Specyfika tynków ciepłochronnych

Zdecydowanie najlepszą metodą jest wykonanie ocieplenia budynku od strony zewnętrznej. Jednak w wielu sytuacjach takie umiejscowienie termoizolacji może być niemożliwe, m.in. ze względu na bogato zdobione elewacje, mające wartość historyczną czy zewnętrzne warstwy wykończeniowe, np. płyty kamienne.

Niska ciepłochronność dotyczy także budynków poddanych renowacji. Tu problem jest również złożony. Wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ tradycyjnego tynku wapiennego w zależności od warunków wynoszą od 0,7 W/(m·K) do 0,8 W/(m·K), tynku cementowego - od 1 W/(m·K) do 1,1 W/(m·K). Nie mają więc wpływu na termoizolacyjność ścian, zwłaszcza wilgotnych.

Właściwości tynków ciepłochronnych

W skład tynków ciepłochronnych wchodzą: spoiwo mineralne (cement i wapno), kruszywo oraz lekkie wypełniacze nadające właściwości ciepłochronne (np. polistyren ekspandowany lub perlit).

Tynk ciepłochronny, zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 998­‑1:2012 [1], musi się cechować następującymi właściwościami:

• wytrzymałość na ściskanie - od 0,4 MPa do 5 MPa (CS I do CS II),
• przyczepność (N/mm² i symbol modelu pęknięcia (FP) A, B lub C) - ≥ wartości deklarowanej + symbol modelu pęknięcia,
• absorpcja wody spowodowana podciąganiem kapilarnym (w odniesieniu do zapraw przeznaczonych do stosowania w zewnętrznych elementach budynku) - ≤ 0,4 kg/m²·min^1/2 (W1)¹⁾,
• współczynnik przepuszczalności pary wodnej m (w odniesieniu do zapraw przeznaczonych do stosowania w zewnętrznych elementach budynku -≤ 15¹⁾,
• współczynnik przewodzenia ciepła [W/(m·K)] - ≤ 0,1 (T1), ≤ 0,2 (T2).

¹⁾ Dla zapraw przeznaczonych do stosowania w zewnętrznych elementach budynku

W porównaniu z wartością współczynnika przewodzenia ciepła λ typowych materiałów termoizolacyjnych (jak styropian, polistyren ekstrudowany, wełna mineralna, pianka fenolowa), wynoszącym 0,03-0,04 W/(m·K), λ tynku ciepłochronnego jest znacznie większa (0,07-0,16 W/(m·K)). Należy zatem postawić pytanie, po co w ogóle stosuje się tynki ciepłochronne.

Zjawiska wilgotnościowe

Ochrona cieplna zawsze powiązana jest ze zjawiskami wilgotnościowymi (ochroną przed kondensacją powierzchniową i międzywarstwową oraz związanym z tym rozwojem grzybów pleśniowych).

W powietrzu zawsze znajduje się para wodna. Jednakże jej ilość nie jest ograniczona, powietrze może przyjąć tylko określoną ilość pary wodnej. Ilość ta jest zależna od temperatury powietrza i spada wraz ze spadkiem temperatury. Jej ilość określa względna wilgotność powietrza, czyli wyrażony w % iloraz znajdującej się w danej chwili ilości pary wodnej do jej maksymalnej wartości.

Jeżeli dla tej samej zawartości pary wodnej w powietrzu jego temperatura będzie się obniżać, to względna wilgotność będzie wzrastać. Wzrost względnej wilgotności nie będzie trwać w nieskończoność - w pewnym momencie względna wilgotność wyniesie 100%. Jest to tzw. punkt rosy, tzn. temperatura, w której wilgotność względna osiąga 100%. Więcej wody w powietrzu "nie zmieści się". Przy dalszym spadku temperatury pojawi się kondensacja nadmiaru pary wodnej.

Jeżeli temperatura wewnętrznej powierzchni ściany leży powyżej punktu rosy powietrza znajdującego się w pomieszczeniu (dla konkretnych warunków cieplno-wilgotnościowych – temperatury i wilgotności względnej powietrza), do kondensacji nie dojdzie. W przeciwnym razie dojdzie do wykroplenia się wody na wewnętrznej powierzchni przegrody (FOT. 1-3).

Ponieważ temperatura wewnętrznej powierzchni ściany jest bezpośrednio zależna od współczynnika przewodzenia ciepła l materiałów ściany, zastosowanie tynku ciepłochronnego zmniejsza współczynnik przenikania ciepła, co w konsekwencji prowadzi do zmniejszane różnicy temperatur pomiędzy powietrzem w pomieszczeniu a temperaturą wewnętrznej powierzchni ściany, a to z kolei zwiększa ochronę przed powierzchniową kondensacją wilgoci.

Im wyższa wilgotność względna powietrza, tym łatwiej dochodzi do kondensacji - zarówno powierzchniowej, jak i międzywarstwowej. Na ten drugi rodzaj kondensacji wpływ ma także dyfuzyjność poszczególnych warstw ściany. Z jednej strony mamy rozkład (wykres) temperatury, z drugiej ruch (dyfuzję) pary wodnej. Te zjawiska, jakkolwiek od siebie niezależne, trzeba rozpatrywać łącznie.

Rozkład temperatury w przekroju ściany wynika z różnych wartości temperatury po obu stronach ściany, a przepływ pary wodnej - z różnicy ciśnienia tejże pary po obu stronach przegrody (dążą one do wyrównania się).

Jednak para wodna podczas wnikania w przegrodę nie przechodzi przez nią całkowicie, napotyka na opór ze strony poszczególnych warstw. Zależy on od rodzaju materiału ściany (inny dla cegły, inny dla betonu, tynku, farby itp.) oraz jej grubości - jest to właśnie tzw. równoważny opór dyfuzyjny S_d). Powoduje on spadek cząstkowych ciśnień pary wodnej.

Obrazowo ujmując zagadnienie, każda warstwa zatrzymuje pewną ilość pary wodnej, jednak pozostała część przenika dalej, w zimniejszą strefę muru. Jeżeli ilość tej pary wodnej jest duża, to w pewnym momencie zaczyna ona się wykraplać, gdyż został osiągnięty wspomniany wcześniej punkt rosy i dochodzi do kondensacji. Można mówić o tzw. płaszczyźnie kondensacji, gdy do skraplania dochodzi np. na styku warstw, lub o strefie kondensacji, gdy mamy do czynienia z fragmentem przekroju, gdzie zjawisko to występuje.

Przykładowe rozwiązania

Na RYS. 1 i w TAB. 1 widać typową sytuację - ściana z cegły pełnej o gr. 51 cm otynkowana obustronnie tradycyjnym tynkiem cementowo-wapiennym, temperatura zewnętrzna –10°C, wewnętrzna +20°C, wilgotność powietrza zewnętrznego 87% i wewnętrznego 65%.

Na RYS. 2 pokazano rozkład temperatury w przegrodzie, a na RYS. 3 - wykres ciśnień pary wodnej. Temperatura na powierzchni tynku wewnętrznego wynosi 14,9°C, dla podanych warunków cieplno-wilgotnościowych punkt rosy wynosi 13,2°C. Różnica temperatury jest więc bardzo niewielka, przy wzroście wilgotności powietrza wewnątrz do 74% punkt rosy wynosi 15,1°C. Na podłożu dojdzie zatem do kondensacji. Dodatkowo w przegrodzie dochodzi do kondensacji międzywarstwowej.

Otynkowanie ściany tynkiem ciepłochronnym znacznie zmienia sytuację. Wprawdzie wartość współczynnika przenikania ciepła U = 0,768 W/(m2·K) jest daleka od wymaganej, jednak rozkład temperatury w przegrodzie jest zupełnie inny (RYS. 4-6, TAB. 2). Temperatura na powierzchni tynku wewnętrznego wzrosła do 17°C, kondensacja powierzchniowa pojawi się przy wilgotności względnej powietrza 83%. Dodatkowo eliminuje się kondensację międzywarstwową.

Na intensyfikację zjawiska kondensacji międzywarstwowej ma wpływ niewłaściwy układ warstw przegrody. Opór dyfuzyjny warstwy konstrukcji lub tynku/wymalowania wewnętrznego powinien być większy niż tynku/wymalowania zewnętrznego.

Innymi słowy: zewnętrzna warstwa muru powinna być najbardziej dyfuzyjna (najmniejsze S_d).

Osobnym zagadnieniem są parametry wytrzymałościowe tynków ciepłochronnych. Właściwy tynk ciepłochronny nie jest nigdy warstwą wierzchnią - musi być wykończony warstwą wierzchnią (gładzią, szpachlą), chroniącą go przed wpływami atmosferycznymi oraz uszkodzeniami mechanicznymi.

Norma DIN V 18550 [2] jednoznacznie definiuje grubość i układ warstw tynku ciepłochronnego: podstawowym składnikiem jest właściwy tynk ciepłochronny, którego grubość warstwy nie może być mniejsza niż 2 cm i nie może przekraczać 10 cm. Tynk ten musi być pokryty warstwą tynku ochronnego, chroniącego przed opadami atmosferycznymi.

Zawilgocenie od opadów atmosferycznych (na skutek chłonności kapilarnej) może być równie niebezpieczne (tak samo obniża ciepłochronność), jak kondensacja międzywarstwowa. Dlatego według normy DIN V 18550 [2] zewnętrzna warstwa tynku powinna być klasyfikowana jako nienawilżana wodą (w ≤ 0,5 kg/m² h^1/2, S_d ≤ 2,0 m, S_d×w ≤ 0,2 kg/m h^1/2), wewnętrzna (tynk podkładowy) jako tynk hamujący wsiąkanie wody (0,5 < w ≤ 2,0 kg/m2 h^1/2), przy czym dodatkowo S_d dla całego układu tynku (1. i 2. warstwa) nie może być większe niż 2 m [3].

Grubość warstwy szpachli ochronnej na tynku z dodatkiem polistyrenu powinna wynosić 8 mm (graniczne grubości to 6 mm i 12 mm). W przypadku stosowania innych wypełniaczy należy przestrzegać zaleceń producenta.

Warstwą ochronno-wykończeniową może być także tynk strukturalny, np. drapany. Może to być także tynk silikonowy lub silikatowy [4]. Przy stosowaniu tynków strukturalnych należy zwrócić uwagę na niebezpieczeństwo wnikania wody w miejscach, gdzie grubość warstwy tynku jest niewielka (zagłębienia/rowki w strukturze), dlatego w takich sytuacjach należy wykonać dodatkową warstwę pośrednią.

Prognozowanie trwałości tynków zewnętrznych na podstawie zmian właściwości fizycznych w procesie starzenia

Tynki ciepłochronne są generalnie tynkami słabymi (CS I do CS II według normy PN-EN 998-1:2012 [1]) i miękkimi.

Zgodnie z normą DIN V 18550 [2] może to być jedynie tynk klasy CS I, dlatego norma ta wymaga zastosowania mocniejszej warstwy tynku ochronnego, co stoi w sprzeczności z zasadą stosowania w kierunku zewnętrznym przegrody coraz słabszych warstw wykończeniowych. Jest to jednak konieczne ze względu na łatwość uszkodzenia tak słabego tynku.

Z drugiej strony, aby uniknąć problemów związanych w różnicą w parametrach wytrzymałościowych, wytrzymałość na ściskanie tynku ochronnego musi się zawierać w przedziale od 0,8 MPa do 3 MPa i nie może być większa niż ośmiokrotna wytrzymałość tynku ciepłochronnego na ściskanie.

Korzystne może być także zastosowanie systemowej siatki zbrojącej zatapianej albo w warstwie pośredniej, albo w tynku wierzchnim (ochronnym). Najlepiej, gdy tynk ciepłochronny i tynk ochronny stanowią system (pochodzą od jednego producenta).

Najnowszym rodzajem tynków ciepłochronnych są tynki na bazie aerożeli. Pozwala to na uzyskanie zupełnie innych wartości współczynnika przewodzenia ciepła (λ rzędu 0,03 W/(m·K)), porównywalnego z tradycyjnymi płytami EPS/XPS.

Tynki zapobiegające kondensacji

Tynki te nazywane są także tynkami klimatycznymi lub wręcz antypleśniowymi (choć nie zawsze ta nazwa jest adekwatna do właściwości i oczekiwanego rezultatu). Ich funkcją jest zmniejszenie ryzyka wystąpienia kondensacji wilgoci na powierzchni przegrody i związanego z tym niebezpieczeństwa rozwoju grzybów pleśniowych. Zjawisko to występuje w pomieszczeniach o podwyższonej wilgotności powietrza i ścianach o niewystarczającej ciepłochronności.

Klasycznym przykładem takiej sytuacji są stare, zabytkowe budynki. W zasadzie w takiej sytuacji należałoby albo obniżyć wilgotność powietrza, albo docieplić przegrodę.

Tynki te mogą być także stosowane w budynkach nowych, zwłaszcza w nieogrzewanych pomieszczeniach, gdzie należy wyeliminować spadające krople kondensatu.

Schemat działania polega na wchłanianiu powstałego kondensatu przez warstwę takiego tynku i oddanie go do otoczenia pod postacią pary wodnej.

Muszą być porowate, dlatego często w takiej sytuacji próbuje się zastosować tynki renowacyjne. Jednak tego typu tynk musi być w stanie wchłonąć pewną część wilgoci, tynk renowacyjny jest hydrofobowy, dlatego jego zastosowanie w takim celu jest nie do końca poprawne, mimo że wielokrotnie udaje się uzyskać pozytywny efekt.

Jest to związane z faktem, że każdy tynk porowaty cechuje się dużo lepszym współczynnikiem U niż tradycyjny tynk cementowy czy wapienny. Może się okazać, że zastosowanie tynku renowacyjnego, zwłaszcza przy minimalnych różnicach temperatury podłoża i punktu rosy/punktu pleśniowego, spowoduje widoczną poprawę sytuacji.

Tynki regulujące wilgotność

Naprawa i ochrona zabytkowej substancji budowlanej zawsze związana jest z uprzednim określeniem przyczyn destrukcji i musi być przeprowadzona z uwzględnieniem zjawisk zachodzących w naprawianych elementach oraz właściwości i parametrów zarówno starej substancji, jak i materiału naprawczego/ochronnego.

Od pewnego czasu spotyka się tynki nazywane tynkami regulującymi wilgotność, których celem jest zredukowanie zawilgocenia (i jak się niekiedy podaje - zasolenia) muru. Ich sposób działania jest definiowany następująco [5]:

• osuszanie za pomocą dyfuzji, ewentualne sole zostają w murze;
• osuszanie za pomocą dyfuzji, ewentualne sole krystalizują na powierzchni;
• osuszanie za pomocą kapilarnego transportu wilgoci; ewentualne sole krystalizują na powierzchni.

Tynki regulujące wilgotność mają inny rozkład i wielkość porów niż tynki renowacyjne (do których są najczęściej porównywane [5]). Nie są jednak hydrofobowe, co wymaga ich hydrofobizacji przy stosowaniu zewnętrznym.

Problemy z nazewnictwem i zastosowaniem

Należy podkreślić, że istnieje spory problem z nazewnictwem, właściwościami i wymaganiami tynków związanych z ochroną przed wilgocią.

O ile jednoznacznie zdefiniowane są wymagania dla tynków renowacyjnych i traconych, to funkcjonują jeszcze określenia typu: tynki regulujące wilgotność (zwane z jęz. niemieckiego tynkami FRP), tynki osuszające czy tynki regulujące temperaturę powietrza (tynki na bazie materiałów zmiennofazowych).

Nie zawsze są one jednoznacznie zdefiniowane, nie ma także określonych minimalnych wymagań dla tego rodzaju tynków, co powoduje, że tynk o podobnych właściwościach i zastosowaniach przez niektórych producentów będzie nazwany tynkiem regulującym wilgotność (FRP), przez niektórych tynkiem antypleśniowym, a jeszcze przez innych - osuszającym. Może się zdarzyć, że jedne tynki opisywane jako FRP będą hydrofobowe, inne nie.

Zagadnienia związane z ochroną cieplną zawsze należy rozpatrywać łącznie z ochroną przed wilgocią. Wykonanie obliczeń tylko w celu wyznaczenia wartości współczynnika U jest błędem.

W obliczeniach cieplno-wilgotnościowych należy uwzględnić wszystkie warstwy. Może się okazać, że na wartość współczynnika U nie mają one wpływu (przynajmniej pozornie), jednak diametralnie wpływają na rozkład ciśnień pary wodnej w przegrodzie i prowadzą do kondensacji międzywarstwowej, co ma już zasadniczy wpływ na rzeczywistą wartość współczynnika U.

Przykładowo, dla sytuacji pokazanej na RYS. 4-6, wykonanie tynku wygładzającego gr. 6 mm i pomalowanie farbą akrylową (zastosowanie tego typu farby jest tu ewidentnym błędem) na rozkład temperatury w przegrodzie i wartość współczynnika U wyznaczonego metodą Glasera nie ma większego wpływu (zmniejsza go o 0,006 W/(m²·K), co jest wartością pomijalną), jednak powoduje powstawanie strefy kondensacji (TAB. 3, RYS. 7-9).

Obliczenia współczynnika przenikania ciepła U zgodnie z normą PN-EN ISO 6946:2008 [6] wykonuje się dla warunków ustalonych, parametry cieplne zależą od wilgotności materiału. Dlatego przegrody zewnętrzne należy projektować tak, aby ich zawilgocenie nie spowodowało takiego obniżenia izolacyjności cieplnej, że przestaną one wypełniać stawiane im wymagania techniczne.

Często nazwa może sugerować, że dany tynk może być zastosowany zawsze i wszędzie, niezależnie od stopnia zawilgocenia i zasolenia muru, bez badań i diagnostyki obiektu, jest wodoodporny i odporny na sole (bez żadnych warunków brzegowych) itp. Traktowanie marketingowych określeń i wyróżników jako pewnika jest niestety częstym błędem popełnianym podczas doboru tynków specjalistycznych.

Literatura

1. PN-EN 998-1:2012, "Wymagania dotyczące zapraw do murów. Część 1: Zaprawa tynkarska".
2. DIN V 18550, "Putz und Putzsysteme. Ausführung".
3. Merkblatt H4 Warmedämmputz, BDZ e.V.
4. T. Dettmering, H. Kollmann, "Putze in Bausanierung und Denkmalpflege", DIN Deutsches Institut für Normung, 2012.
5. S. Reeb, T. Garrecht, K. Berg, "Feuchtregulierungsputze - Anspruch und Grenzen", IFS-Bericht nr 36/2010, s. 147–155.
6. PN-EN ISO 6946:2008, "Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania".
7. PN-EN ISO 13788:2003, "Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej dla uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej. Metody obliczania".
8. F. Frössel, "Osuszanie murów i renowacja piwnic", Polcen 2007.
9. R. Graefe, "Kellersanierung. Ratgeber fuer die Praxis. Schaden erkennen, bewerten, sanieren", Rudolf Mueller Verlag 2014.
10. C. Magott, M. Rokiel, "Ochrona budynków przed wilgocią, korozją biologiczną i ogniem", XIII Sympozjum PSMB Ochrona obiektów budowlanych przed wilgocią, korozją biologiczną i ogniem. Darłowo 2015, Monografia nr 11, Tom XIII, PSMB, Wrocław 2015.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!