Zagrożenia trwałości budynków z wielkiej płyty

Budynki w technologiach uprzemysłowionych oddawane do użytku w drugiej połowie XX w. spełniały wymagania obowiązujących wówczas norm i ustaw. W pewnym zakresie w wyniku nieprawidłowego wykonawstwa oddawane do użytkowania budynki mogły nie spełniać zakładanych w projekcie parametrów, ale to samo można powiedzieć o wielu budynkach współcześnie. W tamtych budynkach wiele niedociągnięć było widocznych wprost w momencie oddawania budynku do użytkowania, w obecnych budynkach problemy są odkrywane dopiero w trakcie użytkowania.

Pierwsze budynki prefabrykowane wielkopłytowe, w części „eksperymentalne”, wykonywane były ze zwiększoną starannością. Świadczą o tym nadbudowy wykonane na niektórych z nich [4]. W Warszawie do tej pory wykonano nadbudowy na trzech takich budynkach (w latach 2001-2003) i są one użytkowane bez zastrzeżeń. Późniejsza masowa produkcja doprowadziła do zatrudniania w zakładach prefabrykacji i na budowach niskowykwalifikowanych robotników. Montaż konstrukcji budynków na placu budowy z gotowych prefabrykatów odbywał się w szybkim tempie i bardzo często jakość robót budowlanych nie była dostatecznie dobra. Skutkiem pośpiechu przy montażu budynków były błędy i niedociągnięcia. Część z nich została usunięta na początkowym etapie użytkowania budynków, część widoczna jest do dzisiaj [6, 7, 8] (fot. 1). W większości przypadków nie są one źródłem problemów konstrukcyjnych (brak jest oznak złej pracy elementów), rzutują na estetykę lub parametry cieplno-wilgotnościowe, jednak powinny być one brane pod uwagę w trakcie wykonywania okresowych kontroli stanu technicznego.

W artykule przedstawiono ograniczony wybór wyników przeglądów i analizy dokumentacji eksploatacyjnej budynków wykonanych w technologii wielkiej płyty i wielkiego bloku z kilkudziesięciu osiedli w Warszawie. Badania te przeprowadzono na 95 budynkach w latach 2005-2006 (dodatkowo stanu elewacji w 2014 r.). W latach 2016-2017 badania powtórzono, rozszerzając bazę budynków do 110.

Fot. 1 Nieosiowy i nierównoległy montaż płyt widoczny na klatkach schodowych (2016 r.)

Zużycie techniczne i czas użytkowania

Zużycie techniczne jest wynikiem degradacji materiałów użytych do budowy. W dużej mierze zależy od jakości utrzymania budynku, dbałości o realizację remontów i stosowanie nowoczesnych zabezpieczeń. W warunkach dobrego utrzymania i realizowanych remontów oraz modernizacji można osiągnąć bardzo niski postęp zużycia technicznego w czasie oraz utrzymać wysoką wartość użytkową (rys.).

Jakość zarządzania budynkiem w bardzo dużym stopniu wpływa na czas jego użytkowania, a w wielu przypadkach również na bezpieczeństwo mieszkańców. Jak wykazują statystyki prowadzone przez ITB [11], błędy w użytkowaniu budynków były przyczyną w różnych latach od 30% do 50% awarii i katastrof.

Zarządzający budynkami wielkopłytowymi są zobowiązani do zapewnienia ich bezpiecznego utrzymania i użytkowania. Wymogi te narzucają głównie przepisy techniczno-budowlane. W procesie utrzymania budynków pomocne są instrukcje ITB, 12 zeszytów wydanych w 2002 i 2003 r., zawierające wymagania podstawowe wraz z zaleceniami dotyczącymi prawidłowego użytkowania budynków wielkopłytowych.

Głównym narzędziem kontrolnym procesu użytkowania budynków są przeglądy okresowe roczne i pięcioletnie. Sposób ich przeprowadzania i dokumentowania często pozostawia wiele do życzenia [6, 9].

Rys. Zmiana wartości użytkowej budynku w czasie

Niedostateczna kontrola i niewykonywanie prac remontowych

Korozja stali jest jednym z podstawowych procesów poddawanych kontroli. Zadaniem przeglądów technicznych jest monitorowanie postępów korozji w elementach budynku, gdyż najczęściej są elementy lub instalacje, które temu procesowi podlegają praktycznie od samego początku (np. obróbki blacharskie). Jeśli chodzi o elementy żelbetowe, to powinna być przeprowadzana kontrola zarysowania i występowania objawów korozji – przebarwień i pęknięć otuliny zbrojenia. Powinny być również wskazywane do zabezpieczenia miejsca uszkodzenia otuliny. Pomimo wykonanych licznych corocznych i pięcioletnich przeglądów w większości budynków wiele elementów żelbetowych w poziomie piwnic w budynkach wielorodzinnych pozostaje niezabezpieczonych od momentu wybudowania (fot. 2) [2, 5]. Nie zaobserwowano symptomów złej pracy tych elementów, chociaż miejscowo stal zbrojeniowa nie posiada ochrony antykorozyjnej i nie są spełnione wymagania związane z przekazywaniem naprężeń między stalą a betonem. W przeważającej części przypadków były to małe fragmenty stropów wykonywane monolitycznie na budowie lub części ścian piwnic (elementów o niskim stopniu wykorzystania nośności). Tylko w nielicznych przypadkach zaobserwowano prefabrykaty z nieprawidłowo wykonaną otuliną zbrojenia – widocznym nieprawidłowym zagęszczeniem betonu wokół prętów usytuowanych tuż przy powierzchni elementu lub jeszcze rzadziej – prętami widocznymi na powierzchni prefabrykatu.

Fot. 2 Zbrojenie w belce i w stropie niezabezpieczone od momentu wybudowania (2016 r.)

W wielu przypadkach prowadzący modernizacje instalatorzy wykonali przebicia elementów żelbetowych, w tym z odsłonięciem prętów zbrojenia i przecięciem prętów (fot. 3). Najczęściej uszkodzone są skrajne części ścian przy korytarzach piwnicznych i części nadprożowe prefabrykatów z otworem komunikacyjnym. W części przypadków uszkodzenia są zakryte nową zaprawą lub masami szpachlowymi, najprawdopodobniej niemającymi właściwości ochronnych w stosunku do stali. W przypadku zapraw gipsowych prowadzi to do potencjalnego przyspieszenia procesu korozji.

Fot. 3 Zbrojenie odsłonięte i częściowo wycięte w trakcie prac instalacyjnych (2016 r.)

W części przypadków wykonano powłoki z materiału izolacyjnego zabezpieczające całą lub większość powierzchni stropu piwnic. Powłoki te zakrywając braki otuliny prętów, uniemożliwiają kontrolę postępu korozji.
Brak napraw ścian świadczy o tym, że najprawdopodobniej również nie przeprowadzono napraw płyt stropowych. W kilku przypadkach wykonano w piwnicach powłoki malarskie z białej farby emulsyjnej z dodatkiem gipsu. W środowisku wilgotnym doprowadziłoby to do wyjątkowo intensywnego procesu korozji stali zbrojeniowej, ale niska wilgotność skutkuje brakiem oznak postępu korozji stali pokrytej gipsem (fot. 4). Występujące nieznaczne miejscowe przebarwienia powstały zapewne w momencie aplikacji powłoki.

Fot. 4 Strop docieplony i strop z odkrytym zbrojeniem pomalowanym farbą z gipsem (2016 r.)

W trakcie przeglądów budynków obserwowano niski poziom korozji większości odkrytych fragmentów zbrojenia i innych elementów stalowych. Występujące w poziomie piwnic, w elementach betonowanych na budowie, pręty nieobetonowane w trakcie budowy w prawie wszystkich przypadkach pokryte były jedynie cienkim nalotem korozyjnym, a często na części powierzchni pręta w ogóle nie było nalotu korozyjnego (fot. 5).

Fot. 5 Brak korozji na części powierzchni zbrojenia (2016 r.)

Warunki panujące w poziomie piwnic można uznać za niesprzyjające rozwojowi korozji [2] z powodu niskiej wilgotności powietrza ogrzewanego praktycznie przez cały rok przez instalacje obiegu ciepłej wody, a zimą również przez instalację centralnego ogrzewania.

W jednym z ocenianych budynków zrobiono wzmocnienie konstrukcji polegające na wykonaniu ściągów z prętów 026 ze stali StSOB oraz iniekcji rys i węzłów [10]. Jest to jeden z trzech bliźniaczych 16-kondygnacyjnych budynków. Wzmocnienie wykonano prawidłowo na trzech najwyższych kondygnacjach jednego z tych budynków (fot. 6). W obu przeglądach kondygnacje te były w stanie dobrym, choć po długoletnim użytkowaniu ujawniły się nieliczne rysy. Wyraźnie nastąpił efekt zaciśnięcia złączy prefabrykatów, co zaskutkowało znacznie mniejszą zdolnością do przesuwu. Na kondygnacjach położonych poniżej nie wykonano żadnych wzmocnień i występują zarysowania w większej liczbie i szersze niż na kondygnacjach wzmocnionych. Szkoda, że wzmocnień nie wykonano również na niższych piętrach (zapewne, aby ograniczyć koszty). Koszt tych prac rozważany w dłuższym okresie byłby opłacalny dzięki mniejszym kosztom remontów klatek schodowych i mieszkań lokatorów. Miałby wpływ również na kondygnacje już wzmocnione, które obecnie muszą wspomagać te położone poniżej. Budynek zyskałby na wartości technicznej, ekonomicznej, moralnej.

W drugim bliźniaczym budynku wzmocnienia nie zostały wykonane, przez wiele lat nie były odnawiane klatki schodowe i korytarze. Prawie wszystkie złącza płyt pracują, tynk jest poprzecinany wieloma rysami (fot. 6). W trzecim bliźniaczym budynku wzmocnienia również nie zostały wykonane mimo doświadczeń z pierwszym budynkiem. Po upływie półtora roku od remontu klatek schodowych i korytarzy na piętrach, polegającego na wykonaniu gładzi gipsowej i warstw malarskich, ok. 50% złączy już ponownie ujawniło się w postaci zarysowań tynku. Wykonanie kosztownego remontu nie rozwiązało podstawowego problemu, czyli pracujących złączy. Efekt estetyczny szybko został zepsuty.

Fot. 6 Budynek wzmocniony ściągami i bliźniaczy z licznymi zarysowaniami (2016 r.)

Błędy przy wykonywaniu dociepleń, modernizacjach i regulacjach instalacji c.o.

Spółdzielnie mieszkaniowe, korzystając z pomocy państwa rozpoczętej w 1982 r., ociepliły wiele budynków lub przynajmniej ich ścian szczytowych. Do 1997 r. był to wpływ dotacji dla spółdzielni na usuwanie wad technologicznych. Niestety stosowa
na, szczególnie w pierwszych latach, grubość izolacji była 2-3 razy mniejsza od obecnych wymagań ochrony cieplnej budynków. Ponadto w części przypadków stosowano metodę suchą ciężką lub docieplenia z płyt włóknisto-cementowych, co obecnie nie pozwala na dodanie kolejnej warstwy docieplenia. Małe grubości zastosowanych w pierwszych dociepleniach warstw styropianu lub wełny mineralnej sprawiły, że spośród 110 budynków 21 miało uzupełniane docieplenie (wcześniej docieplone były tylko ściany szczytowe bez okien), a 15 z ocenianych budynków zostało docieplonych w całości już dwukrotnie.

Opłacalność dociepleń i modernizacji instalacji c.o. budynków w Warszawie i w wielu polskich miastach jest dyskusyjna. Po pierwsze, wynika to przede wszystkim ze złych nawyków mieszkańców i nieumiejętności oszczędzania ciepła. W zmodernizowanych budynkach może być zużywane nawet więcej energii niż przed modernizacją, głównie w wyniku wentylacji przez długo (lub nawet stale) otwarte okna. W budynkach z podzielnikami ciepła często występuje przesadna oszczędność skutkująca zaniżeniem wymian powietrza, a nawet rozwojem zawilgocenia i zagrzybienia. Po drugie niższe oszczędności wynikają ze źródła dostarczanego ciepła, sposobu rozliczeń oraz własności węzłów cieplnych. Elektrociepłownie miejskie produkują ciepło w systemie ciągłym i jest to produkt „odpadowy”. Ciepło odpadowe powstaje również latem i jest go zbyt dużo, aby móc zagospodarować je w całości do podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Dostawcy, którzy często zarządzają węzłami c.o. w budynkach, nie regulują instalacji w sposób oszczędny. Zawsze argumentują energochłonne konfiguracje instalacji koniecznością zapewnienia komfortu użytkownikom, czyli w każdej chwili dużej ilości gorącej wody i ciepła. Dlatego koszt podgrzania 1 m³ ciepłej wody (bez kosztu wody i kosztów stałych) waha się w analizowanych budynkach w szerokim przedziale 11,96-25,01 zł/m³. Ciepło (energia) do podgrzania 1 m³ ciepłej wody w każdym przypadku jest prawie jednakowe, decyduje różnica temperatur wody zimnej (w instalacji miejskiej prawie jednakowa) i wody po podgrzaniu (może wystąpić kilka stopni różnicy). Biorąc pod uwagę ponaddwukrotną różnicę w koszcie podgrzania najniższym i najwyższym, trudno ją wytłumaczyć inaczej niż niewyregulowaniem. W okresie zimowym straty ciepła z instalacji c.o. są zyskami ogrzewania, ale w lecie są nieuzasadnioną stratą.

W 104 na 110 budynków nie wykonano wzmocnień elewacji. Przeprowadzona w tych osiedlach ograniczona ocena stanu elementów łączących warstwy płyt elewacyjnych przyniosła pozytywne wyniki. Polegała ona na ocenie postępów korozji i prawidłowości rozmieszczenia łączników międzywarstwowych głównie przy okazji wykonywania odkrywek do projektów dociepleń. Ograniczony zakres oceny nie może być podstawą do wyciągania gruntownych wniosków. Są jednak w Polsce spółdzielnie, w których wszystkie budynki przy dociepleniach mają wzmacniane połączenia warstw w płytach elewacyjnych.

Analizując stan płyt elewacyjnych, należy brać pod uwagę wyniki badań wykonanych ok. 1985 r. na Politechnice Śląskiej w Gliwicach [1]. Do badań wykorzystano wieszaki i szpilki ze stali St3SX z ówczesnej produkcji zakładów prefabrykacji, więc wykonane w tej samej technologii i z tymi samymi wadami co łączniki zastosowane w budynkach. Jako wynik badań uzyskano obrazy odkształceń wieszaków i przesunięć warstwy fakturowej. Ustalono istotny dla bezpieczeństwa istniejących budynków fakt, że w kolejnych fazach pracy układ połączeń płyty nośnej ściany z warstwą fakturową, przenosząc coraz większe siły, sygnalizuje awarię bardzo dużymi przemieszczeniami (możliwymi do obserwacji nawet na elewacji docieplonej). W obu przeglądach nie ujawniono żadnego przypadku widocznych odkształceń warstwy fakturowej płyt elewacyjnych, mimo że w latach 2005-2006 wiele budynków było jeszcze niedocieplonych.

Fot. 7 Uszkodzenia systemów ETICS – zerwane docieplenie, ptaki gniazdujące w dociepleniu (2016 r.)

Obecnie tylko 15 ze 110 budynków niedocieplono. Głównie są to budynki oddane do użytkowania w latach 90. XX w. Wybudowane ze zmodernizowanych prefabrykatów systemowych charakteryzują się lepszą izolacyjnością ścian
zewnętrznych i dachów. Nieocieplone budynki charakteryzują się stosunkowo dobrym montażem, nieszczelności występują sporadycznie pomiędzy konkretnymi płytami, a nie w linii wielu płyt. Najwięcej zastrzeżeń jest do złączy w narożach ścian.
Istotnym problemem okazują się uszkodzenia powłok systemów ETICS (fot. 7). Często obejmują tylko fragment powierzchni elewacji, są jednak trudne do usunięcia, gdyż występują na wyższych kondygnacjach budynków. Większość problemów z jakością systemów ETICS ma charakter lokalny, najczęściej dotyczy najstarszych realizacji i jest ograniczona wyłącznie do warstwy farby. W niektórych przypadkach problemy wynikają z nieprawidłowego wykonawstwa, nietrzymania się zaleceń producentów systemów ETICS. W pojedynczych przypadkach zaobserwowano otwory w dociepleniach i gniazdujące w nich ptaki (fot. 7). Zerwanie przez wiatr docieplenia w wielu przypadkach nastąpiło nie tylko z oderwaniem placków kleju od powierzchni ściany, ale i z wyrwaniem kołków. Na możliwość odspojenia kleju może mieć wpływ kilka czynników, szczególnie gdy montaż nastąpił na starej elewacji, jednak wyrywanie kołków wynika z nieprawidłowego ich osadzenia przez np. rozwiercenie otworów o zbyt dużej średnicy lub wykorzystanie kołków zbyt krótkich. Na zdjęciu (fot. 7) kilka kołków pozostało w całości wraz z talerzykami, tylko pojedyncze urwały się w środkowej części kołka, co wydaje się najbardziej prawidłową formą zniszczenia.

Podsumowanie

Przeprowadzone przeglądy i badania dokumentacji eksploatacyjnej budynków wielkopłytowych wskazują, że standardowe przeglądy terminowe nie są wystarczającym narzędziem właściwego utrzymania budynków. Część nieprawidłowości z czasu budowy wciąż pozostaje nieusunięta mimo stosunkowej łatwości wykonania napraw. W trakcie użytkowania występują kolejne nieprawidłowości w części wynikające z braku wiedzy (np. przebicia elementów konstrukcji, cięcie prętów zbrojenia), a w części z niedbalstwa.

Zaobserwowany stan elementów konstrukcyjnych podczas wykonanych przeglądów w analizowanych budynkach wskazywał na niski stopień ich zużycia. Głównie był to wynik braku oznak postępu korozji i dobrego wyglądu większości z elementów ścian nośnych i stropów [2, 3].

Ostatnie przeglądy wskazują, że dzięki wieloletnim nakładom finansowym nastąpiła znacząca poprawa ocenianego ogólnie stanu technicznego budynków. W budynkach, w których wcześniej wymieniono instalacje i wykonano docieplenia, realizowane są modernizacje klatek schodowych i wejść do budynku. Są to prace w mniejszym stopniu istotne technicznie, jednak w dużym stopniu wpływające na odbiór wizualny budynków i zadowolenie mieszkańców. Prowadzone w etapach prace modernizacyjne są nakierowane na uzyskanie realnego unowocześnienia budynków i zapewnienie bezpiecznego, możliwie zgodnego z obowiązującymi wymaganiami, zamieszkania dla wielu tysięcy Polaków jeszcze przez wiele lat. Celem jest w miarę możliwości uzyskanie wyglądu budynku, kosztów eksploatacji i jakości życia jak w nowo oddawanych do użytkowania budynkach. Atrakcyjność położenia sprawia, że budynki te będą chronione przed wejściem w fazę spadku wartości, więc właścicielom będzie zależało na ich modernizacji.

Mimo istotnych wad technologicznych budynki mieszkalne prefabrykowane są uznawane za bezpieczne; według wieloletnich doświadczeń ITB [11] intensywność awarii w budownictwie z prefabrykatów w Polsce była podobna jak w innych technologiach, spowodowane zaś szkody były mniejsze. Trwałość elementów konstrukcji, biorąc pod uwagę duże zapasy nośności [4], może osiągnąć 120 lat [6]. W dużej mierze będzie zależała od prawidłowego użytkowania oraz prawidłowego przeprowadzania remontów i modernizacji.

dr inż. Piotr Knyziak

Wydział Inżynierii Lądowej

Politechnika Warszawska

Literatura

1. Z. Dzierżewicz, W. Starosolski, Systemy budownictwa wielkopłytowego w Polsce w latach 1970-1985, Oficyna Wolters Kluwer Business, Warszawa 2010.
2. P. Knyziak, P. Bieranowski, J.R. Krentowski, Impact of corrosion processes in the basement level on the durabiity of the construction of large-panel buildings, MATEC Web of Conf. vol. 117, 2017, DOI 10.1051/matecconf/201711700081.
3. P. Knyziak, J.R. Krentowski, P. Bieranowski, Risks of the Durability of Large-Panei Buildings Elevations In Reference to the Conclusions from Technicai Conditions Audits, MATEC Web of Conf. vol. 117, 2017, DOI 10.1051/matecconf/201711700080.
4. P. Knyziak, Nadbudowa prefabrykowanych budynków mieszkalnych w Warszawie, „Materiały Budowlane” nr 11/2016, DOI 10.15199/33.2016.11.57.
5. P. Knyziak, Nieprawidłowe użytkowanie i modernizowanie głównymi zagrożeniami trwałości budynków z wielkiej płyty [w] Awarie budowlane: zapobieganie, diagnostyka, naprawy, rekonstrukcje, Wydawnictwo Uczelniane Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie.
6. P. Knyziak, Prognoza czasu użytkowania prefabrykowanych budynków mieszkalnych na podstawie oceny stanu technicznego w toku eksploatacji [w] E.D. Szmigiera, P. Łukowski, S. Jemioło (red.), Beton i konstrukcje z betonu – badania, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2015.
7. P. Knyziak, The Ouality and Reiiabiiity in the Structural Design, Production, Execution and Maintenance of the Precast Residential Buiidings in Poland in the Past and Now, Key Engineering Materials, vol. 691, 2016, DOI 10.4028/ www.scientific.net/KEM.691.420.
8. R. Knyziak, Wpływ jakości wykonania i eksploatacji na możliwości modernizacyjne prefabrykowanych budynków mieszkalnych w Warszawie [w] J. Sobczak-Piąstka, Budownictwo prefabrykowane w Polsce – stan i perspektywy, Wydawnictwo Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy, 2016.
9. P. Knyziak, Wpływ wykonawstwa i sposobu eksploatacji na trwałość prefabrykowanych budynków mieszkalnych [w] I. Błaszczyński, W. Buczkowski, J. Jasiczak, M. Kamiński, Trwałe metody naprawcze w obiektach budowlanych, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, 2015.
10. L. Runkiewicz, B. Szudrowicz, R. Geryło, J. Szulc, J. Sieczkowski, Diagnostyka i modernizacja budynków wielkopłytowych, cz. 2, „Przegląd Budowlany” nr 9/2014.
11. Z. Ściślewski, M. Suchan, Trwałość i utrzymanie budynków wielkopłytowych, KN-TITB, Mrągowo 1999.