Warstwy izolacyjne w stropodachach pełnych - wybrane problemy

W ostatnim okresie z uwagi na stosunkowo niski koszt nad halowymi budynkami przemysłowymi, handlowymi, a także biurowymi wykonywane są stropodachy pełne, w których pokrycie dachowe układane jest bezpośrednio na warstwie izolacji termicznej. W wielu wypadkach w stropodachach tych jeszcze przed ich odbiorem występowały uszkodzenia, których efektem było zaleganie wody opadowej na górnej powierzchni pokrycia, a także przecieki. Spowodowane to było błędami projektowymi, wykonawczymi, ale także nieodpowiednią jakością zastosowanych materiałów budowlanych. Często projektanci zachęceni ofertami firm handlujących pokryciami dachowymi zakładali bardzo małe spadki (mniej niż 1%, a nawet 0%). Wykonawcy natomiast z reguły nie stosowali jako warstwę izolacyjną wełny mineralnej o odpowiedniej twardości. Końcowy efekt był więc niezadowalający, jakość robót dekarskich niska, występowały liczne uszkodzenia, a inspektorzy nadzoru nie chcieli odbierać tak wykonanych stropodachów.

Opis wybranych stropodachów

Stropodach nad budynkiem handlowym

Stropodach o powierzchni ok. 18 tys. m² wykonany nad budynkiem handlowym o konstrukcji stalowej ma kształt zbliżony do prostokąta i okolony jest obwodowymi ściankami kolankowymi (fot. 1). Odwodnienie zaprojektowano i wykonano do wewnętrznych lejów spustowych, a spadki pokrycia dachowego wynoszą ok. 1%. Na dachu zamontowane są urządzenia techniczne oraz odgromowe. Układ warstw w stropodachu jest następujący (w kolejności od góry):

• pokrycie dachowe – folia zgrzewalna PCW (jedna warstwa),
• termoizolacja – dwie warstwy płyt z wełny mineralnej (górna o grubości ok. 4 cm, dolna – 11 cm),
• paroizolacja – folia PCW,
• stalowe płyty fałdowe.

Stropodach nad budynkiem terminalu

Badaniami objęto stropodach o powierzchni 21,5 tys. m² nad budynkiem o konstrukcji stalowej (fot. 2). W projekcie architektoniczno-budowlanym założono następujący układ warstw:

• membrana o grubości 1,2 mm,
• 20 cm izolacji termicznej z wełny mineralnej, składającej się z dwóch warstw, po 10 cm każda,
• paroizolacja,
• blacha trapezowa wysokofałdowa.

Podczas układania warstw termoizolacyjnych zamiast układu z dwóch warstw wełny mineralnej zastosowano jedną warstwę o grubości 20 cm. Po zamontowaniu warstw izolacji termicznej oraz pokrycia stropodach był wielokrotnie użytkowany przez brygady budowlane zajmujące się m.in. montażem urządzeń wentylacyjnych, klimatyzacyjnych i oddymiających. Po pewnym okresie stwierdzono, że płyty wełny mineralnej są zbyt miękkie. W wielu miejscach, zwłaszcza w strefach komunikacji pieszej oraz w pobliżu drabiny wyłazowej, powstały zagłębienia, w których gromadziła się woda opadowa.

Stropodach nad budynkiem biurowym

Dach ma kształt zbliżony do prostokąta o wymiarach boków 30,94 × 16,54 m i okolony jest obwodowymi ściankami kolankowymi (fot. 3). Projektowany układ warstw w stropodachu jest następujący (w kolejności od góry):

• 2 × papa grzewalna (polimerowo-bitumiczna),
• bardzo twarda wełna mineralna o grubości 22 cm,
• paroizolacja,
• folia PE,
• beton o spadku 1%,
• strop żelbetowy.

Wady występujące w stropodachach

Na wszystkich opisanych wyżej stropodachach jeszcze przed odbiorem robót dekarskich wystąpiły podobne uszkodzenia, a mianowicie:

• zbyt małe spadki pokrycia wynoszące 0–0,5%,
• zastoiny wodne, szczególnie w korytach odwodnieniowych, przy lejach spustowych i w okolicach zamontowania różnorakich urządzeń instalacyjnych na dachu,
• przecieki wody opadowej przez pokrycia,
• wyraźne ugięcia podczas chodzenia po górnej powierzchni dachu, spowodowane odkształcaniem się wełny mineralnej ułożonej pod papą; w miejscach, w których występują kołki mocujące wełnę mineralną do podłoża, odkształcenia te są znacznie mniejsze,
• zagłębienie powierzchni pokrycia, szczególnie wzdłuż ciągów komunikacyjnych,
• uszkodzenia pokrycia dachowego w miejscach występowania sztywnych kołków mocujących pokrycie do podłoża,
• mikrorysy na pokryciu papowym,
• pofałdowana powierzchnia pokrycia z folii dachowych.

Opis i wyniki przeprowadzonych badań

W celu ustalenia przyczyn powstania występujących uszkodzeń zbadano wybrane własności wełny mineralnej:

• gęstość pozorną (według normy pn- -en 1602:1999 „wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Określanie gęstości pozornej” [2]),
• zawartość wilgoci (według normy PN- -B-04631:1982 „Materiały do izolacji cieplnej z włókien nieorganicznych. Metody badań” [3]),
• naprężenia ściskające przy 10-proc. odkształceniu względnym (według normy PN-EN 826:1998 „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Określenie zachowania przy ściskaniu” [4]).

Badania naprężeń ściskających przy 10-proc. odkształceniu przeprowadzono w akredytowanym laboratorium za pomocą atestowanej maszyny wytrzymałościowej o odpowiednim zakresie pomiarowym 0–3000 N oraz 0–15 000 N z działką elementarną 10 N [5].

Na rys. przedstawiono przykładowy wykres zależności siły od odkształcenia, służący do wyznaczania naprężeń ściskających przy 10-proc. odkształceniu wełny mineralnej. W tabeli 1 przedstawiono wartości deklarowane przez producenta, jakie powinna spełniać badana wełna mineralna. Wymogi te są różne w odniesieniu do poszczególnych dachów, ponieważ na każdym z nich zastosowano inną wełnę mineralną.

W przypadku stropodachu nad budynkiem handlowym badania przeprowadzono na 60 próbkach wełny mineralnej o wymiarach 200 × 200 mm i wysokości równej grubości danej płyty z wełny mineralnej. Badano próbki pobrane z warstwy górnej i dolnej. Wyniki przedstawiono w tabeli 2.

Analogiczne dane dotyczące dachu nad terminalem rozdzielczo-ekspedycyjnym przedstawiono w tabelach 3 i 4.

Badania stropodachu nad terminalem przeprowadzono na próbkach 300 × 300 mm pobranych z 20 miejsc pomiarowych. W tym wypadku zastosowano tylko jedną warstwę wełny. W tabeli 3 przedstawiono wartości deklarowane przez producenta, które powinna spełniać badana wełna mineralna, a w tabeli 4 uzyskane, rzeczywiste wyniki badań. W tabelach 5 i 6 przedstawiono analogiczne dane dotyczące dachu nad budynkiem biurowym. Przeprowadzone badania gęstości pozornej i naprężeń ściskających przy 10-proc. odkształceniu wełny mineralnej zastosowanej jako warstwa termoizolacyjna na opisanych stropodachach wykazały, że:

• w większości wypadków gęstość pozorna badanej wełny mineralnej była niższa od wartości deklarowanych przez producentów; w skrajnym przypadku 80% badanych próbek wełny mineralnej nie spełniało odpowiedniego wymogu,
• analogicznie w większości wypadków naprężenia ściskające przy 10-proc. odkształceniach były niższe od wartości deklarowanych przez producentów; w skrajnym przypadku 100% badanych próbek wełny mineralnej nie spełniało odpowiedniego wymogu,
• tylko w jednym przypadku 100% badanych próbek wełny mineralnej spełniało odpowiedni wymóg dotyczący naprężeń ściskających przy 10-proc. odkształceniu.

Z przeprowadzonych badań wynika, że w większości sytuacji zastosowana wełna mineralna nie spełniała odpowiednich wymogów dotyczących gęstości pozornej i naprężeń ściskających przy 10-proc. odkształceniu. Należy więc się zastanowić, czy jest to wynikiem zamiany przez wykonawcę wełny mineralnej na gorszą odmianę, czy też wełna dostarczona przez wytwórców nie spełnia odpowiednich dla niej wymagań. Przeprowadzono dodatkowe, analogiczne do opisanych wyżej badania, dla próbek wełny mineralnej pobranych z fabrycznie zapakowanych i odpowiednio oznaczonych opakowań. Okazało się, że ok. 40% tych próbek nie spełniało odpowiednich wymagań deklarowanych przez producentów.

Badania dotyczące zawartości wody w wełnie mineralnej wykazały, że we wszystkich wypadkach była ona mniejsza od wartości dopuszczalnej wynoszącej 2%.

Wnioski

1. W stropodach, w których pokrycie dachowe układane jest bezpośrednio na izolacji termicznej z wełny mineralnej, jeszcze przed odbiorem robót dekarskich bardzo często występują uszkodzenia związane z nadmiernymi odkształceniami wełny mineralnej. Są one zlokalizowane szczególnie przy włazach, drabinach i przy wszelkich urządzeniach zamontowanych na dachu, a więc w miejscach, w pobliżu których odbywa się intensywny ruch pieszy po stropodachu.

2. Przeprowadzone badania gęstości pozornej i naprężeń ściskających przy 10-proc. odkształceniu próbek wełny mineralnej pobranych ze stropodachów trzech opisanych wyżej obiektów wykazały, że:

• w większości wypadków gęstość pozorna badanej wełny mineralnej była niższa od wartości deklarowanych przez producentów,
• w większości wypadków naprężenia ściskające przy 10-proc. odkształceniach były niższe od wartości deklarowanych przez producentów,
• zawartość wilgoci we wszystkich próbkach była mniejsza od wartości dopuszczalnej.

3. Przyczynami niespełnienia odpowiednich wymogów dotyczących gęstości pozornej i twardości wełny mineralnej są: zamiana przez wykonawcę rodzaju wełny na odmianę o gorszych własnościach lub dostarczenie wełny mineralnej o gorszej jakości niż deklarowana przez producenta.

4. Przy projektowaniu stropodachów, w których pokrycie dachowe układane jest bezpośrednio na wełnie mineralnej, należy więc wziąć pod uwagę możliwość nadmiernych odkształceń wełny mineralnej. W związku z tym projektanci powinni:

• projektować większe spadki (np. większe niż 1,5–2%), w żadnym wypadku nie przyjmować spadków 0%,
• wyznaczać na dachu drogi komunikacyjne, po których będzie się odbywać wzmożony ruch; drogi te powinny być zaznaczone odrębnym kolorem, a zastosowana w tych miejscach wełna mineralna powinna być najwyższej jakości (twardości).

5. Wykonawcy powinni:

• po otrzymaniu partii wełny mineralnej sprawdzić jej właściwości; w razie wątpliwości powinni zlecić odpowiednie badania wełny (szczególnie gęstości pozornej i naprężeń ściskających przy 10-proc. odkształceniu),
• w przypadku dachów o dużej powierzchni rejestrować i opisywać fragmenty stropodachów, w których zastosowana została wełna mineralna z danej dostawy,
• bezwzględnie żądać od producentów wełny mineralnej odpowiednich certyfikatów i zaświadczeń, z zadeklarowanymi odpowiednimi właściwościami, które ma spełnić wełna,
• w miarę możliwości ograniczyć do minimum ruch pieszy po dachu, aby zapobiec tzw. rozdeptywaniu wełny; miejsca szczególnie narażone na rozdeptywanie należy odpowiednio zabezpieczyć,
• do mocowania pokrycia do podłoża stosować tzw. kotwy teleskopowe, które odkształcają się pod naciskiem stopy,
• wszystkie prace izolacyjne i dekarskie wykonywać wyjątkowo starannie.

Literatura

1. PN-EN 13162:2002 „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Fabrycznie wykonywane wyroby z wełny mineralnej (MW). Wymagania”.
2. PN-EN 1602:1999 „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Określanie gęstości pozornej”.
3. PN-B-04631:1982 „Materiały do izolacji cieplnej z włókien nieorganicznych. Metody badań”.
4. PN-EN 826:1998 „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Określenie zachowania przy ściskaniu”.
5. „Badania naprężeń przy 10% odkształceniu wełny mineralnej”, Raport nr 19/2007 z dnia 16.07.2007 r. Wydziałowego Zakładu Wytrzymałości Materiałów na Wydziale Mechanicznym Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2007.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!