Jaki wpływ na wybrane materiały budowlane mają woda i wilgoć?

Wilgoć wchłonięta na powierzchni przegrody przemieszcza się w jej wnętrzu w różny sposób i pod różnymi postaciami. Zgodnie z teorią opracowaną przez Riebindera klasyfikuje się trzy rodzaje wiązań wilgoci z materiałem w zależności od ich trwałości:

• wiązanie chemiczne – najbardziej trwałe, w którym woda pod postacią cząstek kryształów nie bierze udziału w procesie wymiany wilgoci,
• wiązanie fizykochemiczne – charakterystyczne dla wilgoci sorpcyjnej, która występuje na powierzchni porów i w strukturze materiału,
• wiązanie fizykomechaniczne – najmniej trwałe, w którym wilgoć pod postacią cieczy utrzymuje się i przemieszcza na skutek sił napięcia powierzchniowego oraz sił związanych ze zjawiskiem podciągania kapilarnego; woda kapilarna wypełnia częściowo makro- i mikrokapilary i występuje w postaci błonek na powierzchniach [2].

Na podstawie prowadzonych badań i obserwacji w konstrukcjach murowych stwierdzono, że wilgoć i woda mogą się pojawić wskutek (rys.):

• absorpcji wilgoci zawartej w powietrzu przez porowate i higroskopijne materiały i zaprawy,
• przenikania pary wodnej w pory i szczeliny i skraplania się jej wewnątrz konstrukcji lub na jej powierzchni,
• zamakania powierzchniowego podczas opadów atmosferycznych lub infiltracji i wsiąkania w mury wody z innych źródeł,
• kapilarnego podciągania wody z podłoża.

Skutki oddziaływania wody

Wskutek działania opadów atmosferycznych, rosy i mgły woda i wilgoć mają możliwość przenikania do wnętrza struktury materiału, co powoduje jego zniszczenie. W zależności od miejsca i ilości wody materiały budowlane ulegają zniszczeniu przez:

• pogorszenie izolacyjności termicznej budowli (fot. 1, na górze),
• migrację soli rozpuszczalnych z otoczenia lub rozpuszczanie soli zawartych w samym materiale (fot. 2),
• powstanie spękań, wypłukiwanie i rozsadzanie zapraw, cegieł (fot. 3),
• powstanie plam, zacieków, złuszczeń (fot. 4),
• rozwój czynników biologicznych (grzybów, glonów itp.),
• czynników chemicznych (pogorszenie mikroklimatu) (fot. 5).

Konstrukcje murowe narażone na silne nagrzewanie promieniami słonecznymi lub poddane działaniu niskich temperatur doznają wahań wymiarów przestrzennych. W związku z tym można zaobserwować na powierzchni murów drobne rysy i spękania, deformacje w postaci zwichrzeń i wybrzuszeń oraz wzrost kruchości materiałów. Rysy i spękania stwarzają sprzyjające warunki do penetracji wilgoci i opadów atmosferycznych.

Zmiany temperatury, zmiany wilgotności powietrza i przenikające opady atmosferyczne wywołują różne skutki. Przede wszystkim w materiałach i konstrukcjach daje się zauważyć osłabienie spoistości struktury. Kamienie, cegła i zaprawa stają się bardziej porowate, zaczynają pęcznieć i kruszeć, ujawniają ubytek substancji i w związku z tym zmniejsza się ich ciężar właściwy oraz obniżają się własności mechaniczne. Działanie to powoduje z kolei powstanie naprężeń wewnętrznych, które przy jednoczesnym działaniu nierównomiernie rozłożonych sił zewnętrznych prowadzi do lokalnej koncentracji naprężeń, deformacji, spadku wytrzymałości i zniszczenia murów [1].

Tworzywo prawie wszystkich materiałów i konstrukcji murowych odznacza się większą lub mniejszą porowatością, przepuszczalnością, skłonnością do pęcznienia i zmian wskutek działania otaczającego klimatu [1].

W tabeli przedstawiono orientacyjne wartości porowatości wybranych materiałów budowlanych. W przypadku higroskopijnego wchłaniania wilgoci materiał budowlany pochłania tyle wilgoci, ile jest możliwe z powietrza oraz proporcjonalnie do stopnia jego zasolenia. Przyjmuje się, że mur zawierający sole chłonie zdecydowanie więcej wilgoci z powietrza w stosunku do tzw. wilgoci równowagi lub wyrównanej materiału budowlanego bez soli [1]. Destrukcyjne działanie wody i wilgoci jest zatem tym intensywniejsze, im więcej do murów przenika rozpuszczonych substancji niszczących materiały.

Układ materiałowy jest podatny na migrację rozpuszczalnych soli tworzących wykwity, jeśli spełnione są następujące warunki:

• istnieje źródło soli rozpuszczalnych w wodzie,
• istnieje możliwość przenikania do muru wody, w której sole zostaną rozpuszczone,
• występuje czynnik powodujący ruch roztworu soli [3].

Wszystkie plamy, osady i naloty powstające na materiałach budowlanych w wyniku obecności soli nazywa się potocznie wykwitami solnymi [1]. W zależności od źródła wilgoci na materiałach budowlanych może pojawić się wykwit [4]:

• pierwotny – powstający w wyniku migracji związków chemicznych z materiału ceramicznego i ze świeżej zaprawy, związany z wysychaniem wilgoci technologicznej,
• wtórny – powstający w wyniku penetracji muru przez wodę deszczową lub kondensacyjną. Obecność soli w murach sprawia, że zniszczenie zachodzi zawsze niezależnie od aktywności soli, własności materiałów i warunków. Jedynie rozmiar zniszczenia jest kwestią czasu. W warunkach naturalnych zjawiska wysychania i zawilgocenia murów występują naprzemiennie, wobec tego działanie soli na mury podlega cyklom, na zmianę oddziałując chemicznie w postaci roztworów i fizycznie w stanie stałym. W początkowej fazie mają one znaczenie tylko estetyczne, następnie z upływem czasu szkodliwe sole mineralne powodują rozsadzenia, pęknięcia i zniszczenia (fot. 6–7). Obecność soli w murach wywołuje również łuszczenie powłok malarskich lub odpadanie tynku.

Przeciwdziałanie wpływowi wody i wilgoci na materiał budowlany

Etap projektowania

Zapewnienie warunków odpowiedniego mikroklimatu w pomieszczeniach przeznaczonych na pobyt ludzi można osiągnąć dzięki wykluczeniu kondensacji powierzchniowej i ograniczeniu wielkości kondensacji wewnątrz przegrody. Nie należy także dopuszczać do podciągania kapilarnego wody gruntowej i wilgoci przez ściany i podłogi na gruncie. W tym celu stosuje się w budynku izolacje poziome i pionowe. Jednak zastosowanie właściwych materiałów i wyrobów nie zawsze jest gwarancją osiągnięcia sukcesu. Należy również zadbać o właściwe wykonawstwo i późniejszą eksploatację obiektu zgodnie z jego przeznaczeniem. Przeciwdziałanie wpływom wilgoci i wody powinno zatem odbywać się na etapie projektowania, wykonawstwa i użytkowania.

Na etapie projektowania należy uwzględnić następujące wytyczne:

• odpowiednie dobranie układów warstw w przegrodach,
• właściwe zaprojektowanie izolacji przeciwwilgociowej i przeciwwodnej,
• uwzględnienie kondensacji pary wodnej w przegrodach budowlanych.

Zdolność materiałów do przepuszczania pary wodnej ma wpływ na dobór i układ warstw w przegrodzie. W każdej jednak przegrodzie, niezależnie od rodzaju materiału izolacyjnego i zastosowanego układu warstw, nieciągłe wykonanie warstwy termoizolacji lub pozostawienie szczelin na stykach płyt może powodować wykraplanie i gromadzenie się wilgoci, destrukcję materiału izolacyjnego i niszczenie przegrody. Źle dobrane i nieprawidłowo ułożone materiały izolacyjne są przyczyną większych strat ciepła, a więc wyższych rachunków za ogrzewanie, i szybkiego niszczenia elementów konstrukcyjnych budynku.

Właściwie wykonana hydroizolacja skutecznie chroni przed wilgocią i wodą, decyduje o prawidłowej eksploatacji budynku oraz jest gwarancją jego trwałości. Hydroizolacje stosowane są w tych częściach budynku, które narażone są na bezpośrednie działanie wilgoci i wody. Jest to warunek konieczny, aby w domu było sucho i bezpiecznie. Jeśli brakuje izolacji lub uległa ona uszkodzeniu, w przegrodzie budowlanej następuje zwiększenie ilości pary wodnej i wody. Przykładowe materiały do izolacji przeciwwilgociowej i przeciwwodnej to: papy, folie wysoko- i niskoparoprzepuszczalne, lepiki i lepiszcza, smoły i asfalty.

Dla każdej przegrody zewnętrznej i jej złącza powinno się wykonywać dokładne obliczenia w zakresie sprawdzenia występowania ryzyka kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody oraz kondensacji międzywarstwowej. Obliczenia w tym zakresie przeprowadza się zgodnie z normą PN-EN ISO 13788:2003 [5]. Procedury obliczeniowe w zakresie ochrony wilgotnościowej przegród zewnętrznych i ich złączy zawarte są w artykule „Złącza ścian z ceramiki poryzowanej w świetle nowych wymagań wilgotnościowych” [6].

Etap wykonawstwa

Na tym etapie należy zadbać o właściwy dobór materiałów oraz jakość wykonywanych robót. Przy rozważnym i przemyślanym postępowaniu i prawidłowym wyborze odpowiedniej technologii wykonania robót można znacznie zmniejszyć koszty budowy i ryzyko zawilgocenia.

Etap eksploatacji

Budynek mieszkalny należy utrzymywać w należytym stanie technicznym i estetycznym, nie dopuszczając do nadmiernego pogorszenia jego właściwości użytkowych i sprawności technicznej. W tym celu ustawodawca przewidział system kontroli stanu technicznego obiektów budowlanych.

Obiekty budowlane powinny być w czasie ich użytkowania poddawane przez właściciela lub zarządcę:

• okresowej kontroli, co najmniej raz w roku, polegającej na sprawdzeniu stanu technicznej sprawności:
  • elementów budynku, budowli i instalacji narażonych na szkodliwe wpływy atmosferyczne i niszczące działanie czynników występujących podczas użytkowania obiektu,
  • instalacji urządzeń służących ochronie środowiska,
  • instalacji gazowych oraz przewodów kominowych (dymowych, spalinowych i wentylacyjnych);
• okresowej kontroli, co najmniej raz na 5 lat, polegającej na sprawdzeniu stanu sprawności technicznej i wartości użytkowej całego obiektu budowlanego, estetyki obiektu oraz jego otoczenia; kontrolą tą powinno być objęte również badanie instalacji elektrycznej i piorunochronnej w zakresie stanu sprawności połączeń, osprzętu, zabezpieczeń i środków ochrony od porażeń, oporności izolacji przewodów oraz uziemień instalacji i aparatów.

W przypadku gdy obiekt budowlany jest w nieodpowiednim stanie technicznym, szpeci otoczenie, jest użytkowany niezgodnie z przeznaczeniem bądź w sposób zagrażający życiu lub zdrowiu ludzi, środowisku lub bezpieczeństwu mienia, właściwy organ wydaje decyzję nakazującą usunięcie stwierdzonych nieprawidłowości [7].

Podsumowanie

Woda i wilgoć wywierają niszczący wpływ na materiały i przegrody budowlane. Przemieszczająca się woda wypłukuje wszystkie możliwe rozpuszczalne substancje z materiału, przez który wędruje. Zawilgocone materiały charakteryzują się niższymi parametrami wytrzymałościowymi i cieplno-wilgotnościowymi, co często prowadzi do lokalnych przeciążeń elementów murowych, deformacji, wybrzuszeń, odspojeń, pogorszenia termoizolacyjności, mikroklimatu oraz ogólnego wyglądu zewnętrznych warstw elewacyjnych.

Literatura

1. W. Borusewicz, „Konserwacja zabytków budownictwa murowanego”, Warszawa 1985, s. 73–79.
2. A. Dylla, „Praktyczna fizyka cieplna budowli. Szkoła projektowania złączy budowlanych”, Wydawnictwo Uczelniane UTP, Bydgoszcz 2009.
3. F. Frössel, „Osuszanie murów i renowacja piwnic”, Polcen, Warszawa 2007.
4. J. Bensted, „The chemistry of efflorescence”, „Cement – Wapno – Beton”, nr 4/2001, s. 133–142.
5. PN-EN ISO 13788:2003, „Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni i wewnętrznej kondensacji. Metody obliczania”.
6. K. Pawłowski, K. Kończal, „Złącza ścian z ceramiki poryzowanej w świetle nowych wymagań wilgotnościowych”, „IZOLACJE”, nr 4/2010, s. 22–25.
7. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 marca 2009 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2009 r. nr 56, poz. 461).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!