Odtwarzanie hydroizolacji poziomej muru – kryteria doboru środków iniekcyjnych

Aby zapewnić skuteczność iniekcji, zabieg ów winien być zaplanowany oraz wykonany zgodnie z najnowszym stanem wiedzy [3], jak również zaleceniami producenta preparatu iniekcyjnego. Na etapie planowania należy uwzględnić m.in. jaki wpływ technologia iniekcji (średnica i rozstaw otworów oraz ewentualnie ciśnienie aplikacji) może mieć na statykę budynku lub jego części.

Aby odpowiednio dobrać środek iniekcyjny oraz sposób jego aplikacji, należy ponadto uwzględnić następujące czynniki [5]:

• wpływ wody w postaci płynnej na konstrukcję – ponieważ wtórna izolacja pozioma wykonana metodą iniekcji chemicznej nie stanowi bariery przeciw wodzie napierającej (działającej pod ciśnieniem), przepona powinna być wykonana co najmniej 30 cm powyżej poziomu terenu lub najwyższego poziomu wód gruntowych.
• stopień przesiąknięcia wilgocią (DFG) przegrody w strefie wykonywania iniekcji – przy wysokim stopniu wysycenia porów wodą odpowiednie rozprowadzenie środka iniekcyjnego w strukturze przegrody może być znacząco utrudnione (TABELA 1).
  Na podstawie oceny stopnia zawilgocenia w strefie iniekcji należy określić rozstaw otworów, podjąć decyzję, czy prowadzić iniekcję metodą grawitacyjną, czy też niskociśnieniową, oraz czy wymagane jest wstępne suszenie przegrody.
  Przy bardzo wysokim stopniu zawilgocenia należałoby również zaplanować osuszanie końcowe [6].
  W przypadku mocno zawilgoconych murów (DFG 80–95%) doskonale sprawdzają się środki iniekcyjne o konsystencji kremu (z kolei brakuje badań i certyfikatów potwierdzających ich skuteczność poniżej stopnia przesiąknięcia wynoszącego 80% [5]).
• stopień zasolenia przegrody oraz higroskopijny stopień przesiąknięcia wilgocią [7, 8] – przy wysokim stopniu zasolenia może dochodzić do zawilgocenia przegrody powyżej wykonanej przepony na skutek higroskopijnego poboru wody.
  W indywidualnych przypadkach, jeśli higroskopijny pobór wilgoci jest równy lub przewyższa pochłanianie kapilarne, wykonanie wtórnej hydroizolacji poziomej może wręcz okazać się bezcelowe.
  Wysychanie muru powyżej pasa iniekcji może ponadto powodować krystalizację szkodliwych soli, co z kolei może skutkować uszkodzeniem przegrody i/lub jej okładziny. W takim wypadku należy nie tylko zaplanować odpowiednie działania osłonowe (np. system tynków renowacyjnych [9]), ale również zastosować taki preparat iniekcyjny, który nie spowoduje wprowadzenia do przegrody dodatkowych (specyficznych dla produktu) soli [1].
• struktura ściany (wolne przestrzenie, niejednorodność) – na etapie diagnostyki budowli [10] należy ustalić, na ile jednorodna jest przegroda w strefie iniekcji.
  W przypadku występowania rys, kawern czy też warstwowej struktury muru konieczne może się okazać wstępne wypełnienie wolnych przestrzeni suspensją cementową lub przeprowadzenie iniekcji wielostopniowej przy zastosowaniu mikroemulsji silikonowych (SMK) [1].
  Alternatywnie można zastosować kremy iniekcyjne na bazie silanów lub siloksanów.
• właściwości materiału budowlanego (struktura porów) – na podstawie struktury (wielkości, geometrii oraz rozkładu) porów należy określić rozstaw otworów iniekcyjnych oraz kąt ich nachylenia, jak również określić, czy dany środek iniekcyjny ma być wprowadzony do elementu grawitacyjnie czy też pod ciśnieniem.

Aby utworzyć funkcjonalną przeponę przerywającą podciągnie kapilarne, preparaty iniekcyjne muszą nie tylko zostać równomiernie rozprowadzone w całym przekroju iniektowanej przegrody, ale również dotrzeć do wszystkich porów dostępnych dla wody. Z tego powodu muszą one wykazywać następujące cechy [5]:

• niską lepkość,
• niską masę cząsteczkową,
• kompatybilność z wodą,
• kompatybilność z solami,
• rozmiar cząstek < 10^–7 m.

Warstwę stanowiącą barierę dla podciągania kapilarnego i związanego z tym wzrostu zawilgocenia można uzyskać stosując następujące zasady [1, 3, 5] (porównaj TABELA 1):

1. Substancje czynne osadzają się w układzie porów częściowo wypełnionych wodą w taki sposób, że pory zostają całkowicie zablokowane, uniemożliwiając tym samym kapilarny transport wilgoci. Jest to tak zwane zamknięcie światła kapilar (RYS. 2).
2. Substancje czynne osadzają się w układzie porów w taki sposób, aby zredukować promień ich przekroju. Środek ten ma na celu przekształcenie porów w mniejsze od porów określanych jako kapilarne lub porowate, czyli o promieniu mniejszym od 10–7 m [11], które nie są dostępne dla wody kapilarnej lub w których prędkość podciągania zbliża się do „zera”. Jest to zasada zwężenia światła kapilar (RYS. 3).
3. Substancje czynne osadzają się na ścianach naczyń włosowatych i w połączeniu z materiałem budowlanym tworzą niezwilżalną (wodoodporną) warstwę. Aktywnymi składnikami są tak zwane środki hydrofobowe. Hydrofobizacja wewnętrznych powierzchni porów (RYS. 4) sprawia, że transport kapilarny wody zostaje uniemożliwiony [11].
4. Czwarta zasada działania to połączenie zwężenia naczyń włosowatych i hydrofobizacji – względnie zamknięcia światła kapilar z ich jednoczesną hydrofobizacją (RYS. 5).

W uzupełnieniu dla zobrazowania pierwotnej sytuacji RYS 1 pokazuje kapilary swobodnie transportujace wodę.

Skuteczność środków iniekcyjnych w oczywisty sposób weryfikowana jest przez zastosowania praktyczne. Ponieważ jednak powodzenie zabiegów prowadzących do wykonania wtórnej hydroizolacji poziomej uzależnione jest nie tylko od właściwości samego preparatu iniekcyjnego, ale również od parametrów przegrody oraz sposobu („prawidłowości”) prowadzenia prac, porównywanie poszczególnych preparatów między sobą, jak i ich dobór do specyficznych warunków danego zastosowania, powinny być prowadzone na podstawie wyników badań wykonanych z góry określonych warunkach.

Wśród metod oceny skuteczności środków iniekcyjnych stosowanych do wykonywania wtórnych hydroizolacji poziomych w murze najpopularniejsze są:

• metoda Instytutu Techniki Budowlanej (ITB) – niegdyś stanowiąca podstawę do wydania Rekomendacji Technicznej ITB [12], obecnie Krajowej Oceny Technicznej
• oraz metoda opisana w instrukcji Naukowo-Technicznego Stowarzyszenia na rzecz Konserwacji Budynków oraz Ochrony Zabytków (WTA – niem. Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege) nr 4-10-15/D [3].

W metodzie ITB mur doświadczalny wykonywany jest z cegły ceramicznej klasy 150 murowanej na zaprawie cementowo-wapiennej.

• Proporcje wagowe składników zaprawy murarskiej wynoszą 1:1:6 (cement portlandzki: wapno hydratyzowane: piasek).
• Mur grubości jednej cegły, długości ok. 1,03 m (porównaj: RYS. 6 oraz FOT. 1), po wymurowaniu należy poddać sezonowaniu przez okres jednego miesiąca.

Zawilgocenie muru należy prowadzić przez ok. 28 dni poprzez zanurzenie muru w wodzie, której poziom należy ustabilizować na poziomie około 30 cm od spodniej płaszczyzny poziomej muru. Proces ten należy prowadzić aż do uzyskania stanu pełnego nasycenia, przy czym, z uwagi na sposób zawilgacania muru, należy przyjąć, że chodzi tu o maksymalną wilgotność, jaką materiał może uzyskać w wyniku kapilarnego wysycenia wodą. Poziom zanurzenia muru w wodzie należy utrzymywać nie tylko w okresie zawilgacania, ale przez cały okres trwania badania.

• Iniekcję prowadzi się według zaleceń zleceniodawcy badań.
• Zalecenia te winny obejmować przed wszystkim sposób aplikacji (grawitacyjna lub ciśnieniowa) oraz sposób nawiercania otworów (iniekcja jedno- lub dwurzędowa).
• Dolny rząd otworów należy wykonać na wysokości około 100 mm powyżej poziomu wody.
• Odstęp między rzędami nawiertów („a” – RYS. 6; w przypadku iniekcji jednorzędowej przyjąć a = 0), osiowy rozstaw otworów („b” – RYS. 6), ciśnienie aplikacji (w przypadku iniekcji ciśnieniowej), czas trwania aplikacji, sposób napełniania oraz zamykania otworów powinny odpowiadać zaleceniom producenta środka iniekcyjnego.

Ocena działania efektywności przepony prowadzona jest na podstawie zmian wilgotności muru będących efektem wykonania iniekcji, w stosunku do wilgotności w stanie kapilarnego wysycenia przed wykonaniem wtórnej izolacji poziomej. Wilgotność muru w każdym punkcie pomiarowym należy określić metodą wagowo-suszarkową. Próbki do badania wilgotności pobierane są z muru obok otworów iniekcyjnych:

• przed wykonaniem iniekcji, lecz po całkowitym nasyceniu wodą (FOT. 2),
• kolejno po 30, 60 oraz 90 dniach od daty wykonania iniekcji.

Ocena efektywności przeprowadzonej iniekcji wyrażona jest przez średnią wartość spadku zawilgocenia w poszczególnych poziomach badawczych po kolejnych okresach badawczych (30, 60, 90 dni od daty przeprowadzenia iniekcji), w porównaniu do średniej wartości zawilgocenia muru w stanie pełnego wysycenia, tj. bezpośrednio przed wykonaniem przepony.

Dodatkowym kryterium oceny skuteczności iniekcji według Instytutu Techniki Budowlanej jest obserwacja rozchodzenia się preparatu w murze. Obserwację należy przeprowadzić w trakcie wykonywania iniekcji (wstępnie) oraz po okresie jednego miesiąca od jej zakończenia. Ocena polega na ustaleniu, czy poszczególne obszary dystrybucji preparatu wokół otworów iniekcyjnych nachodzą na siebie oraz, czy nasycenie preparatem nastąpiło na całej grubości muru, co przejawia się poprzez wystąpienie śladów preparatu po stronie muru przeciwnej do tej, po której nawiercono otwory.

Metoda WTA przewiduje wykonanie dwóch rodzajów muru doświadczalnego.

• Mur doświadczalny „mały” może być stosowany w przypadku iniekcji grawitacyjnej, natomiast mur doświadczalny „duży” może być używany zarówno w przypadku sprawdzania skuteczności iniekcji ciśnieniowej, jak i bezciśnieniowej.
• Do pojedynczego badania należy przygotować trzy mury. Do wznoszenia murów należy używać cegły pochodzącej od jednego producenta, o parametrach podanych w TABELI 2.
• Przed przystąpieniem do murowania cegłę należy zwilżyć. Rodzaj i proporcje zaprawy uzależnione są od typu muru badawczego (TABELA 3). Konsystencja zaprawy powinna umożliwiać aplikację kielnią.

Mały mur doświadczalny składa się z pięciu warstw cięgieł i należy go wykonać według schematu przedstawionego na RYS. 7. Spoiny wsporne powinny mieć grubość ok. 12 mm, spoiny pionowe ok. 10 mm. Jeżeli mur ma być transportowany, należy go odpowiednio zabezpieczyć.

Duży mur doświadczalny składa się z siedmiu warstw cegły układanych (na grubość jednej cegły) w wiązaniu łączonym (pospolitym), według schematu na RYS. 8. Spoiny wsporne oraz poziome powinny mieć grubość odpowiednio 12 mm oraz 10 mm. W celu umożliwienia transportu dolna warstwa cegieł powinna być umieszczona na ruszcie stalowym w dopasowanym profilu U.

Oba rodzaje muru należy przechowywać przez okres 28 dni w temperaturze ok. 23°C i wilgotności względnej powietrza około 50%. Po tym okresie, a jeszcze przed przystąpieniem do zawilgocenia, należy wykonać otwory iniekcyjne.

• Otwory należy nawiercać pod kątem nieprzekraczającym 45° w osiowym rozstawie 10–12,5 cm.
• W przypadku dużego muru dopuszczone jest nawiercanie dwurzędowe.
• Nawierty nie mogą naruszać najniższej oraz najwyższej warstwy cegieł, a ich średnica nie może być większa niż 30 mm.
• Zwierciny należy usuwać przedmuchując otwory niezaolejanym powietrzem.

Z uwagi na zróżnicowane właściwości dostępnych na rynku środków iniekcyjnych, instrukcja WTA umożliwia przeprowadzenie badań w trzech stopniach zawilgocenia: DFG 60%, DFG 80% oraz DFG 95%.

Mury przeznaczone do badania przy DFG 60% oraz DFG 80% należy osuszyć w temperaturze 60°C aż do uzyskania stałej masy, a następnie schłodzić do temperatury pokojowej. Następnie wszystkie mury należy doprowadzić do stanu pełnego nasycenia, po czym próbki DFG 95% zabezpieczyć przed wysychaniem (np. owijając folią), a pozostałe próbki osuszyć do wymaganego stopnia zawilgocenia i również zabezpieczyć przed wysychaniem. Tak zabezpieczone mury należy przechowywać przez okres 28 do 56 dni.

Iniekcję obu rodzajów muru badawczego należy prowadzić zgodnie z wytycznymi producenta preparatu iniekcyjnego.

• Wszelkie parametry iniekcji, takiej jak ciśnienie, zużycie, itp. powinny być odnotowywane w protokole iniekcji.
• Bezpośrednio po przeprowadzeniu iniekcji boczne i tylne części muru należy zabezpieczyć powłoką paroszczelną lub folią.
• Ta strona muru, od której prowadzono iniekcję, pozostaje niezabezpieczona.
• Przed przystąpieniem do badania skuteczności iniekcji mury badawcze należy przechowywać przez okres 28 dni w temperaturze pokojowej, przy czym próbki DFG 95% (w tym również próbki referencyjne) należy zanurzyć w wodzie na głębokość połowy grubości pierwszej warstwy.
• W przypadku próbek DFG 60% oraz DFG 80% ustawienie w wodzie nie jest wymagane.

Efektywność działania wtórnej izolacji poziomej można według wytycznych WTA ocenić na trzy sposoby:

• przez pomiar parowania,
• metodą mikrofalową
• oraz poprzez próbę wodoprzepuszczalności.

Pomiar parowania prowadzi się po umieszczeniu na górnej powierzchni muru badawczego specjalnego klosza („dzwonu”), tworzącego zamkniętą, szczelną przestrzeń, dzięki czemu wilgoć może się do niej dostać wyłącznie z górnej powierzchni próbki (RYS. 9). Kontrolę ilości wilgoci, jaka wyparowuje z muru, prowadzi się umieszczając po kloszem pojemnik z substancją posiadającą zdolność do pobierania wilgoci z otoczenia (np. żelem krzemionkowym, określanym potocznie jako silikażel lub silica gel) i regularne ważenie zasobnika. Dodatkowo, w celu monitorowania i zapisu warunków klimatycznych, pod kloszem umieszcza się również specjalny rejestrator.

W przypadku metody mikrofalowej wykonuje się pomiary wilgotności muru przy użyciu wilgotnościomierza elektronicznego. Aby pomiary wykonywane były zawsze w tym samym miejscu, jeszcze przed rozpoczęciem badania na murze doświadczalnym należy oznaczyć trzydzieści (po piętnaście na każdej stronie) punktów pomiarowych zgodnie ze schematem, jaki przedstawia RYS. 10.

Wynik badania stanowi średnia z dziesięciu pojedynczych pomiarów wykonanych w każdym z punktów kontrolnych.

• Pomiar zawilgocenia należy prowadzić w tym samym czasie na murach zainiektowanych oraz próbce referencyjnej.
• Przed przystąpieniem do kolejnej serii pomiarów należy przeprowadzić kalibrację na próbce z trzech warstw cegieł, grubości i szerokości jednej cegły, której faktyczną wilgotność należy określić metodą wagowo-suszarkową.

Próba wodoprzepuszczalności, określana również jako metoda WDL (od niem. Wasserdurchlassenversuch) lub pomiar objętościowy, bazuje na rejestracji ilości wody, jaka odparowuje z przekroju muru w jednostce czasu. Schemat działania metody obrazuje RYS. 11.

Pomiarom podlega tu ilość wody (w litrach lub mililitrach) jaka dyfunduje w ciągu doby z jednego metra kwadratowego horyzontalnego przekroju muru. Aby uwzględnić parowanie swobodne z lustra wody w cylindrze pomiarowym, rejestruje się również parowanie wody w cylindrze referencyjnym, o takich samych wymiarach co cylinder wchodzący w skład stanowiska, jakie obrazuje RYS. 11.

Ocenę skuteczności danego środka iniekcyjnego prowadzi się poprzez porównanie parametrów murów poddanych iniekcji oraz muru referencyjnego, przy czym parametr muru referencyjnego określa się po 60 dniach od rozpoczęcia badania.

Bez względu na który z trzech sposobów prowadzona będzie ocena funkcjonowania wtórnej izolacji poziomej, potwierdzenie skuteczności środka iniekcyjnego możliwe będzie dopiero wówczas, gdy spełnione będą następujące kryteria:

• ilość odparowanej wody, wilgotność (średnia z 30 punktów pomiarowych) lub wodoprzepuszczalność muru poddanego iniekcji musi zostać zredukowana co najmniej o 50% w stosunku do próbki referencyjnej (należy podać okres spełnienia kryterium skuteczności),
• ilość odparowanej wody, wilgotność lub wodoprzepuszczalność muru poddanego iniekcji w czasie prowadzenia badań nie może wzrastać w stosunku do próbki referencyjnej.

Opisane powyżej metody badań skuteczności nie mogą stanowić bezpośredniego przełożenia na uzyskanie takich samych albo bardzo zbliżonych efektów na konkretnych obiektach budowlanych, nie uwzględniają bowiem szeregu innych czynników, niemożliwych do założenia dla wszystkich spotykanych zastosowań (np. stopnia przesiąknięcia wilgocią czy poziomu zasolenia muru) [12]. Pozwalają jednak dokonać porównania między poszczególnymi środkami iniekcyjnymi dostępnymi na rynku, jak również wskazują niektóre zalety lub ograniczenia poszczególnych preparatów.

Literatura

1. B. Monczyński, „Wtórne hydroizolacje poziome wykonywane w technologii iniekcji”, „IZOLACJE” 7/8/2019, s. 104–114.
2. B. Monczyński, „Mechaniczne metody wykonywania wtórnych hydroizolacji poziomych”, „IZOLACJE” 9/2019, s. 104–108.
3. WTA Merkblatt 4-10-15/D, „Injektionsverfahren mit zertifizierten Injektionsstoffen gegen kapillaren Feuchtetransport”, 2015, s. 22.
4. F. Frössel, „Osuszanie murów i renowacja piwnic”, Polcen, Warszawa 2007.
5. J. Weber, „Horizontalsperren im Injektionsverfahren”, [w:] „Bauwerksabdichtung in der Altbausanierung: Verfahren und juristische Betrachtungsweise”, Wiesbaden: Springer Vieweg, 2018, s. 257–304.
6. B. Monczyński, „Nie tylko hydroizolacja – metody usuwania nadmiaru wilgoci z przegród budowlanych”, „IZOLACJE” 11/12/2019, s. 108–114.
7. B. Monczyński, „Zasolenie budynków i sposoby jego określania na potrzeby diagnostyki budowli”, „IZOLACJE” 3/2019, s. 96–101.
8. B. Monczyński, „Badanie wilgotności mineralnych materiałów budowlanych”, „IZOLACJE” 2/2019, s. 78–84.
9. B. Ksit, B. Monczyński, „Tynki na zawilgoconych przegrodach budowlanych”, „Inżynier Budownictwa” 2/2014, s. 87–91.
10. B. Monczyński, „Diagnostyka zawilgoconych konstrukcji murowych”, „IZOLACJE” 1/2019, s. 89–93.
11. B. Monczyński, „Transport wody w postaci ciekłej w porowatych materiałach budowlanych”, „IZOLACJE” 2/2020, s. 90–93.
12. B. Francke, „Izolacje przeciwwilgociowe murów wykonane metodą iniekcji – wymagania techniczne”, „Materiały Budowlane”, 3/2008, s. 5–6.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!