Trwałość balkonów i loggii - błędy projektowe i wykonawcze

Uszkodzenia i defekty występujące w balkonach i loggiach są następstwem działania destrukcyjnych czynników zewnętrznych oraz niewłaściwego opracowania projektu ich realizacji lub naprawy, a także, coraz częściej, niewłaściwego doboru materiałów.

Zagadnienia te są traktowane dość pobłażliwie, a przecież postępująca degradacja stanu technicznego balkonów i loggii zagraża bezpieczeństwu ich eksploatacji, a także korzystających z nich ludzi [1]. Wymagania im stawiane, m.in. w zakresie jakości wykończenia zewnętrznych powierzchni, ochrony przed wilgocią i właściwej izolacyjności termicznej, są znacznie mniejsze niż te dotyczące pozostałych elementów budynków.  

Wpływ warunków klimatycznych na uszkodzenia balkonów i loggii

Amplitudy temperatur w naszej strefie klimatycznej dochodzą do kilkudziesięciu stopni Celsjusza. Przy niewłaściwym doborze rozwiązania systemowego lub po zastosowaniu rozwiązań niekompetentnych wykonawców woda wnika przez mikropory w spoinach lub mikropęknięcia na styku spoina–płytka pod okładziną, nasącza jastrych i gromadzi się w zagłębieniach znajdujących się w warstwie hydroizolacji.

Na skutek ogrzania okładziny przez słońce wzrasta ciśnienie pary wodnej i wilgoć ponownie wydostaje się spod okładziny, a dodatkowo pozostawia na powierzchniach spoin wykwity wapienne.

W okresach ujemnej temperatury woda zamarza i wysadzinowe działanie lodu doprowadza do odprysków na płytkach. Niestety, coraz częściej stosowane są na zewnątrz płytki o nieodpowiedniej mrozoodporności i zbyt dużej nasiąkliwości.

Warunki te nie są również obojętne dla blach okapowych [2]. Uszkodzenia i nieprawidłowości pojawiają się dość powszechnie zarówno w nowych, jak i wyremontowanych obiektach. Stąd w pełni uzasadnione jest określanie balkonów i loggii jako słabych miejsc w budynkach.

Przedstawienie problemu na przykładzie

Po kilku latach od wykonania prac remontowych na jednym z poznańskich osiedli mieszkaniowych w większości budynków w strefie loggii pojawiły się odpryski na powierzchni płytek ceramicznych. Stwierdzono także ich zarysowania oraz występowanie białych wykwitów zarówno w obszarze odprysków, jak i stref zarysowań czy spoin.

Powszechne było odspajanie i odpadanie płytek ceramicznych na czołach loggii (fot. 1–3). Niestety, jest to coraz powszechniejsze zjawisko, i to na terenie całej Polski, dlatego warto przyjrzeć mu się nieco bliżej.

W losowo wybranych loggiach dokonano odkrywek w strefie środkowej i w pobliżu blach okapowych aż do powierzchni prefabrykowanej płyty loggiowej. W odkrywkach stwierdzono porowaty, słabo zagęszczony, silnie zawilgocony i kruszący się beton drobnoziarnisty.

Zaobserwowano także sedymentację kruszywa przy górnej powierzchni betonu (pod płytkami). Można domniemywać, że nie zostało tam zastosowane odpowiednie rozwiązanie systemowe, a w ramach oszczędności i obniżenia kosztów została użyta domieszka chemiczna powodująca sklejanie się struktury.

Zarejestrowano również zły stan techniczny hydroizolacji lub wręcz jej brak. Z wykonanych odkrywek pobrano próbki betonu, płytek ceramicznych, blachy okapowej i hydroizolacji.

Obserwacja pobranych z poszczególnych pionów malowanych blach okapowych wykazała znaczny stopień ich skorodowania (rdza zwykła). Stwierdzono w nich zaawansowany proces korozyjny na styku blachy z betonem gładzi i płytą betonową loggii.

Na powierzchniach wszystkich blach, w miejscach ich kontaktu z betonem, występują sole (węglany i tlenki) (fot. 4 i 5). Hydroizolacja o zadowalającym stanie technicznym zachowała się jedynie pod blachami okapowymi, a w pozostałej części uległa spękaniu, skruszeniu i rozkładowi na bitum oraz osnowę (fot. 6).

Zakres badań i wyniki

W ramach przeprowadzonych badań laboratoryjnych wykonano następujące oznaczenia zastosowanego betonu drobnoziarnistego: określenie nasiąkliwości, odczynu pH oraz gęstości objętościowej. Każdy z wyników był średnią z trzech oznaczeń.

Określenia nasiąkliwości pobranego betonu gładzi dokonano metodą suszarkowo-wagową, a uzyskane wyniki wahały się od 11,2% do 11,4%. Wszystkie oznaczone nasiąkliwości betonu są zbliżone i przekraczają wartość 11%. Zgodnie z pkt 5.2 normy PN­‑88/B­‑06250 [3] w przypadku betonów narażonych na bezpośrednie działanie czynników atmosferycznych nasiąkliwość betonu nie powinna być większa niż 5%.

Pomiary pH wyciągów wodnych zmielonych, uśrednionych próbek betonu pobranych z różnych lokalizacji wykonano za pomocą Pehametru N5170E. Do badań użyto kombinowanej elektrody szklanej. Uzyskane wyniki zmieniały się od pH =10,49 do 11,09. Typowa wartość pH dla betonów zwykłych wynosi od 12,3 do 12,7. Wartość pH równa 11,8 jest graniczną wartością, przy której stabilne są fazy C-S-H i glinokrzemianowe w kamieniu cementowym. Beton przy pH < 11,8 przestaje być ochroną dla stali. Jak widać, wszystkie pobrane próbki charakteryzowały się pH < 11,8.

Oznaczenie gęstości objętościowej betonu wykonano w odniesieniu do próbek wysuszonych do stałej masy, a uzyskane wyniki wahały się od 1759 kg/m3 do 1802 kg/m3. Gęstość objętościowa betonu drobnoziarnistego dla wszystkich loggii charakteryzowała się zgodnie z PN-EN 206-1:2003 [4] (pkt 3.1.7) gęstością niepoprawną dla betonu zwykłego. Jedynie gęstość objętościowa pomiędzy 2300 a 2400 kg/m3 jest gęstością dobrze charakteryzującą większość betonów konstrukcyjnych, a wartość 2100 do 2200 kg/m3 – większość gładzi cementowych.

Ponadto w celu określenia rodzaju i struktury związków powstałych zarówno w betonie, jak i w stalowej blasze okapowej, wykonano badania mikroskopowe. Badania te przeprowadzono przy użyciu mikroskopu skaningowego typu VEGA TS 5135 MM, przy niskiej próżni w elektronach odbitych na próbkach nienapylonych. W takcie badań wykonano zdjęcia charakterystycznych obszarów badanych próbek. Niektóre wyniki pokazano na fot. 7–14.

Na podstawie analizy obserwowanych obszarów i zdjęć można stwierdzić:

• dla próbek betonu (fot. 7–10) widoczne są: porowata struktura, odsłonięte ziarna kruszywa połączone niewielkimi ilościami kamienia cementowego, liczne spękania matrycy cementowej, znaczne wypłukanie faz cementowych, stosunkowo niedużo portlandytu, monosiarczanu, bardzo dużo etryngitu w formie krystalicznej o różnej morfologii i w trakcie powstawania, gips, węglany wapniowe, stosunkowo niewiele faz C-S-H drobnokrystalicznych i żelowych,
• na powierzchniach stalowej blachy okapowej (fot. 11–14) widoczne są produkty korozji będące efektem reakcji między wypłukanymi związkami wapnia z betonu a SO₂ i CO₂ z atmosfery (węglan wapnia, etryngit) oraz produkty korozji stali (węglan cynku, tlenki i węglany żelaza).

Również pobrane z wybranych loggii płytki poddane zostały badaniom laboratoryjnym w celu określenia ich nasiąkliwości metodą suszarkowo-wagową – nasączano próbki do stałej masy (maksymalne nasycenie).

Z wykonanych badań wynikało, że większość pobranych próbek wykazywała nasiąkliwość znacznie przekraczającą 3% (3,0–4,8%). Średnio cała grupa badanych próbek miała wilgotność 3,7%, co także znacznie przekracza wartość 3%. W przypadku powierzchni odkrytych zastosowana okładzina musi być odporna na związki chemiczne i zmienne warunki atmosferyczne.

Płytki zewnętrzne powinny być bardzo mało nasiąkliwe (E  <  0,5%) lub o małej nasiąkliwości (0,5%  <  E  <  3%), zgodnie z normą PN-ISO 13006:2001 [5] oraz PN-EN 176:1996 [6]. W związku z tym nasiąkliwość takich płytek badana zgodnie z normą PN-EN ISO 10545­‑3:1999 [7] powinna być mniejsza od 0,5%, a w najgorszym wypadku mniejsza niż 3%.

Poza tym analizowane płytki ceramiczne powinny być mrozoodporne zgodnie z normą PN-EN ISO 10545­­‑12:1999 [8], odporne na środki domowego użytku – spełniać co najmniej wymagania klasy GB, zgodnie z normą PN-EN ISO 10545-13:1999 [9]. Niestety, zastosowane płytki nie spełniały tych kryteriów.

W analizowanym przypadku jako hydroizolacji użyto jednej warstwy papy. W celu określenia wybranych cech technicznych zastosowanej papy wykorzystano fragmenty spod blach okapowych, które nadawały się jeszcze do badania. Ogólna ocena hydroizolacji wykazała, że prawdopodobnie stosowano różne rodzaje pap.

Do badań użyto odspojonego fragmentu papy o wymiarach ok. 100×150 mm. Poniżej przedstawiono wyniki badań podstawowych:

• gramatura osnowy – ok. 115 g/m²,
• rodzaj osnowy – welon szklany przeszywany,
• gramatura papy – ok. 4700 g/m²,
• rzeczywista grubość papy – ok. 3,4 mm.

Na postawie analizy tych wyników należy stwierdzić, że zastosowano papę podkładową zgrzewalną, niemodyfikowaną, o nominalnej grubości ok. 4 mm, wykonaną z asfaltu oksydowanego, na osnowie z welonu szklanego przeszywanego o gramaturze ok. 115 g/m2. Praktycznie jest to papa, którą można zastosować jako warstwę podkładową pokrycia dachowego o dużym spadku.

Jako hydroizolację bitumiczną powłokową loggii, balkonu czy tarasu należało zastosować co najmniej papę izolacyjną modyfikowaną SBS, termozgrzewalną, o minimalnej gramaturze osnowy 200 g/m2. Użytego rodzaju papy już od wielu lat praktycznie nie stosuje się jako hydroizolacji, gdyż nie spełnia ona wymagań podstawowych.

Stopień zniszczenia pozostałej hydroizolacji świadczył o możliwym zastosowaniu również innych rodzajów pap, w tym zwykłych pap asfaltowych.

Podsumowanie

Na podstawie opisu stanu istniejącego, wykonanych badań oraz analiz można stwierdzić, że obserwowane zjawiska są spowodowane błędami natury wykonawczej, a mianowicie brakiem odpowiedniej szczelności na styku stalowych blach okapowych i betonu drobnoziarnistego, pełniącego rolę gładzi oraz w wyniku całkowitego skorodowania hydroizolacji.

Tą drogą przedostawała się woda z opadów atmosferycznych (m.in. przez podciąganie) i z eksploatacji obiektu (mycie) oraz wilgoć z powietrza. Na tę sytuację znacząco wpłynęło niewłaściwe wyprofilowanie blachy okapowej, które ułatwiło wpływ wód deszczowych w styk stalowej blachy okapowej i betonu (rys.).

Wilgoć zawarta i utrzymująca się w betonie powodowała powolne rozpuszczanie związków wapnia z kamienia cementowego. Wilgoć ta pochodząca z wód opadowych, czyli wód miękkich o małej twardości węglanowej, spowodowała powstanie korozji ługującej.

Ługowanie jest procesem dyfuzyjnym, na którego przebieg istotnie wpływa szybkość przepływu i ciśnienie wody. Agresywność wód miękkich zwiększa się w niższych temperaturach [10]. Ługowanie wodorotlenku wapnia rozpoczyna się od warstw powierzchniowych. W miarę upływu czasu Ca(OH)2 jest odprowadzany z coraz głębszych warstw do środowiska [11]. W wodzie opadowej rozpuściły się także obecne w powietrzu związki siarki, ich działanie wywołało korozję siarczanową.

Produkty tej korozji obserwujemy w badaniach mikroskopowych (fot. 7–10). Stalowe blachy okapowe, w miejscach kontaktu z betonem stanowiącym gładź, znajdowały się stale w środowisku wilgotnym. W związku z tym na stalowych blachach okapowych obserwuje się różne etapy korozji stali, od powierzchniowej z przewagą produktów korozji powłoki cynkowej, aż po wżery (dziury) w stali, w których na obrzeżach dominują tlenki żelaza.

Badania również potwierdziły zastosowanie niewłaściwych płytek ceramicznych. Ich jedynym plusem prawdopodobnie była niska cena. To samo można powiedzieć o zastosowanej hydroizolacji. Zaskakujące jest, że przy dostępie do tak dużej liczby rozwiązań systemowych w celu zwiększenia zysku stosuje się tak przestarzałe i niepoprawne rozwiązania.

Na podstawie przeprowadzonych analiz i ocen nasuwają się wnioski dotyczącego podstawowych wytycznych postępowania w przypadku prac wykończeniowych balkonów i loggii. W trakcie prowadzenia tych prac należy zawsze stosować rozwiązania systemowe i w żadnym wypadku nie należy mieszać ze sobą systemów ani stosować bez kontroli wątpliwych, tanich rozwiązań.

Niezbędne jest stosowanie właściwej hydroizolacji, ponieważ obniżanie kosztów na niepoprawnym profilowaniu blach okapowych może prowadzić w krótkim czasie do wymiany wszystkich warstw.

Literatura

1. T. Błaszczyński, A. Łowińska-Kluge, „Korrosionserscheinungen an Balkonen und Loggien – Ursachen und Vermeidung”, „Bautechnik”, nr 10/2006, s. 715–720.
2. T. Błaszczyński, A. Łowińska-Kluge, „Corrosion behaviour of zinc, galvanized, mild steel in water-concrete environment”, „Corrosion”, nr 11/2007, s. 1063–1069.
3. PN-88/B-06250, „Beton zwykły”.
4. PN-EN 206-1:2003, „Beton. Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność”.
5. PN-ISO 13006:2001, „Płytki i płyty ceramiczne. Definicje, klasyfikacja, właściwości i znakowanie”.
6. PN-EN 176:1996, „Płytki i płyty ceramiczne prasowane na sucho o małej nasiąkliwości wodnej E  £  3 procent. Grupa BI”.
7. PN-EN ISO 10545-3:1999, „Płytki i płyty ceramiczne. Oznaczanie nasiąkliwości wodnej, porowatości otwartej, gęstości względnej pozornej oraz gęstości całkowitej”.
8. PN-EN ISO 10545-12:1999, „Płytki i płyty ceramiczne. Oznaczanie mrozoodporności”.
9. PN-EN ISO 10545-13:1999, „Płytki i płyty ceramiczne. Oznaczanie odporności chemicznej”.
10. L. Czarnecki, T. Broniewski, O. Henning, „Chemia w budownictwie”, Arkady, Warszawa 1994.
11. Z. Ściślewski, „Ochrona konstrukcji żelbetowych”, Arkady, Warszawa 1999.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!