Nienormowe metody oceny wyrobów iniekcyjnych

Obecnie zdecydowanie najbardziej „popularne” są stosowana od lat metoda WTA oraz wymagana na potrzeby oznakowania wyrobu znakiem budowlanym metoda ITB [4]. Alternatywą dla ww. metod są wytyczne BuFAS-IM-01/2009 [5], opracowane przez inną niemiecką organizację, czyli Krajowe Zrzeszenie ds. Zawilgocenia i Renowacji Starego Budownictwa (niem. Bundesverband Feuchte & Altbausanierung).

Wytyczne BuFAS, w odróżnieniu od metod ITB oraz WTA, przewidują badania na elementach o niewielkich rozmiarach. Do badań należy przygotować dwanaście próbek składających się z sześciu cegieł połączonych zaprawą (RYS. 1), 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 [6], stosowano dostępne w handlu cegły o porowatości 12,5–13,0% oraz zaprawy cementowo-wapienne 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 godzin w temperaturze 35°C do 40°C.

Kolejnym krokiem jest określenie współczynnika absorpcji wody próbek niezaimpregnowanych (w_24,przed) zgodnie z normą PN-EN ISO 15148 [7].

Badania prowadzi się dla trzech różnych stopni zawilgocenia (DFG) równocześnie. Po określeniu wilgotności w stanie pełnego nasycenia próbki dzieli się na trzy grupy, aby następnie doprowadzić je do stopnia zawilgocenia odpowiednio 60%, 80% oraz 95%, każde ± 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.

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 czterech do pięciu tygodni od wykonania iniekcji można przystąpić do wykonania badań.

W ramach badań 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 minimum sześciu miejscach przełomu. Jako wynik badania podaje się wartość uśrednioną ze wszystkich sześciu pomiarów.

Jeżeli stosowany środek iniekcyjny jest środkiem hydrofobizującym, stopień penetracji, a dokładniej rzecz ujmując to, jaka część próbki uległa hydrofobizacji, można dodatkowo określić przy pomocy 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 zwilżania jest większy niż 90°.

Inną metodą bazującą na filarach testowych o niewielkich rozmiarach jest procedura opracowana przez Brytyjską Komisję Aprobacyjną (British Board of Agreement – BBA) [8]. W metodzie tej sześcian porowatego wapienia, o wymiarach 100×100×250 mm, ustawia się na elemencie ceramicznym o wymiarach 100×100×65 mm, w którym uprzednio wykonano dwa otwory iniekcyjne (RYS. 2).

W celu zapewnienia dobrego kontaktu obu materiałów powierzchnie styczne należy przeszlifować, względnie zastosować przekładkę z gazy bawełnianej.

Zbiornik, w którym ustawiony jest filar, wypełnia się wodą demineralizowaną na głębokość 5 cm – poziom ten należy utrzymywać aż do momentu ustabilizowania się wilgotności pryzmy wapiennej. Poziom zawilgocenia bloku wapiennego kontrolowany jest przez codzienne ważenie oraz zmianę jego położenia. Następnie wykonuje się iniekcję w wykonanych wcześniej otworach. W czasie wykonywania iniekcji, jak również 48 godzin po jej zakończeniu, w celu uniknięcia przeniknięcia środka iniekcyjnego w strukturę bloku kamiennego, ten umieszcza się na innym elemencie ceramicznym.

Skuteczność iniekcji wyrażania jest postępem suszenia elementu wapiennego (przez cały okres badania ceramiczna „podstawa” pozostaje zanurzona w wodzie) w porównaniu do punktów odniesienia, jakie stanowią filar, w którym nie wykonano iniekcji, jak również taki, w którym pomiędzy elementem ceramicznym a kamiennym umieszczono fizyczną membranę.

Metoda BBA przewiduje inny typ filaru badawczego dla środków iniekcyjnych w postaci zapraw. W tym wypadku podstawę dla bloku kamiennego stanowi element o wymiarach 100×100×235 mm, murowany z trzech bloczków ceramicznych na zaprawie wapiennej (RYS. 3).

Procedura badawcza jest bardzo podobna, z tą różnicą, że otwór iniekcyjny wykonuje się w warstwie zaprawy, poziom zanurzenia w wodzie ustalony jest na 30 mm, a po zakończeniu iniekcji przez okres 3 tygodni filar pozostaje niezanurzony w wodzie.

Jako słabe punkty metody BBA należy uznać brak możliwości oceny, jak na proces wysychania bloku kamiennego wpływa przerywanie kapilarnego transportu wilgoci podczas codziennego ważenia [2]. Trudno również stwierdzić, jak na skuteczność wykonania iniekcji wpływa stan całkowitego wysycenia elementu w trakcie jej wykonywania z jednej oraz usunięcie źródła zawilgocenia na okres trzech tygodni (w przypadku filaru testowego dla zapraw iniekcyjnych) z drugiej.

Zarówno opisane powyżej, jak i w poprzednim artykule cyklu [4] laboratoryjne metody badania środków iniekcyjnych to zazwyczaj pierwszy krok do oceny ich skuteczności, poznania ograniczeń, ale również podstawa do ich ewentualnego ulepszania, a przede wszystkim do bardziej rozsądnego i skutecznego stosowania w rzeczywistych warunkach budowy [2].

Z drugiej strony kluczową rolę w długofalowej ocenie środków iniekcyjnych mają badania prowadzone in situ, czyli w rzeczywistych warunkach zastosowania. Warto zauważyć, że badania takie – zarówno laboratoryjne, jak i in situ – prowadzone są niemal od początku stosowania w budownictwie środków iniekcyjnych mających zapobiegać kapilarnemu zawilgacaniu przegród budowlanych.

Jednym z pierwszych laboratoryjnych badań skuteczności środków iniekcyjnych były badania przeprowadzone w drugiej połowie lat 70. XX wieku w Federalnym Instytucie Badania Materiałów [Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM), obecnie Bundesanstalt für Materialforschung und – prüfung] w Berlinie [1].

Badania wykonano na murach referencyjnych o wymiarach 76×36,5×79 cm, wykonanych z cegły pełnej murowanych na zaprawie wapiennej. Po okresie sezonowania wynoszącym ok. 6 tygodni, dolane warstwy cegieł umieszczono w wodzie – po ok. 10 dniach od zanurzenia wilgoć pojawiła się na górnych warstwach cegieł, a po 30 dniach wilgotność muru ustabilizowała się na całej ich wysokości.

Po tym czasie w jednym z murów, w 8 i 9 warstwie cegieł, wykonano otwory iniekcyjne o średnicy ok. 30 cm i nachyleniu do poziomu wynoszącym ok. 25 do 30°. Nawierty prowadzono w dwóch rzędach, w rozstawie co 15 cm na głębokość ok. 23–24 cm, co odpowiadało 2/3 grubości ściany. Po oczyszczeniu nawiertów w każdy z nich zaaplikowano ok. 200 ml środka iniekcyjnego.

Drugie napełnienie otworów środkiem przeprowadzono jeszcze tego samego dnia, trzecie kolejnego dnia, a czwarte po upływie kolejnych czterech dni. Łącznie (w czterech napełnieniach) w strefie iniekcji muru zostało zaaplikowane ok. 4,4 l preparatu. W trakcie tego procesu mur cały czas zanurzony był w wodzie. Po zasklepieniu otworów iniekcyjnych mur osuszono powierzchniowo, zważono, a następnie ponownie umieszczono w wodzie (na głębokość ok. 150 mm).

Zarówno mur poddany iniekcji (mur badawczy 1), jak i mur bez wtórnej izolacji poziomej (mur badawczy 2) przez okres 41 miesięcy zanurzone były w wodzie, podczas gdy proces wysychania (porównanie zmian zawilgocenia obu murów) był obserwowany i rejestrowany, poprzez ich regularne ważenie (TABELA 1).

Następnie oba mury zdemontowano, ustalając jednocześnie rozkład wilgotności (w poszczególnych warstwach cegieł) metodą wagowo-suszarkową. Rozkład zawilgocenia w obu murach przedstawiają TABELA 2 oraz TABELA 3 (zobacz również RYS. 4–5).

Inne badania skuteczności zabiegów iniekcyjnych przeprowadzono na początku lat 90. XX wieku – tym razem skuteczności „długofalowej”, na istniejącym obiekcie Starej Opery (Alten Oper) we Frankfurcie nad Menem (RYS. 6).

Czternaście lat wcześniej w ekstremalnie grubych murach opery (tzw. murach mamucich, których grubość sięga 260 cm) wykonano iniekcję metodą niskociśnieniową. Zawilgocenie murów podczas prowadzenia prac sięgało 15% (wilgotności masowej). Iniekcję wykonano za pośrednictwem otworów o średnicy 30 mm, nawierconych obustronnie na wysokości ok. 10 cm nad posadzką, pod kątem ok. 20° do poziomu. Głębokość nawiertów wynosiła połowę grubości ściany z naddatkiem wynoszącym 10 cm (w celu zachowania zakładu dwustronnie wykonywanych otworów).

Iniekcję prowadzono przy ciśnieniu 1 do 8 barów za pośrednictwem pakerów z uszczelnieniem gumowym. Zużycie środka iniekcyjnego wyniosło ok. 15 l/m² rzutu muru.

Badania kontrolne przeprowadzono na ok. 100 m2 rzutu muru. Na wysokości od 0 do 15 cm nad poziomem posadzki w strefie przypowierzchniowej muru stwierdzono wilgotność masową na poziomie 7 do 9%. Natomiast w strefie > 20 cm nad poziomem posadzki wilgotność masowa wynosiła poniżej 1%. A zatem po 14 latach od wykonania prac zawilgocenie muru zostało zredukowane o ponad 90%.

Literatura

1. F.-J. Hölzen, „Zur Wirksamkeit von Injektionsmitteln an Fallbeispielen”, [w:] „Injektionsmittelabdichtung: Vorträge 7”, Dahlberg-Kolloquium – 14. und 15. September 2006 (pod. red. H. Venzmer), Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2006, s. 117–131.
2. E. Franzoni, E. Rirsch, Y. Paselli, „Which methods are suitable to assess the effectiveness of chemical injection treatments in the laboratory?”, „Journal of Building Engineering”, t. 29, 2020.
3. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 17 listopada 2016 r. w sprawie sposobu deklarowania właściwości użytkowych wyrobów budowlanych oraz sposobu znakowania ich znakiem budowlanym (DzU 2016 poz. 1966).
4. B. Monczyński, „Odtwarzanie hydroizolacji poziomej muru – kryteria doboru środków iniekcyjnych”, „IZOLACJE” 3/2020, s. 85–92.
5. BuFas-IM-01/2009, „Injektionsmittel – Horizontalabdichtungen”, Bundesverband Feuchte & Altbausanierung e. V., Groß Belitz 2009, s. 32.
6. H. Venzmer, M. Ryschtschenko, N. Lesnych, E. Fedorenko, L. Koss, „Zur Prüfung der Effizienz von Injektionsmittel-Horizontalabdichtungen”, [w:] „Europäischer Sanierungskalender 2008: Holzschutz, Bautenschutz, Bauwerkserhaltung, Bauwerksinstandsetzung, Restaurierung und Denkmalpflege” (pod. red. Venzmer H.), Beuth Verlag GmbH, Berlin–Wien–Zürich, 2008, s. 7–40.
7. PN-EN ISO 15148, „Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe materiałów i wyrobów budowlanych – Określanie współczynnika absorpcji wody przez częściowe zanurzenie”.
8. Method Of Assessment and Testing (MOAT) No. 39:1988, „The assessment of dampproof course systems for existing buildings”, British Board of Agreement (BBA), 1988.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!