Na dobór odpowiednich materiałów hydroizolacyjnych wpływa przede wszystkim typ i sposób użytkowania zabezpieczanego obiektu/pomieszczenia, miejsce aplikacji, rodzaj i układ warstw w izolowanej przegrodzie. Istotny jest też poziom obciążenia wilgocią, w tym warunki klimatyczne i gruntowo-wodne oraz obecność agresywnych związków, a niejednokrotnie także dodatkowe wymagania, np. sanitarne, stawiane obiektom.
Konieczność spełnienia przez obiekty budowlane wymagań podstawowych, skodyfikowanych w przepisach Prawa budowlanego, dotyczących bezpieczeństwa konstrukcji i użytkowania, a także odpowiednich warunków higienicznych, zdrowotnych oraz oszczędności energii i izolacyjności cieplnej przegród budowlanych, nakłada na projektanta obowiązek uwzględnienia oddziaływań czynników zewnętrznych na obiekt w całym okresie jego użytkowania. Istotnym czynnikiem zewnętrznym jest wpływ wody stwarzającej najwięcej zagrożeń dla obiektów budowlanych.
Woda oddziałująca na budynki zazwyczaj występuje w postaci opadów deszczu, śniegu, mgły, wody gruntowej. Przy czym niektóre obiekty (zbiorniki, baseny, kanały, zapory itp.) są szczególnie narażone na szkodliwy wpływ jej dziania w całym okresie eksploatacji. Zależnie od stopnia zagrożenia należy zastosować odpowiedni typ izolacji przeciwwilgociowych/przeciwwodnych.
Rys. Podział hydroizolacji ze względu na materiały
Postęp technologiczny oraz coraz wyższe wymagania jakościowe i technologiczne stawiane materiałom budowlanym wymuszają stosowanie coraz lepszych, skuteczniejszych i trwalszych materiałów izolacyjnych. Tendencje te można zaobserwować zarówno w budownictwie przemysłowym, jak i mieszkaniowym, ponieważ izolacje przeciwwilgociowe i przeciwwodne mają ogromny wpływ na trwałość, komfort użytkowania oraz koszty eksploatacji obiektów budowlanych.
Rodzaje i przeznaczenie hydroizolacji
Hydroizolacje można klasyfikować na różne sposoby: w zależności od przeznaczenia, miejsca wbudowania, rodzaju użytych materiałów itp.
Podstawowy i najbardziej intuicyjny podział związany jest ze sposobem ułożenia warstwy hydroizolacji – wyróżnia się izolacje pionowe(do zabezpieczania m.in. ścian zewnętrznych, ścian fundamentów) i poziome(izolacja fundamentów, stropów, dachów; zazwyczaj nie rozróżnia się powierzchni poziomych i nachylonych). Często uzupełnienie warstw hydroizolacji stanowi system drenujący, odprowadzający wodę do studzienek chłonnych za pomocą folii, membran, mat i wężyków.
Drugim podstawowym podziałem hydroizolacji jest rozróżnienie ze względu na rodzaj zagrożenia wodą. Zgodnie z obowiązującymi w budownictwie warunkami technicznymi wyróżnia się trzy następujące grupy hydroizolacji: parochronne (paroizolacje), przeciwwilgociowe oraz przeciwwodne. Izolacje parochronne zabezpieczają przegrody budowlane przed penetracją pary wodnej. Para wodna ma większe ciśnienie po tej stronie przegrody, gdzie występuje wyższa temperatura, czyli przez zdecydowaną większość czasu od wewnątrz obiektu budowlanego. Izolacje parochronne zbudowane są z materiałów o małej przepuszczalności pary wodnej i umieszczane po wewnętrznej stronie przegrody. Układa się je w ścianach, dachach oraz pod posadzkami (także w podłogach na gruncie). Paroizolacje chronią obiekty budowlane lub ich części przed działaniem wody niewywierającej ciśnienia hydrostatycznego, podczas gdy izolacje przeciwwodne – przed działaniem wody wywierającej ciśnienie hydrostatyczne, w tym również wody naporowej i artezyjskiej. Izolacje przeciwwodne ze względu na stopień obciążenia wodą (intensywność oraz siła naporu wody) dzieli się na trzy rodzaje: typu lekkiego, średniego i ciężkiego.
Fot. 1 Hydroizolacja balkonów z zastosowaniem płynnych folii mineralnych (fot. materiały firmy Drizoro)
Izolacje typu lekkiegostosuje się do ochrony budowli przed przenikaniem wilgoci w kierunku bocznym. Nie należy ich stosować w celu zabezpieczenia przed wodą opadową bezpośrednią (np. w przypadku pokryć dachowych) czy przesączającą się w kierunku przegród poziomych (izolowanie tarasów, przepustów, zbiorników podziemnych itp.), a tym bardziej przed wodą naporową. Izolację taką wykonuje się w obiektach posadowionych powyżej poziomu wód gruntowych, w gruntach przepuszczalnych. Izolacje typu średniego wykonywane są w celu zabezpieczenia budowli przed wodą opadową bezpośrednią, kapilarną oraz przesączającą się w kierunku przegrody poziomej lub pionowej. Izolacji tego typu nie należy stosować do zabezpieczenia budowli przed wodą pod ciśnieniem. Wyjątki od tej reguły mogą stanowić przypadki, kiedy parcie wody jest chwilowe lub gdy zupełna wodoszczelność nie jest wymagana. Izolację typu średniego wykonuje się najczęściej wtedy, gdy tuż poniżej poziomu posadowienia znajduje się grunt przepuszczalny, natomiast w poziomie fundamentów jest grunt nieprzepuszczalny.
Izolacje typu ciężkiegostosowane są w celu zabezpieczenia obiektu budowlanego przed wodą naporową, gdy posadowiony jest on poniżej poziomu wód gruntowych (lub jeśli przekracza poziom wód okresowo) oraz w gruntach spoistych (w obecności gruntów spoistych, po ulewnych deszczach, woda długo utrzymuje się wokół fundamentów).
Hydroizolacje można także podzielić ze względu na materiały, z których są wykonywane – wyróżnia się izolacje mineralne, bitumiczne i z tworzyw sztucznych (rys.).
Fot. 2 Proces uszczelniania się rysy w podłożu po zastosowaniu zaprawy krystalizującej (fot. materiały firmy Schomburg)
Hydroizolacje mineralne
Płynne folie mineralne występują w postaci gotowych do użytku jednoskładnikowych produktów – past tiksotropowych, opartych m.in. na żywicach poliuretanowych, które pod wpływem wilgoci tworzą wysokoelastyczną powłokę hydroizolacyjną w postaci nierozkładalnych elastomerów, zapewniających znakomitą szczelność. Charakteryzują się bardzo dużą elastycznością w wysokich i niskich temperaturach (stosowane są w szerokim zakresie temperatury: od -40şC do +100şC), co umożliwia przenoszenie naprężeń powstałych na skutek drgań i termicznych odkształceń podłoża. Cechuje je bardzo duża zdolność mostkowania rys, odporność na szok termiczny, dobra przyczepność do izolowanych powierzchni (betonu, stali, zapraw opartych na cemencie, murów ceglanych) oraz wysoka wytrzymałość na ścieranie. Są to materiały odporne na korozyjne działanie soli (materiały odladzające), wody morskiej, ścieków, roztworów kwasowych i zasadowych – mogą być narażone na stały kontakt z wodą czy ściekami.
Płynne folie aplikowane są wewnątrz i na zewnątrz budynków. Służą do uszczelniania i zabezpieczenia antykorozyjnego podziemnych konstrukcji betonowych, silosów i zbiorników metalowych, rur stalowych, zbiorników na wodę i ścieki, osadników oraz jako elastyczna hydroizolacja wszelkiego typu dachów, tarasów i balkonów (fot. 1), a także pomieszczeń mokrych (również podpłytkowa). Mają zdolność spajania, uszczelniania i wypełniania pęknięć włoskowatych narażonych na przemieszczenia.
Fot. 3 Hydroizolacje z mat bentonitowych: a) izolowanie fundamentów, b) izolowanie składowisk odpadów (fot. materiały firmy Lemax)
Mineralne zaprawy cienkowarstwowe zwane też mikrozaprawami czy szlamami to jedno- lub dwuskładnikowe elastyczne powłoki na bazie cementu, które, w zależności od grubości i liczby nałożonych warstw, mogą stanowić izolację przeciwwilgociową lub przeciwwodną. Cechują się bardzo dobrą przyczepnością do izolowanych powierzchni (również zawilgoconych), zwłaszcza podłoży mineralnych (betonów, jastrychów cementowych oraz anhydrytowych, tynków gipsowych i płyt gipsowo–kartonowych, ceramiki), a także asfaltowych. Są elastyczne, mają zdolność mostkowania rys oraz są odporne na działanie słabych kwasów nieorganicznych, roztworów alkalicznych, ścieków miejskich, a także na termiczne obciążenia szokowe (gorąca woda, mieszanka asfaltowa) i promieniowanie UV. Zaprawy stosowane są do przeciwwilgociowego i przeciwwodnego uszczelniania oraz zabezpieczenia przed korozją niezasolonych podłoży mineralnych, głównie betonowych, wewnątrz i na zewnątrz budynków. Można je aplikować na powierzchnie odkształcalne i nieodkształcalne jako izolacje konstrukcji od strony przeciwnej do parcia wody, czyli w tzw. izolacjach typu wannowego.
Krystalizujące powłoki hydroizolacyjne to materiały przeznaczone do uszczelniania betonu w strukturze. Nie są typowymi powłokami uszczelniającymi – integrują się z podłożem lub mogą być dodawane do betonu w postaci domieszek. W wyniku reakcji chemicznie aktywnej zaprawy/domieszki i niezhydratyzowanych składników zaczynu cementowego (wolnych jonów wapnia) w kapilarach i porach powstają nierozpuszczalne struktury krystaliczne, doszczelniające mikrostrukturę utwardzonego zaczynu lub mostkujące powstałe rysy (fot. 2). Trwałość uszczelnienia jest podobna do trwałości uszczelnianej konstrukcji. Powłoki krystalizujące używane są w obiektach hydrotechnicznych (np. oczyszczalnie ścieków, zakłady uzdatniania wody, zapory, zbiorniki retencyjne, zbiorniki wody pitnej, baseny) czy budowlach/elementach zagłębionych w gruncie (garaże podziemne, tunele, fundamenty, mury oporowe). Można je stosować w przypadku środowisk o średnim stopniu agresywności (odpowiadającym klasom ekspozycji XA1 i XA2 wg PN-EN 206-1:2003).
Fot. 4 Układanie kompozytowych membran izolacyjnych (fot. materiały firmy CETCO)
Maty bentonitowe to niskoprzepuszczalne geokompozyty, składające się z warstwy zmielonego bentonitu sodowego lub wapniowego wprowadzonego między przepuszczalne warstwy geotkaniny i geowłókniny polipropylenowej. Są odporne na działanie czynników agresywnych chemicznie i wykazują dużą odporność mechaniczną. Mają właściwości samouszczelniające w przypadku wystąpienia miejscowych przebić. Są odporne na ciśnienie hydrostatyczne ponad 70 metrów słupa wody. Dodatkową zaletą mat jest łatwość montażu – zakres prac przygotowawczych podłoża jest ograniczony do minimum lub przygotowanie nie jest wymagane. Maty bentonitowe stosuje się jako izolacje poziome (fot. 3a) i pionowe podziemnych części budynków, fundamentów wykonywanych w stałych zabudowach wykopów (ścianki berlińskie, ścianki z grodzic stalowych, ścianki szczelinowe i palisady z mikropali), tuneli czy stropodachów. Używane są również jako bariera przeciwwodna do ochrony wód gruntowych: do uszczelniania składowisk odpadów komunalnych i przemysłowych (fot. 3b), zbiorników ziemnych, torowisk drogowych/kolejowych w obszarach chronionych.
Szczególnym typem mat bentonitowych są maty bentonitowo-haloizytowe, zawierające granulat składający się z bentonitu sodowego oraz sypkiego haloizytu naturalnego – minerału pochodzenia wulkanicznego odznaczającego się dużą porowatością i powierzchnią właściwą oraz wysoką jonowymiennością. Warstwa uszczelniająca pod wpływem wody pęcznieje, tworząc spójną jednorodną barierę hydroizolacyjną. Maty te są predestynowane do zabezpieczenia wysypisk odpadów komunalnych, składowisk obornika, gnojówki i innych substancji niebezpiecznych.
Innym specjalnym rodzajem membran bentonitowych są kompozytowe membrany hydroizolacyjne składające się z grubej warstwy bentonitu sodowego, zespolonej z geomembraną polimerową i osłoniętej silikonowaną powłoką separacyjną. Są one bardzo elastyczne i wytrzymałe, odporne na ciśnienie hydrostatyczne przekraczające nawet 60 metrów słupa wody.
Ponieważ po uaktywnieniu bentonitu następuje jego ekspansja do szczelin w strukturze, membrany mają zdolność nawet uszczelniania niewielkich rys, powstałych w betonie w wyniku osiadania podłoża gruntowego, skurczu betonu czy aktywności sejsmicznej. Dodatkową zaletą membran jest możliwość instalowania ich bezpośrednio po rozszalowaniu konstrukcji. Membrany kompozytowe stosuje się głównie do wykonania izolacji płyt fundamentowych o zróżnicowanych poziomach (fot. 4), zewnętrznych ścian fundamentowych oraz pionowych i poziomych powierzchni konstrukcji żelbetowych przykrywanych gruntem. Izoluje się nimi także tunele wykonywane w otwartym wykopie. Innym przeznaczeniem kompozytowych membran bentonitowych są poziome izolacje dachów zielonych, stropodachów poniżej poziomu terenu oraz różnego rodzaju tarasów.
Fot. 5 Samoprzylepne membrany bitumiczne (fot. materiały firmy Grace)
Hydroizolacje bitumiczne
Cienkowarstwowe powłokowe hydroizolacje bitumiczneto płynne lub półpłynne materiały izolacyjne na bazie asfaltu. Są to elastyczne izolacje bezszwowe – pokrywają całą uszczelnianą powierzchnię jednolitą warstwą. Ich sposób nakładania umożliwia zastosowanie na powierzchni o skomplikowanych kształtach. Asfalt jest dodatkowo wzbogacony różnymi substancjami chemicznymi, które zwiększają jego właściwości izolacyjne i ułatwiają rozprowadzanie. Powłoki mogą też zawierać środki adhezyjne poprawiające przyczepność. Często dodaje się także syntetyczny kauczuk odpowiedzialny za poprawę elastyczności. Odpowiednie modyfikatory powodują, że niektóre preparaty można stosować na lekko wilgotne podłoża, co jest bardzo istotne w warunkach placu budowy. Powłoki bitumiczne cienkowarstwowe służą do wykonywania pionowych i poziomych izolacji przeciwwilgociowych. Powłoki bezrozpuszczalnikowe mogą być ponadto używane do przyklejania płyt styropianowych podczas ocieplania fundamentów.
Grubowarstwowe powłoki bitumicznemodyfikowane polimerami (KMB) to nowsza generacja bitumicznych materiałów uszczelniających. Są to materiały jedno- lub wieloskładnikowe, bezzapachowe i bezrozpuszczalnikowe. Mogą być zbrojone włóknami, a w przypadku materiałów dwuskładnikowych do płynnej części bitumiczno-kauczukowej (często z wypełnieniem polistyrenowym) dodaje się część proszkową w postaci modyfikowanych cementów. Powłoki jednoskładnikowe są odporne na działanie wody dopiero po całkowitym wyschnięciu, natomiast dwuskładnikowe mogą wiązać bez dostępu powietrza lub w obecności wody. Wysoka elastyczność powłok zapewnia przenoszenie rys i pęknięć (szerokości do około 5 mm). Dodatkowo ze względu na pełne połączenie powłoki z podłożem nie występuje zjawisko podsiąkania wody – właściwość prawie nieosiągalna w wypadku stosowania pap i folii. Powłoki grubowarstwowe stosuje się do wykonywania hydroizolacji elementów budowli stykających się z gruntem (najczęściej ścian piwnic) – mogą wiązać bez dostępu powietrza lub w obecności wody, po zaaplikowaniu powłoki można zatem szybko zasypać wykopy fundamentowe. Grubowarstwowe hydroizolacje bitumiczne skutecznie chronią obiekty przed działaniem wody opadowej i gruntowej. Spełniają również warunki stawiane izolacji ciężkiej.
Do rolowych hydroizolacji bitumicznych zaliczamy papy i membrany samoprzylepne. Papy, w zależności od przeznaczenia, wykonuje się na różnych osnowach i montuje na wiele sposobów (można mocować je łącznikami mechanicznymi, przyklejać na lepik, klej, wyróżnia się też papy termozgrzewalne). Nowsze typy pap, podobnie jak membrany, są samoprzylepne, co pozwala wykonać łatwe i szczelne połączenia styków (fot. 5). Zaletą tych materiałów jest szybkość układania, natychmiastowa odporność na wodę i uszkodzenia. Wadą, jak w przypadku wszystkich materiałów bitumicznych, jest brak paroprzepuszczalności. Zarówno z pap, jak i membran można wykonać izolacje pionowe i poziome.
Fot. 6 Układanie mat bentonitowych Dualseal (fot. materiały firmy Nomos-Bud)
Hydroizolacje z tworzyw sztucznych
Materiały hydroizolacyjne z tworzyw sztucznych stanowią bardzo zróżnicowaną asortymentowo grupę o właściwościach technicznych przewyższających właściwości tradycyjnych materiałów wodochronnych. Zakres temperatury stosowania folii w płynie z tworzyw sztucznych jest wąski (około +5°C – +25°C), natomiast po utwardzeniu są odporne na temperaturę z zakresu od -30°C do +50°C. Całkowite utwardzenie powłoki trwa zazwyczaj nie dłużej niż 24 godziny – po tym czasie można układać kolejne warstwy. Folie w płynie mają bardzo dobrą przyczepność do podłoży mineralnych, a także zdolność krycia rys o szerokości do 1 mm. Cechuje je wysoka wodoszczelność (brak przecieku przy ciśnieniu 0,5 MPa). Po całkowitym wyschnięciu folie tworzą wodoszczelne, ale jednocześnie przepuszczające parę wodną powłoki, charakteryzujące się bardzo wysoką rozciągliwością oraz brakiem szwów i spoin. Wadą zwykłych folii w płynie z tworzyw sztucznych jest brak odporności na kwasy i zasady, a także na oleje i rozpuszczalniki. Stosowane są do wykonywania szczelnej, elastycznej powłoki, która stanowi izolacyjną warstwę podkładową pod okładzinami z płytek ceramicznych na balkonach, tarasach, ścianach zewnętrznych i fundamentowych oraz w pomieszczeniach narażonych na czasowe zawilgocenie (kuchnie, łazienki, kabiny prysznicowe, pralnie). Folie można aplikować na podłoża betonowe, jastrychy cementowe i anhydrytowe (w tym również grzejne), mury ceglane wykonane na pełną spoinę, tynki cementowe i cementowo-wapienne, a także tynki gipsowe, płyty gipsowo-kartonowe i drewnopochodne.
Rolowe hydroizolacje z tworzyw sztucznychużywane są do izolacji pokryć dachowych w postaci przeciwwilgociowej ochrony powierzchniowej oraz parochronnej pod pokryciem dachu, a także do wykonywania przeciwwilgociowych i przeciwwodnych izolacji fundamentów oraz ścian piwnic. Są trwałe i łatwe w montażu. Dostępne w postaci folii płaskich, membran i folii tłoczonych, produkowanych z polietylenu lub polichlorku winylu.
Podsumowanie
Szkodliwe oddziaływanie wody na obiekty budowlane prowadzi w pierwszej kolejności do osłabienia lub zniszczenia warstwy izolacji, a następnie elementów samej konstrukcji. Zawilgocone mury tracą izolacyjność cieplną, a przy długotrwałym stanie zawilgocenia następuje obniżenie ich nośności. Wilgotne środowisko sprzyja rozwojowi pleśni, grzybów, drobnoustrojów, co może być przyczyną wielu chorób i alergii. Te niekorzystne zjawiska mogą wystąpić, jeśli nie zastosowano żadnej hydroizolacji, ale także wtedy, gdy została ona źle dobrana lub wadliwie ułożona. Rodzaj materiału izolacyjnego należy dobierać na podstawie wielu kryteriów: powinno się wziąć pod uwagę m.in. typ i przeznaczenie izolowanego obiektu, miejsce wbudowania izolacji, warunki klimatyczne i gruntowo-wodne. Nieprawidłowy dobór materiałów i ich niewłaściwe wbudowanie mogą być przyczyną poważnych usterek, których naprawa będzie trudna technicznie, uciążliwa dla użytkowników i kosztowna.
dr inż. Joanna Julia Sokołowska
dr inż.Grzegorz Adamczewski
Politechnika Warszawska
Zakład Inżynierii Materiałów Budowlanych
