Redukcja zasolenia przegród budowlanych za pomocą kompresów

Sole powodujące destrukcję materiałów i elementów budowlanych

Szkodliwe sole budowlane to najczęściej dobrze rozpuszczalne związki chemiczne, głównie o charakterze organicznym, które w formie rozpuszczonej (jonów) lub krystalicznej występują w strukturze porowatych materiałów budowlanych. W zmiennych warunkach cieplno-wilgotnościowych (RYS. 1), w wyniku zmiany stanu skupienia lub zmiany objętości (spowodowanej magazynowaniem lub uwalnianiem wody hydratacyjnej) wywołują mechaniczne naprężenia w strukturze materiału, które z kolei mogą prowadzić do jej uszkodzenia [4].

Z uwagi na różnorodność wpływów wywieranych na materiały budowlane, jak również na liczne kombinacje soli, nie można podać dolnej granicy zasolenia, poniżej której nie będzie ono stanowić zagrożenia dla budynku. Niemniej, na podstawie praktycznych doświadczeń i eksperymentów, można wyprowadzić przybliżone rzędy wielkości zawartości anionów, w przypadku których można oczekiwać pewnego poziomu zagrożenia (TABELA 1).

Jednakże realistyczna ocena rzeczywistego ryzyka możliwa jest jedynie w połączeniu ze znajomością zawartości nie tylko anionów, lecz także kationów. Kationy najczęściej brane pod uwagę to kationy wapnia, magnezu, sodu i potasu. Kombinacje anionów i kationów, które tworzą sole prowadzące do uszkodzeń elementów budowli, przedstawia RYS. 2.

Poziom ryzyka narażenia na szkodliwe działanie soli uzależniony jest od dominującego anionu i odpowiedniego kationu. Intensywność barwy jonów wskazuje na potencjalne zagrożenie (na przykład siarczany są istotne dla uszkodzeń w stężeniach podanych w TABELI 1, jednakże w większym stopniu w połączeniu z sodem lub magnezem, a w mniejszym z wapniem). W pojedynczych przypadkach występują również inne jony, takie jak anion węglanowy (CO₃^2–) czy kation amonowy (NH₄⁺).

Metody i procedury zmniejszania stężenia jonów soli

Dostępne są różne działania, o zróżnicowanych wymaganiach oraz celach, które można podzielić na cztery kategorie [3, 8]:

• Kategoria I: technologia usuwania,
• Kategoria II: technologia redukcji,
• Kategoria III: technologia przekształcania,
• Kategoria IV: technologia pokrywania.

Należy ponadto wprowadzić rozróżnienie między [3]:

• tzw. działaniami osłonowymi (towarzyszącymi) po uprzednim wykonaniu wtórnych izolacji poziomych i/lub pionowych [9], koncentrującymi się na magazynowaniu soli krystalizujących w wyniku wysychania,
• renowacją w przypadku uszkodzenia spowodowanego wilgocią higroskopijną,
• redukcją zasolenia jako elementu renowacji i/lub działań podejmowanych w celu zachowania pierwotnej substancji historycznie cennego budynku.

Do technologii pokrywania (kategoria IV) zaliczyć można tynki renowacyjne [10] oraz tzw. tynki regulujące zawilgocenie [11].

W przypadku technologii przekształcania (kategoria III) łatwo rozpuszczalne sole są przekształcane w słabo rozpuszczalne lub nierozpuszczalne związki soli w wyniku reakcji chemicznych lub procesów biologicznych [3].

Całkowite usuwanie szkodliwych soli (kategoria I) w praktyce możliwe jest jedynie w szczególnych przypadkach oraz wymaga bardzo dużych nakładów, zarówno technicznych, jak i czasowych. Najczęściej nie jest to ani technicznie możliwe, ani konieczne – wystarczająca okazuje się możliwość zmniejszenia istniejących gradientów soli w murze [3].

Obok tynków ofiarnych [12] w tym celu stosowane są kompresy redukujące zasolenie.

Metody zmniejszania stężenia jonów szkodliwych soli w kamieniu naturalnym, jak również w innych porowatych mineralnych materiałach budowlanych, w budownictwie oraz konserwacji zabytków za pomocą kompresów, opisane zostały w instrukcji WTA (Naukowo-Technicznego Stowarzyszenia na rzecz Konserwacji Budynków oraz Ochrony – niem. Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerks­erhaltung und Denkmalpflege) nr 3–13/19 [4].

Redukcja zasolenia

Przyczyną niekorzystnych zmian na powierzchni materiałów porowatych nie zawsze są szkodliwe sole budowlane. Z tego powodu elementem niezbędnym jest prawidłowo zaplanowana i wykonana diagnostyka dotycząca zanieczyszczenia [2, 13]. Pobieranie próbek, szczególnie w przypadku obiektów zabytkowych, musi być ograniczone do rozsądnego poziomu [4].

Z drugiej strony redukcja zasolenia może być obarczona pewnym ryzykiem dla obiektu (np. uszkodzenia powierzchni czy migracji szkodliwych soli do obszarów wcześniej nieobciążonych).

Należy zatem określić, czy cel, jakim jest wyeliminowanie lub ograniczenie szkodliwego wpływu zasolenia, jest możliwy do osiągnięcia, a o tym, czy w konkretnym przypadku ma być przeprowadzona redukcja zasolenia przy zastosowaniu kompresów (oraz środków towarzyszących) należy zdecydować, uwzględniając zarówno aspekty techniczne, jak i konserwatorskie.

Głównym celem stosowania kompresów jest nieniszczące zmniejszenie zawartości szkodliwych soli w porowatych mineralnych materiałach budowlanych (np. kamieniu naturalnym, cegle, zaprawach murarskich, betonie itp.). Redukcja zasolenia wymagana jest z reguły w celu zatrzymania lub spowolnienia wywołanych przez sole procesów niszczenia struktury. Jednocześnie stwarzane są warunki do innych działań (wzmacnianie, reprofilacja, impregnacja, malowanie, tynkowanie itp.), których wykonanie, skuteczność lub trwałość może zostać osłabiona nadmierną zawartością szkodliwych soli.

Redukcja zasolenia przy zastosowaniu kompresów wykorzystuje rozpuszczalność soli w wodzie i opiera się na transporcie rozpuszczonych soli (roztworu) z zasolonego materiału budowlanego do kompresu (FOT. 2, RYS. 3).

Ruch cieczy jest wywoływany przez gradient wilgoci (transport kapilarny) lub przez gradienty temperatury i ciśnienia (konwekcja), a także przez grawitację, w wyniku której rozpuszczone sole transportowane są wewnątrz cieczy (gradient stężeń rozpuszczonych soli w wodzie prowadzi do transportu jonów soli na drodze dyfuzji).

Kapilarny transport rozpuszczonych soli (adwekcja) uwarunkowany jest strukturą porów materiału budowlanego i w najprostszy sposób (jednakże z wystarczającą dokładnością) można go scharakteryzować za pomocą współczynnika nasiąkliwości. Kierunek transportu jonów przebiega zatem zgodnie z gradientem wilgoci: z obszaru bardziej wilgotnego do bardziej suchego.

Siłą napędową transportu jonów poprzez dyfuzję jest gradient stężeń – jony dyfundują w kierunku od wyższego stężenia do niższego. Dyfuzja zachodzi również jako dyfuzja powierzchniowa na styku faz („warstewka wilgoci” na ścianach porów itp.). Skuteczność transportu jonów przez dyfuzję jest jednak wielokrotnie mniejsza niż w przypadku transportu kapilarnego.

Aby możliwy był ciągły kapilarny transport wilgoci z podłoża do kompresu, kompres musi mieć mniejsze pory niż podłoże (RYS. 4).

W wyniku ukierunkowanego transportu wilgoci do kompresu następuje zmniejszenie zawartości wody w podłożu – najpierw „opróżniane” są większe pory. Sole odkładają się tylko w tych porach podłoża, których promień jest mniejszy niż promień porów w nałożonym kompresie.

Stopień porowatości kompresu musi zapewniać zarówno takie nawilżenie podłoża, aby doprowadzić do rozpuszczenia szkodliwych soli, jak i adwekcję („powrotny” przepływ kapilarny) do kompresu.

Opisane powyżej procesy przebiegają równocześnie. Stopień, w jakim poszczególne procesy transportowe przyczyniają się do redukcji zasolenia, uzależniony jest zarówno od właściwości materiału, z którego wykonano kompres, jak i od warunków, w jakich prowadzone jest odsalanie.

Kompresy do redukcji soli

Kompresy do redukcji soli to z reguły rozrabiane z wodą demineralizowaną mieszaniny kilku składników (TABELA 2), bez zawartości spoiwa (środka wiążącego). Regulując proporcje poszczególnych substancji wchodzących w skład mieszaniny, można dostosować właściwości do konkretnego obszaru zastosowania (warunków brzegowych). Należy przy tym uwzględnić zagrożenia związane z użyciem poszczególnych substancji.

Wymagania jakościowe i normy

Jako podstawowe wymagania jakościowe muszą zostać spełnione następujące warunki:

1. Mieszanka do wykonania kompresu nie może (co oczywiste) zawierać soli rozpuszczalnych (tj. zawartość soli < 0,1%, mas.) ani substancji barwiących.
2. Gotowa do użycia mieszanka musi mieć wartość pH (mierzoną w 25°C) w zakresie od 6 do maksymalnie 10.
3. Mieszanka kompresów musi być łatwa do nałożenia, dobrze przylegać po wyschnięciu i nie może przenosić naprężeń na powierzchnię.
4. Po zastosowaniu kompres musi być możliwy do usunięcia i pozostawiać jak najmniej śladów.

W celu uzasadnienia potrzeby redukcji soli za pomocą kompresów, jak również wykazania ich szans powodzenia, niezbędne są wzajemnie skoordynowane badania laboratoryjne i konserwatorskie opisane w normach PN-EN 16085:2013-02 [14] oraz PN-EN 16455:2014-12 [15].

Diagnostyka

Od jednego do trzech miesięcy należy zaplanować na badania wstępne (diagnostyczne). Powinny one uwzględniać następujące kwestie:

• Struktura podłoża:
  –  układ warstw oraz opis zastosowanych materiałów,
  –  występujące uszkodzenia (np. wykwity, plamy wilgoci) – ich przyczyny i/lub źródła oraz możliwość usunięcia.
• Możliwość absorpcji oraz uwalniania wody z podłoża.
• Rodzaj i rozłożenie soli w profilach wysokościowym i głębokościowym (do głębokości kilku centymetrów), ilościowe określenie zawartości anionów i kationów.
• Warunki mikroklimatu wewnętrznego.

Wyniki pozwalają odpowiedzieć na następujące pytania dodatkowe dotyczące realizacji działań:

• Czy określona zawartość szkodliwych soli ma znaczenie dla szkód i czy w związku z tym konieczna jest redukcja soli, również w kontekście dalszego użytkowania?
• Czy można spodziewać się skuteczności zabiegów naprawczych, czy też istnieją alternatywy?
• Którą procedurę należy zastosować, jakich materiałów użyć, jakiego czasu aplikacji należy oczekiwać?
• Jaki jest całkowity czas trwania zabiegu?

Wybrana procedura musi zostać przetestowana na odcinkach próbnych, a jej skuteczność musi zostać w odpowiedni sposób udokumentowana.

Kontrolowanie zakresu redukcji zasolenia

W trakcie prowadzenia redukcji zasolenia należy kontrolować faktyczny zakres redukcji, badając materiał kompresu, a jeśli to możliwe, również podłoże.

Na podstawie tak prowadzonej kontroli można ocenić, czy dalsze stosowanie kompresu jest uzasadnione. W celu oceny zabiegu redukcji zasolenia po jego zakończeniu należy przeprowadzić pomiar zawartości szkodliwych soli (anionów oraz kationów) w taki sam sposób, jak w procedurze badania wstępnego.

Ograniczenie sprawdzenia zawartości soli do kompresu (z pominięciem podłoża) uniemożliwi jednoznaczną ocenę skuteczności zabiegu.

Badania prowadzone w trakcie stosowania kompresów muszą być prowadzone zgodnie z następującą procedurą:

• Wykonać pomiar zawartości soli w „kompresie zerowym”.
• Na koniec każdego cyklu wyciąć reprezentatywne próbki kompresu i zbadać je w pełnej grubości warstwy o powierzchni 10×10 cm, podając datę i miejsce usunięcia. W przypadku kilku cykli próbki należy pobierać z tego samego miejsca. Ilościowo oznaczoną zawartość soli należy podawać w g/m² na podstawie powierzchni jednostkowej.
• Regularnie kontrolować stan kompresów. Przyczepność kompresu i wszelkie zmiany na podłożu należy udokumentować pisemnie i fotograficznie.

Usuwanie wykwitów solnych i innych uszkodzeń

Redukcja zasolenia przy zastosowaniu kompresów może być wykonywana wyłącznie przez doświadczonych konserwatorów lub specjalistów. Wszelkie prace należy prowadzić w temperaturze nie niższej niż +5°C.

Przed przystąpieniem do nakładania kompresu z podłoża należy usunąć (na sucho), a następnie zutylizować, wykwity solne i wszelkie inne uszkodzenia. W razie konieczności należy wykonać wstępne wzmocnienie podłoża i/lub tymczasową hydrofobizację.

W przypadku szczególnie wrażliwych powierzchni można (w celu ich ochrony) nałożyć przepuszczalną i stabilną warstwę pośrednią (np. papier japoński – washi), należy jednak mieć na uwadze, że warstwy takie z reguły obniżają skuteczność kompresu.

Konieczność, jak również intensywność (czas trwania, ilość nakładanej wody) nawilżenia podłoża przed nałożeniem kompresu zależą między innymi od:

• chłonności podłoża,
• rodzaju, stężenia i rozkładu szkodliwych soli,
• rozkładu wilgoci w podłożu,
• rodzaju stosowanego kompresu.

W przypadku suchej a zarazem silnie chłonnej powierzchni, nadmierne zwilżenie wstępne może doprowadzić do niepożądanego transportu soli w głąb materiału. I odwrotnie – zwilżenie musi być na tyle intensywne, aby front wilgoci dotarł do wszystkich zawartych w podłożu soli i „zmobilizował” je. Zarówno do wstępnego zwilżenia, jak i do obróbki kompresu należy stosować wyłącznie wodę demineralizowaną.

Sposoby nakładania kompresów

Materiały do wykonywania kompresów po zarobieniu z wodą przypominają świeże ciasto – należy je nakładać ręcznie lub maszynowo (np. niewielkim agregatem tynkarskim), w jednej lub kilku warstwach, na grubość 10–20 mm. W przypadku powierzchni wrażliwych kompres zawsze należy nakładać ręcznie (FOT. 3). Trzeba zwrócić uwagę, aby dobrze i całkowicie przylegał do podłoża.

W przypadku aplikacji na wydzielonych obszarach, aby uniknąć niepożądanych efektów w strefie granicznej (np. wykwitów soli powstałych w wyniku ich redystrybucji), kompres należy nakładać co najmniej 10 cm poza obszar wyraźnie wystawiony na działanie soli.

W przypadku występowania silnych ruchów powietrza (wiatr, przeciągi), niskiej wilgotności i/lub wysokiej temperatury (silnego nasłonecznienia) kompres należy chronić przed zbyt szybkim wysychaniem. Z kolei gdy wilgotność jest stale wysoka, a przepływ powietrza niewielki (np. w piwnicach), szybkość wysychania należy zwiększyć za pomocą odpowiednich środków (osuszacze, wentylacja). Należy przy tym zapewnić takie warunki, aby wyeliminować ryzyko rozwoju grzybów pleśniowych i powstawania innych zagrożeń biologicznych. W przypadku aplikacji na zewnątrz budynku należy ponadto zapewnić ochronę przed zacinającym deszczem.

Okres stosowania kompresu wynosi z reguły od 3 do 6 tygodni i jest on w tym czasie kilkakrotnie wymieniany. Przy bardzo wysokim poziomie zasolenia (tj. powyżej 1,5% mas.) kompres należy wymieniać częściej podczas pierwszych kilku cykli.

Wysuszony kompres jest nieskuteczny i, aby uniknąć ponownego zanieczyszczenia podłoża szkodliwymi solami, powinien zostać natychmiast usunięty. Podłoże należy oczyścić z przylegających resztek na sucho lub mechanicznie (w zależności od wrażliwości podłoża).

Postępowanie z obiektami szczególnie wrażliwymi

W sytuacjach szczególnych, np. w przypadku przenośnych elementów z kamienia naturalnego, takich jak rzeźby, płyty nagrobne itp., odsalanie można przeprowadzić w warsztacie. Elementy płaskie o niewielkiej grubości, charakteryzujące się wysoką porowatością i dobrą przepuszczalnością wody (np. płyty nagrobne) można umieścić nieobrabianą stroną w kąpieli wodnej (RYS. 5), natomiast kompres nałożyć na stronę obrabianą. Dzięki temu uzyskuje się ukierunkowany przepływ wilgoci przez cały przekrój elementu, a tym samym uzyskuje zdecydowanie wyższą wydajność. Należy jednak zwrócić uwagę, że w przypadku długiego czasu trwania takiego zabiegu znacząco wzrasta ryzyko rozwoju grzybów pleśniowych lub innych porażeń biologicznych.

Alternatywnie do kąpieli wodnej, ukierunkowany przepływ wilgoci można wygenerować in situ (na obiekcie) przez kontrolowane wprowadzenie wilgoci za frontem zasolenia (RYS. 6). W tym celu w siatce spoin (w przypadku elementów murowanych) lub też w miejscach występujących uszkodzeń montowane są pakery, przez które – po nałożeniu kompresu – wprowadzana jest woda demineralizowana.
Ukierunkowany przepływ wilgoci można ponadto uzyskać, wykorzystując geometrię elementu, np. przez zastosowanie kompresu nawilżającego (RYS. 7).

Literatura

 1. M. Koniorczyk, D. Gawin, P. Konca, D. Bednarska, „Modeling damage of building materials induced by sodium sulphate crystallization”, „Bauphysik”, 6(38), 2016, s. 366–371.
 2. B. Monczyński, „Zasolenie budynków i sposoby jego określania na potrzeby diagnostyki budowli”, „IZOLACJE” 3/2019, s. 96–101.
 3. F. Frössel, „Mauerwerkstrockenlegung und Kellersanierung. Wenn das Haus nasse Füße hat”, wyd. 3, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2012.
 4. WTA Merkblatt 3–13-19/D, „Salzreduzierung an porösen mineralischen Baustoffen mittels Kompressen”, Wissenschaftlich­‑Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e.V., München 2019, s. 12.
 5. C. Arendt, J. Seele, „Feuchte und Salze in Gebäuden: Ursachen, Sanierung, Vorbeugung”, Verlagsanstalt Alexander Koch, Leinfelden–Echterdingen 2001.
 6. WTA Merkblatt 2-9-20/D, „Sanierputzsysteme”, Wissenschaftlich­‑Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e.V., München 2020, s. 26.
 7. Ö-Norm B 3355, „Trockenlegung von feuchtem Mauerwerk – Bauwerksdiagnostik und Planungsgrundlage”.
 8. L. Koss, N. Lesnych, H. Venzmer, „Dem Schaden die Suppe versalzen... Methoden zur Entsalzung”, „Bauen im Bestand B + B” 5/2010, s. 24–28.
 9. B. Monczyński, „Wtórna hydroizolacja przyziemnych części budynków”, „IZOLACJE” 4/2019, s. 120–125.
10. B. Monczyński, „Tynki stosowane na zawilgoconych przegrodach – tynki renowacyjne”, „IZOLACJE” 6/2020, s. 80–88.
11. B. Monczyński, „Tynki stosowane na zawilgoconych przegrodach – tynki regulujące zawilgocenie”, „IZOLACJE” 1/2021, s. 112–116.
12. B. Monczyński, „Tynki stosowane na zawilgoconych przegrodach – tynki ofiarne”, „IZOLACJE” 7/8/2020, s. 95–100.
13. B. Monczyński, „Diagnostyka zawilgoconych konstrukcji murowych”, „IZOLACJE” 1/2019, s. 89–93.
14. PN-EN 16085:2013-02, „Konserwacja dóbr kultury – Metodologia pobierania próbek z obiektów dóbr kultury – Zasady ogólne”.
15. PN-EN 16455:2014-12, „Konserwacja dziedzictwa kulturowego – ekstrahowanie i pomiar zawartości soli rozpuszczalnych w kamieniu naturalnym i materiałach pokrewnych zasobów dziedzictwa kultury”.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!