Skuteczność wtórnych hydroizolacji poziomych

Z zawilgoceniem ścian przyziemia (a co za tym idzie, ze szkodami przez zawilgocenie powodowanymi) spotykamy się często w budynkach zabytkowych, lecz niestety również w budynkach stosunkowo nowych. Problem ten jest następstwem kapilarnego podciągania wód gruntowych spowodowanego brakiem, uszkodzeniem lub technicznym zużyciem izolacji poziomej muru.

Kapilarna absorpcja i transport wilgoci determinowane są przez właściwości zwilżające wody w stosunku do materiału oraz przez strukturę i rozkład porów w materiale. Zachodzą one zatem – w przypadku materiałów hydrofilowych (kąt zwilżania przez wodę < 90°) – w porach o promieniu od 10-7 do 10-4 m, nazywanych też porami kapilarnymi.

Na przestrzeni lat wypracowano szereg różnorodnych metod wykonywania tzw. wtórnej izolacji poziomej w murze. W przypadku metod mechanicznych w istniejący mur wprowadza się materiał izolacyjny, dzięki czemu w przekroju muru powstaje całkowicie nieprzepuszczalna dla wody, trwała warstwa, zapewniając tym samym zahamowanie jej kapilarnego transportu. Metody chemiczne (iniekcyjne) bazują na technologii wprowadzania w mur płynu iniekcyjnego, dzięki czemu powstaje blokada oparta na mechanizmie zwężenia światła kapilar, hydrofobizacji, uszczelnienia kapilar lub oddziaływaniu kombinowanym.

Przedmiotem pracy było poznanie zjawiska kapilarnego transportu wilgoci w przegrodach budowlanych oraz sposobów przeciwdziałania temu zjawisku, jak również analiza stosowanych dotychczas w kraju i na świecie metod oceny szeroko rozumianej skuteczności wtórnych izolacji poziomych wykonywanych w technologii iniekcji chemicznej. Z kolei celem pracy stało się zaproponowanie parametru pozwalającego ocenić i porównać skuteczność stosowanych środków iniekcyjnych.

Skuteczność środków iniekcyjnych w oczywisty sposób weryfikowana jest przez zastosowania praktyczne. Kluczową rolę w długofalowej ocenie środków iniekcyjnych mają jednak badania prowadzone zarówno laboratoryjne, jak i in situ (czyli w rzeczywistych warunkach zastosowania).

Badania takie prowadzone są niemal od początku stosowania w budownictwie środków iniekcyjnych mających zapobiegać kapilarnemu zawilgacaniu przegród budowlanych. Obserwacji poddawany był wpływ preparatów iniekcyjnych bezpośrednio na stosowane w murach materiały budowlane (cegłę, kamień, zaprawę), na mury referencyjne (o zróżnicowanych rozmiarach), jak również prowadzono badania w warunkach rzeczywistych (na istniejących obiektach). W pracy opisano wybrane, przeprowadzone na przestrzeni kilkudziesięciu lat, w kraju i za granicą, badania dotyczące zastosowania i skuteczności metody odtwarzania poziomej izolacji przeciwwilgociowej muru w technologii iniekcji, w tym również badania własne autora.

W ramach pracy przeprowadzono badania absorpcji kapilarnej na niewielkich murkach referencyjnych, tj. próbkach składających się z sześciu cegieł ceramicznych ułożonych w trzy warstwy (na szerokość jednej cegły w obu kierunkach) i połączonych zaprawą wapienno-cementową. Próbki podzielono na grupy, a następnie zawilgocono – przy użyciu wody wodociągowej oraz roztworem mieszaniny soli – do dwóch stopni nasycenia (S=80% oraz 95%) oraz poddano iniekcji – metodą niskociśnieniową (przy zastosowaniu preparatu na bezie krzemianów i metylokrzemianów alkalicznych) oraz w technologii kremów iniekcyjnych (przy zastosowaniu dwóch typów kremu).

Badanie absorpcji prowadzono umieszczając próbki w pojemnikach z wodą w taki sposób, aby ciecz przez cały okres badania miała styczność jedynie z dolną powierzchnią oraz rejestrując zmianę masy próbki w czasie 24 godzin od zanurzenia. Po zakończeniu badania dla każdej z próbek obliczono wartości przyrostu masy na jednostkę powierzchni zanurzonej wodzie (po każdym ważeniu) oraz wykonano wykresy tej wielkości w funkcji pierwiastka z czasu zanurzenia w wodzie. Analogiczne badania wykonano dla dwóch rodzajów próbek referencyjnych, tj. nie poddanych iniekcji oraz zawierających powłokową hydroizolacje z mineralnej zaprawy uszczelniającej.

Z uwagi na zróżnicowany kształt wykresów absorpcji kapilarnej badanych próbek, zaproponowano wprowadzenie nowej wielkości, pozwalającej ocenić przebieg procesu absorpcji – synoptycznego współczynnika absorpcji kapilarnej sw. Natomiast w celu oceny skuteczności środków iniekcyjnych przeciwdziałających podciąganiu kapilarnemu wilgoci, zaproponowano wprowadzenie kolejnej nowej wielkości, czyli stopnia redukcji absorpcji kapilarnej Ra, uwzględniającej dwie wartości odniesienia, tj. średnie wartości synoptycznego współczynnika absorpcji kapilarnej próbek nie poddanych iniekcji oraz zawierających powłokową izolacje mineralną.

Wyniki przeprowadzonych badań potwierdziły postawioną wcześniej tezę – zarówno stosowany środek iniekcyjny i sposób jego aplikacji, jak również stopień zawilgocenia i zasolenia przegrody mają istotny wpływ na skuteczność wykonania wtórnej hydroizolacji poziomej przeciw wilgoci podciąganej kapilarnie. Zaobserwowano również, że istotnym efektem wykonania w murze wtórnej hydroizolacji poziomej metodą iniekcji jest nie tylko ograniczenie absorpcji, ale również zmiana jej dynamiki.

W związku z powyższym zaproponowano nową procedurę prowadzącą do ustalenia stopnia redukcji absorpcji kapilarnej, jako kryterium pozwalającego klasyfikować środki iniekcyjne pod kątem ich wpływu na zahamowanie kapilarnego transportu wilgoci w przegrodach budowlanych.

Od Autora

W ramach niniejszej książki próbie weryfikacji poddana została następująca teza główna:

Na skuteczność zabiegu wykonywania wtórnej izolacji poziomej przeciw wilgoci podciąganej kapilarnie w technologii iniekcji wpływają stosowany środek iniekcyjny oraz sposób jego aplikacji, jak również zawilgocenie oraz zasolenie muru.

W celu udowodnienia hipotezy sformułowano trzy, odnoszące się do celu badania, tezy pomocnicze:

• im wyższy stopień zawilgocenia, tym mniejsza skuteczność iniekcji chemicznej,
• zasolenie przegrody obniża skuteczność technologii iniekcji,
• technologie bezciśnieniowe pozwalają na uzyskanie jednorodnej przepony przecinającej podciąganie kapilarne.

Książka ma charakter studialno-doświadczalny, a jej struktura stanowi odzwierciedlenie przyjętego schematu analitycznego, mającego prowadzić do realizacji celu oraz rozwiązania problemu badawczego. 

Spis treści

Streszczenie
Wykaz najważniejszych oznaczeń
Wstęp
Wprowadzenie – cel i zakres pracy

1. Wilgotność materiałów i przegród budowlanych
1.1 Woda – informacje podstawowe i występowanie
1.2 Struktura materiałów budowlanych
1.3 Wilgotność materiałów budowlanych
1.4 Fazowe przemiany wilgoci w materiałach budowlanych
1.4.1 Sorpcja
1.4.2 Kondensacja objętościowa
1.4.3 Dyfuzja pary wodnej w materiałach porowatych
1.5 Transport wody w postaci ciekłej
1.5.1 Podciąganie kapilarne
1.5.2 Współczynnik absorpcji kapilarnej

2. Szkody wilgotnościowe w przyziemnej części budynku
2.1 Woda występująca w gruncie
2.2 Negatywne skutki zawilgocenia budynków
2.3 Zasolenie budynków

3. Ochrona budynku przed wilgocią podciąganą z gruntu
3.1 Ogólna koncepcja hydroizolacji wtórnych
3.2 Ochrona budynków przed kapilarnym transportem wilgoci z gruntu
3.3 Metody elektrofizyczne
3.4 Mechaniczne metody wykonywania wtórnych hydroizolacji poziomej

4. Wtórne hydroizolacje poziome wykonywane w technologii iniekcji
4.1 Początki i rozwój metod iniekcyjnych
4.1.1 Metoda Politechniki Krakowskiej
4.1.2 Metoda elektroiniekcji (EI)
4.1.3 Metoda termoiniekcji
4.1.4 Iniekcja krystaliczna
4.1.5 Parafinowa iniekcja termohermetyczna
4.2 Technologia iniekcji – zasada działania
4.3 Nieorganiczne i organiczne związki krzemu
4.4 Preparaty iniekcyjne na bazie związków krzemu
4.5 Pozostałe środki iniekcyjne
4.6 Wykonywanie izolacji poziomej metodą iniekcji
4.7 Stosowane kryteria doboru środków iniekcyjnych
4.7.1 Metoda ITB
4.7.2 Metoda WTA
4.7.3 Metoda BuFAS
4.7.4 Metoda BBA
4.7.5 Metoda TU Delft
4.7.6 Metoda Dahlberg-Institut Wismar
5. Problem badawczy – geneza
5.1 Znaczenie hydroizolacji przeciw wilgoci kapilarnej
5.2 Ocena skuteczności metod iniekcyjnych
5.2.1 Badania BAM
5.2.2 Alte Oper we Frankurcie
5.2.3 Badania Politechniki Krakowskiej
5.2.4 Badania IBF
5.2.5 Badania Politechniki Lubelskiej
5.2.6 Badania Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego
5.3 Badania własne autora (badania wstępne)
5.3.1 Penetracja preparatów iniekcyjnych w cegle ceramicznej
5.3.2 Wpływ środków iniekcyjnych na właściwości zaprawy murarskiej
5.3.3 Wysychanie muru oraz skuteczność iniekcji

6. Metoda badawcza
6.1 Cel i przedmiot badań
6.2 Metodyka badań
6.2.1 Przygotowanie i selekcja próbek
6.2.2 Zawilgocenie
6.2.3 Wykonanie iniekcji
6.2.4 Badanie absorpcji kapilarnej
6.3 Wyniki badań

7. Interpretacja wyników badań
7.1 Absorpcja kapilarna i jej redukcja
7.2 Iniekcja niskociśnieniowa
7.3 Krem iniekcyjny (emulsja o/w)
7.4 Krem iniekcyjny (emulsja w/o)

Podsumowanie i wnioski
Bibliografia