Iniekcje uszczelniające i rodzaje iniektów

Tego typu zmiany coraz częściej dotyczą podziemnych części budowli (piwnic), które przekształca się na sklepy, kawiarnie, restauracje, składy itp. Wymaga to odpowiednich robót adaptacyjnych: wzmocnienia fundamentów, ścian, osuszania, odsolenia i odgrzybienia, wykonywanych metodą iniekcji ciśnieniowej.

Metoda iniekcji w praktyce budowlanej

Metoda iniekcji w ostatnim okresie przechodzi niemałą transformację – rozwój chemii i techniki pozwolił na zwiększenie i udoskonalenie tej metody naprawczej, co znacznie zwiększyło jej skuteczność. Iniekcję ciśnieniową z powodzeniem można uznać za jedną ze skuteczniejszych metod zabezpieczeń budowli. Metoda pozwala na zmodyfikowanie właściwości wielu porowatych materiałów (cegły, zaprawy, beton, kamień, drewno). Usunięcie kawern i pęknięć pozwala zyskać materiałom nowe, lepsze właściwości oraz parametry.

Warto wiedzieć, że metoda iniekcji jest prostym zabiegiem w założeniach, ale w realizacji napotyka na szereg trudności związanych zarówno z samym zabiegiem, jak i kontrolą efektów. Z tego względu iniekcja musi być przeprowadzana przez fachowca znającego nie tylko technologię, ale przede wszystkim fizykę danej budowli. Duży stopień trudności sprawia, że dotychczasowe doświadczenia w stosowaniu tej metody stanowią indywidualny dorobek poszczególnych grup zawodowych z różnych dziedzin, np. hydrotechniki, górnictwa, geotechniki, budownictwa przemysłowego i komunalnego, konserwacji zabytków. Dzieje się tak przez złożoność czynników, które należy uwzględnić oraz nietypowy sposób realizacji obiektu, eksploatacji budynku, użytych materiałów i stanu faktycznego.

Poznaj też: Nienormowe metody oceny wyrobów iniekcyjnych

Żeby przedstawić złożoność i wieloaspektowość stosowania metody iniekcyjnej, przyjrzyjmy się murowi z cegły jako ośrodkowi iniektowanemu. Według Karola Kramarza mur z cegły, jako ośrodek iniektowany, może być traktowany w zależności od stanu zachowania jako w miarę jednorodny ośrodek porowaty lub – w przypadku spękań – jako ośrodek nieszczelny.

Po rozpoznaniu ośrodka należy skonfrontować go z celem iniekcji i ustalić, czy powinno się wykonać ogólne wzmocnienie konstrukcji czy tylko uzupełnienie rys i spękań, a może jak to ma miejsce przy obiektach zabytkowych – archeologicznych, tylko ogólne zmniejszenie porowatości.

Po określeniu charakterystyki ośrodka iniektowanego i po uwzględnieniu celu iniekcji ustalone są wymagania co do dalszych parametrów, w szczególności rodzajów iniektów oraz technologii wykonywania zabiegu.

Mianem iniektów określamy związki, które zostają wprowadzone w dany ośrodek i powodują zmiany jego cech fizycznych w wyniku żelowania, twardnienia lub wiązania.

Iniekty dzielą się na dwie główne grupy:

• roztwory koloidalne i rzeczywiste (szkło wodne, żywice syntetyczne itp.) oraz
• roztwory, które poza fazą ciekłą zawierają cząsteczki ciał stałych, np. zaczyn cementowy lub wapienny.

Zatem aby iniekcja była przeprowadzona w poprawny sposób, należy doskonale znać własność stosowanych iniektów oraz ich adaptacje do konkretnych warunków stosowania.

Rodzaje iniektów

1. Iniekty na bazie epoksydów – to dwuskładnikowe preparaty stosowane do rys suchych lub lekko wilgotnych (rzadziej), o stabilnej szerokości rozwarcia (zmiana szerokości nie powinna przekraczać 0,03 mm). Zawierają niskocząsteczkowy roztwór żywicy epoksydowej oraz utwardzacz. Ze względu na niewielką elastyczność i wysokie parametry wytrzymałościowe, bezkrytyczne stosowanie epoksydów do iniekcji może doprowadzić do miejscowego przesztywnienia iniektowanego elementu.

2. Iniekty na bazie żywic poliuretanowych – są przeciwieństwem powyższych. Używane do iniekcji i uszczelnień rys wilgotnych i mokrych oraz przewodzących wodę. Elastyczność poliuretanów po związaniu powoduje, że często stosuje się je także do rys o nieustabilizowanej szerokości rozwarcia.

a. Jednoskładnikowe – zawierają modyfikowane izocyjaniany i katalizatory. Pienią się w kontakcie z wilgocią i stosowane są do tamowania wycieków. Wydzielanie się dwutlenku węgla jest produktem ubocznym procesu. Ciśnienie CO₂ dodatkowo zwiększa penetrację podłoża polimerem.

b. Dwuskładnikowe – to iniekty na bazie polieteropolioli i izocyjanianów, o mniejszej podatności do pienienia się. Stosowane są do iniekcji wtórnych – doszczelniających, oraz do wypełniania rys suchych i zawilgoconych.
Dzięki elastyczności, chętnie stosowane są do uszczelnień rys o zmiennej szerokości rozwarcia oraz do napraw konstrukcji murowych.

3. Iniekty cementowe i mikrocementowe – pozwalają na iniekcje rys o szerokości rozwarcia odpowiednio od 2 mm i od 0,1 mm.

a. Iniekty spienione – iniekty utworzone w połączeniu z agregatorami pianotwórczymi, stosowane do napraw murów w obiektach zabytkowych oraz murów warstwowych lub z pustką powietrzną. Mają właściwości tiksotropowe, doskonale penetrują także drobne rysy i spękania.

b. Iniekty polimerowo-cementowe – to kolejna odmiana iniektów cementowych. To zazwyczaj dwuskładnikowe preparaty zawierające cement, modyfikatory, wypełniacze oraz płynne roztwory kopolimerów akrylu lub emulsje butadienowo-styrenowe.
Jednoskładnikowe iniekty polimerowo-cementowe zawierają redyspergowalne tworzywa sztuczne, dlatego można je mieszać jedynie z wodą.

4. Hydrożele – to wieloskładnikowe preparaty na bazie poliakryloamidów. Pozwalają na wykonywanie uszczelnień w grunt, uszczelnień strukturalnych oraz uszczelnień dylatacji i rys. Preparaty te cechują się kilkoma cennymi właściwościami, które zauważa Maciej Rokiel:

– żelowanie rozpoczyna się dopiero w obecności wody, 
– przed rozpoczęciem fazy żelowania materiał ma niską lepkość pozwalającą na wnikanie w głąb podłoży mineralnych,
– początek fazy żelowania i czas jej trwania można regulować proporcjami mieszania składników preparatu,
– posiadają dobrą przyczepność do suchych i mokrych podłoży mineralnych,
– są odporne na rozcieńczone kwasy, alkalia oraz sole występujące w obiektach budowlanych,
– wysuszenie ściany nie powoduje utraty właściwości uszczelniających,
– nawet całkowicie wyschnięty materiał cechuje się pewną elastycznością i tworzy trwałą warstwę uszczelniającą,
– ponowny kontakt z wodą powoduje pęcznienie materiału i powrót do poprzedniej elastyczności. Jest to proces odwracalny,
– mogą zawierać w swoim składzie mikrowypełniacze dodatkowo stabilizujące żel,
– mogą być barwione w celu kontroli poprawności przeprowadzanej iniekcji. Po pewnym czasie zabarwienie zanika.

Wtórne hydroizolacje prowadzone metodą iniekcji uszczelniających

Wyróżnia się trzy podstawowe metody iniekcji uszczelniających: kurtynową, strukturalną i częściową. W TABELI zestawiono parametry środków iniekcyjnych wpływające na skuteczność tych metod.

Iniekcja kurtynowa

Jak tłumaczy Bartłomiej Monczyński, iniekcja kurtynowa (tj. iniekcja żelu w grunt bezpośrednio przylegający do budynku) może być przeprowadzana podczas renowacji trudno dostępnych hydroizolacji lub wykonywania nowego uszczelnienia płaszczyznowego elementów stykających się z gruntem. Dzięki temu, że materiał rozprowadzony jest powierzchniowo i przylega do gruntu, staje się nieprzepuszczalny dla wody. To sprawia, że rysy i ubytki, które pojawiają się po zewnętrznej stronie konstrukcji, zostają należycie wypełnione i uszczelnione.

Należy się jednak upewnić co do następujących sytuacji, możliwych zarówno w trakcie iniekcji, jak i po jej zakończeniu:

• zażelowany grunt nie uzyska wytrzymałości, która mogłaby negatywnie wpływać na wytrzymałość konstrukcji,
• ciśnienie iniekcji oraz pęcznienie materiału nie spowodują dodatkowych, nadmiernie wysokich obciążeń konstrukcji.

W celu przeprowadzenia iniekcji kurtynowej w nieszczelnym elemencie budowli wykonuje się od wewnątrz siatkę nawiertów przechodzących przez całą grubość elementów (RYS. 1).

Odległości między nawiertami należy ustalić, uwzględniając m.in. rodzaj konstrukcji oraz geometrię przegrody, właściwości gruntu (rodzaju, przepuszczalności, uwarstwienia), obciążenie wodą, technologię iniekcji. Rozstaw wynosi od 20 do 50 cm (RYS. 2), choć w praktyce najczęściej stosuje się siatkę 25×25 cm, zaś w najniższym rzędzie zagęszcza nawierty.

Rozstaw otworów powinien być dobrany w taki sposób, by strefy rozchodzenia się środka iniekcyjnego wokół otworów zachodziły na siebie (RYS. 3).

Jak dalej wyjaśnia B. Monczyński – w otworach osadza się pakery iniekcyjne. Rodzaj, długość oraz średnica pakera uzależnione są od struktury przegrody. Iniekcje prowadzi się przy użyciu dwukomponentowej pompy, która miesza ze sobą poszczególne komponenty tuż przed pakerem i aplikacją w grunt. Aplikację należy rozpocząć od najniższego rzędu pakerów (RYS. 3).

Ciśnienie iniekcji uzależnione jest od stanu budynku/przegrody, warunków gruntowo-wodnych oraz wymaganej szybkości przepływu i z reguły wynosi ok. 0,6–1,0 MPa. Płynny środek iniekcyjny o niskiej (na początku) lepkości rozprowadzany jest w strukturze porów w wolnych przestrzeniach w gruncie i wypiera występującą wodę, rozkładając się płasko na zewnątrz przegrody.

Iniekcja strukturalna

W iniekcji strukturalnej w przekroju nieszczelnej konstrukcji powstaje płaszczyzna uszczelniająca (RYS. 4). Właściwy sposób rozmieszczenia otworów iniekcyjnych pozwala na zatkanie porów, rys, spoin, przebić oraz wolnych przestrzeni w taki sposób, aby zapobiec dalszemu przenikaniu wody.

Środek iniekcyjny wprowadzany jest w strukturę przegrody pod ciśnieniem ok. 1,0–2,0 MPa przez odpowiednio zaplanowaną wcześniej siatkę nawiertów i pakerów. Głębokość wiercenia wynosi z reguły od ½ do ¾ grubości muru i musi być tak dobrana, aby wykluczyć wyciek środka iniekcyjnego z drugiej strony uszczelnianego elementu.

Iniekcja strukturalna daje możliwość hydroizolacji wtórnej także w betonie komórkowym i podobnych elementach o dużej ilości wolnych przestrzeni. Jednak w tym przypadku wymagane są zazwyczaj dodatkowe działania mające na celu np. dostosowanie ciśnienia iniekcji do wytrzymałości materiału. Zbyt duże ciśnienie może uszkodzić konstrukcję.

Iniekcja częściowa

W przypadku iniekcji ciśnieniowej, metoda ta stosowana jest do uszczelnienia miejscowych przecieków [złączy (RYS. 5) czy przejść instalacyjnych (RYS. 6)].

W sytuacji uszczelnienia spoin dylatacyjnych wg B. Monczyńskiego iniekcję żelową można zastosować na dwa sposoby:

1. Wykonanie częściowej iniekcji kurtynowej – co jest możliwe tylko w przypadku dylatacji przegród stykających się z gruntem.
2. Wypełnianie przestrzeni spoiny dylatacyjnej lub części tej przestrzeni – jeśli odkształcalność środka iniekcyjnego odpowiada wymaganiom danej dylatacji.

Zastosowanie żeli iniekcyjnych do wypełniania dylatacji wiąże się z ryzykiem skurczu żelu w przypadku braku kontaktu z wodą (wysychania). Ryzyko to można zminimalizować przez dobór materiału o niewielkim skurczu lub dodatkowe zabezpieczenie przed wysychaniem.

W przypadku spoin pionowych oraz sufitowych w pierwszej kolejności należy odpowiednio uszczelnić powierzchnię spoiny – dopiero wtedy możemy przystąpić do iniekcji za pomocą pakerów lub ułożonych uprzednio węży iniekcyjnych.

Literatura

1.  K. Kramarz, „Technologia wykonywania iniekcji ciśnieniowej w budowlach”, „IZOLACJE” 3/2022, s. 28–34.
2.  M. Rokiel, „Poradnik. Hydroizolacje w budownictwie”, wyd. III, Grupa Medium 2019.
3.  B. Monczyński, „Wtórne hydroizolacje wykonywane metodą iniekcji uszczelniających”, „IZOLACJE” 10/2019, s. 96–100.
4.  F. Frössel, „Mauerwerkstrockenlegung und Kellersanierung. Wenn das Haus nasse Füße hat”, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2012.
5.  WTA Merkblatt 4-6-14/D, „Nachträgliches Abdichten erdberührter Bauteile”, München 2014.