Ocena techniczna systemów ociepleń ETICS – likwidacja uszkodzeń elewacji

Siatka z włókna szklanego cechuje się wytrzymałością na rozciąganie wzdłuż przebiegu włókien, natomiast naprężenia rozciągające w narożnikach mają zupełnie inny przebieg – po przekątnej oczek siatki. Dlatego naroża otworów okiennych i drzwiowych (wszystkie, nie tylko górne) należy wzmocnić przyklejonymi bezpośrednio na płytach termoizolacyjnych (przed wykonaniem warstwy zbrojącej) kawałkami siatki o wymiarach minimum 25×35 cm. Pominięcie tej czynności może doprowadzić do powstania ukośnych rys o przebiegu pokazanym na FOT. 1. oraz FOT. 2.

Likwidacja uszkodzeń ściany zbrojonej siatką diagonalną

Staranne i dokładne wykonanie warstwy zbrojącej jest niezmiernie ważne. W dużej mierze decyduje ona o trwałości układu, jest odpowiedzialna za ochronę płyt termoizolacyjnych i jednocześnie musi być trwałym podłożem pod wyprawę elewacyjną. Dlatego też niedopuszczalne są „oszczędności” na grubości warstwy zbrojącej, która powinna wynosić około 3–4 mm, a siatka wzmacniająca powinna znajdować się możliwie w środku grubości warstwy (niedopuszczalne są widoczne oczka siatki).

Zacznijmy od analizy sytuacji pokazanej na FOT. 2. FOT. 3. przedstawia szerokość rozwarcia rysy, a FOT. 4. – miejsce wykonania odkrywki.

Na FOT. 5 pokazano grubość i wygląd warstwy zbrojącej. Ewidentnie nie ma siatki diagonalnej (poprawny układ siatek w narożu pokazano na RYS.), a grubość samej warstwy jest bardzo niewielka. Odkrywkę poszerzono, wycinając fragment warstwy zbrojącej w kierunku okna (FOT. 6). Potwierdza to błąd polegający na braku diagonali.

Wróćmy teraz do sytuacji pokazanej na FOT. 1. W pierwszym etapie odkrywki (FOT. 7) usunięto warstwę zbrojącą (FOT. 8). Siatek diagonalnych nie stwierdzono. Wygląd sugeruje także spękanie warstwy termoizolacji, jednak dalsze oględziny tego nie potwierdziły (FOT. 9). Teoretycznie można by w tym momencie zakończyć oględziny i stwierdzić, że przyczyną uszkodzenia jest brak ukośnej siatki w narożniku, a sposób naprawy takiego uszkodzenia będzie typowe.

Jednak takie postępowanie byłoby ewidentnym błędem, tym razem osoby wykonującej diagnostykę. Skoro system ETICS jest układem kilku warstw (warstwa zbrojąca jest tylko jedną z nich) mocowanych do podłoża, to należy wykluczyć wszelkie inne czynniki mogące mieć wpływ na powstanie usterki.

Absolutnie nie wolno na tym etapie przerywać diagnostyki, należy usunąć warstwy termoizolacji tak, aby ocenić sposób mocowania samych płyt, stabilność podłoża oraz sposób jego przygotowania do klejenia płyt termoizolacyjnych. W analizowanym przypadku usunięto fragment termoizolacji, a pod właściwą termoizolacją stwierdzono obecność podklejki styropianowej (FOT. 10 na górze).

Oznacza to, że jedynym możliwym sposobem naprawy uszkodzeń jest demontaż ocieplenia oraz jego ponowne wykonanie, tym razem zgodnie z zasadami sztuki budowlanej. Jakakolwiek naprawa jest nie tylko bezcelowa, ale i wręcz niemożliwa.

Likwidacja rys ukośnych

FOT. 11 pokazuje tę samą ścianę, jednak odkrywkę (FOT. 12) wykonano w miejscu przejścia rysy ukośnej (pokazanej na FOT. 1.) w poziomą. Usunięcie fragmentu termoizolacji (FOT. 13) odsłoniło podłoże – stary tynk nakrapiany, odrywający się razem z termoizolacją od części konstrukcyjnej ściany (FOT. 14). Także w tym miejscu stwierdzono niejednorodne podłoże – poniżej rysy niestabilny tynk o niewystarczającej przyczepności, zaś powyżej podklejki ze styropianu (FOT. 15).

Przyczepność kleju do płyt termoizolacyjnych ze styropianu jest rzędu 0,08–0,1 MPa; oderwanie fragmentu tynku od podłoża bez rozwarstwienia się na styku kleju ze styropianem lub bez rozerwania styropianu świadczy o zbyt niskiej przyczepności tynku do ściany. Z kolei zastosowanie podklejki, podobnie jak w poprzednio analizowanym przypadku, powoduje zamocowanie właściwej płyty termoizolacyjnej do niestabilnego podłoża. Powstała rysa jest konsekwencją zamocowania płyt termoizolacyjnych na niestabilnych, różnych podłożach.

Obciążenia od wiatru

Układ ociepleń poddawany jest przede wszystkim obciążeniom od wiatru. O odporności na ssanie wiatru decyduje w głównej mierze klej mocujący płyty do podłoża oraz wytrzymałość płyt na rozciąganie prostopadle do płaszczyzny czołowej – jest to zdefiniowany w normie PN-EN 13163 [1] parametr TR (minimum TR 100, pod pewnymi warunkami dopuszczalne jest TR 80). Łączniki mechaniczne z kolei dociskają płytę do ściany, zwiększając wytrzymałość układu na ssanie wiatru. Tak dzieje się jednak pod warunkiem, że talerzyki łączników mają wymaganą średnicę (min. 6 cm) oraz odpowiednią, określoną w dokumencie odniesienia sztywność.

Przy prawidłowym zamocowaniu (mocowanie metodą obwodowo-punktową lub całopowierzchniową, grubość kleju do 10 mm) odkształcenia płyt na skutek ssania wiatru oraz ruchów termicznych nie powodują uszkodzenia warstwy zbrojącej i wyprawy elewacyjnej.

Zupełnie inaczej wygląda sytuacja, gdy podłoże jest niestabilne (za takie należy uznać „podłoże” z podklejkami). Wówczas cykliczne (a w niektórych sytuacjach szokowe) odkształcenia na skutek oddziaływania wiatru oraz temperatury skutkują zwiększonymi odkształceniami termoizolacji i naprężeniami w warstwach układu, a w konsekwencji spękaniami.

Wymogi bezpieczeństwa przeciwpożarowego

Przyklejenie styropianu tylko „na placki” (FOT. 16 i FOT. 17) powoduje, że wspomniany powyżej warunek, wynikający wprost z art. 5.1. Ustawy Prawo budowlane [2], nie jest spełniony.

Analogicznie przedstawia się sytuacja w przypadku stosowania podklejek (tu dodatkowo zmniejszona jest nośność całego układu). W razie pożaru szczelina pomiędzy ścianą a termoizolacją działa jak komin – płomień przedostaje się w wyższe partie elewacji. Jest to bezpośredni przyczynek do demontażu istniejącego układu i tak wykonanego ocieplenia nie wolno naprawiać w żaden inny sposób (dopuszczalne jest tylko jego ponowne wykonanie). Dlatego przy diagnostyce (wykonywaniu odkrywek) należy bezwzględnie odsłonić podłoże na styku płyt termoizolacyjnych. Jest to podstawowa czynność diagnosty szukającego przyczyn uszkodzeń i oceniającego poprawność wykonania systemu ETICS.

Naprawa uszkodzonej warstwy zbrojącej

Odsłonięcie podłoża i ocena jego stanu pozwala na uniknięcie sytuacji, gdy proponowany sposób naprawy jest jedynie likwidacją skutków. Jeżeli warstwa zbrojąca jest uszkodzona, ale bez naruszenia ciągłości siatki, przygotowanie podłoża sprowadza się generalnie do umycia i odłuszczenia powierzchni oraz usunięcia niestabilnych odspojonych fragmentów tynku.

Jeżeli siatka jest uszkodzona (przerwana), konieczne jest usunięcie tynku w obrębie spękania (zeszlifowanie), odsłonięcie siatki i wklejenie wzdłuż uszkodzenia dodatkowego paska siatki o szerokości ok. 30 cm, zatopionego w zaprawie.

Po związaniu kleju należy na naprawianym fragmencie wykonać nową wyprawę tynkarską, starając się maksymalnie zminimalizować różnice optyczne. To może być jednak trudne, dlatego w takim przypadku można wykonać warstwę zbrojącą oraz wyprawę tynkarską jeszcze raz.

Po wymaganym przygotowaniu podłoża (istniejącej wyprawy tynkarskiej) zaprawę klejącą równomiernie rozprowadzić na powierzchni, dbając o dokładne wypełnienie zagłębień wynikających z faktury istniejącego tynku. Następnie w świeżym kleju (warstwa zbrojąca musi być wykonywana jako jedna, ciągła operacja technologiczna) należy zatapiać kolejne pasy siatki zbrojącej, pionowymi pasami, od góry do dołu ścian, stosując zakłady minimum 10 cm.

Prawidłowo zatopiona siatka, powinna znajdować się w warstwie zaprawy klejącej nie głębiej niż w połowie jej grubości, a więc być całkowicie niewidoczna spod powierzchni kleju. Siatka nie może również bezpośrednio stykać się z istniejącym tynkiem.

Dla sytuacji pokazanej na FOT. 11, gdyby nie odsłonięto podłoża, technologia naprawy polegałaby najprawdopodobniej na naprawie samej warstwy zbrojącej. Efekt tego typu naprawy pokazano na FOT. 18.

Kolejny przykład zarysowania przedstawia FOT. 19. Pokazuje ona także spękania w narożniku. Tu jak widać zastosowano siatki diagonalne. Zatem gdzie tkwi problem?

Warstwa zbrojąca musi być wykonywana w jednym cyklu technologicznym: na podłoże (płyty termoizolacyjne) nakłada się zaprawę klejącą, rozciąga siatkę i natychmiast, w ciągu czasu otwartego kleju, wykonuje szpachlowanie tak, aby nie były widoczne oczka siatki.

Jeżeli stosuje się dwie warstwy siatki (narożniki, zakłady), technologia wygląda identycznie: klej + siatka + klej + siatka + klej, wszystko metodą mokre na mokre.

Wykonawcy często popełniają w tym miejscu podstawowy błąd: nakładają klej na podłoże, wtapiają siatkę i później (niekiedy nawet następnego dnia) wykonują szpachlowanie. Skutkiem jest brak pełnej hydratacji zaprawy nakładanej w drugim przejściu. Podłożem jest nałożona uprzednio warstwa kleju, która wchłania wodę niezbędną do procesu hydratacji. Jeżeli dodatkowo widoczne były oczka siatki, to działa ona jak warstwa rozdzielająca. Ilustruje to FOT. 20.

Znów mogłoby się wydawać, że przyczyną jest brak diagonali. Ale to nie jest jedyny problem. Odkrywka wykazała wprawdzie brak ukośnych siatek, ale jednocześnie stwierdzono, że warstwa siatki pełni rolę „warstwy rozdzielającej” (FOT. 21). Skutkiem było powstanie rysy – obciążenia termiczne i związane z tym naprężenia nie mogły być przejęte przez warstwę zbrojącą.

Elewacje w ciemnych kolorach

Na koniec jeszcze jeden przykład. Chodzi o tzw. ciemne kolory na elewacji. Ocena techniczna obejmująca konkretny system ETICS zawsze podaje tzw. warunki brzegowe. Będą to np. rodzaj (materiał) podłoża, miejsce montażu (ściana, położenie sufitowe), grubość i klasa płyt termoizolacyjnych, średnica i sztywność talerzyka łącznika mechanicznego itp.

Zastosowanie konkretnego systemu w sposób wychodzący poza warunki zdefiniowane w tekście dokumentu dopuszczeniowego powoduje, że nie jest to system ujęty wspomnianym dokumentem i że deklaracja właściwości użytkowych producenta w tym przypadku nie ma zastosowania. Deklaracja właściwości użytkowych potwierdza bowiem, że system zastosowany zgodnie z warunkami oceny technicznej spełnia wymagania podstawowe z art. 5.1 Ustawy Prawo budowlane [2]. Wymagane jest zatem jednostkowe dopuszczenie do stosowania.

Ograniczenia zawarte w ocenie technicznej mogą obejmować także kolor wyprawy tynkarskiej. Istotny jest tu tzw. współczynnik odbicia światła rozproszonego (zwany współczynnikiem HBW). Jest to parametr opisujący jasność koloru. Dla „idealnej” bieli wynosi on 100%, co oznacza całkowite odbicie, dla „idealnej” czerni zaś 0%, co oznacza pełne pochłanianie.

Analizując zachowanie się ciemnych kolorów, można stwierdzić, że nagrzewają się one do dużo wyższej temperatury niż kolory jasne. Równie intensywnie będzie nagrzewać się warstwa zbrojąca. Roczny gradient temperatury może sięgać nawet 100°C, jednak znacznie niebezpieczniejsze są zarówno miejscowe różnice temperatur pomiędzy miejscami oddalonymi o kilka, kilkanaście centymetrów (FOT. 22–23), jak i szokowa zmiana temperatury wywołana opadami atmosferycznymi.

Dla dużych połaci generuje to znaczne naprężenia i odkształcenia. Warstwa zbrojąca (zaprawa cementowa z siatką) jest elementem sztywnym. Wspomniane szokowe (szybkie) tempo zmian naprężeń i odkształceń może doprowadzić zarówno do powstania spękań/odspojeń elewacyjnych warstw systemu (FOT. 24), jak i do uszkodzenia płyt termoizolacyjnych.

Problemy związane z ruchem ciepła i zmianami wilgotności w przegrodzie

Rozkład temperatury w przekroju ściany wynika z różnicy temperatur 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, wnikając w przegrodę, nie przechodzi przez nią całkowicie, napotyka bowiem na opór ze strony poszczególnych jej warstw. Opór ten zależy od rodzaju materiału ściany i jej grubości – jest to tzw. równoważny opór dyfuzyjny Sd, powodujący spadek cząstkowych ciśnień pary wodnej.

Obrazowo można ująć to zagadnienie w następujący sposób:każda warstwa zatrzymuje pewną ilość pary wodnej, jednak pozostała część przenika dalej, w zimniejszą strefę muru (docieplenie od wewnątrz powoduje znaczne zwiększenie strefy przemarzania). Jeżeli ilość pary wodnej jest duża, to w pewnym momencie zaczyna się ona 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.

Do kondensacji dochodzi zwykle w okresach zimowych, w strefie termoizolacji i warstwy zbrojącej, co powoduje zawilgocenie całych obszarów ściany.

Możliwość wyschnięcia warstwy zbrojącej oraz styropianu lub wełny (dla tych ostatnich materiałów jest to ograniczone) zależy przede wszystkim od dyfuzyjności wyprawy tynkarskiej (ewentualnie z farbą). Może się okazać, że wilgotność warstwy zbrojącej będzie tak duża, że prężność pary wodnej odspoi wyprawę tynkarską. Do obliczeń przyjmuje się tzw. średnie miesięczne wartości temperatury i wilgotności powietrza.

Układ warstw systemu ETICS z punktu widzenia fizyki budowli jest dość niekorzystny. Niski opór dyfuzyjny części konstrukcyjnej (wewnętrznej) oraz relatywnie wysoki warstw termoizolacyjnych i elewacyjnych jest przyczynkiem do powstania ryzyka kondensacji. Jeśli wewnątrz zostaną przyjęte typowe warunki cieplno-wilgotnościowe takie jak dla mieszkań (temperatura +20°C i wilgotność powietrza 55%), a na zewnątrz średniomiesięczne temperatury i wilgotności, do kondensacji miedzywarstwowej zwykle nie dojdzie. Może się ona jednak pojawić przy temperaturze zewnętrznej np. –6°C i wilgotności powietrza 87% (jest to zakres poniżej obszaru średniomiesięcznego dla sporej części kraju).

Jeżeli dodatkowo zastosuje się tynk o wysokim oporze dyfuzyjnym (np. akrylowy) oraz dyspersyjną masę do warstwy zbrojącej, to ryzyko kondensacji rośnie.

Ten sam schemat destrukcji może spowodować kombinacja intensywnych opadów atmosferycznych i niewłaściwie dobrane parametry warstwy elewacyjnej (kombinacja współczynnika nasiąkliwości powierzchniowej i równoważnego oporu dyfuzyjnego). Tynk nie jest hydroizolacją, przy intensywnych opadach może więc dojść do zawilgocenia samej wyprawy oraz warstwy zbrojącej. Przy nagrzaniu się elewacji schemat uszkodzenia będzie identyczny do opisanego wcześniej.

Współczynnik HBW

Oczywiście rzadko kiedy będziemy mieli do czynienia z jedną przyczyną, zwykle występuje kombinacja kilku. Z tego powodu przy ciemnych kolorach zawsze należy zwracać uwagę na wartość współczynnika HBW. Jego ograniczenie pozwala na taki dobór kolorów, aby (w zależności od zastosowanego systemu ETICS – zwłaszcza rodzaju tynku i materiału na warstwę zbrojącą) uniknąć nadmiernych naprężeń termicznych i związanego z tym niebezpieczeństwa uszkodzenia elewacji. O ograniczeniu współczynnika HBW decyduje albo dokument odniesienia, albo zalecenia producenta systemu.

W instrukcji ITB [3] podany jest wymóg ograniczenia zastosowania odcieni barw o współczynniku HBW wyższym od 20: „W celu zmniejszenia skutków nagrzewania słonecznego należy ograniczyć zastosowanie odcieni barw do współczynnika odbicia rozproszonego >  0,20” oraz „Istotne jest również, aby w przypadku elewacji południowych i zachodnich unikać stosowania powierzchni wypraw w ciemnych kolorach; udział takich powierzchni na odpowiednich elewacjach nie powinien przekraczać 10%”.

Jeżeli wspomniana instrukcja jest bezpośrednio przywołana w tekście oceny technicznej/aprobaty, oznacza to, że jej treść i wymagania są treścią aprobaty. Zresztą sami producenci systemów ETICS zwykle informują o dopuszczalnym dla danego systemu współczynniku odbicia światła rozproszonego (HBW), podając nawet wartość graniczną na poziomie wyższym niż zalecenia ITB.

Konsekwencje zastosowania tynku o HBW poza wspomnianym zakresem i obszarem to nie tylko opisane wcześniej przykłady uszkodzeń. Taki układ nie jest rozwiązaniem systemowym objętym konkretnym dokumentem odniesienia i można pokusić się o sformułowanie wymogu jednostkowego dopuszczenia do stosowania. W przypadku europejskich ocen/aprobat technicznych takiego zapisu w treści dokumentu odniesienia może nie być, wówczas wiążące są zalecenia producenta i wymagania dokumentacji technicznej.

Zalecenia w tej kwestii można znaleźć także w „Wytycznych wykonawstwa systemów ociepleń” opracowanych przez Stowarzyszenie na Rzcz Systemów Ociepleń [4]: „współczynnik odbicia światła rozproszonego powinien być wyższy od 20, o ile systemodawca nie określił innych wymagań”.

Powyższe nie oznacza jednak, że nie stosuje się systemów z ciemnymi tynkami. Na rynku dostępne są systemy przeznaczone dla ciemnych kolorów. Zwykle to warstwa zbrojąca wykonana jest wtedy nie z zaprawy cementowej, lecz z dyspersyjnej zaprawy polimerowej oraz tynków na bazie żywic akrylowych i silikonowych, co skutkuje zwiększoną elastycznością, ale taka warstwa zbrojąca cechuje się dużo mniejszą dyfuzyjnością niż wykonana z zaprawy cementowej, co oznacza, że jest ona znacznie bardziej wrażliwa na ewentualne przecieki, np. przez przyległe balkony/tarasy, oraz kondensację. Wymagane jest wtedy wykonanie obliczeń cieplno-wilgotnościowych dla rzeczywistych, a nie średniomiesięcznych warunków użytkowania ocieplanego obiektu oraz z użyciem rzeczywistych, a nie normowych wartości μ/Sd,, przynajmniej dla tynku i warstwy zbrojącej oraz farby.

Literatura

1. PN-EN 13163+A2:2016-12, „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Wyroby ze styropianu (EPS) produkowane fabrycznie. Specyfikacja”.
2. Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 21 maja 2019 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy – Prawo budowlane, DzU 2019, poz. 1186.
3. Instrukcja nr 447/2009, „Złożone systemy izolacji cieplnej ścian zewnętrznych budynków. Zasady projektowania i wykonywania”, ITB, 2009.
4. „Warunki techniczne wykonawstwa, oceny i odbioru robót elewacyjnych z zastosowaniem ETICS”, Stowarzyszenie na Rzecz Systemów Ociepleń, 2015.
5. Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 17 stycznia 2019 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy o wyrobach budowlanych (DzU 2019, poz. 266).
6. PN-EN ISO 6946:2017-10, „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metody obliczania”.
7. PN-EN ISO 13788:2013-05, „Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej. Metody obliczania”.
8. Obwieszczenie Ministra Inwestycji i Rozwoju z dnia 8 kwietnia 2019 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2019 poz. 1065).
9. „Warunki techniczne wykonania i odbioru robót. Zabezpieczenia i izolacje. Zeszyt 8: Bezspoinowy system ocieplenia ścian zewnętrznych budynków”, ITB, 2019.
10. Opracowania własne autora.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!