Hydroizolacje zagłębionych w gruncie części budynków

*****
W artykule omówiono kwestie obciążenia fundamentów wodą i wilgocią, a także pokazano na rysunkach prawidłowe układy hydroizolacji zagłębionych w gruncie części budynków. Wymieniono kryteria doboru izolacji wodochronnych oraz zalecane zastosowania materiałów do izolacji przeciwwilgociowej i przeciwwodnej.

Waterproofing of parts of buildings recessed in the ground. Moisture/water load

The article discusses the issues of water and moisture load on foundations, and the drawings also show the correct waterproofing systems for parts of buildings recessed in the ground. The criteria for selecting waterproof insulation and the recommended moisture and waterproof insulation materials are listed.
*****

W naszych warunkach klimatycznych niebagatelny wpływ na niszczenie budowli ma także wielokrotne zamarzanie i rozmarzanie konstrukcji, szczególnie tych, które zbudowane są z materiałów mogących wchłaniać wodę. Głębokość strefy przemarzania, licząc od poziomu terenu, sięga ok. 1 m, a nawet poniżej tej granicy. Fundamenty są więc elementem budynku narażonym na przemarzanie, i to w środowisku wilgotnym.

*****
Pamiętaj

Materiały stosowane do wykonania ścian charakteryzują się właściwościami higroskopijnymi, po zawilgoceniu natomiast spadają ich parametry wytrzymałościowe, co może doprowadzić, zwłaszcza przy lokalnych przeciążeniach muru, do deformacji, wybrzuszeń, odspojeń, przesunięć i pęknięć, dodatkowo spada też wielkość U i obniża się temperatura, przy której następuje kondensacja.
*****

Materiały stosowane na ławy i ściany fundamentowe, nawet przy bardzo dobrej izolacji przed wilgocią, mają bardzo słabe właściwości ciepłochronne. Wchodząc zimą do piwnic, szczególnie w starszych domach, można zaobserwować iskrzący się na murach szron. Zjawisko przemarzania fundamentów jest bardzo często niepożądane, zwłaszcza w budynkach podpiwniczonych, gdzie znajdują się garaże, pralnie, spiżarnie itp.

Woda wnikająca do ścian czy fundamentów nie jest obojętna chemicznie. Oprócz agresywnych substancji wypłukiwanych np. z gruntu woda taka zawiera pewne ilości roztworów chlorków, siarczanów i azotanów, które z powodu nieskutecznie działających izolacji dostają się do zagłębionych elementów budynku, a następnie na skutek kapilarnego podciągania wilgoci są transportowane do wyższych części obiektu.

Czytaj też: Fundamenty i izolacje budynków – problemy projektowo-budowlane

Dalszym etapem jest powstawanie widocznych zawilgoceń, wykwitów solnych, przebarwień, łuszczenia się powłok malarskich czy odpadanie tynku, co może prowadzić do destrukcji muru, jeżeli nie podejmie się odpowiednich czynności (patrz rysunki w rozdziale dotyczącym renowacji).

Powstające wewnątrz ściany kryształki soli, powiększając swoją objętość, niszczą najpierw warstwy elewacyjne, a następnie strukturę muru. Proces ten trwa praktycznie przez cały czas i jest powtarzalny na skutek higroskopijnego poboru wody z powietrza przez szkodliwe sole budowlane. Równolegle, w wyniku zwiększenia wilgotności muru, na powierzchniach ścian mogą pojawić się grzyby i pleśnie, co dodatkowo pogarsza i tak nie najzdrowszy mikroklimat wewnątrz pomieszczeń.

Reasumując: woda przenikająca do wnętrza ścian konstrukcyjnych może powodować korozję i niszczenie struktury ściany (np. rozpuszczenie, wypłukiwanie spoiwa, pęcznienie), pogorszenie termoizolacyjności ścian, pogorszenie mikroklimatu pomieszczeń wewnątrz budynku oraz degradację i pogorszenie wyglądu zewnętrznego warstw elewacyjnych.

Jednocześnie coraz częściej pomieszczenia piwnic (zwłaszcza w budownictwie jednorodzinnym, indywidualnym) wykorzystywane są na pralnie, suszarnie, warsztaty, ale także na garaże, warsztaty itp. Biorąc dodatkowo pod uwagę to, że naprawa źle lub wcale niefunkcjonującej izolacji oraz osuszenie ścian jest bardzo kosztowne, konieczne staje się wykonanie skutecznej i trwałej izolacji części podziemnych i przyziemia budynku.

Na wybór rozwiązania technicznego izolacji fundamentów i przyziemia mają wpływ następujące czynniki:

• Stopień obciążenia wilgocią.
  Można wyróżnić następujące rodzaje obciążenia wilgocią fundamentów:
  Pierwszy – obciążenie wilgocią zawartą w gruncie. Przypadek najkorzystniejszy, aczkolwiek spotykany stosunkowo rzadko. Mamy tu do czynienia z kapilarnie związaną wilgocią. Wymaga najprostszego typu uszczelnienia, które uniemożliwia kapilarne wnikanie wilgoci do ściany. Warunkiem jego występowania jest możliwość wsiąknięcia wody opadowej wystarczająco głęboko w grunt poniżej poziomu posadowienia budynku (wykluczone jest oczywiście występowanie wysokiego poziomu wód gruntowych). Zalegający dookoła budynku grunt musi być niespoisty i dobrze przepuszczalny (np. piasek, żwir). Wystarczy w takiej sytuacji wykonać jedynie izolację przeciwwilgociową. Porównywalne obciążenie powoduje niezalegająca woda opadowa.

W tej drugiej sytuacji cały otaczający grunt musi być na tyle wodoprzepuszczalny, że nawet podczas silnych opadów atmosferycznych nie dojdzie do naporu wody pod ciśnieniem na powłokę hydroizolacji. Wariant ten można brać pod uwagę także przy gruncie nieprzepuszczalnym, jednakże tylko przy poprawnie wykonanym drenażu, którego skuteczność jest zapewniona w czasie. Stopnie obciążenia wilgocią pokazane są schematycznie na RYS. 1–2. W praktyce obciążenie wilgocią i niezalegającą wodą opadową traktować można identycznie.

Drugi przypadek to sytuacja, gdy w poziomie posadowienia oraz poniżej zalegają grunty spoiste (np. glina, margiel czy ił) uniemożliwiające szybkie wsiąkanie wilgoci. Powoduje to czasowe oddziaływanie spiętrzającej się wody opadowej na ścianę fundamentową. Oczywiście woda ta, po ustąpieniu opadów, ulegnie przesiąknięciu do znajdującego się poniżej swobodnego poziomu wody gruntowej, jednak występuje tu wyraźne parcie hydrostatyczne na ściany i ławy fundamentowe (RYS. 3). Dodatkowym warunkiem jest występowanie maksymalnego poziomu wody gruntowej przynajmniej 30 cm poniżej poziomu posadowienia ław lub płyty fundamentowej.

Trzeci przypadek pokazany na RYS. 4 – długotrwałe oddziaływanie na fundamenty wody pod ciśnieniem. Ta sytuacja ma miejsce przy wysokim (powyżej poziomu posadowienia) poziomie wód gruntowych i jest niezależna od rodzaju gruntu oraz jego spoistości. Przy wykonywaniu tego typu uszczelnień stawia się bardzo wysokie wymagania wobec materiałów oraz sposobu wykonania robót, uszczelnienie to bowiem pracuje w najcięższych warunkach. Warto zauważyć, że dla ostatniego przypadku wartość współczynnika k nie została określona.

Podział na grunty przepuszczalne i spoiste podaje norma DIN 18130-1 [2]. Klasyfikuje ona grunty jako:

• bardzo silnie wodoprzepuszczalne: k > 10–2 m/s,
• silnie wodoprzepuszczalne: k od 10–2 m/s do 10–4 m/s,
• wodoprzepuszczalne: k od 10–4 m/s do 10–6 m/s,
• słabo przepuszczalne: k od 10–6 m/s do 10–8 m/s,
• bardzo słabo przepuszczalne: k od 10–8 m/s do 10–9 m/s,
• prawie wodonieprzepuszczalne: k < 10–9 m/s.

Przykładowe wartości współczynnika k przedstawiono w TABELI 1.

Podział na stopnie obciążenia wilgocią odpowiada w pewnym sensie tradycyjnemu podziałowi hydroizolacji na izolację typu lekkiego (przeciwwilgociową) oraz typu ciężkiego (przeciwwodną), jednak podobieństwa kończą się dokładnie w tym miejscu. Obciążenie wodą okresowo oraz stale zalegającą traktowane jest identycznie – konieczna jest hydroizolacja przeciwwodna, drugą możliwością jest izolacja przeciwwilgociowa przy obciążeniu wodą niezalegającą lub wilgocią gruntową. I to niezależnie od głębokości posadowienia.

Rozwiązania konstrukcyjne budynku (rodzaj fundamentu, występowanie podpiwniczenia, wysokość kondygnacji piwnicznej itp.) to drugi, bardzo istotny, element pozwalający na prawidłowe (lub nie) wykonstruowanie powłoki uszczelniającej (zwłaszcza miejsc połączenia izolacji poziomej z pionową).

Generalnie izolacje fundamentów budynku dzielimy na: izolację poziomą ław fundamentowych lub płyty fundamentowej pod ścianami, izolację pionową zewnętrzną oraz izolację poziomą posadzki. Powinny one stanowić szczelny, ciągły układ oddzielający całkowicie budynek (bądź jego elementy) od wody.

Skuteczność izolacji zależy od:

• poprawności określenia warunków wodnych (obciążenie wilgocią, obciążenie wodą pod ciśnieniem) i właściwego doboru typu izolacji (przeciwwilgociowa, przeciwwodna)
• stanu podłoża, na którym aplikowany jest materiał izolacyjny (rysy, kawerny, nośność podłoża, wielkości pól dylatacyjnych),
• zastosowania technologii oraz dokładności wykonania uszczelnień złącz dylatacyjnych konstrukcji w zależności od zakładanej odkształcalności złączy oraz ich kształtu,
• właściwego doboru materiałów do izolacji wynikającego z wielkości następujących obciążeń wodnych (w tym również agresywności wody); zakładanych odkształceń podłoża podczas eksploatacji obiektu; możliwości aplikacyjnych w konkretnym obiekcie,
• rozwiązania projektowego i jakości wykonawstwa detali, w tym przejść technologicznych instalacji technicznych przez powłoki izolacyjne; szczegółów połączeń w miejscach przejść izolacji poziomych w pionowe; uszczelnienia włazów; przepustów itp.,
• ścisłego przestrzegania następujących parametrów: nośności, wilgotności, czasu wiązania oraz równości podłoża.

Schematyczny układ powłok wodochronnych pokazano na RYS. 5–8.

Dodatkowo spotykane są trzy warianty usytuowania podsadzki względem ławy fundamentowej (patrz RYS. 9–11), czwartym wariantem jest wykonanie płyty fundamentowej. Ten ostatni, spotykany niestety najrzadziej, jest rozwiązaniem najlepszym. Przyjęcie jednego z ww. wariantów oraz poprawne wykonstruowanie i wykonanie połączenia decyduje o skuteczności całej izolacji.

Główną przyczyną późniejszych problemów jest niedostateczne rozpoznanie występujących obciążeń wilgocią i związane z tym zastosowanie niewłaściwych rozwiązań konstrukcyjnych i materiałów izolacyjnych. Dlatego na etapie projektowania należy dobrać optymalny system hydroizolacyjny (nie sam materiał).

Wybór materiału na powłoki wodochronne może nastąpić dopiero po przeanalizowaniu wymogów stawianych poszczególnym materiałom wchodzącym w skład systemu (właściwości, własności i parametry + krytyczna analiza wymagań normowych) oraz wymaganych właściwości, składników i parametrów projektowanego systemu ochrony przed wilgocią/wodą.

Zestawienie kryteriów doboru izolacji wodochronnych na podstawie wytycznych [3] podano w TABELI 2.

Podane powyżej kryteria należy rozpatrywać zarówno w odniesieniu do pojedynczego odcinka izolacji (pionowa, pozioma, cokołowa), jak i układu hydroizolacji (TABELA 3 i TABELA 4).

Szczególną uwagę należy zwrócić na dobór materiałów hydroizolacyjnych przy projektowaniu budynków na terenach zagrożonych zalaniem (powodzią) lub podtopieniami. Konstrukcję i hydroizolację fundamentów projektuje się dla konkretnych warunków gruntowo-wodnych. W zdecydowanej większości przypadków są to izolacje przeciwwilgociowe, projektowane, jak sama nazwa wskazuje, dla obciążenia wilgocią. Oznacza to, że taka hydroizolacja nie jest odporna na wodę pod ciśnieniem, lecz jedynie na wsiąkającą wodę opadową oraz wilgoć podciąganą kapilarnie.

Pionowe wykonywane są zazwyczaj w najprostszy sposób: z roztworów lub emulsji asfaltowych, niekiedy lepiku lub papy klejonej lepikiem do podłoża. Poziome na ławach wykonuje się z papy, na podposadzkowe stosuje się zazwyczaj folię lub papę. Tego typu rozwiązania są wrażliwe na obciążenie wodą (a w przypadku zalania mamy do czynienia z oddziaływaniem wody z obu stron budynku – od zewnątrz i od wewnątrz), co powoduje, że w wielu przypadkach dochodzi do przerwania ciągłości powłok hydroizolacyjnych objawiających się późniejszymi przeciekami i zawilgoceniem (może to być zauważalne już podczas prac osuszeniowych – brak możliwości osuszenia przegrody lub zawilgocenie pojawiające się zaraz po wyłączeniu/przestawieniu osuszacza).

Na uszkodzenia popowodziowe najmniej wrażliwe są nowoczesne materiały hydroizolacyjne, masy polimerowo-bitumiczne (KMB), szlamy (mikrozaprawy) uszczelniające, papy modyfikowane polimerami (SBS, APP) czy samoprzylepne membrany bitumiczne.

Znacznie mniej odporne są powłoki z roztworów czy emulsji asfaltowych lub lepiku, w ogóle nieodporna jest papa na osnowie z tektury (niezależnie od tego, czy została ułożona na lepiku czy na sucho) – osnowa takiej papy gnije pod wpływem oddziaływania wilgoci.

Drugą kwestią jest podłoże pod hydroizolację – ma ono także wpływ na skuteczność hydroizolacji. Niekiedy uszkodzenia powłok wodochronnych mogą powstać na skutek naporu wody od strony podłoża (posadzki). Nieodporne są na to żadne materiały bitumiczne (chyba że wykonano odpowiednią warstwę dociskową). Często uszkodzenia powstają także na połączeniach izolacji podposadzkowej z izolacją na ławach.

Literatura

1. Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtung mit kunststoffmodifizierten Bitumendickbeschichtungen (KMB) – erdberührte Bauteile. Deutsche Bauchemie e.V. 2010
2. DIN 18130-1:1998-05 Baugrund – Untersuchung von Bodenproben; Bestimmung des Wasserdurchlässigkeitsbeiwerts – Teil 1: Laborversuche
3. K. Germaniuk i in., „Katalog zabezpieczeń powierzchniowych drogowych obiektów inży¬nier¬skich. Część 1. Wymagania”, IBDiM, 2002