Badanie skuteczności prac i preparatów do wykonywania przepony poziomej

Iniekcja jest skuteczna jedynie przy kapilarnym podciąganiu wilgoci. Jeżeli mamy do czynienia z innymi źródłami zawilgoceń (opady, woda z roztopów, higroskopijny pobór wilgoci, woda nienapierająca, woda pod ciśnieniem), należy stosować dodatkowe środki zaradczo-flankujące.

Podstawą do rozpoczęcia prac naprawczych jest wykonanie szczegółowych badań wstępnych. Będą to przede wszystkim badania zawilgocenia (tzw. bilans wilgoci), stanowiące podstawę do wybrania odpowiedniego preparatu iniekcyjnego, obszaru jego zastosowania oraz późniejszej kontroli.

Jak zatem rozumieć wymóg skuteczności prac iniekcyjnych? Skoro rezultatem jest obniżenie zawilgocenia elementu powyżej przepony do poziomu zawilgocenia wywołanego własnościami higroskopijnymi, to przez skuteczność należy rozumieć nie tylko zdolność preparatu do wytworzenia skutecznej bariery przerywającej podciąganie kapilarne, lecz także jej trwałość w czasie.

Na skuteczność przepony poziomej ma wpływ wiele czynników. Zacznijmy od skuteczności fizycznie wykonanych prac.

Instrukcja WTA 4-10-15 [1] wskazuje na możliwość wykonania badań kontrolnych skuteczności wykonanej przepony na obiekcie. Wynika to z faktu, że prawidłowe, tzn. zgodne z wytycznymi ww. instrukcji, wykonanie przepony powinno po około 2 latach dawać wyraźny efekt spadku wilgotności przegrody powyżej przepony. Można to sprawdzić, porównując wilgotność materiału powyżej i poniżej przepony, z uwzględnieniem oczywiście warunków klimatycznych, sposobu użytkowania obiektu itp.

Przez analogię do instrukcji WTA Merkblatt 4-7-15 [2] skuteczność W wykonanych prac można określić wzorem:

gdzie:

F_v - wilgotność masowa przed wykonaniem prac, [%],

F_n - wilgotność masowa po wykonaniu prac, [%],

F_h - wilgotność równowagowa po wykonaniu prac, [%]; w uzasadnionych przypadkach wartość ta może być przyjęta jako zero, jednak decyzja taka musi wynikać z indywidualnych przesłanek (przy minimalnym lub żadnym obciążeniu solami).

Badania takie, aby ich wyniki były miarodajne, muszą być szczegółowo zaplanowane i przeprowadzone - chodzi o pomiary wykonywane w konkretnych, tych samych miejscach, za pomocą miarodajnych metod (np. metody bezpośrednie), na wynik których nie mają wpływu ewentualne sole znajdujące się w murze.

Prace hydroizolacyjne (wykonanie przepony) można uznać za skuteczne, gdy:

• ich skuteczność jest nie mniejsza niż 70%,
• stopień przesiąknięcia wilgocią jest nie większy niż 20%,
• wyniki przeprowadzonych po sobie, zaprogramowanych w ciągu pewnego czasu badań pozwalają na oszacowanie skuteczności na minimum 70%.

Zwykle przyjmuje się, że są to 2 lata. WTA stawia tu jednak warunek, że wyniki ostatniego pomiaru skuteczności muszą wykazywać przynajmniej połowę wartości prognozowanej.

Podstawą skuteczności jest poprawne wykonanie prac, przy czym na wspomnianą poprawność prac ma wpływ:

• okres, w którym wykonywano prace iniekcyjne,
• minimalna i maksymalna temperatura podłoża,
• wilgotność względna powietrza,
• zastosowany preparat iniekcyjny,
• rodzaj (baza) preparatu iniekcyjnego,
• zasada działania preparatu iniekcyjnego,
• wilgotność iniektowanego muru,
• stopień przesiąknięcia wilgocią muru,
• grubość ściany,
• rodzaj materiału ściany i rodzaj muru (cegła, cegła wapienno-piaskowa, piaskowiec, kamień naturalny, beton; mur mieszany, mur jednowarstwowy, wielowarstwowy; spoina zwietrzała, mocna itp.),
• inne istotne szczegóły (pustki, stara przepona itp.),
• sposób wykonywania iniekcji (ciśnieniowa, grawitacyjna, stosowany agregat/pompa, zastosowany dodatkowy osprzęt/zasobnik, jednorzędowa, dwurzędowa, dwustronna, średnica, rozstaw i kąt nachylenia otworów, głębokość nawiertów),
• usytuowanie rzędu otworów (kondygnacja podziemna, parter, piętro, poziom gruntu, ..... cm ponad poziomem otaczającego terenu, pod stropem, na dole ściany itp.),
• dodatkowe czynności - alkalizacja muru przed/po iniekcji, wstępne osuszanie pasa iniekcji itp.),
• zużycie materiału (zakładane, rzeczywiste).

Zastosowane przy iniekcji materiały tworzą w przekroju poziomym muru przeponę poziomą przerywającą podciąganie kapilarne. Charakteryzują ją następujące sposoby działania:

• na skutek osadzania się w porach i kapilarach pewnych substancji zmniejsza się ich średnica, co w skrajnych przypadkach może prowadzić do całkowitego zamknięcia światła kapilary i jej uszczelnienia.
• preparat iniekcyjny, oddziałując na ściany kapilar, hydrofobizuje je, co prowadzi do powstania niezwilżalnej warstwy (przegrody) nieposiadającej zdolności kapilarnego podciągania wody.
• na skutek właściwości preparatu do iniekcji następuje hydrofobizaja ścian kapilar, a także zwężenie ich światła, przy czym właściwości penetrujące preparatu muszą umożliwiać także przerwanie zarówno dużych, jak i małych kapilar.

Jednak preparat wprowadza się w mokry mur, czyli taki, którego kapilary wypełnione są wodą.

Wilgotność masowa W_m to stosunek masy wody znajdującej się w materiale do masy suchego materiału [%]. Jednak przepona jest skuteczna tylko wtedy, gdy źródłem zawilgocenia jest kapilarny pobór wody. Materiały typu cegła, kamień naturalny czy zaprawa są materiałami porowatymi, a zjawisko podciągania kapilarnego polega na przyciąganiu wody przez ścianki porów.

Preparaty do iniekcji mogą wypełniać zarówno rysy i pustki, jak również pory i kapilary. Do tego dochodzi sposób zachowania się wilgoci, a także preparatów iniekcyjnych - inny w porach, inny w kapilarach.

Istotna jest wielkość porów i stopień ich wypełnienia wilgocią oraz sposób, w jaki preparat iniekcyjny przerywa podciąganie kapilarne. Pory kapilarne charakteryzują się swobodną penetracją przez wilgoć kapilarną. Przez mikropory możliwy jest ruch wilgoci pod postacią pary wodnej, natomiast wypełnienie tego typu porów jest mocno utrudnione.

W przypadku porów powietrznych - ich wypełnienie jest możliwe tylko pod ciśnieniem. Dlatego też struktura porowatości (rozkład objętości porów w zależności od ich średnicy) ma zasadniczy wpływ na wybór metody i materiału do iniekcji.

Drugim istotnym parametrem jest ich łączna objętość. Z tego powodu badaniem determinującym dobór materiału iniekcyjnego jest tzw. bilans wilgoci - określenie istniejącego zawilgocenia masowego oraz oznaczenie maksymalnego poboru wody (wilgotności w stanie pełnego nasycenia). Iloraz tych wartości pozwala na określenie tzw. stopnia przesiąknięcia wilgocią. Na ich podstawie tworzy się poziome i pionowe "mapy zawilgoceń" (rozkład zawilgocenia w przegrodzie, w zależności od przyczyn, podano na RYS. 1-4).

Oprócz tego ustala się laboratoryjnie udział wilgoci higroskopijnej oraz stopień higroskopijnego przesiąknięcia wilgocią.

Wymogi badawcze zgodne z instrukcją WTA 4-11-16

Warto zauważyć, że instrukcja WTA 4-11-16 [3] wyraźnie nawiązuje do parametru zwanego stopniem nasycenia wilgocią, odwołując się do instrukcji WTA 4-11-02 [4]. Wynika to z przyjęcia tego właśnie współczynnika jako parametru determinującego użycie konkretnego iniektu. Na tym parametrze bazują wytyczne dotyczące badania skuteczności preparatów do iniekcji [1], dlatego jego oznaczenie jest podstawą do wybrania odpowiedniego preparatu iniekcyjnego, obszaru jego zastosowania oraz późniejszej kontroli. Te wszystkie dane oraz dodatkowe badania pozwalają określić, albo przynajmniej oszacować, w ogólnej wielkości zawilgocenia przegrody udział wilgoci podciąganej kapilarnie (wykonywanie iniekcji w murach, których zawilgocenie nie jest spowodowane podciąganiem kapilarnym, nie przyczyni się do odcięcia dostępu wilgoci).

Badania skuteczności preparatu iniekcyjnego [1] wymagają wykonania testowego muru, a przeprowadza się je dla trzech przedziałów definiowanych właśnie przez stopień przesiąknięcia wilgocią DFG (z niem. Durchfeuchtungsgrad - DFG). WTA wymaga przeprowadzenia badań dla DFG równego 60%, 80% oraz 95%.

W celu przeprowadzenia badań skuteczności preparatu iniekcyjnego konieczne jest wykonanie trzech testowych murków (FOT. 1-3). W dwóch wykonuje się iniekcje, trzeci, w którym nie wykonuje się iniekcji, służy do porównań.

Porównywalność i jednoznaczność wyników badań zapewniają szczegółowo zdefiniowane wymogi odnośnie cegieł i zaprawy murów testowych. Cegły i zaprawy wykorzystane do badań muszą cechować się następującymi parametrami:

• Cegła:
  - typ: cegła pełna, specjalna (jest to specjalny, ręcznie formowany typ cegieł, wykorzystywany do badań skuteczności preparatów iniekcyjnych),
  - wymiary [mm] - 240×115×71,
  - gęstość ρ_f[g/cm³] - około 1,65,
  - wytrzymałość na ściskanie ß_st[N/mm²] - około 30,
  - maks. nasiąkliwość masowa (pod ciśnieniem atmosferycznym) u_max[%] - około 11,
  - porowatość p [%] - około 30,
  - współczynnik nasiąkliwości kapilarnej w [kg/m²×h^1/2] - około 10.
• Zaprawa wapienna - iniekcja bezciśnieniowa:
  - wapno suchogaszone - 1 część objętościowa,
  - piasek - 4 części objętościowe,
  - konsystencja zaprawy - umożliwiająca aplikacje kielnią.
• Zaprawa wapienno-cementowa - iniekcja ciśnieniowa:
  - wapno suchogaszone - 2 części objętościowe,
  - cement CEM I 32,5 - 0,5 części objętościowej,
  - piasek - 8 części objętościowych,
  - konsystencja zaprawy - umożliwiająca aplikacje kielnią.

Instrukcja opisuje także szczegółowo sposób przygotowywania murków testowych oraz ich sezonowania, jak również sposób wiercenia otworów:

Przy iniekcji bezciśnieniowej dla każdej wartości granicznej stopnia przesiąknięcia wilgocią (60%, 80% i 95%) niezbędne jest wykonanie trzech murków testowych o wymiarach przedstawionych na RYS. 5-6. Grubość spoin poziomych powinna wynosić około 12 mm, pionowych - 10 mm.

Mur musi składać się z 5 warstw cegieł. Po wykonaniu murków muszą one przynajmniej przez 28 dni znajdować się w temperaturze pokojowej. Kąt nachylenia otworów nie powinien być większy niż 45° i nie mogą one być wykonane w dolnej i wierzchniej warstwie cegieł. Rozstaw osiowy otworów powinien wynosić 10-12,5 cm, a maksymalna średnica nawiertów 30 mm.

Po wykonaniu otworów należy je odpylić, np. przez odessanie lub przedmuchanie. Przy wykonywaniu otworów nie można dopuścić do zerwania przyczepności pomiędzy cegłą a zaprawą, spowodowałoby to zaburzenia kapilarnego transportu wilgoci, co dyskwalifikuje przydatność takiego murka. W dwóch murkach wykonuje się iniekcję, trzeci stanowi bazę porównawczą.

Przy iniekcji ciśnieniowej badanie następuje także dla trzech wartości stopnia przesiąknięcia wilgocią próbki (60%, 80% i 95) zatem niezbędne jest wykonanie trzech murków testowych (dla każdego zakresu badań) o wymiarach przedstawionych na RYS. 7-8.

Grubość spoin poziomych powinna wynosić około 12 mm, pionowych około 10 mm. Mur musi składać się z 7 warstw cegieł. Pierwszą warstwę cegieł stawia się na specjalnym ruszcie umieszczonym w kształtowniku uformowanym w literę U, umożliwiającym bezpieczne przenoszenie ścianki. Po wykonaniu ścianek konieczne jest ich przechowywanie przez przynajmniej 28 dni w temperaturze +23°C przy 50% wilgotności względnej powietrza.

Następnym etapem jest wykonanie nawiertów w sposób niepowodujący mechanicznego uszkodzenia fugi. Otwory mogą być wykonane w jednym lub dwóch rzędach, poziomo lub pod kątem nie większym niż 45°. Niedopuszczalne jest przechodzenie nawiertów przez dolną i wierzchnią warstwę cegieł. Rozstaw osiowy otworów powinien wynosić 10-12,5 cm, a maksymalna średnica nawiertów 30 mm. Po wykonaniu otworów należy je odpylić, np. przez odessanie lub przedmuchanie.

Murki przeznaczone do badań należy najpierw podgrzać do temperatury +60°C (maksymalny przyrost temperatury 5°/h) i przechowywać w tej temperaturze do uzyskania stałej masy. Po ostudzeniu do temperatury pokojowej murki nawilża się wodą do wysycenia. Na tej bazie określa się rachunkowo ilość wody niezbędną do uzyskania żądanego stopnia przesiąknięcia wilgocią.

W celu uzyskania wymaganego stopnia przesycenia wilgocią murki suszy się do stałej masy, po czym nawilża się z każdej strony, wykorzystując wcześniej wyliczoną ilość wody. Alternatywnie można wysyconą próbkę suszyć do momentu uzyskania żądanego współczynnika przesiąknięcia.

Po wchłonięciu wymaganej ilości wody próbki zabezpiecza się paroszczelną powłoką. Do rozpoczęcia właściwych badań wymagany jest jednakże czasokres rzędu 1-2 miesiące, pozwala on na równomierne zawilgocenie całej objętości próbki.

Tak precyzyjne warunki przygotowania murków do badań, jak również ustalania odpowiedniego współczynnika przesiąknięcia wilgocią mają na celu uzyskanie identycznych warunków brzegowych, niezbędnych do wykazania skuteczności (lub jej braku) różnych preparatów do iniekcji. Wytyczne WTA nie zabraniają stosowania przed rozpoczęciem iniekcji dodatkowych środków, np. zapobiegających niekontrolowanemu wyciekowi iniektu, lecz wymagają zaznaczenia tego faktu w protokole badań.

Przeprowadzanie prób badawczych

Iniekcję wykonuje się w murze o zadanym stopniu przesiąknięcia wilgocią, zgodnie z wytycznymi producenta preparatu iniekcyjnego.

• Dla iniekcji w murze przy stopniu przesiąknięcia wilgocią 95%, natychmiast po wykonaniu przepony, zarówno mury z nawiertami, jak i murek odniesienia umieszcza się w pojemniku z wodą, w taki sposób, aby połowa grubości dolnej warstwy cegieł znajdowała się w wodzie.
• Powierzchnie próbki zostają również zabezpieczone paroszczelną powłoką lub folią.
• Badanie skuteczności przepony rozpoczyna się najpóźniej 14 dni po iniekcji przy przechowywaniu w warunkach pokojowych.
• Gdy iniekcja wykonywana jest w próbce o stopniu przesiąknięcia wilgocią 80% lub 60%, to bezpośrednio po iniekcji powierzchnie zostają zabezpieczone paroszczelną powłoką lub folią, a badanie skuteczności przepony rozpoczyna się w momencie zgodnym z wytycznymi producenta iniektu, jednak najpóźniej 28 dni po wykonaniu iniekcji i przechowywaniu w warunkach pokojowych.

Jako że skuteczność preparatów do wykonywania przepony ograniczona jest do pewnego obszaru zastosowań, warunków brzegowych i innych parametrów, instrukcja WTA uwzględnia dodatkowo np. konieczność alkalizacji muru po iniekcji, alkalizacji muru przed iniekcją, braku konieczności wykonywania wstępnych czynności przygotowawczych czy też wymóg wstępnego podsuszanie muru, przy czym te dodatkowe warunki mogą być określone oddzielnie, dla iniekcji ciśnieniowej i bezciśnieniowej. Skuteczność wykonanej przepony określić można na trzy sposoby.

Pierwszy polega na nałożeniu na górną powierzchnię specjalnego klosza, tworzącego zamkniętą przestrzeń, niepozwalającą na wnikanie do niej wilgoci z otoczenia, lecz tylko z górnej powierzchni próbki (RYS. 9). Wstawienie pod klosz zbiornika ze specjalnym żelem cechującym się zdolnościami do pobierania wilgoci z otoczenia (­Silica Gel) i regularne ważenie zasobnika pozwala na określenie ilości wyparowanej z murka wilgoci. Dodatkowo rejestrowane są parametry cieplno‑wilgotnościowe panujące pod kloszem.

Drugą metodą jest określenie wilgotności przy pomocy techniki mikrofalowej. Próbkę z naniesionymi punktami pomiarowymi pokazują RYS. 10-11. Takie badania przeprowadzane są oczywiście zarówno na murku z przeponą, jak i na murku referencyjnym.

Trzecią metodą, pokazaną na RYS. 12, jest pomiar objętościowy. Mierzy się tu objętość wody (w litrach lub mililitrach) odparowanej z powierzchni przekroju poprzecznego próbki w ciągu 1 dnia. Dodatkowe odparowanie mierzone jest za pomocą referencyjnej rurki pomiarowej (cylindra), charakteryzującego się tymi samymi wymiarami co rurka pomiarowa aparatu pokazanego na RYS. 12.

Dopiero pozytywne wyniki jednego z trzech powyższych badań pozwalają na udokumentowanie skuteczności działania preparatu iniekcyjnego.

Kryterium oceny polega na porównaniu ilości odparowanej wilgoci, wilgotności lub przepuszczalności wody zainiektowanego murka z murkiem testowym. Musi ona spaść w ciągu zadeklarowanego czasu (nie dłuższego niż 6 miesięcy) przynajmniej o 50% oraz nie może wzrastać w czasie przeprowadzania badań.

Po zakończeniu badań z drugiego od góry rzędy cegieł pobiera się próbki cegły i zaprawy (w miarę możliwości nie powinny one zawierać iniektu) i metodami bezpośrednimi określa się ich wilgotność lub stopień przesiąknięcia wilgocią.

W tym miejscu trzeba wspomnieć o krajowych wytycznych ITB: ZURT-15/IV.21/2008 - Wyroby przeznaczone do wykonywania poziomych izolacji przeciwwilgociowych metodą iniekcji [5]. Jako kryterium przyjmują one badanie efektywności działania przepony determinowane poprzez obniżenie zawilgocenia muru po 3 miesiącach o wartość uzyskaną w badaniach oraz zachodzenie na siebie obszarów penetracji iniektu w sąsiednich otworach przy spełnieniu wymogu przesycenia muru na całej grubości.

W tym badaniu murek testowy wykonuje się z cegły ceramicznej pełnej klasy 150, na zaprawie cementowo-wapiennej (cement portlandzki:wapno hydratyzowane:piasek = 1:1:6 wagowo). Mur sezonuje się przez jeden miesiąc po czym przez około 28 dni zwilża się go do maksymalnego nasycenia i umieszcza w wodzie, której poziom wynosi 30 cm od spodniej płaszczyzny poziomej muru. Jej poziom jest stały podczas trwania badania.

Samą iniekcję wykonuje się zgodnie z zaleceniami producenta iniektu (średnica i rozstaw otworów, kąt nachylenia, iniekcja jedno- lub dwurzędowa (RYS. 13).

Ocena efektywności działania przepony określana jest wartością średniego obniżenia się zawilgocenia muru (zmianą wilgotności masowej próbek muru) jako efektu wykonania przepony poziomej, w stosunku do wilgotności początkowej muru uzyskanej po jego maksymalnym nasyceniu wodą, określonej przed wykonaniem iniekcji. Badanie wykonuje się metodami bezpośrednimi. Próbki do badań wilgotności pobiera się z muru testowego obok otworów iniekcyjnych po jego wysyceniu wodą (bezpośrednio przed wykonaniem iniekcji) oraz po 30, 60 i 90 dniach od daty wykonania iniekcji.

Ocena rozchodzenia się preparatu w murze wykonywana jest wizualnie, wstępnie w trakcie wykonywania iniekcji i ostatecznie po okresie 1 miesiąca od momentu wykonania iniekcji.

Literatura

1. WTA Merkblatt 4-10-15, "Injektionsverfahren mit zertifizierten Injektionsstoffen gegen kapillaren Feuchtetransport".
2. WTA Merkblatt 4-7-15, "Nachträgliche mechanische Horizontalsperre".
3. WTA Merkblatt 4-11-16, "Messung des Wassergehalts bzw. der Feuchte bei mineralischen Baustoffen".
4. WTA Merkblatt 4-11-02, "Messung der Feuchte von mineralischem Baustoffen".
5. ZURT-15/IV.21/2008, "Wyroby przeznaczone do wykonywania poziomych izolacji przeciwwilgociowych metodą iniekcji".
6. WTA Merkblatt 4-5-99, "Beurteilung von Mauerwerk. Mauerwerkdiagnostik".
7. WTA Merkblatt 2-83, "Feuchtigkeitsmessung von Mauerwerk in den Altbausanierung und Baudenkmalpflege".
8. WTA Merkblatt 4-4-04, "Mauerwerksinjektion gegen kapillare Feuchtigkeit".
9. C. Magott, "Odtwarzanie izolacji poziomej i pionowej podczas renowacji obiektów zabytkowych", Konferencja IZOLACJE 2013 "Rola izolacji w nowoczesnym projektowaniu i architekturze".
10. M. Rokiel, "Renowacje obiektów budowlanych. Projektowanie i warunki techniczne wykonania i odbioru robót", Grupa MEDIUM, Warszawa 2013.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!