Mechanizm przedostawania się wilgoci do murów jest złożony i zależny od wielu czynników. Dokładne badania określające przyczyny zawilgocenia, jego stopień oraz rodzaj i ilość nagromadzonych soli mogą wskazać kierunek wyboru zabiegów renowacyjnych.
Woda przedostająca się do murów jest przyczyną szkód prowadzących do obniżenia trwałości elementów budynku. Jest ona rozpuszczalnikiem i medium umożliwiającym transport soli, głównie siarczanów, azotanów i chlorków. Wskutek odparowania wody sole te krystalizują wewnątrz muru lub tworzą na powierzchni wykwity solne. W trakcie tego procesu kryształy soli zwiększają swoją objętość 5–7 razy, w zależności od rodzaju soli. Powstają wówczas w ścianach naprężenia rozciągające o wartości 100–200 MPa, co przekracza wytrzymałość prawie wszystkich materiałów stosowanych w budownictwie [1].
Roztwory soli mogą przedostawać się z zewnątrz do murów różnymi drogami, najczęściej przez uszkodzony dach, uszkodzoną instalację odprowadzającą wody opadowe, kondensację (na powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej ścian), zacinający deszcz, absorpcję wilgoci z powietrza przez zawarte w murze sole o higroskopijnych właściwościach oraz przez podłoże gruntowe [2]. W tym ostatnim przypadku transport wilgoci odbywa się przez podciąganie kapilarne w systemie mikroporów istniejących w materiałach mineralnych. Sytuacja taka wystąpi wówczas, gdy zostanie uszkodzona izolacja zabezpieczająca mury od spodu. Przedostająca się tą drogą wilgoć może powodować zniszczenia na znacznych wysokościach (fot. 1).
Fot. 1 Zniszczenia spowodowane wilgocią przedostającą się do murów w wyniku podciągania kapilarnego
Mimo znacznego postępu technologicznego w budownictwie nie udało się wypracować prostego, a zarazem skutecznego i długotrwałego sposobu walki z niszczącym działaniem wody i soli. Ze względu na liczbę czynników, które należy uwzględnić, do osuszenia budynku stosowane są kompleksowe rozwiązania składające się z kilku zabiegów, takich jak [3]:
– zmniejszenie strumienia wody wnikającego do muru,
– ograniczenie sorpcyjności ściany przez zmniejszenie porowatości materiałów lub ich zwilżalności,
– przyspieszenie odparowania wody z muru,
– wykorzystanie efektów elektrokinetycznych.
W walce z podciąganiem kapilarnym wody najlepsze efekty uzyskuje się, stosując metody polegające na fizycznym lub chemicznym odtwarzaniu bariery przeciwwilgociowej.
Zastosowanie metody fizycznej związane jest z koniecznością mechanicznego przecięcia muru, a następnie wprowadzenia do niego nieprzepuszczalnej bariery – z metalu lub tworzywa sztucznego. Poprawne wykonanie takiej blokady skutecznie zapobiega przedostawaniu się wód gruntowych do murów [4].
Metoda chemiczna polega na chemicznym odtwarzaniu izolacji poziomej. Stosuje się głównie iniekcje, których celem jest wytworzenie przepony w przegrodzie przerywającej podciąganie kapilarne wody przez zmianę powierzchniowych właściwości porów. Po wywierceniu jednego lub dwóch rzędów otworów w murze wprowadza się do nich preparat iniekcyjny. Iniekt taki powinien zostać równomiernie rozprowadzony w ścianie wokół otworów w formie zachodzących na siebie walców. Po pewnym czasie w części muru nad przeponą powstaje obszar o przeciętnej wilgotności. Współcześnie w praktyce budowlanej iniekt wprowadza się za pomocą pomp – tzw. iniekcja ciśnieniowa. Obniżenie wilgotności dzięki iniekcji wymaga starannej oceny stanu technicznego murów.
Odtwarzanie barier przeciwwilgociowych przez iniekcję
Wszelkie czynności związane z osuszaniem i renowacją uszkodzonych przez wilgoć murów powinny być poprzedzone dokładną analizą ich aktualnego stanu, na tej podstawie opracowuje się szczegółową dokumentację projektową. Określa się przede wszystkim stan i strukturę murów, ich wytrzymałość i stateczność, jednorodność materiału, z którego są wykonane, obecność pustek i rys, stan izolacji, rodzaj wykończenia ścian, szczelność pokrycia dachowego oraz stan obróbki blacharskiej. Istotne jest określenie wysokości i stopnia zawilgocenia oraz zasolenia murów. Aby zbadać te parametry, przed rozpoczęciem właściwych prac należy wykonać odwierty ułatwiające określenie stopnia zasolenia i zawilgocenia murów [5] (fot. 2); konieczne są specjalistyczne urządzenia i metody analityczne.
Fot. 2 Przed rozpoczęciem prac należy określić stan zawilgocenia i zasolenia murów
Ponieważ iniekcje są skuteczne jedynie przy występowaniu podciągania kapilarnego, konieczne jest wykonanie prac wstępnych, które pozwolą wyeliminować inne przyczyny zawilgocenia powstałego na przykład na skutek higroskopijnego wchłaniania wilgoci przez sole budowlane, wilgoci kondensacyjnej lub opadów atmosferycznych.
Przed wykonaniem iniekcji należy odpowiednio przygotować podłoże.Powinno być ono oczyszczone z kurzu, a luźne i słabo związane zaprawy tynkarskie powinny być usunięte. Również stare i zmurszałe cegły powinny być wymienione na nowe. Szczególną uwagę należy zwrócić na stan spoin między cegłami. Osłabiona spoina słabo przylegająca do cegły będzie potencjalnym miejscem wypływania wprowadzonego pod ciśnieniem iniektu, dlatego przed wywierceniem otworów wszystkie spoiny powinny być skontrolowane, a uszkodzone – naprawione.
Rozmieszczenie otworów iniekcyjnych zależy od wilgotności ściany i warunków gruntowych panujących na zewnątrz restaurowanego budynku, rozstaw otworów zaś – od chłonności muru (zwłaszcza zaprawy). Otwory wykonuje się w jednym, dwóch lub w wielu rzędach. Nie wierci się ich w strefie występowania wody pod ciśnieniem. Prace ogranicza się do przestrzeni, w której występuje wilgoć bezciśnieniowa, tj. do obszaru cokołowego (powyżej poziomu otaczającego terenu) oraz w przypadku ścian piwnic powyżej maksymalnego poziomu występowania wody ciśnieniowej. Obowiązuje główna zasada, że im mniejszy odstęp między otworami, tym większa skuteczność zastosowanego środka. W praktyce dla przepon w murach o jednorodnej strukturze wystarcza umiejscowienie otworów w jednym rzędzie w odległości 10–12 cm i na długość mniejszą od grubości murów o ok. 5–7 cm (rys. 1). Do takich otworów wprowadza się płyn iniekcyjny najczęściej metodą ciśnieniową. W przeszłości stosowano też grawitacyjne metody wprowadzania iniektu.
Rys. 1 Schemat rozmieszczenia otworów w murze
Otwory wykonuje się w taki sposób, aby nie uszkodzić konstrukcji muru. Po wywierceniu należy je wyczyścić przez przedmuchanie powietrzem pod ciśnieniem (fot. 3). Do tak przygotowanych otworów mocuje się paker wyposażony w uszczelnienie elastyczne.
Fot. 3 a) ściana z wywierconymi otworami, b) przedmuchanie sprężonym powietrzem
Jako iniekty stosuje się głównie środki na bazie krzemianów alkalicznych lub polisiliksanów.Preparaty takie są dostępne w postaci wodnych roztworów. Wprowadza się je za pomocą pomp do wykonywania iniekcji (rys. 5). Ile iniektu trzeba użyć, określa producent, zależy to od przekroju poprzecznego muru. Najczęściej na jeden metr kwadratowy przekroju muru trzeba zaaplikować ok. 15 kg iniektu. Właściwą ilość preparatu, jaką wprowadza się do poszczególnych otworów, ustala się na podstawie czasu iniekcji przy stałym ciśnieniu wynoszącym od 3 do 4 barów. Czas iniekcji ustala się na reprezentatywnym odcinku muru – jest to czas potrzebny do wprowadzenia wcześniej odważonej ilości preparatu iniekcyjnego.
Jeśli wartości ciśnień iniekcji znacznie odbiegają od założonych wartości, może to oznaczać, że w przegrodzie znajdują się wolne przestrzenie, szczeliny lub pęknięcia, przez które będzie wypływać preparat. W takim przypadku przegrodę należy wypełnić specjalną zaprawą o luźnej konsystencji, tzw. szlamem uszczelniającym. Zabieg taki polega na wprowadzeniu szlamu do otworu, np. za pomocą kawałka przewodu gumowego wyposażonego w lejek. Po utwardzeniu, co zazwyczaj następuje po 24 godzinach, ścianę nawierca się ponownie i dopiero w tak przygotowany otwór wprowadza się preparat iniekcyjny.
Przedstawione zabiegi mogą doprowadzić do zamknięcia jednej z dróg przedostawania się wody do murów. Aby jednak ściany mogły wysychać, należy zastosować systemy tynków renowacyjnych do osuszania.
Fot. 4 a) pompa do wykonywania iniekcji, b) sposób mocowania pakerów do otworów
Struktura systemu i jego funkcjonowanie
Samo wykonanie przepony, niezależnie od sposobu, nie gwarantuje wyschnięcia muru, dlatego błędem jest nazywanie tych metod metodami osuszania muru. Są to sposoby odtwarzania izolacji poziomej, których zastosowanie umożliwia wysychanie murów, ale wcale nie musi tak się stać, ponieważ zależy to od wielu czynników. Pozostawienie muru samemu sobie po wykonaniu takiej przepony może wręcz przyspieszyć jego degradację. Po utworzeniu bariery przeciwwilgociowej i rozpoczęciu wysychania ściany, powyżej przepony może dojść do wykrystalizowania się soli wewnątrz murów, co spowoduje ich dalsze niszczenie. Jednym ze sposobów wspomagających wysychanie ścian jest zastosowanie systemu tynków renowacyjnych, odtworzenie izolacji pionowej w obszarze cokołu i fundamentów oraz zastosowanie preparatów do zwalczania korozji biologicznej [4].
Tynków renowacyjnych używa się do kompleksowych zabiegów osuszania ścian połączonych z działaniami mającymi ograniczyć strumień wody wnikający w mur. W takim przypadku zmniejszenie wilgotności murów następuje w wyniku zwiększenia szybkości odparowania zawartej w nich wilgoci. Zastosowanie samego systemu tynków renowacyjnych na zawilgoconych murach bez wykonania dodatkowych zabiegów, mających na celu ograniczenie przedostawania się wilgoci do murów, nie gwarantuje skutecznego zmniejszenia wilgotności i zasolenia w dłuższym czasie.
Rys. 2 Budowa i sposób funkcjonowania systemu tynków renowacyjnych: 1 – element konstrukcyjny muru, 2 – zaprawa murarska, 3 – obrzutka, 4 – tynk renowacyjny, 5 – powłoka ochronno-dekoracyjna, 6 – spoiwo hydrauliczne (cement), 7 – pory wypełnione powietrzem, 8 – kruszywo (piasek kwarcowy), 9 – kierunek przepływu kapilarnego wody zawierającej rozpuszczone sole, 10 – miejsca krystalizacji, 11 – dyfuzja w postaci pary wodnej
O skuteczności działania tynków renowacyjnych nie decyduje tylko jeden komponent, lecz cały system tynków renowacyjnych, z dokładnie dopasowanymi składnikami. Kompletny system obejmuje kilka kolejno – warstwowo – nakładanych produktów:
– obrzutkę (warstwę o właściwościach sczepnych),
– tynk podkładowy wyrównujący lub porowaty tynk magazynujący,
– tynk renowacyjny,
– szpachlę renowacyjną,
– zewnętrzną powłokę ochronno-dekoracyjną.
Funkcjonowanie systemów tynków renowacyjnych polega na tym, że zostaje zachowana określona zdolność podciągania kapilarnego wody, ale ze względu na dużą porowatość i dobre rozwinięcie powierzchni zostaje zwiększona zdolność szybkiego wysychania. Wielkość porów w tynkach renowacyjnych jest zróżnicowana i mieści się w przedziale od kilku do kilkudziesięciu mikrometrów. Drobne pory wywierają wpływ na kinetykę przepływu wodnych roztworów soli. Pory o większej średnicy natomiast stanowią przestrzeń, w której krystalizują się sole, przez co skutki tego procesu są mniej dotkliwe.
Na fot. 5 pokazano „przełom” nałożonego tynku renowacyjnego na zawilgoconej i zasolonej ścianie. Tynk został pobrany z warstwy cokołowej budynku, bezpośrednio sąsiadującej z chodnikiem, który w zimie był w znacznym stopniu obciążony solami służącymi do odladzania. Zdjęcia wykonano elektronowym mikroskopem skaningowym. Zauważono, że w trakcie wieloletniego osuszania sole zapełniły tylko małe pory o średnicy od kilkunastu do kilkudziesięciu mikrometrów. Większe pory, o średnicy powyżej 60 µm, były wypełnione tylko częściowo, a sole gromadziły się głównie na powierzchni ich ścianek (fot. 5).
Fot. 5 Zdjęcia wykonane elektronowym mikroskopem skaningowym: a) struktura utwardzonego tynku renowacyjnego, b) por w tynku renowacyjnym zawierającym skrystalizowane sole
W procesie osuszania i odsalania murów każdy z komponentów pełni indywidualną funkcję. W obrzutce renowacyjnej jest to wzmocnienie i przygotowanie podłoża pod kolejne warstwy tynków renowacyjnych. Ma ona poprawić przyczepność tynków do muru i wyrównać nasiąkliwość ścian o niejednorodnych właściwościach, czyniąc je bardziej jednolitymi, co ma szczególne znaczenie w starym budownictwie. W większości systemów renowacyjnych obrzutka jest półkryjąca. Wskaźnik pokrycia wynosi najczęściej poniżej 50%, tak aby nie tworzyła się szczelna warstwa blokująca przepływ wilgoci. Niektórzy producenci systemów tynków renowacyjnych oferują obrzutkę w pełni kryjącą. Musi się ona w wówczas charakteryzować odpowiednio wysoką przepuszczalnością wody (fot. 6a).
Tynk podkładowy stanowi kolejną warstwę systemu tynków renowacyjnych. W zależności od wariantu systemu może występować w dwóch odmianach: jako tynk podkładowy wyrównujący przeznaczony do wygładzania nierówności lub jako tynk podkładowy porowaty przeznaczony do tworzenia dodatkowej przestrzeni magazynującej sole. Różnica między nimi związana jest z porowatością stwardniałej zaprawy. Tynk podkładowy po nałożeniu należy zarysować w celu poprawy przyczepności kolejnej warstwy zaprawy (fot. 6b).
Fot. 6 Ściana pokryta: a) obrzutką renowacyjną, b) tynkiem renowacyjnym podkładowym
Głównym składnikiem systemu jest tynk renowacyjny tworzący warstwę zewnętrzną. Najistotniejszą cechą jest niska przewodność kapilarna wody, która zasadniczo odróżnia go od tynku podkładowego. Ponieważ tynki renowacyjne mają ograniczoną zdolność przepuszczania wody, najwyżej na grubość 5 mm, to roztwory soli nie przedostają się na powierzchnię tynków; krystalizacja również przebiega w środku. Woda natomiast przechodzi na zewnątrz w postaci pary, dzięki czemu powierzchnia tynku pozostaje sucha i wolna od wykwitów.
Ostatnią warstwą systemu tynków renowacyjnych jest powłoka dekoracyjno-ochronna. Pełni ona dwie funkcje: zabezpiecza system przed szkodliwym działaniem warunków atmosferycznych i promieniowaniem UV oraz zdobi budynek. Zapobiega ponadto wnikaniu wilgoci do murów, nie obniżając przy tym skuteczności systemu odsalania i osuszania.
Przed nałożeniem tynków renowacyjnych mury uszkodzone przez wilgoć i sole muszą być odpowiednio przygotowane.Polega to na całkowitym usunięciu starych wypraw tynkarskich, usunięciu spomiędzy cegieł kruchej i piaskującej zaprawy na głębokość od 1 do 2 cm, wymianie starych i zwietrzałych cegieł na nowe (fot. 7). Przed nałożeniem tynków powierzchnia ściany musi być dokładnie odkurzona.
Fot. 7 Przygotowanie ściany przed nałożeniem systemu tynków renowacyjnych
W razie wątpliwości co do nośności podłoża sensowne jest wykonanie odpowiedniego stelażu. W praktyce stelaże takie wykonuje się z siatki ze stali nierdzewnej przymocowanej do podłoża za pomocą kołków [4].
Wykonanie kompleksowych zabiegów osuszania ścian
Zastosowanie systemu tynków renowacyjnych na zawilgoconych murach, bez wykonania dodatkowych zabiegów mających ograniczyć przedostawanie się wilgoci do murów, nie zapewnia skutecznego obniżenia wilgotności i zasolenia w dłuższym czasie. Aby skutecznie osuszyć ściany, stosuje się jednocześnie kilka zabiegów mających ograniczyć wnikanie wody do murów i przyśpieszyć odparowanie wody z zawilgoconych i zasolonych ścian. Stosując tak kompleksowe zabiegi, nie wolno dopuścić do penetracji wody i wilgoci w strefę muru znajdującą się ponad wykonaną przeponą.
Fot. 8 Zabytkowa kamienica poddana renowacji z zastosowaniem kompleksowego osuszania ścian
Najbardziej skutecznym sposobem kompleksowego osuszania ścian jest odtworzenie układu barier przeciwwilgociowych w taki sposób jak w poprawnie wykonanej izolacji pierwotnej. Jeśli jest to możliwe, należy odtworzyć izolację pionową ścian piwnic i fundamentów.Wykonuje się w tym celu wykop wzdłuż ścian fundamentowych, umożliwiający swobodny do nich dostęp i przeprowadzenie niezbędnych prac naprawczych. Fundament odsłania się kawałek po kawałku, stopniowo odsłaniając fragment muru, wykonując prace i zaraz zasypując wykop, gdyż jednoczesne odkrycie całości fundamentu może zagrażać stabilności konstrukcji budynku. Do pionowej bariery przeciwwilgociowej używa się materiałów hydroizolacyjnych takich jak w izolacji pierwotnej. Odpowiednimi materiałami są zaprawy uszczelniające, najczęściej oferowane przez dostawców jako produkty dwuskładnikowe – cementowo-polimerowe, które dopiero po wymieszaniu nadają się do wykorzystania. Odpowiednie są również grubowarstwowe masy uszczelniające bitumiczne. Dla zabezpieczenia izolacji przed uszkodzeniami mechanicznymi pokrywa się mury specjalnymi włókninami lub płytami styropianowymi, tzw. drenażowymi. Kolejnym etapem prac jest odtworzenie poziomej bariery przeciwwilgociowej za pomocą iniekcji. W tym wypadku odwierty można wykonać od wewnętrznej strony budynku, zwracając uwagę na to, aby utworzona bariera przeciwwodna znajdowała się w bezpośrednim kontakcie z izolacją pionową. Otrzymuje się wówczas ciągłą barierę odcinającą dostęp wilgoci do muru. Schemat zabezpieczenia przedstawiono na rys. 3.
Rys. 3 Układ barier przeciwwilgociowych przy kompleksowym zabiegu osuszania ścian z wykorzystaniem iniekcji do odtworzenia izolacji poziomej i mas uszczelniających do odtworzenia izolacji pionowej
Jeśli odtworzenie pionowej izolacji od zewnątrz nie jest możliwe lub jest ekonomicznie nieuzasadnione, przeprowadza się zabiegi odcinające wilgoć od wewnętrznej strony budynku. W takim wypadku bariera przeciwwilgociowa uzyskana dzięki iniekcji odcina dopływ wilgoci z elementów, które z racji utrudnionego dostępu nie mogą być odizolowane od źródła zawilgocenia. Schemat takiego rozwiązania przedstawiono na rys. 4.
Rys. 4 Układ barier przeciwwilgociowych przy kompleksowym zabiegu osuszania ścian, w przypadku gdy odtworzenie pionowej izolacji od zewnątrz nie jest możliwe
Mechanizm przedostawania się wilgoci do murów jest złożony i zależy od wielu czynników. Tylko skrupulatne badania określające przyczyny zawilgocenia oraz stopień wilgocenia, rodzaj i ilość nagromadzonych soli mogą wskazać kierunek wyboru zabiegów renowacyjnych. Trzeba także pamiętać, że przy wykonywaniu iniekcji działanie i rozprowadzenie iniektu wokół otworu pozostają poza kontrolą wykonawcy, dlatego nic nie zastąpi fachowego przygotowania ekip budowlanych, przygotowania opartego na wiedzy i doświadczeniu.
dr inż. Wacław Brachaczek
Wydział Nauk o Materiałach i Środowisku
Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej
Zdjęcia autora
Bibliografia
1. T. Dettmering, H. Kollmann, Putze in Bausanirerung und Denkmalpflege, Beuth Verlag 2012.
2. M. Pavlikova, Z. Pavlik, M. Keppert, R. Cerny, Salt transport and storage parameters of renovation plasters and their possible effects on restored buildings’ walls, „Construction and Building Materials” nr 25/2011, s. 1205–1212.
3. W. Brachaczek, W. Siemiński, Tynki renowacyjne, „Materiały Budowlane” nr 10/2014.
4. W. Brachaczek, W. Siemiński, Osuszanie zawilgoconych budynków znajdujących się na niestabilnych podłożach, „Izolacje” nr 9/2013.
5. M. Rokiel, Renowacje obiektów budowlanych, „Izolacje” nr 3/2013.
