Systemy ETICS w warunkach zimowych. Zagrożenia aplikacyjne i specjalne rozwiązania surowcowe

Przełom jesieni i zimy to pora, w której nieprzewidywalność oraz zmienność warunków pogodowych, temperatur i wilgotności powietrza wymuszają potrzebę jak najszybszego kończenia etapów prac budowlanych na fasadach budynków. Przede wszystkim należy zdefiniować ograniczenia pogodowe, przy jakich można stosować klasyczne systemy ociepleń albo ich tzw. zimowe wersje lub specjalne dodatki przyśpieszające wiązanie tynków dyspersyjnych. W naszej strefie klimatycznej w okresach: późnojesiennym oraz wczesnowiosennym, a nawet zimą, w ciągu doby występują zarówno dodatnie, jak i ujemne temperatury, przy zmiennej wilgotności względnej powietrza zmieniającej się w zakresie 30-95%. Wymagania zawarte w kartach technicznych producentów odnoszą się jedynie do warunków temperaturowych, nie zaś do wilgotności powietrza. W odniesieniu do wyrobów typowych ograniczeniem jest min. temperatura +5^oC, zaś dla tzw. zimowych – najczęściej >0^oC. Tymczasem warunki cieplno-wilgotnościowe w naszym obszarze klimatycznym dynamicznie się zmieniają, co wpływa na realne możliwości prowadzenia robót, gdy:

• rozpoczęcie prac możliwe jest najwcześniej o godzinie 9-10, nawet jeśli już o godzinie 8 temperatura powietrza wynosi 0^oC, zaś wilgotność powietrza – około 75%; należy pamiętać, że temperatura podłoża nie rośnie tak szybko jak temperatura powietrza (możliwe oblodzenie podłoża);
• w ciągu dnia temperatura podnosi się powyżej +5^oC, a spada jednocześnie wilgotność powietrza;
• spadek temperatury poniżej zera występuje ok. godziny 24-2.

Produkty wchodzące w skład tzw. systemów zimowych wymagają zachowania min. 6-8-godzinnego okresu wiązania w temperaturach dodatnich, co zapewnić ma odporność tynku lub kleju na oddziaływanie temperatur ujemnych oraz słabego deszczu. Po nocnym spadku temperatur proces utwardzania wyrobu będzie postępował następnego dnia. Dlatego roboty powinny być zakończone do godziny 16.

Nie wolno także zapominać o możliwych utrudnieniach, jakie niosą ze sobą mgły lub opady deszczu. Wówczas podane czasy, zwłaszcza dla produktów na bazie dyspersji płynnych, będą ulegać nawet znacznemu wydłużeniu.

Zobaczmy więc, z czym może się wiązać instalacja standardowych produktów w temperaturze niższej niż zalecana minimalna +5^oC, w tym także spadającej poniżej zera.

© ilkercelik – Fotolia.com

Aplikacja produktów na silnie wychłodzone lub zamrożone podłoże mineralne

Znaczne zawilgocenie podłoża mineralnego w takich warunkach, przy jednoczesnym spadku temperatur, może zmniejszyć o kilkanaście do kilkudziesięciu procent przyczepność produktów na bazie cementu i innych spoiw hydraulicznie wiążących.

Niska temperatura podłoża przyczynia się również do wydłużenia czasu wiązania zapraw klejących. Czy można zmienić te parametry stosując dodatki, które przyśpieszają lub umożliwiają wiązanie w temperaturach ujemnych? W takich warunkach napięcie powierzchniowe zaprawy będzie wyższe, a procesy adhezyjne – wolniejsze. Ponadto cały układ z wykorzystaniem mineralnych zapraw klejących będzie wiązał wolniej, ponieważ przy ujemnej temperaturze dłużej rozpuszczają się dodatki w wodzie zarobowej. Finalnie wytrzymałość układu ociepleniowego będzie słabsza.

Jeszcze bardziej zdradliwe są warunki, gdy temperatura w nocy spada poniżej zera, a w dzień podnosi się na plus. Następuje proces zamarzania i rozmarzania, którego wpływ można ograniczyć poprzez zastosowanie dodatków chemicznych przyśpieszających proces wiązania. Trzeba jednakże pamiętać, że ocieplenie wykonywane w ten sposób staje się bardziej podatne na penetrację mikroorganizmów, przebarwienia tynków oraz łuszczenie się warstw wierzchnich. Metody zaradcze dla produktów na bazie środków hydraulicznie wiążących w zakresie temperatur 0-5oC lub przy spodziewanych spadkach temperatur nocą poniżej 0^oC to stosowanie:

• cementów o wysokim cieple hydratacji;
• optymalnie mniejszej ilości zagęstników na bazie np. eterów celulozy;
• plastyfikatorów na bazie polimerów, np. polieterów karboksylowanych istotnie obniżających napięcie powierzchniowe, a tym samym zmniejszających wpływ sił Van der Waalsa podczas hydratacji w temperaturze poniżej zera;
• właściwej ilości redyspersji (polimerów suchych) w stosunku do sumy spoiw hydraulicznych o odpowiedniej kompatybilności z układem spoiw wiążących i o niższej, minimalnej temperaturze formowania filmu oraz o odpowiedniej wartości tzw. temperatury zeszklenia Tg;
• dodatków pomocniczych – poprawiających zwilżalność zapraw klejących do podłoża, jak też do siatki zbrojącej;
• w ograniczonym do minimum zakresie (lub wyeliminowanie) dodatków obniżających temperaturę krzepnięcia (np. soli umożliwiających aplikację produktów w przedziale bardzo niskich temperatur, które mają niekorzystny wpływ na rozwój wytrzymałości mechanicznych przy niestabilnym mechanizmie przyśpieszonego wiązania spoiw hydraulicznych).

Rys. 1 Szczegółowy wykres temperatury i wilgotności powietrza w ciągu 48 godzin na obszarze Europy Środkowo-Wschodniej: zmiany temperatury i wilgotności względnej powietrza na przestrzeni 40 h w listopadzie (dane z bazy meteo dla programu WUFI)

Procesy wiązania i twardnienia tynków na układach polimerowych

W przypadku aplikacji w temperaturach ujemnych układu polimerowego (bez spoiw hydraulicznie wiążących) jedynym parametrem określającym zdolność wiązania i twardnienia produktu jest tzw. parametr minimalnej temperatury tworzenia filmu (błony) polimeru. Parametr ten jest odpowiedzialny za finalne wytrzymałości danego produktu i odnosi się również do preparatów gruntujących oraz farb na bazie wodnych dyspersji polimerowych. Jest on zależny m.in. od typu głównego łańcucha polimeru, rodzaju i zawartości użytych koalescentów oraz innych dodatków. Przy odpowiedniej kombinacji można uzyskać produkty wiążące w temperaturach bliskich 0^oC. Trzeba też wziąć pod uwagę, że wpływ na formowanie filmu mogą mieć również czynniki takie, jak wilgotność względna powietrza oraz wilgotność podłoża, na które nakładany jest produkt. Wysokie wartości tych parametrów mogą opóźnić lub wręcz zahamować proces wiązania, a wówczas intensywny deszcz może zmyć niezwiązaną jeszcze wyprawę tynkarską z powierzchni elewacji. Kształtowanie właściwości produktów opartych na układach polimerowych w zakresie wiązania w temperaturach bliskich 0^oC możliwe jest poprzez:

• stosowanie dyspersji polimerowych o niskiej temperaturze formowania filmu oraz o niskim Tg, co sprawia, że polimer po związaniu daje układ bardziej elastyczny, umożliwiający wysychanie nawet w temperaturze 0^oC;
• stosowanie fuzji dodatków przyśpieszających proces twardnienia poprzez reakcje poliaddycji lub polikondensacji;
• używanie koalescentów – czyli środków przyśpieszających formowanie filmu w obniżonej temperaturze; w zależności od zakładanych temperatur, w jakich musi nastąpić wiązanie produktu, należy dodać odpowiednio więcej właściwego koalescentu;
• stosowanie wyselekcjonowanych włókien (zbrojenie rozproszone) celem poprawienia odporności na udarność przy wiązaniu w krytycznym zakresie temperatur;
• wykorzystywanie większego stężenia wyselekcjonowanych biocydów powłokowych celem zabezpieczenia produktu podczas twardnienia – układ polimerowy będzie przez dłuższy czas niż w warunkach tzw. normalnych (temperatura ponad +5^oC) utrzymywał rezerwuar wilgoci własnej i nabytej, zatem będzie tym samym dłużej narażony na porażenie mikrobiologiczne już na wstępnym etapie eksploatacji.

W przypadku produktów wytwarzanych w oparciu o układ polimerowy, w kombinacji z systemem hydraulicznie wiążącym (cement, wapno, gips, pucolany, itp.), istotnym elementem, oprócz minimalnej temperatury tworzenia filmu, będzie kompatybilność spoiw polimerowych (SP) ze spoiwami hydraulicznymi (SH). Właściwie dobrana proporcja SP/SH powoduje wzrost elastyczności, trwałości w funkcji czasu, itp. W przypadku aplikacji tego typu produktów w temperaturach bliskich 0oC, głównym czynnikiem wpływającym na szybkość i jakość wiązania produktów będzie wilgotność otoczenia (powietrza i podłoża), której wpływ na formowanie filmu może być zredukowany poprzez stosowanie odpowiednich dodatków. Istotnym wymogiem w tym przypadku jest również zapewnienie odpowiedniej elastyczności systemu. Dla polimeru krytycznym parametrem jest Tg. Im jest on niższy, tym produkt będzie bardziej elastyczny, szybciej formujący film (wstępna odporność np. na opady deszczu), a jednocześnie bardziej ekologiczny dzięki możliwości ograniczenia dodawanych koalescentów (np. benzyn).

Produkty specjalne (tzw. wersje zimowe), przeznaczone do aplikacji w warunkach obniżonych temperatur (a nawet ujemnych), mają tę wadę, że nie kwalifikują się do aplikacji w temperaturach wyższych. Najczęściej poziom ok. +15^oC stanowi barierę, powyżej której istotnie pogarszają się parametry robocze takich wyrobów i nie powinny być one stosowane. Jest to istotne utrudnienie logistyczne dla producentów i wykonawców, gdyż nagłe oziębienie, a następnie gwałtowny wzrost temperatury uniemożliwiają często użycie zakupionych wcześniej produktów specjalnych. Gwałtowne nadejście wiosny powoduje zaleganie ich w magazynach dystrybutorów do końca kolejnego sezonu.

Stosowanie produktów konwencjonalnych do wykonywania prac w zakresie instalacji systemów ETICS w przypadku obniżonych temperatur – niższych niż określone w kartach technicznych producentów, zatem wbrew założonym reżimom technologicznym – może skutkować w okresie późniejszym:

• odspojeniem się od podłoża produktów (klejów do mocowania izolacji termicznej od podłoża, warstwy zbrojonej systemu od płyt izolacji termicznej, preparatów gruntujących i tynków od warstwy zbrojonej), jak również złuszczeniami powłok malarskich;
• występowaniem początkowych skurczy, a w następstwie rys na elewacji;
• porażeniem elewacji poprzez rozwój życia biologicznego;
• występowaniem przebarwień na powierzchni elewacji;
• obniżeniem zakładanych parametrów technicznych, takich jak: elastyczność poszczególnych produktów (zatem odporność na uderzenia), twardość, nasiąkliwość (zatem trwałość, mrozoodporność, odporność na zabrudzenia).

Podkreślić więc należy, iż w warunkach ujemnych temperatur nie powinno się prowadzić prac ociepleniowych na ścianach zewnętrznych budynków. Przy temperaturach bliskich 0^oC jest to technicznie możliwe, wymaga jednak użycia specjalnych produktów, droższych od powszechnie stosowanych, oraz przestrzegania specjalnych reżimów technologicznych (zabezpieczenie powierzchni ścian, specjalne warunki przechowywania produktów, właściwa temperatura wody zarobowej, itp.), i wiąże się jednak z ryzykiem, że dalsze prace mogą być przerwane przy wystąpieniu zerowych lub ujemnych temperatur w ciągu dnia. Równocześnie trudno sobie wyobrazić dokładność aplikacji np. wypraw elewacyjnych przy dłuższej pracy na rusztowaniu, przy silnym wietrze, w temperaturze poniżej zera.

Dlatego tzw. systemy zimowe lub dodatki zimowe do tynków dyspersyjnych należy traktować jako metody awaryjne, umożliwiające dokończenie prac na określonym fragmencie elewacji w przypadku gwałtownego spadku temperatur. Nie powinny one jednak stanowić rozwiązania, które miałoby wydłużyć sezonowość aplikacji systemów ETICS.

dr inż. Mariusz Garecki

Stowarzyszenie na Rzecz Systemów Ociepleń (SSO)