Diagnostyka zawilgoconych konstrukcji murowych

Renowacja zawilgoconych budynków jest zadaniem wymagającym i zazwyczaj kosztownym. Podstawowym zadaniem w przypadku konstrukcji uszkodzonej na skutek nadmiernego zawilgocenia jest jej osuszenie, które należy rozumieć jako skoordynowany zespół działań technicznych i technologicznych, mający na celu trwałe obniżenie poziomu zawilgocenia (zazwyczaj do poziomu 3-6% wilgotności masowej), co z kolei umożliwi prowadzenie dalszych prac budowlanych i konserwatorskich, a po ich zakończeniu użytkowanie budynku zgodnie z przewidzianym przeznaczeniem [2].

Większość dobrych praktyk związanych z tym procesem została zebrana i opisana w serii instrukcji WTA, czyli Naukowo-Technicznego Stowarzyszenia na rzecz Konserwacji Budynków oraz Ochrony (niem. Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege). To międzynarodowe stowarzyszenie naukowców, architektów i konserwatorów opracowuje i rozpowszechnia przepisy techniczne w dziedzinie renowacji i konserwacji zabytków, które traktowane są jako ogólnie przyjęte zasady technologii. Dotychczas opracowane instrukcje dotyczą m.in. diagnostyki zawilgoconych budowli, wykonywania hydroizolacji wtórnych (pionowych oraz poziomych), tzw. działań osłonowych (tynków renowacyjnych i ofiarnych), czy też hydrofobizacji materiałów budowlanych.

Jedną z podstawowych trudności związanych z renowacją zawilgoconych budynków jest fakt, że praktycznie każdy przypadek należy traktować indywidualnie. Dlatego pierwszym krokiem w szeroko rozumianym procesie osuszania budynku jest jego prawidłowa diagnostyka. Zasady prowadzenia tego procesu zostały opisane w instrukcji WTA nr 4-5-99/D: Diagnostyka konstrukcji murowych [3].

Jako główne przyczyny niepowodzenia zabiegów remontowych i renowacyjnych instrukcja WTA nr 4-5-99/D podaje błędy w ocenie aktualnego stanu budynku, niewystarczający zakres badań diagnostycznych oraz wynikające z tego nieprawidłowe planowanie. Sukces działań naprawczych, ich jakość oraz trwałość, powinny być następstwem prawidłowej diagnostyki oraz współpracy wykwalifikowanych specjalistów w poszczególnych dziedzinach związanych z renowacją (projektantów, wykonawców oraz dostawców technologii).

Metodyka i zakres działań mających na celu określenia aktualnego stanu konstrukcji budynku, jak również prawidłowa ocena wyników badań muszą wynikać z jednolitego sposobu podstępowania oraz kryteriów diagnostyki budowli. Jako diagnostykę budowli należy zatem rozumieć zakres działań związanych z istniejącym obiektem, prowadzący do oceny jego stanu, wyjaśnienia przyczyn występujących uszkodzeń oraz określenia zakresu wymaganych działań naprawczych.

Schemat postępowania w procesie diagnostyki zawilgoconego budynku przedstawia RYS. 1.

Pierwszym krokiem w procesie diagnostyki zawilgoconych budynków są ukierunkowane oględziny (wizja lokalna) obiektu, mające na celu przede wszystkim ustalenie zakresu niezbędnych do przeprowadzenia badań. Zazwyczaj możliwe jest również (co najmniej wstępne) określenie kosztów badań. Od szczegółowych oględzin obiektu rozpoczynają się również wizualna klasyfikacja i opis uszkodzeń budynku. W ich zakres wchodzą przede wszystkim:

• fotograficzne, rysunkowe oraz opisowe udokumentowanie stanu budynku oraz zakresu występujących szkód,
• wykonanie prostych badań in situ.

W trakcie oględzin zazwyczaj wykonuje się również odkrywki, aby ocenić obecność i stan elementów zakrytych (np. hydroizolacji przyziemia) (FOT. 1).

Równolegle z wizualną ocena stanu budowli prowadzona jest anamneza, czyli zebranie dostępnej wiedzy dotyczącej historii obiektu, prowadzona na podstawie dostępnej dokumentacji, materiałów archiwalnych, historycznej dokumentacji fotograficznej, literatury oraz historii użytkowania obiektu.

Anamneza pozwala na poznanie warunków wznoszenia, rozmiarów i czasu wprowadzonych zmian oraz związanych z nimi ingerencji w konstrukcje budynku, jak również określenia rodzaju i parametrów stosowanych w obu przypadkach materiałów. Pozwala wskazać "słabe punkty" budynku oraz przyczyny występujących uszkodzeń, dzięki czemu jest bardzo pomocna przy planowaniu zakresu niezbędnych badań.

Na etapie planowania badań na podstawie informacji zebranych zarówno w trakcie klasyfikacji i opisu uszkodzeń, jak i anamnezy określa się niezbędne do wykonania prace badawcze.

• Należy określić ich procedurę, zakres oraz spodziewane koszty. W miarę możliwości należy dążyć do zastosowania metod wymagających możliwie najmniejszej ingerencji w strukturę budynku, przy czym należy uwzględnić koszt i wartość poznawczą w porównaniu z badaniami niszczącymi.
• W przypadku badań niszczących należy określić miejsca, ilość i sposób pobierania próbek, a także uzyskać zgodę zarządcy budynku oraz odpowiednich organów (szczególnie w przypadku budynków objętych nadzorem konserwatora zabytków).
• W przypadku badań sezonowych lub klimatycznych należy określić harmonogram badań. Zaplanowanie badań w obszarach reprezentatywnych pozwala z reguły na uzyskanie wymaganych informacji na temat stanu konstrukcji, zastosowanych materiałów oraz rodzaju i zakresu uszkodzeń.

Na potrzeby graficznego przedstawienia (inwentaryzacji) szkód, jak i planowania napraw należy wykonać stosowną dokumentację rysunkową. W zależności od charakteru obiektu, rodzaju i zakresu szkód oraz konserwatorskiej wartości budynku, wymagana jest dokumentacja o różnym poziomie dokładności:

• poziom I - minimalne wymagania: rysunki odręczne, zwymiarowane szkice oraz system orientacji,
• poziom II - dokumentacja w skali 1:100, zawierająca rzuty poszczególnych kondygnacji, przekroje, widoki oraz system orientacji. Poziom ten pozwala na udokumentowanie stanu istniejącego oraz zakresu szkód,
• poziom III - dokumentacja w skali 1:50 lub mniejszej, opracowana na pomiarach z dokładnością ± 2,5 cm (np. trójwymiarowy system pomiarowy, fotogrametria). Poziom ten stanowi podstawę do oceny statycznej oraz szczegółowego projektu i dokumentacji na potrzeby badań naukowych.

Ocena stanu konstrukcji murowej, z uwzględnieniem występujących obecnie lub w przeszłości obciążeń fizycznych i chemicznych, oraz określenie zarówno rodzaju i zakresu występujących uszkodzeń, jak i sposobu ich skutecznego usunięcia wymaga uzyskania wiedzy na temat właściwości oraz współdziałania poszczególnych elementów muru (z reguły co najmniej dwóch: cegły/kamienia i zaprawy murarskiej). W tym celu wykonuje się badania in situ oraz laboratoryjne (te drugie wykonywane na próbkach pobranych ze struktury muru).

Typowe badania wykonywane bezpośrednio na obiekcie to:

•  odwierty rozpoznawcze i endoskopia, w celu określenia wymiarów struktury muru (układu warstw),
•  dokumentacja i ocena (głębokość, szerokość) rys i pęknięć,
•  ilościowe i półilościowe pomiary wilgotności,
•  pomiary warunków klimatycznych,
•  badania warunków gruntowo-wodnych.

Na potrzeby badań laboratoryjnych wymagane jest pobranie próbek muru. Ich ilość i rodzaj uzależnione są od celu i przewidzianej metody badania. Z reguły wymagane są próbki cegieł i zaprawy murarskiej. Liczba próbek musi również uwzględniać zróżnicowanie uszkodzeń, elementów budowli oraz zastosowanych materiałów. Próbki muszą ponadto być odpowiednio duże - w przypadku zbyt małej ilości i/lub rozmiaru próbek wartości uzyskane w wyniku przeprowadzonych badań mogą okazać się niereprezentatywne dla całego obiektu.

Typowe rozmiary pobieranych próbek muru to:

• rdzeń wiertniczy Ø10 cm, długości 12 cm - na potrzeby badania wytrzymałości muru,
• rdzeń wiertniczy Ø  >  3 cm, długości 5 cm - na potrzeby oceny struktury oraz określenia zawartości wilgoci i szkodliwych soli budowlanych,
• miał (zwierciny) 50-100 g/próbkę - na potrzeby badania zawilgocenia i zasolenia.

Rodzaj, czas i warunki klimatyczne występujące w momencie pobierania próbek należy udokumentować. Podobnie jak miejsca poboru próbek - zarówno umiejscowienie w budynku, jak i w odniesieniu do struktury przegrody (wysokość, głębokość).

Więcej informacji na temat poboru próbek podano w TAB. 1 oraz na FOT. 2 i FOT. 3.

Typowe testy laboratoryjne to:

• określenie parametrów wytrzymałościowych poprzez zbadanie wytrzymałości na ściskanie i rozciąganie,
• analiza materiałów budowlanych (określenie rodzaju spoiwa),
• oznaczanie zawartości wody (wilgotności),
• półilościowa i ilościowa analiza zasolenia poprzez określenie rodzaju i zawartości jonów soli rozpuszczalnych,
• oznaczanie porowatości i nasiąkliwości (współczynnika absorpcji wody).

Do oceny obciążenia wodą (zawilgocenia) z reguły wymagane jest określenie zawartości wody (wilgotności), wilgotności w stanie całkowitego nasycenia wodą oraz wilgotności higroskopijnej. Na podstawie tych wartości można obliczyć stopień przesiąknięcia wodą.

Do oceny obciążenia szkodliwymi solami budowlanymi z reguły wystarczające jest określenie zawartości jonów soli rozpuszczalnych w wodzie. Całkowita zawartość soli może zostać określona na podstawie badania przewodności pobranej próbki. Zawartość najbardziej szkodliwych soli budowlanych można z wystarczającą dokładnością określić na podstawie półilościowych badań zawartości jonów chlorkowych, azotanowych oraz siarczanowych.

Typowy zakres badania zawilgocenia i zasolenia dla jednego reprezentatywnego dla danego rodzaju uszkodzeń elementu obejmuje określenie zawartości wilgoci oraz soli w sześciu pojedynczych próbkach. Próbki należy pobrać z co najmniej trzech wysokości i co najmniej dwóch głębokości [3], co pozwala na opracowanie pełnego profilu zawilgocenia i zasolenia danego fragmentu muru (FOT. 4).

Wyniki badania wilgotności jak również zawartość szkodliwych soli (na przykład chlorków, azotanów i siarczanów) powinny być wyrażone w % masy z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku.

Najczęściej stosowane metody badania wilgotności i zasolenia zestawiono w TAB. 2a i TAB. 2b (zagadnienie badania zawilgocenia i zasolenia zostanie szerzej opisane w kolejnym artykule cyklu).

Ocena wyników badań, czyli opisanie stanu istniejącego oraz przyczyn uszkodzenia, możliwa jest dzięki danym uzyskanym w wyniku przeprowadzonych badań, co z kolei stanowi podstawę do postawienia prawidłowej diagnozy. W tym celu poszczególne wyniki należy dokumentować w uporządkowany sposób, oceniać w oparciu o wszystkie możliwe korelacje, a poszczególne uszkodzenia oceniać w miarę możliwości indywidualnie. Odpowiednia diagnoza jest warunkiem przygotowania prawidłowego zaplanowania działań naprawczych, czyli doboru odpowiednich działań oraz środków, które pozwolą na wykonanie optymalnej naprawy o najwyższej możliwej trwałości.

Zawartość i rozkład wilgoci w przegrodach budowlanych pozwalają na określenie przyczyny (częściej przyczyn) zawilgocenia, a dzięki temu na prawidłowe zaprojektowanie hydroizolacji wtórnych. Zawartość wody w murze stanowi ponadto kryterium doboru kolejnych warstw, takich jak tynki czy powłoki malarskie.

Działania naprawcze związane z występowaniem w murze szkodliwych soli budowlanych uzależnione są od ich stężenia w strukturze muru (z reguły kluczowa jest w tym wypadku przypowierzchniowa strefa muru, tj. do głębokości ok. 3 cm) oraz dostępu wilgoci.

Poziom zasolenia muru również warunkuje możliwość zastosowania typu warstw wykończeniowych (tynku, farby). Oceny wyników badań zasolenia należy dokonać z uwzględnieniem właściwości wykorzystanych materiałów budowlanych oraz panujących warunków klimatycznych. Jako pomoc do ceny próbek pobranych z przypowierzchniowej strefie muru służą wartości podane w TAB. 3.

Literatura

1. B. Ksit, B. Monczyński, "Renowacja zawilgoconych obiektów zabytkowych na przykładzie kościoła parafialnego pw. Najświętszej Maryi Panny Wniebowziętej w Zbąszyniu" [w:] "Współczesne metody naprawcze w obiektach budowlanych", Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2009, s. 267-276.
2. C. Magott, M. Rokiel, "Osuszanie murów", "Inżynier Budownictwa" 9/2017, s. 93-100.
3. WTA Merkblatt 4-5-99/D, "Beurteilung von Mauerwerk - Mauerwerksdiagnostik", Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e.V., München 1999.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!