Mechaniczne metody wykonywania wtórnych hydroizolacji poziomych

Metody mechaniczne odtwarzania przepon poziomych w murze, choć stosowane zdecydowanie rzadziej, są sprawdzone w praktyce od dziesięcioleci [2] i stanowią najpewniejszy sposób zahamowania kapilarnego podciągania wilgoci - przy założeniu, że prace zostaną bezbłędnie zaplanowane i wykonane, w przekroju muru powstanie całkowicie nieprzepuszczalna dla wody, trwała warstwa (w wielu przypadkach "jak w nowym budynku" [3]), zapewniając tym samym zahamowanie jej kapilarnego transportu [4]. Wadą tej metody jest jednak fakt, że jej zastosowanie każdorazowo wymaga poważnej ingerencji w strukturę konstrukcji muru oraz wiąże się zazwyczaj z wprowadzeniem dodatkowych obciążeń [5].

Mechaniczna hydroizolacja jest za każdym razem wykonywana poprzez rozdzielenie muru i musi składać się z co najmniej jednej ciągłej szczeliny przerywającej system kapilarny [2]. Izolacja może być wprowadzona na jeden z dwóch sposobów: jedno- lub dwuetapowo [5]:

• W pierwszym przypadku najpierw wykonuje się wolną przestrzeń, w którą następnie wprowadza się materiał przerywający kapilarny transport wilgoci.
• W drugim rozdzielenie muru oraz wprowadzenie uszczelnienia jest jedną czynnością.

Mechaniczna bariera pozioma musi zostać zaplanowana i wykonana z uwzględnieniem indywidualnych parametrów konstrukcyjnych budynku, fizyki budowli, wymagań technicznych oraz związanych z użytkowaniem obiektu, ale również efektywności ekonomicznej, ochrony środowiska oraz ochrony zabytków.

Szczególną uwagę należy zwrócić na zaplanowanie połączenia poszczególnych rodzajów hydroizolacji. Z uwagi na ingerencję w konstrukcję budynku, zastosowanie metody mechanicznej powinno być ona poprzedzone analizą statyku budynku [2].

Projektowanie mechanicznej hydroizolacji poziomej winno być poprzedzone odpowiednio udokumentowaną diagnostyką, w ramach której należy wykonać [2]:

• ocenę stanu budynku obejmującą:
  - opis konstrukcji budynku - ścian, stropów, posadzek, złączy, dylatacji, w tym również wytrzymałości (stabilności), położenia i rozmiarów spoin w murze oraz dostępu do konstrukcji,
  - istniejące uszkodzenia - rodzaj, lokalizację, zasięg, cechy,
  - istniejące uszczelnienia - rodzaj lokalizację, stan, uszkodzenia i ich przyczyny, wykonane naprawy,
  - warunki gruntowo wodne - najwyższy możliwy poziom zwierciadła wód gruntowych, przepuszczalność gruntu;
• badania budowlane i laboratoryjne obejmujące:
  - zawilgocenie (profil pionowy oraz poziomy) - wilgotność (masową lub objętościową), maksymalne zawilgocenie, wilgotność higroskopijną, stopień przesiąknięcia wilgocią (DFG),
  - stopień zasolenia (jakościowo lub półilościowo),
  - stan konstrukcji - występujące obciążenia, statykę (wytężenie, występujące mimośrody), jednorodność, ryzyko związane z wibracjami, wytrzymałość cegły (kamienia) i zaprawy murarskiej.

Na podstawie wykonanej diagnostyki należy opracować koncepcje renowacji określającą metodę wykonania wtórnej izolacji poziomej, stosowane materiały, miejsce wykonania przepony, działania towarzyszące (dodatkowe) oraz sposób weryfikacji wykonanych działań.

Do metod mechanicznych wykonania wtórnej izolacji poziomej zalicza się technologię wymiany muru, wciskanie nierdzewnej blachy ze stali szlachetnej, metodę podcinania muru oraz metodę rdzeni wiertniczych (TABELA 1).

Najstarszą metodą wykonywania hydroizolacji poziomej w istniejącym murze jest technologia wymiany muru [3, 5, 6]. Zasadą jej działania jest odcinkowe usunięcie starego muru, wprowadzenie materiału izolacyjnego oraz uzupełnienie muru.

W trakcie wykonywania prac należy zwrócić uwagę na następujące aspekty [5]:

• długość odcinków roboczych należy dobierać na podstawie wymagań statycznych – im większe obciążenie danego odcinka ściany, tym krótszy odcinek roboczy (RYS. 1),
• membrany uszczelniające układać na zakład ok. 20 cm,
• stosować niewielką wysokość spoin - w miarę możliwości używać zaprawy o ograniczonym skurczu,
• zastosowanie tej metody staje się problematyczne w przypadku murów warstwowych.

Z uwagi na pojawiające się często problemy ze statyką budowli, metoda ta nie znajduje obecnie zwolenników i posiada praktycznie jedynie znaczenie historyczne [4, 5].

Metoda wciskania nierdzewnej blachy metalowej, zwana również krócej technologią HW (od nazwisk wynalazców - Haböcka i Weinzierla), jest metodą jednoetapową, co oznacza, że rozdzielenie muru i uszczelnienie poziome stanowią jedną operację [3, 6, 7]. Blachy wbijane są w spoinę poziomą muru odpowiednim młotem pneumatycznym z częstotliwością od 1100 do 1500 uderzeń na minutę. Należy zapewnić odpowiedzenie połączenie (funkcja zamka) poszczególnych paneli (RYS. 2).

Warunkiem zastosowania tej metody jest istnienie ciągłej spoiny poziomej o grubości min. 6 mm. Zaprawa murarska nie powinna się ponadto charakteryzować zbyt wysoką wytrzymałością (przy wytrzymałości do 1,5 N/mm2 nie należy się spodziewać problemów). W murze nie mogą ponadto występować instalacje (np. rury) poprzeczne w stosunku do wykonywanej bariery.

Metoda ta cieszy się (obok podcinania muru) największą popularnością wśród metod mechanicznych, wymaga jednak bacznej analizy wpływu obciążeń dynamicznych, jakie jej towarzyszą, na konstrukcje budynku. Wadą tej metody jest bowiem znaczne prawdopodobieństwo wystąpienia pęknięć muru związanych w wibracjami - ryzyko to można ograniczyć stosując np. blachy o profilu grotu strzały (RYS. 2). Problematyczne może się również okazać szczelne połączenie tak wykonanej przepony poziomej z innymi rodzajami uszczelnienia.

Metoda podcinania muru, która postrzegana jest jako rozwinięcie technologii wymiany muru, jest najpowszechniej stosowaną metodą mechanicznego odtwarzania izolacji poziomej [4, 5]. Technologia ta sprawdza się szczególnie dobrze, gdy mur posiada ciągłą spoinę poziomą. W dwuetapowym procesie najpierw podcina się mur (również odcinkowo). Mur jest rozdzielany przez cięcie na sucho lub na mokro, za pomocą pił tarczowych, łańcuchowych lub sznurowych (diamentowych) (RYS. 3). Praktycznie nie występują ograniczenia dotyczące rodzaju i przekroju muru, natomiast maksymalna grubość uzależniona jest od rodzaju zastosowanej piły (dla pił tarczowych maks. 1 m, ale w przypadku pił sznurowych grubość muru może wynosić nawet 6 m [5]). W przypadku murów wielowarstwowych mogą być wymagane działania dodatkowe (np. wypełnienie wolnych przestrzeni).

W wykonaną w pierwszym etapie szczelinę (tzw. rzaz) wprowadza się materiał izolacyjny o wysokiej wytrzymałości - najbardziej rozpowszechnione są płyty z tworzywa sztucznego wzmocnione włóknem szklanym. W końcowym etapie prac należy wypełnić pozostałą w murze szczelinie na jeden z trzech sposobów [2]:

• w szczelinę wbija się w równych odstępach kliny z tworzywa sztucznego, a pozostałe puste przestrzenie uzupełnia zaprawą o zredukowanym skurczu - podczas wbijania klinów należy zwrócić szczególną uwagę na to, aby nie uszkodzić membrany,
• szczelinę wypełnia się na całej grubości muru zaczynem cementowym z dodatkiem środków spęczniających, aplikowanym metodą ciśnieniową,
• w szczelinę prowadza się na całym przekroju muru kliny z tworzywa sztucznego, w dwóch warstwach - pod ułożoną górną warstwę wbija się warstwę dolną.

Metoda rdzeni wiertniczych, nazwana od nazwiska twórcy metodą Massari lub metodą izoborowania (niem. Isobohhrverfahren) [3]. W tej metodzie w murze wykonuje się rząd 4 do 5 poziomych otworów ok. Ø  120 mm, w rozstawie ok. 100 mm, na całą głębokość muru, które po oczyszczeniu wypełnia się niekurczliwą, mineralną zaprawą uszczelniającą, tworzywem sztucznym lub betonem wodoszczelnym.

Po stwardnieniu zaprawy (po 10 do 14 godzin) pomiędzy już wykonanymi rdzeniami nawierca się kolejne otwory oraz analogicznie wypełnia je materiałem przecinającym transport kapilarny wody (RYS. 4). Prace prowadzi się do momentu, gdy powstanie ciągła przegroda na całym przekroju i długości.

Metoda ta może być stosowana praktycznie we wszystkich rodzajach muru, ograniczenie stanowi jednak grubość ściany, która na powinna przekraczać 4 m [5]. Jednakże z uwagi na znaczne nakłady obecnie nieznane są jej praktyczne zastosowania i należy ją traktować jako historyczną [3, 5].

Wybór materiałów budowlanych, jakie zostaną zastosowane przy wykonywaniu bariery przeciw kapilarnemu podciąganiu wody uzależniony jest z jednej strony od wyniku badań diagnostycznych, z drugiej zaś od wybranej metody wykonania izolacji wtórnej. Bez względu na wybór technologii, materiały te powinny być trwale odporne na działanie wody oraz wodoszczelne, odporne na działania chemiczne oraz mechaniczne, jak również spełniać następujące warunki:

• kompatybilność z materiałami budowlanymi oraz innymi elementami znajdującymi się w murze,
• kompatybilność z materiałami, które zostaną zastosowane w kolejnych etapach prac (np. hydroizolacjami bitumicznymi, tynkiem renowacyjnym itp.),
• odporność na temperaturę otoczenia (w trakcie wbudowywania oraz w trakcie eksploatacji),
• odpowiednia wytrzymałość mechaniczna (zdolność przenoszenia obciążeń występujących w trakcie wbudowywania oraz w trakcie eksploatacji).

W trakcie wbudowywania warstw uszczelniających należy zwrócić szczególną uwagę na ich odpowiednie ułożenie (aby uniknąć dodatkowych obciążeń punktowych), jak również na wodoszczelne połączenie bariery poziomej z innymi elementami systemu uszczelnienia (ciągłość izolacji). Zaprawy stosowane w ramach metod mechanicznego odtwarzania izolacji poziomych, nawet jeśli nie stanowią właściwego uszczelnienia, muszą być materiałem nie transportującym wilgoci kapilarnie.

Stal nierdzewna może być stosowana w formie blachy gładkiej lub profilowanej. Najczęściej stosowne gatunki to stal chromowa, stal chromowo-niklowa oraz stal chromowo-niklowo-molibdenowa, które są trwale odporne na normalnie występujące w gruncie oraz murze nisko stężone substancje, takie jak siarczany, chlorki, azotany, węglany, kwasy organiczne oraz związki zawierające pierwiastki z grupy halogenków (fluor, chrom, brom, jod).

Wybór odpowiedniego rodzaju stali zależy przede wszystkim od prawidłowego rozpoznania warunków, w jakich stal będzie funkcjonować. Oprócz stężenia substancji szkodliwych, odporność stali zależy od wielu innych czynników - w szczególnych przypadkach odporność materiału należy udowodnić za pomocą specjalnych (czasochłonnych) testów laboratoryjnych lub długoterminowych testów w miejscu największej kumulacji mediów.

Płyty ze stali nierdzewnej należy ciąć specjalnymi tarczami do cięcia i szlifowania, zwracając uwagę na temperaturę osiągniętą w obszarze cięcia. Jeśli dopuszczalna temperatura zostanie przekroczona (następuje wyżarzanie stali na czerwono), w tym obszarze powstają niebieskie linie podziału i zadziory, które nie są już odporne na korozję i muszą być starannie zeszlifowane.

W metodzie podcinania muru stosowana jest zazwyczaj stal w formie płaskich blach - muszą się one jednak charakteryzować wystarczającą wytrzymałością na ścinanie. W technologii wciskania blachy ze stali szlachetnej zwykle stosuje się blachy faliste z uwagi na ich odporność na uszkodzenia, jakie mogą wystąpić w procesie wbijania, jak i ich ogólną wytrzymałość mechaniczną.

Płyty z tworzywa sztucznego muszą posiadać odpowiednią wytrzymałość mechaniczną, w tym w szczególności wystarczającą (pod kątem przewidzianych obciążeń) wytrzymałość na przebicie, ścinanie, zginanie oraz rozciąganie. Wolna przestrzeń w murze pozostająca po wprowadzeniu płyt z tworzywa, musi zostać całkowicie wypełniona.

Parametry mechaniczne membran uszczelniających należy ocenić z uwzględnieniem planowanego sposobu wbudowania oraz temperatury konstrukcji. Przede wszystkim należy uwzględnić możliwość wystąpienia pełzania przy długotrwałym obciążeniu. Możliwość zastosowania membrany należy również sprawdzić pod katem działania sił ścinających. Bitumiczne membrany uszczelniające (papy) powinny mieć grubość nie mniejszą niż 4 mm. W przypadku membran z tworzyw sztucznych (folii) winna ona wynosić co najmniej 2 mm.

Membrany uszczelniające należy układać całopowierzchniowo, bez zmarszczek, a zakład poszczególnych pasm powinien wynosić min. 5 cm. Jeśli zakład jest mniejszy niż 5 cm, łączone pasma należy wzajemnie skleić.

Wymagania dotyczące wykonania metodami mechanicznymi wtórnych hydroizolacji poziomych przeciw kapilarnemu podciąganiu wilgoci zestawiono w TABELI 2. Należy zwrócić uwagę, czy jest dostępna przestrzeń wystarczająca nie tylko do ustawienia sprzętu, ale również przechowywania materiału.

Mechaniczna bariera pozioma powinna znajdować się co najmniej 300 mm powyżej najwyższego przewidywanego poziomu zwierciadła wód gruntowych. W przypadku wybranych materiałów uszczelniających szczególną uwagę należy zwrócić na sposób szczelnego (ciągłego) połączenia z innymi elementami hydroizolacji (zarówno poziomej, jak i pionowej) oraz przebiciami przez warstwy uszczelniające (w postaci rur, przewodów itp.). Jeżeli z uwagi na warunki specyficzne dla danego obiektu (np. dom na skarpie) hydroizolacja pozioma zostanie wykonana w różnych płaszczyznach, należy je wzajemnie połączyć.

W zależności od specyficznych warunków wykonywania prac, w celu osiągnięcia założeń renowacji, mogą być wymagane działania towarzyszące (dodatkowe), takie jak [2]:

• osuszanie budynku lub jego elementów (kondensacyjne, absorpcyjne, mikrofalowe itp.) [8],
• redukcja zasolenia,
• ogrzewanie, wentylacja lub klimatyzacja,
• pionowa hydroizolacja, zewnętrzna [9] lub od wewnątrz [10],
• połączenie z istniejącymi uszczelnieniami,
• odprowadzenie wód powierzchniowych,
• zastosowanie tynków renowacyjnych WTA [11],
• izolacja termiczna,
• ochrona przed wodą rozbryzgową (uszczelnienie strefy cokołowej),
• instalacja drenażu [8],
• wzmocnienie (konsolidacja) murów.

Hydroizolacja pozioma uznawana jest za skuteczną, jeśli kapilarny transport wilgoci w murze został zahamowany. Do oceny skuteczności może posłużyć parametr W, określony na podstawie wzoru:

gdzie:

W - skuteczność bariery przeciw kapilarnemu transportowi wilgoci,

F_v - wilgotność masowa przed wykonaniem prac [%],

F_n - wilgotność masowa po wykonaniu prac [%],

A - oczekiwana wilgotność równowagowa po wykonaniu prac (przy niskiej poziomie zasolenia można przyjąć wartość A = 0).

Działania prowadzące do zahamowania lub ograniczenia kapilarnego podciągania wilgoci w murze jedną z metod mechanicznych można uznać za skuteczne, w przypadku gdy [2]:

• skuteczność W wynosi ≥ 70% lub
• na podstawie kolejnych pomiarów prognozowane jest osiągnięcie w określonym czasie (o ile nie uzgodniono inaczej, obowiązuje okres dwóch lat) skuteczności ≥ 70%, przy czym wartość ostatniego pomiaru musi wynosić co najmniej połowę wartości prognozowanej,
• stopień przesiąknięcia wilgocią DFG powyżej przepony wynosi mniej niż 20%.

Należy zwrócić uwagę, że w przypadku mechanicznych metod odtwarzania hydroizolacji poziomych (o ile zostały one wykonane poprawnie) możliwe jest całkowite zahamowanie transportu kapilarnego wilgoci w murze.

Literatura

1. B. Monczyński, "Wtórne hydroizolacje poziome wykonywane w technologii iniekcji", "IZOLACJE" 7/8/2019, s. 104-114.
2. WTA Merkblatt 4-7-15/D, "Nachträgliche mechanische Horizontalsperre", Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e.V., München 2015, s. 11.
3. F. Frössel, "Osuszanie murów i renowacja piwnic", Polcen, Warszawa 2007.
4. B. Monczyński, "Przeciwwilgociowe wtórne izolacje poziome - możliwości i perspektywy", [w:] "Renowacja budynków i modernizacja obszarów zabudowanych" t. 5, (pod. red. T. Bilińskiego), Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego, Zielona Góra 2009, s. 407-416.
5. M. Balak, i A. Pech, "Mauerwerkstrockenlegung: Von den Grundlagen zur praktischen Anwendung", Basel: Birkhäuser Verlag GmbH 2017.
6. R. Wójcik, "Ochrona budynków przed wilgocią i wodą gruntową", [w:] "Budownictwo ogólne" t. 2 "Fizyka budowli", Arkady, Warszawa 2005, s. 913-981.
7. M. Bonk, "Sanierung von Abdichtungen", [w:] "Lufsky Bauwerkabdichtung", Teubner, Wiesbaden 2006, s. 369-422.
8. B. Monczyński, B. Ksit, "Zasady działania wybranych metod usuwania nadmiaru wilgoci z przegród budowlanych", "Materiały Budowlane" 5/2019, s. 18-20
9. B. Monczyński, "Uszczelnienie od zewnątrz odsłoniętych elementów istniejących budynków", "IZOLACJE" 5/2019, s. 109-115.
10. B. Monczyński, "Uszczelnianie istniejących budynków od wewnątrz", "IZOLACJE" 6/2019, s. 92-98.
11. B. Ksit, B. Monczyński, "Tynki na zawilgoconych przegrodach budowlanych", "Inżynier Budownictwa" 2/2014, s. 87-91.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!