Skuteczność środków iniekcyjnych

Środki iniekcyjne do odtwarzania poziomej izolacji przeciwwilgociowej w murze stosowane są w budownictwie od dziesięcioleci. Nie znalazły się jednak w wykazie mandatów udzielonych przez Komisję Europejską na opracowanie europejskich norm zharmonizowanych oraz wytycznych do europejskich aprobat technicznych.

Jedną z możliwości potwierdzenia ich jakości jest rekomendacja techniczna wydawana przez Instytut Techniki Budowlanej na podstawie opracowanych przez ITB Zaleceń Udzielania Rekomendacji Technicznych ZURT-15/IV.21/2008 [1].

Bardzo popularne są też certyfikaty niemieckiej instytucji WTA czyli Naukowo-Techniczne Stowarzyszenie na rzecz Konserwacji Budynków oraz Ochrony Zabytków (niem. Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege), wydawane na podstawie znowelizowanej w 2015 r. instrukcji nr 4-10-15/D [2] (wcześniej 4-4-04/D).

Alternatywą dla tych instrukcji są wytyczne BuFAS-IM-01/2009 [3], opracowane przez inną niemiecką organizację, czyli Krajowe Zrzeszenie ds. Zawilgocenia i Renowacji Starego Budownictwa (niem. Bundesverband Feuchte &Altbausanierung).

Mur doświadczalny

• 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).

Wytyczne nie precyzują wymiarów muru, niemniej na podstawie zamieszczonego w dokumencie rysunku poglądowego można domniemywać, iż powinien być to dziesięciowarstwowy mur grubości jednej cegły, długości ok. 1,03 m (RYS. 1). Po wymurowaniu mur należy poddać sezonowaniu przez miesiąc.

• 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 1.

Przed przystąpieniem do murowania cegłę należy zwilżyć. Rodzaj i proporcje zaprawy uzależnione są od typu muru badawczego (TABELA 2). Konsystencja zaprawy powinna umożliwiać aplikację kielnią.

Mały mur doświadczalny składa się z 5 warstw cegieł i należy go wykonać według schematu przedstawionego poniżej (RYS. 2-3).

Spoiny wsporne powinny mieć gr. ok. 12 mm, spoiny pionowe ok. 10 mm.Jeżeli mur ma być transportowany, należy go odpowiednio zabezpieczyć.

Duży mur doświadczalny składa się z 7 warstw cegieł układanych (na grubość jednej cegły) w wiązaniu łączonym (pospolitym), według schematu przedstawionego na RYS. 4. 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 28 dni w temp. ok. 23°C i wilgotności względnej powietrza ok. 50%. Po tym okresie, a jeszcze przed zawilgoceniem, 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 niezaolejonym powietrzem.

Wytyczne BuFAS, w odróżnieniu od instrukcji ITB oraz WTA, przewidują badania na elementach o niewielkich rozmiarach.

• Do badań należy przygotować dwanaście próbek składających się z sześciu cegieł połączonych zaprawą (RYS. 5), tak aby na każde cztery próbki można było uzyskać co najmniej trzy punkty badawcze.

Wytyczne nie precyzują, jakiego rodzaju cegieł oraz zaprawy należy użyć, natomiast, jak podaje publikacja poprzedzająca wydanie wytycznych [5], stosowano dostępne w handlu cegły o porowatości 12,5-13,0% oraz zaprawę cementowo-wapienną klasy 2,5 MN/m2.

Po wymurowaniu próbki przechowywane są przez okres czterech tygodni w temperaturze pokojowej (20°C, ok. 50% wilgotności powietrza), a następnie suszone przez 48 godz. w temp. 35°C do 40°C [6]. Kolejnym krokiem jest określenie współczynnika absorpcji wody próbek niezaimpregnowanych (w_{24, przed}) zgodnie z normą PN-EN ISO 15148:2004 [7]

Zawilgocenie muru

Zawilgocenie muru w metodzie ITB należy prowadzić przez ok. 28 dni poprzez zanurzenie muru w wodzie, której poziom należy ustabilizować na poziomie ok. 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 maksymalna 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.

Z uwagi na zróżnicowane właściwości dostępnych na rynku środków iniekcyjnych instrukcja WTA umożliwia przeprowadzenie badań w trzech stopniach zawilgocenia DFG (od niem. Durchfeuch­tungsgrad):

• DFG 60%,
• DFG 80%
• oraz DFG 95%.

Mury przeznaczone do badania przy DFG 60% oraz DFG 80% należy osuszyć w temp. 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 90% 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. W przypadku wytycznych BuFAS badania prowadzi się dla trzech różnych stopni zawilgocenia (DFG) równocześnie.

Po określeniu wilgotności w stanie pełnego nasycenia próbki dzieli się na trzy grupy, a następnie doprowadza do stopnia zawilgocenia odpowiednio 60(± 5)%, 80(± 5)% oraz 95(± 5)%.

Tak przygotowane próbki należy zabezpieczyć przed wysychaniem (owinąć folią) i pozostawić na 7 do 14 dni w celu uzyskania jednolitego rozkładu wilgoci w próbce.

Przeprowadzenie iniekcji

W metodzie Instytutu Techniki Budowlanej iniekcję prowadzi się według zaleceń zleceniodawcy badań. Zalecenia te powinny obejmować przede wszystkim sposób aplikacji (grawitacyjna lub ciśnieniowa) oraz sposób nawiercania otworów (iniekcja jedno- lub dwurzędowa).

Dolny rząd otworów należy wykonać na wysokości ok. 100 mm powyżej poziomu wody. Odstęp między rzędami nawiertów, osiowy rozstaw otworów, ciśnienie aplikacji (w przypadku iniekcji ciśnieniowej), czas trwania aplikacji, sposób napełniania oraz zamykania otworów powinny odpowiadać zaleceniom producenta środka iniekcyjnego.

Iniekcję obu rodzajów muru badawczego w metodzie WTA należy prowadzić zgodnie z wytycznymi producenta preparatu iniekcyjnego. Wszelkie parametry iniekcji, takie 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.

Podobnie jak w przypadku pozostałych dwóch metod, w przypadku instrukcji BuFAS proces iniekcji należy prowadzić według zaleceń producenta preparatu. Zlecający badania musi jednak określić, czy aplikacja ma być prowadzona grawitacyjne, czy pod ciśnieniem, a w przypadku iniekcji ciśnieniowej należy określić czas i warunki prowadzenia iniekcji.

Po upływie 4 do 5 tygodni od wykonania iniekcji można przystąpić do wykonania badań.

Badanie efektywności działania przepony

Ocena działania efektywności przepony w metodzie ITB 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,
• 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 dnia 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.

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. 6).

Kontrolę ilości wilgoci, jaka wyparowuje z muru, prowadzi się przez umieszczenie pod kloszem pojemnika z substancją do pobierania wilgoci z otoczenia (np. żelem krzemionkowym, określanym potocznie jako silikażel lub silica gel) i przez regularne ważenie zasobnika.

Dodatkowo, w celu rejestracji 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 30 (po 15 na każdej stronie) (RYS. 7-8).

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. 9 (patrz: zdjęcie główne).

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.

Potwierdzenie skuteczności środka iniekcyjnego zgodnie z WTA Merkblatt 4-10-15/D [2] możliwe będzie dopiero wówczas, gdy spełnione będą następujące kryteria:

• ilość odparowanej wody, wilgotność (średnia z 30 punktów pomiarowych) lub wodoprzepuszczalność muru poddanego iniekcji musi po upływie 60 dni od rozpoczęcia badania zostać zredukowana co najmniej o 50% w stosunku do próbki referencyjnej;
• ilość odparowanej wody, wilgotność lub wodoprzepuszczalność muru poddanego iniekcji w czasie prowadzenia badań nie może wzrastać w stosunku do próbki referencyjnej.

W ramach badań prowadzonych według wytycznych BuFAS ocenie poddane zostają:

• współczynnik redukcji R
• oraz stopień rozchodzenia się preparatu w murze.

W przypadku hydrofobizujących środków iniekcyjnych sprawdza się również stopień hydrofobizacji (tzw. testem kropli) oraz mierzy kąt zwilżalności.

Współczynnik redukcji R (niem. Reduzierungskoeffizient) pozwala ocenić, w jaki sposób przeprowadzona iniekcja wpłynęła na zdolność absorpcji wody przez mur. W tym celu należy zbadać współczynnik absorpcji wody zaimpregnowanej próbki (w_{24, po}), a współczynnik redukcji obliczyć według wzoru:

gdzie:

• w_24,przed - współczynnik absorpcji wody próbki przed wykonaniem iniekcji,
• w_{24, po} - współczynnik absorpcji wody próbki po przeprowadzeniu iniekcji.

W celu oceny stopnia rozchodzenia się preparatu w murze próbkę należy rozdzielić mechanicznie w taki sposób, aby uzyskać przekrój przez jeden z nawiertów iniekcyjnych.

• Promień penetracji środka iniekcyjnego w murze należy ocenić wizualnie w min. 6 miejscach przełomu.
• Jako wynik badania podaje się wartość uśrednioną ze wszystkich 6 pomiarów.

Jeżeli stosowany środek iniekcyjny jest środkiem hydrofobizującym, stopień penetracji, a dokładniej rzecz ujmując to, jaka cześć próbki uległa hydrofobizacji, można dodatkowo określić za pomocą tzw. testu kropli. W tym celu w różnych miejscach przełomu nanosi się tej samej wielkości krople wody. W miejscach, gdzie uzyskano efekt hydrofobizacji, tworzą się kształtne sferyczne krople, a kąt zwilżalności jest większy niż 90°.

Podsumowanie

• Spośród opisanych metod kontroli jakości wtórnych izolacji poziomych pierwsze dwie (ITB oraz WTA) służą przede wszystkim do uzyskania dokumentu (certyfikatu) potwierdzającego jakość produktu. Wytyczne WTA pozwalają jednak dokładniej skontrolować procesy zachodzące w zawilgoconym murze poddanym iniekcji chemicznej. Wiąże się to jednak ze zdecydowanie większymi nakładami finansowymi, szczególnie w przypadku, gdy zleceniodawca zdecyduje się na kilka wariantów badań (iniekcja grawitacyjna lub ciśnieniowa, różne stopnie zawilgocenia).
• Z kolei metoda BuFAS jako jedyna zakłada prowadzenie badań przy różnych poziomach zawilgocenia muru. Może też stanowić natomiast ciekawą alternatywę dla pozostałych dwóch metod z uwagi na mniejsze gabaryty próbek oraz krótszy czas trwania samych badań. Sposób ich prowadzenia pozwala również na dostosowanie parametrów iniekcji do konkretnego obiektu (np. poprzez optymalizację rozstawu otworów iniekcyjnych).
• Podkreślenia wymaga jednak fakt, że jedynie wytyczne WTA podają sztywne kryterium, które pozwala uznać środek iniekcyjny za skuteczny lub nieskuteczny.
• TABELA 3 przedstawia porównanie wszystkich trzech opisanych powyżej sposobów badania skuteczności środków do wykonywania wtórnych izolacji poziomych w murze metodą iniekcji chemicznej.

Literatura

1. ZURT-15/IV.21/2008, "Wyroby przeznaczone do wykonywania poziomych izolacji przeciwwilgociowych metodą iniekcji", Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa 2008.
2. WTA Merkblatt 4-10-15/D, "Injektionsverfahren mit zertifizierten Injektionsstoffen gegen kapillaren Feuchtetransport, Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e.V", München 2015.
3. BuFas-IM-01/2009, "Injektionsmittel – Horizontalabdichtungen, Bundesverband Feuchte & Altbausanierung e. V.", Groß Belitz 2009.
4. PN-EN 196-1:2016-07, "Metody badania cementu. Część 1: Oznaczanie wytrzymałości".
5. PN-EN 197-1:2012, "Cement. Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku".
6. H. Venzmer, M. Ryschtschenko, N. Lesnych, E. Fedorenko i L. Koss, "Zur Prüfung der Effizienz von Injektionsmittel-Horizontalabdichtungen", w: Europäischer Sanierungskalender 2008, Berlin 2008, s. 7-40.
7. PN-EN ISO 15148:2004, "Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe materiałów i wyrobów budowlanych. Określanie współczynnika absorpcji wody przez częściowe zanurzenie".

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!