funkcje na: hydroizolacyjną, termoizolacyjną, drenującą, wegetacyjną.

Ponadto wyodrębnić można warstwy: filtracyjną, ochronną, chroniącą przed przenikaniem korzeni, rozdzielającą.

Pierwszym etapem jest wybór rodzaju zazielenienia dachu. Determinuje on przyjęcie liczby i grubości kolejnych warstw konstrukcji (przykładowe obciążenia dla różnych typów zazielenienia podano w tabeli).

Tab.Przykładowe obciążenia dla różnych typów zazielenienia

Zazielenienie ekstensywne to najprostszy wariant zazielenienia. Są to rośliny o najniższych wymaganiach wegetacyjnych – mchy, rozchodniki, zioła. Dodatkowe zazielenienie możliwe jest jedynie za pomocą donic i w zasadzie ograniczone tylko do niskich krzewów i drzewek. Zazielenienie intensywne niskie to w zasadzie byliny, trawniki i krzewy, z wyjątkiem drzew. Ładnie wygląda przy tym typie zazielenienia wkomponowanie w konstrukcję dachu oczka wodnego. Zazielenienie intensywne wysokie pozwala tworzyć bardzo ładne ogrody połączone z elementami małej architektury. Możliwe jest wykorzystanie traw, bylin, krzewów i sporadycznie drzew, co umożliwia różnicowanie wysokości roślin i tworzenie wydzielonych oaz roślinnych (fot. 3).

Warstwa hydroizolacji, choć lepiej chyba byłoby tu użyć słowa system, stosowana na dachach zielonych musi się cechować: całkowitą wodoodpornością i wodoszczelnością, odpowiednią wytrzymałością na ściskanie, odpornością na przerastanie korzeniami roślin, odpornością na substancje znajdujące się w warstwie wegetacyjnej (kwasy humusowe i związane z nimi reakcje chemiczne, nawozy, środki chwastobójcze i do oprysków), mrozoodpornością oraz odpowiednią odpornością biologiczną.

Do wykonywania warstwy hydroizolacyjnej dachu odwróconego najczęściej stosuje się następujące typy materiałów:

– papy asfaltowe, zgodne z [3];

– wyroby rolowe z tworzyw sztucznych i kauczuku, zgodne z [4];

– modyfikowane polimerami grubowarstwowe, bitumiczne masy uszczelniające (masy KMB), z ewentualną wkładką zbrojącą;

– bitumiczne membrany samoprzylepne.

Jeżeli chodzi o papy, to stosuje się zazwyczaj dwuwarstwową hydroizolację z termozgrzewalnej papy modyfikowanej polimerami na osnowie z poliestru lub włókien szklanych. Papy z reguły nie są odporne na przerastanie korzeni. Dlatego też jako warstwę wierzchnią hydroizolacji stosuje się specjalną papę z wkładką z folii miedzianej. Alternatywnie zastosować można specjalną papę bitumiczną z dodatkiem środków chemicznych, powodujących odpychanie korzeni od warstwy hydroizolacji. Korzeń, dochodząc do takiej warstwy, tworzy na końcu zgrubienie uniemożliwiające mu przebicie warstwy hydroizolacji i penetrację w głąb dalszych warstw, przy czym to ostatnie rozwiązanie sprawdza się przy zazielenieniu ekstensywnym.

Alternatywą dla pap bitumicznych jest stosowanie membran z tworzyw sztucznych czy kauczuku: np. EPDM – etylenowo-propylenowo-dienowa, PVC-P – z miękkiego polichlorku winylu zbrojonego wkładką z włókniny szklanej, EVA, TPO. W przeciwieństwie do pap układane są jednowarstwowo, co znacznie przyspiesza ich montaż. Ich właściwości – elastyczność w zakresie znacznie przekraczającym obciążenia termiczne dachu zielonego (-40°C÷+150°C), odporność na mikroorganizmy; kwasy humusowe i agresywne związki znajdujące się lub dostarczane do warstwy wegetacyjnej – powodują, że są materiałem coraz częściej wykorzystywanym w konstrukcjach dachów zielonych. Powłoki hydroizolacyjne z tworzyw sztucznych układane są zazwyczaj luźno na podłożu, nie przenoszą więc naprężeń związanych z pracą części nośnej konstrukcji. Zakłady łączy się przez termozgrzewanie i klejenie (wulkanizowanie). Spotyka się także technologie łączenia z wykorzystaniem samowulkanizujących się krawędzi uszczelniających.

Fot. 3. Dach z zazielenieniem intensywnym, fot. ZinCo

Zaleca się, aby minimalny spadek ze względu na obecność termoizolacji nad powłoką hydroizolacyjną wynosił 1,5–2%. Dla hydroizolacji z pap bitumicznych spadek musi wynosić 2–2,5%.

Coraz częściej stosuje się bezszwowe powłoki hydroizolacyjne z modyfikowanych polimerami, grubowarstwowych mas bitumicznych (KMB). Ich zaletą jest bezszwowość i możliwość nakładania natryskowego, co pozwala na zaizolowanie w ciągu jednego dnia powierzchni nawet rzędu kilkuset metrów kwadratowych. Nie wolno jednak stosować powłok bez wkładek zbrojących. Nie chodzi o zwiększenie ich odporności mechanicznej, lecz o wymuszenie nałożenia warstwy o odpowiedniej grubości. Zastosowanie wkładki z siatki czy włókniny zbrojącej nie pozwala na pocienienie powłoki (będą wtedy widoczne oczka siatki). Nie wolno jednak stosować mas KMB bezkrytycznie. Istotnym parametrem jest odporność masy na obciążenia (tzw. obciążalność mechaniczna).

Obciążalność mechaniczna jest określana zmniejszeniem grubości warstwy hydroizolacji przy obciążeniu mechanicznym. Dla izolacji przeciwwodnej przy obciążeniu mechanicznym 300 kN/m² zmniejszenie grubości powłoki hydroizolacyjnej nie może być większe niż 50%. Nie każdy materiał może być tu zastosowany, decyzja musi być podjęta indywidualnie, po analizie obciążeń i parametrów związanej masy. Najlepszym dowodem na możliwość zastosowania masy KMB do wykonania hydroizolacji dachów zielonych są zrealizowane obiekty (kilku- czy kilkunastoletnie referencje są przekonywającym potwierdzeniem skuteczności). Nie wszystkie firmy zezwalają na takie używanie mas KMB. Minimalna grubość powłoki wodochronnej (po wyschnięciu) nie może być mniejsza niż 4 mm, zdaniem autora za minimalną grubość należy jednak przyjmować 5–6 mm.

Dla dachów w układzie odwróconym hydroizolacja zazwyczaj pełni także funkcję paroizolacji. Wtedy dla pap i membran (folii) wiążące są wymagania norm [5 i 6].

Do wykonywania termoizolacji dachów zielonych w układzie tradycyjnym stosować można:

– wełnę mineralną, zgodnie z normą [7],

– polistyren ekstrudowany, zgodnie z normą [8],

– styropian, zgodnie z normą [9].

Dla dachów w układzie klasycznym warstwa termoizolacyjna jest chroniona przed zawilgoceniem z jednej strony przez paroizolację, z drugiej strony przez hydroizolację. Za zasadnicze obciążenie można więc uznać obciążenie mechaniczne, dlatego zastosowanie styropianu musi być zgodne z normą [10], która wymaga stosowania dla tego typu konstrukcji styropianu klasy EPS 250 – 036 podłoga/parking lub EPS 200 – 036 dach/podłoga/parking.

Inaczej wygląda sytuacja dla dachów w układzie odwróconym. Minimalne wymagania stawiane materiałom do termoizolacji dachów w układzie odwróconym to m.in.:

– wytrzymałość na ściskanie lub naprężenia ściskające przy odkształceniu 10% – min. 300 kPa;

– odkształcenie przy obciążeniu 40 kPa i temperaturze 70°C – maks. 5%;

– nasiąkliwość wody po trzystu cyklach zamarzania i odmarzania – maks. 2%; redukcja wytrzymałości mechanicznej nie może być przy tym większa niż 10% w porównaniu do próbek suchych;

– nasiąkliwość na skutek dyfuzji pary wodnej – dla płyt grubości 50 mm maks. 5%, dla płyt grubości 100 mm maks. 3%, dla płyt grubości 200 mm maks. 1,5%;

– nasiąkliwość przy długotrwałym zanurzeniu w wodzie – maks. 0,7%.

Więcej szczegółów znaleźć można w normie [11]; np. dla płyt termoizolacyjnych z polistyrenu ekstrudowanego (XPS) zgodnych z [8] będą to płyty klasy:

– ze względu na wytrzymałość: CS(10/Y)300 (lub bardziej wytrzymałe);

– ze względu na odkształcenie: DLT(2)5;

– ze względu na nasiąkliwość po cyklach zamarzania i odmrażania: min. FT1 (lub mniej nasiąkliwe);

– ze względu na nasiąkliwość na skutek dyfuzji pary wodnej: WD(V)5 (lub mniej nasiąkliwe);

– ze względu na nasiąkliwość przy długotrwałym zanurzeniu w wodzie: WL(T)0,7.

Parametry te świadczą o warunkach, w jakich pracuje termoizolacja tego typu dachów,  toteż dobór termoizolacji poprzedzony musi być analizą kilku czynników, które mają bezpośredni wpływ na wymogi stawiane płytom termoizolacyjnym. Ze względu na obciążenia zewnętrzne (ciężar warstw konstrukcji dachu, obciążenia użytkowe) płyty termoizolacyjne muszą charakteryzować się odpowiednią wytrzymałością mechaniczną oraz niewielką ściśliwością. Natomiast grubość płyt musi być dobrana do wymagań ochrony cieplnej. Dla układu dachu odwróconego konieczne jest uwzględnienie współczynnika poprawkowego do wartości U ze względu na wpływ opadów i zalanie wodą materiału termoizolacyjnego. Obecność roślin oraz warstwy wegetacyjnej wymusza odporność płyt termoizolacyjnych na substancje powstające na skutek cyklów wegetacyjnych roślin, nawozy i inne agresywne substancje, mogące mieć kontakt z warstwą termoizolacyjną, oraz na pozostałe rodzaje korozji biologicznej. Płyty termoizolacyjne muszą ponadto cechować się stabilnością wymiarów oraz stabilnością parametrów termoizolacyjnych w skrajnych warunkach cieplno-wilgotnościowych. Zastosowanie w układzie dachu odwróconego typowego styropianu spowoduje, na skutek jego zawilgocenia, już po kilku latach znaczącą utratę parametrów ciepłochronnych. Może to doprowadzić do przemarzania konstrukcji stropodachu i rozwoju grzybów pleśniowych w pomieszczeniach położonych poniżej.

W tak trudnych warunkach sprawdzają się płyty z polistyrenu ekstrudowanego (XPS), które dzięki zamkniętym porom cechują się bardzo niską nasiąkliwością, odpornością na wilgoć i kwasy humusowe. Rozkład i wielość porów (drobne, zamknięte pory) nadają takiej płycie wysoką wytrzymałość mechaniczną i stabilność wymiarów.

mgr inż. Maciej Rokiel

Polskie Stowarzyszenie Mykologów Budownictwa

Literatura

1. M. Rokiel, Poradnik. Hydroizolacje w budownictwie. Wybrane zagadnienia w praktyce, wyd. II, Dom Wydawniczy MEDIUM, Warszawa 2009.

2. Dachbegrünungsrichtlinie. Richtlinien für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen. Forschungsanstalt Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e.V. (FLL), 2002.

3. PN-EN 13707:2006 Elastyczne wyroby wodochronne. Wyroby asfaltowe na osnowie do pokryć dachowych. Definicje i właściwości.

4. PN-EN 13956:2005 Elastyczne wyroby wodochronne. Wyroby z tworzyw sztucznych i kauczuku do pokryć dachowych. Definicje i właściwości.

5. PN-EN 13970:2006 Elastyczne wyroby wodochronne – Wyroby asfaltowe do regulacji przenikania pary wodnej – Definicje i właściwości.

6. PN-EN 13984:2006 Elastyczne wyroby wodochronne – Wyroby z tworzyw sztucznych i kauczuku do regulacji przenikania pary wodnej – Definicje i właściwości.

7. PN-EN 13162:2002 Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie – Wyroby z wełny mineralnej (MW) produkowane fabrycznie – Specyfikacja.

8. PN-EN 13164:2003 Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie – Wyroby z polistyrenu ekstrudowanego (XPS) produkowane fabrycznie. Specyfikacja.

9. PN-EN 13163:2004 Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie – Wyroby ze styropianu (EPS) produkowane fabrycznie – Specyfikacja.

10. PN-B-20132:2005 Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie – Wyroby ze styropianu (EPS) produkowane fabrycznie – Zastosowania.

11. DIN V 4108-10: 2004-06 Wärmeschutz- und Energie-Einsparung in Gebäuden -Anwendungsbezogene Anforderungen an Wärmedämmstoffe – Teil 10: Werkmäßig hergestellte Wärmedämmstoffe.

12. Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtung mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB) – erdberührte Bauteile. Deutsche Bauchemie e.V. 2010.