Odporność systemów ociepleń ETICS na uszkodzenia mechaniczne

Rozwiązanie to jest znane na rynku europejskim już blisko 60 lat. W tym okresie ocieplenia ETICS dały się poznać jako istotny element pozwalający w znaczącym stopniu zredukować długookresowe koszty ogrzewania budynków, a przy tym zapewnić im ochronę przed działaniem warunków zewnętrznych i jednocześnie nadać estetyczny wygląd elewacji.

Aby takie ocieplenie mogło być skuteczne w długim okresie, konieczne jest, aby cały system, a przede wszystkim wbudowana w nim warstwa materiału izolacyjnego, nie ulegały degradacji w trakcie użytkowania. Za to zadanie odpowiedzialna jest instalowana na powierzchni materiału izolacyjnego warstwa wierzchnia systemu składająca się z warstwy zbrojonej i wyprawy tynkarskiej.

O ile wyprawa tynkarska chroni ocieplenie ETICS przed bezpośrednim wpływem warunków atmosferycznych, stanowiąc swego rodzaju „okrycie” dla systemu, o tyle warstwa zbrojona ma za zadanie uchronić go również przed uszkodzeniami mechanicznymi i naprężeniami termicznymi, na jakie ocieplenie jest narażone w trakcie użytkowania. Na RYS. 1. pokazano zasadnicze warstwy/elementy systemu ociepleń ETICS.

Warstwę zbrojoną systemu wykonuje się na budowie bezpośrednio na powierzchni zamocowanej termoizolacji, a tworzy ją siatka zbrojąca z włókna szklanego zatopiona w zaprawie lub masie klejącej.

Zaprawy klejące wytwarzane są zazwyczaj na bazie spoiw mineralnych, jakimi są np. cementy, zaś masy klejące – na bazie spoiw polimerowych. W taką warstwę klejącą wtapiana jest siatka zbrojąca. Zabieg ten ma na celu zbudowanie jednolitej warstwy o ciągłym charakterze na powierzchni nieciągłego materiału izolacyjnego, składającego się zwykle z płyt styropianowych (EPS) lub płyt z wełny mineralnej (MW) czy też innego materiału termoizolacyjnego przewidzianego do użycia w systemach ETICS.

Aby zapewnić ciągłość warstwy, pasy siatki zbrojącej są zakładane za siebie na min. 10 cm. Współdziałanie tych dwóch materiałów ma zasadniczy wpływ na zapewnienie odpowiednich parametrów mechanicznych i wytrzymałościowych całej warstwy zbrojonej i jest charakterystyczne dla zastosowanego systemu ETICS.

Podczas instalacji ETICS duże znaczenie ma stosowanie zestawu materiałów zalecanych przez systemodawcę, w tym również siatki zbrojącej. Niniejszy artykuł przedstawia istotne cechy siatki zbrojącej w systemie zbrojenia i jej wpływ na systemy ETICS.

Siatki zbrojące z włókna szklanego do systemów ETICS – sposób wytwarzania i właściwości

Siatki zbrojące stosowane w systemach ETICS otrzymuje się poprzez tkanie włókien szklanych dostarczanych zazwyczaj w formie tzw. rowingu – pasma nieskręconych ze sobą elementarnych włókien szklanych, preparowanych substancjami ułatwiającymi ich docelowe zastosowanie.

Średnica włókna elementarnego siatki zazwyczaj mieści się w przedziale 9–17 mm [1]. Włókna te mogą być otrzymywane z różnych typów szkła. Charakteryzują się one odpowiednim składem surowcowym, decydującym m.in. o parametrach wytrzymałościowych, odporności na działanie substancji chemicznych [2] oraz o cenie surowca.

Siatka zbrojąca w systemie ETICS zwykle zatopiona jest w warstwie klejowej wykonanej na bazie spoiw cementowych, a tym samym w trakcie użytkowania jest ona narażona na działanie środowiska alkalicznego (pH wilgotnej warstwy klejowej może wynosić 11–12). Fakt ten wymusza, by włókna szklane stosowane do jej produkcji charakteryzowały się odpornością na działanie alkaliów [2]. W późniejszej fazie wytwarzania alkaliodporność włókien zwiększa się poprzez zabezpieczenie ich powierzchni żywicami polimerowymi.

Na rynku europejskim wiodącym surowcem wykorzystywanym do produkcji siatek zbrojących stosowanych w systemach ETICS są włókna typu E. Ich skład chemiczny (zwłaszcza niewielka zawartość alkaliów) zapewnia optymalny stosunek parametrów wytrzymałościowych do wykazywanego stopnia alkaliodporności i korzystnej ceny. Oczywiście do tkania siatek można wykorzystywać także inne typy włókna szklanego, modyfikowanego pod kątem poprawy któregoś z parametrów, jednak zwykle wiąże się to ze znacznym wzrostem kosztów (TABELA 1).

Rowing z włókien szklanych poddaje się tkaniu na maszynach tkackich. W zależności od tego, czy wykorzystuje się go do nici osnowy (włókna wzdłuż długości siatki), czy też do wątku (włókna prostopadłe do osnowy), mogą one mieć różną masę liniową. Masa ta podawana jest w jednostce tex, określającej wyrażoną w gramach masę włókna długości 1000 m. Zwykle włókna stosowane w wątku charakteryzują się większą wartością tex niż włókna osnowy, co może mieć przełożenie na wyższą wytrzymałość siatki w tym kierunku (FOT. 1–2).

W zależności od zastosowanej techniki tkackiej otrzymujemy siatkę o splocie gazejskim (FOT. 3) lub raszlowym, zwanym też płóciennym (FOT. 4).

W przypadku splotu gazejskiego włókna wątku oplecione są dwustronnie włóknami osnowy (FOT. 5), zaś w przypadku splotu raszlowego (płóciennego) włókna wątku i osnowy są ułożone krzyżowo (FOT. 6). Tym samym przyjmuje się, że siatka o splocie gazejskim charakteryzuje się mocniejszym rodzajem splotu i wykazuje mniejszą tendencję do przesuwania się włókien. Predestynuje ją to do stosowania w miejscach bardziej narażonych na obciążenia.

W zależności od gramatury włókien oraz ilości nici wątku i osnowy przypadającej na jednostkę powierzchni siatki i ich wzajemnego ułożenia otrzymuje się siatki o mniejszej lub większej masie powierzchniowej (wyrażonej w g/m²) oraz o mniejszej lub większej ilości oczek siatki przypadającej na jednostkę powierzchni. Pozwala to producentom na sterowanie parametrami mechanicznymi produkowanej siatki i przekłada się później na wytrzymałość warstwy zbrojonej.

Generalnie możemy powiedzieć, że rozróżniamy dwa podstawowe typy siatek zbrojących, znajdujących zastosowanie w systemach ETICS. Są to:

• siatki standardowe – charakteryzujące się gęstościami powierzchniowymi nie mniejszymi niż 145–170 g/m² oraz
• siatki wzmacniające o podwyższonych parametrach mechanicznych, zwane również siatkami pancernymi, których gęstość powierzchniowa jest przeważnie istotnie większa niż 170 g/m² (najczęściej ponad 300 g/m²) [4].

Utkaną siatkę z włókna szklanego poddaje się kąpieli w roztworze spoiwa polimerowego i suszy. Preparacja spoiwem ma na celu zabezpieczyć matrycę z włókna szklanego przed bezpośrednim wpływem alkaliów pochodzących z cementowych zapraw klejowych, a tym samym ma zwiększyć żywotność zbrojenia. Stosowane spoiwa muszą więc być odporne na alkalia, a dodatkowo pozwalają modyfikować parametry robocze siatki, np. jej elastyczność oraz zabezpieczać włókna przed przesuwaniem (TABELA 2).

Następnie tak spreparowaną siatkę tnie się na pasy, zwykle szerokości 1,00 m lub 1,10 m, i roluje w rolki, zwykle długości 50 m lub 25 m (dla siatek „pancernych”).

Formalne warunki dopuszczenia siatek zbrojących do zastosowania w systemach ETICS

Siatki zbrojące z włókna szklanego, zgodnie z ustawą o wyrobach budowlanych z dnia 16 kwietnia 2004 r. [5] wraz z odpowiednimi rozporządzeniami w sprawie sposobu deklarowania właściwości użytkowych wyrobów budowlanych oraz sposobu znakowania ich znakiem budowlanym [6], są wyrobami budowlanymi i winny być oznaczone znakiem CE lub B (w zależności od przyjętego przez producenta systemu europejskiego lub krajowego).

Dokumentem określającym zakres wymagań stawianych siatkom jest dokument EAD 040016-00-0404 [7]. Spełnienie wymagań stawianych przez ten dokument uprawnia producenta do otrzymania Europejskiej Oceny Technicznej (ETA) lub Krajowej Oceny Technicznej (KOT) na wyrób, a w konsekwencji – po otrzymaniu Certyfikatu Zgodności i wystawieniu właściwej Deklaracji Właściwości Użytkowych, na znakowanie wyrobu odpowiednio znakiem CE lub B.

Zastosowanie siatek w systemach ociepleń i stawiane im wymogi regulowane są w dwojaki sposób: w systemie krajowym przez Warunki Oceny Właściwości Użytkowych Wyrobów Budowlanych WO-KOT/04/01 [8] (dla systemów z MW) i WO-KOT/04/02 [9] (dla systemów z EPS), a w systemie europejskim przez EAD 040083-00-0404 [10] dla systemów ociepleń ETICS z warstwą tynkarską i przez EAD 040287-00-0404 [11] dla systemów ETICS z okładzinami.

W przypadku systemów ETICS, obok określenia parametrów samej siatki, konieczne jest jeszcze wykonanie badań określających parametry w kompletnym systemie, na które siatka zbrojąca ma szczególny wpływ. W przypadku systemów z warstwą tynkarską konieczne jest wykonanie badań tzw. odporności na uderzenia ciałem twardym. Wymogi takie niosą za sobą zarówno krajowe Warunki Oceny Technicznej KOT, jak i europejskie wytyczne przytoczone w EAD 040083-00-0404.

Zgodnie z powyższymi dokumentami określa się klasę odporności systemów ETICS na uderzenie ciałem twardym wg EN ISO 7892. Badanie polega na sprawdzeniu odporności układów na uderzenie ciałem twardym o energii 3 J i 10 J oraz ocenie wyników uszkodzeń powstałych przez uderzenie.

Energię uderzenia 3 J uzyskuje się przez działanie na próbkę kulą stalową o wadze 0,5 kg z wysokości 0,61 m, zaś energię uderzenia 10 J – poprzez działanie kulą o wadze 1,0 kg z wysokości 1,02 m. Dla każdego układu wykonuje się po pięć powtórzeń.

Do badań wykorzystuje się systemy ETICS, które zostały zainstalowane na ścianach badawczych i poddane starzeniu w komorach ETAG lub makiety systemów o wymiarze 50×50 cm, poddane działaniu wody i wysuszone.

Do badań stosuje się warstwy tynkarskie o najdrobniejszym uziarnieniu, co zapewnia najbardziej krytyczną kombinację w układzie, czyli potencjalnie najsłabszą spośród układów proponowanych przez systemodawcę. Otrzymane wyniki pozwalają zaklasyfikować systemy ociepleń ETICS do jednej z trzech kategorii (TABELA 3), co w konsekwencji pozwala zaklasyfikować system pod kątem przewidywanego użytkowania (TABELA 4).

Ponieważ sam test ma charakter klasyfikujący, a klasyfikację prowadzi się w oparciu jedynie o zachowanie układu po uderzeniu ciałem o energii 3 J i 10 J, to nie określa on wartości granicznej odporności układu na uderzenie. W celu dokładniejszego ustalenia tej odporności wprowadza się modyfikację testu, uderzając kulami z różnych wysokości lub modyfikując ich masę. Tym samym zmieniając energię uderzenia, jesteśmy w stanie określić graniczną udarność układu na uderzenie ciałem stałym, przy której nie następuje destrukcja systemu. Wartość ta jest zależna od zastosowanych w systemie komponentów i ich wzajemnego oddziaływania i jest parametrem charakterystycznym dla systemu ETICS.

Największą rolę odgrywa tutaj:

• rodzaj spoiwa wykorzystanego do produkcji zaprawy lub masy klejącej (polimerowe masy klejące przeważnie wykazują się większą odpornością niż zaprawy cementowe),
• parametry wytrzymałościowe siatki zbrojącej (jej gęstość powierzchniowa, grubość, parametry wytrzymałościowe etc.),
• rodzaj i parametry zastosowanego materiału izolacyjnego,
• elastyczność warstwy zbrojącej (zależy od rodzaju i ilości spoiwa polimerowego),
• elastyczność warstwy tynkarskiej.

W przypadku systemów ETICS z warstwą wykończeniową nieciągłą, np. okładziny z płytek ceramicznych, wymogi narzuca dokument EAD 040287-00-0404, który obok uderzenia ciałem twardym o energii 1 J, 3 J i 10 J przewiduje badania z zastosowaniem uderzenia ciałem miękkim o energii 10 J, 60 J, 300 J i 400 J. Badanie to należy wykonać zgodnie z EOTA TR 001 [12].

Energię uderzenia ciałem twardym:

• 1 J uzyskuje się przez działanie na próbkę kulą stalową o wadze 0,5 kg z wysokości 0,20 m,
• 3 J uzyskuje się przez działanie taką samą kulą z wysokości 0,61 m,
• zaś energię uderzenia 10 J – poprzez działanie kulą o wadze 1,0 kg z wysokości 1,02 m.

Dla każdego układu wykonuje się po trzy powtórzenia.

Do określenia wpływu działania ciała miękkiego o energii 10 J do uderzenia stosuje się worek o określonych wymiarach, wypełniony kulkami szklanymi o masie 3 kg (małe ciało miękkie), działający z wysokości 0,34 m.

Odpowiednio dla układów o energii 60 J wysokość, z której ciało to uderza, jest zwiększona do 2,04 m.

Dla energii 300 J do realizacji uderzenia stosuje się worek o większych wymiarach, wypełniony kulkami szklanymi o masie 50 kg i wysokości działania 0,61 m, zaś dla 400 J wysokość, z której opuszcza się worek o masie 50 kg, to 0,82 m.

Badania wykonuje się dla trzech próbek. Otrzymane wyniki pozwalają zaklasyfikować ETICS do jednej z czterech kategorii (TABELA 5), co w konsekwencji pozwala zaklasyfikować system pod kątem przewidywanego użytkowania (TABELA 6).

Z uwagi na zachodzące zmiany klimatyczne oraz fakt, że w naszym klimacie systemy ociepleń ETICS coraz częściej muszą być odporne na grad i uderzenia przypadkowymi przedmiotami niesionymi przez silny wiatr, zasadne wydawałoby się ich badanie pod kątem odporności na te zjawiska.

Według European Severe Weather Database corocznie odnotowuje się w Polsce ok. 400 przypadków dużego gradu (o minimalnej średnicy 2 cm) [13]. Ponieważ nie ma dokumentu, który byłby bezpośrednio poświęcony temu zakresowi badań dla systemów ETICS, można posłużyć się w tym celu normą PN-EN 13583 „Elastyczne wyroby wodochronne. Wyroby asfaltowe, z tworzyw sztucznych i kauczuku do izolacji wodochronnej dachów. Określenie odporności na grad” [14] (FOT. 7–8 i FOT. 9–10).

Badanie to polega na symulowaniu uderzenia gradu za pomocą kulki poliamidowej o gładkiej powierzchni i masie 38,5  ± 0,5 g oraz średnicy 40  ± 0,5 mm w odpowiednio wysezonowaną próbkę systemu, umieszczoną poziomo w aparacie badawczym. Kulka poliamidowa jest wystrzeliwana prostopadle do powierzchni próbki z prędkością 2 m/s. Tym samym jesteśmy w stanie określić energię kinetyczną, z jaką kulka oddziałuje na powierzchnię próbki systemu.

W zależności od uzyskiwanych wyników zwiększa się prędkość wystrzeliwanej kuli, zwiększając energię uderzenia, aż do wystąpienia uszkodzeń. Za uszkodzenia uznaje się te same właściwości co podczas badania na uderzenie ciałem twardym. Wynikiem badania jest maksymalna prędkość, z jaką piłka uderzająca w próbkę nie powoduje jej uszkodzenia. Tym samym możemy określić maksymalną energię, jaka nie powoduje powstania uszkodzeń systemu. Badanie powinno zostać potwierdzone w pięciu testach [13].

Badania przeprowadzone przez Instytut Techniki Budowlanej wskazują, że istnieje związek pomiędzy wynikami badań odporności na przebicie, uzyskanymi metodą badania odporności na gradobicie, a badaniem udarności ciałem twardym wg metody opisanej w EAD 040083-00-0404 [15].

Związki takie zostały również potwierdzone badaniami z wykorzystaniem kulek lodu. Badano ich zachowanie po uderzeniu w powierzchnię ocieplenia pod kątem 90° oraz 45° i porównywano do uderzenia próbek ciałem twardym, przeprowadzonych zgodnie z EAD 040083-00-0404. Do badań wykorzystywano ujęcia z kamery szybkoklatkowej, dzięki czemu można było porównać sam moment uderzenia i zachodzące po nim zmiany [16].

Na podstawie powyższych prac można wyciągnąć wniosek, że badanie odporności na grad zgodnie z PN-EN 13583 dokładniej opisuje odporność systemu ETICS, a zwłaszcza lepiej pokazuje skalę uszkodzeń powierzchni. Niemniej wyniki osiągane z wykorzystaniem metody uderzenia ciałem twardym – a zwłaszcza te, w których określa się maksymalną energię uderzenia, przy której następuje uszkodzenie, a nie tylko poddaje się klasę odporności na uderzenie – mogą być wystarczające do odpowiedniej klasyfikacji systemu pod tym kątem.

Sposoby zwiększania odporności systemów ociepleń na uderzenia

Dotychczasowe informacje o siatkach zbrojących i sposobach weryfikacji ich właściwości pozwalają nam wykorzystywać je do projektowania właściwości systemów ETICS pod kątem zwiększenia ich trwałości użytkowej, zwłaszcza w kontekście odporności na uderzenia i uszkodzenia (FOT. 11–24).

Aby wiedza ta była kompletna, konieczne jest określenie czynników użytkowania systemów ETICS mających największy wpływ na ich trwałość. Zasadniczo możemy je podzielić na dwie kategorie:

• Pierwsza związana jest ze specyfiką montażu systemu, problemami związanymi z koniecznością zapewnienia jego ciągłości i jego narażeniem na siły wewnętrzne mogące doprowadzić do uszkodzenia. Chodzi tu głównie o wewnętrzne naprężenia mechaniczne i termiczne. Naprężenia mechaniczne wynikają z pracy samego systemu w miejscach szczególnych rozwiązań konstrukcyjnych, miejscach połączeń różnych materiałów izolacyjnych, połączeń pasów siatki etc., czy też w wyniku pracy samego budynku. Naprężenia termiczne spowodowane są np. różnicami w kumulacji ciepła w obszarach wypraw tynkarskich o intensywnej barwie, absorbujących promieniowanie słoneczne, i obszarach jaśniejszych, odbijających to promieniowanie, czy też kumulacją ciepła wynikającą z różnej gęstości materiałów izolacyjnych etc.
• Druga kategoria czynników związana jest z użytkowaniem systemu i jego narażeniem na uszkodzenia zewnętrzne, a więc bezpośrednim działaniem sił zewnętrznych powodujących powstawanie uszkodzeń.

Uwzględniając powyższe czynniki, możemy przyjąć rozwiązania zapobiegające niepożądanym efektom, np. poprzez instalację na całości elewacji lub tylko w pewnych obszarach specjalnych systemów odpornych na uderzenia, zastosowanie zamiast cementowych zapraw polimerowych mas klejących, użycie tynków o większej elastyczności, wykorzystanie siatek zbrojących o zwiększonej gęstości powierzchniowej, czy też osadzenie w warstwie zbrojącej podwójnego zbrojenia siatką zbrojącą.

Z uwagi na czynniki ekonomiczne oraz wykonawcze i technologiczne najczęściej wybór ten jest ukierunkowany na zastosowanie siatek o zwiększonej gęstości powierzchniowej (tzw. pancernych) lub zastosowanie podwójnego zbrojenia dodatkową warstwą siatki wzmacniającej.

W odpowiednim wyborze mogą być pomocne prowadzone w tym kierunku badania [17] wykazujące, że wytrzymałość na rozciąganie warstwy zbrojonej, w której zatopiono siatkę, mierzone w kierunku wątku lub osnowy, zasadniczo zależy od rodzaju siatki, parametrów włókna z jakiego została wykonana i technologii produkcji. Dla jednych siatek mogą one być większe w kierunku wątku, a dla innych osnowy. Tym samym możemy powiedzieć, że parametr ten jest charakterystyczny dla zastosowanego rodzaju siatki i warstwy klejącej, w której została ona zatopiona.

Badania pokazują również znaczący, praktycznie 80-procentowy spadek wytrzymałości na rozciąganie, jeżeli kierunek działania siły nachylony jest pod kątem 45° w stosunku do układu włókien siatki.

W badaniach tych zbadano również, jak zmieni się wytrzymałość warstwy zbrojonej, gdy zostanie w niej zatopiona podwójna warstwa siatki zbrojącej, przy czym układ siatek miał charakter krzyżowy. Tutaj w zależności od rodzaju siatki zauważono wzrost wytrzymałości na rozciąganie tak wykonanej warstwy zbrojącej sięgający ~50% wytrzymałości w stosunku do zbrojenia pojedynczą siatką.

W przypadku zbrojenia podwójną warstwą siatek ułożonych w taki sposób, że kierunek działania siły nachylony był pod kątem 45° w stosunku do układu ich włókien, osiągnięto parametry wytrzymałości na rozciąganie zbliżone do pojedynczego zbrojenia, gdy siła działała w kierunku osnowy lub wątku.

Wnioski z tych badań wskazują, że parametry wytrzymałościowe układu zbrojenia zależą od jakości zastosowanej siatki. Nie należy więc zatapiać siatki zbrojącej w taki sposób, by siły działały pod kątem 45° w stosunku do układu włókien wątku i osnowy. Podwójne zbrojenie ma zasadniczy wpływ na wzrost wytrzymałości na rozciąganie, przy czym optymalne jest krzyżowe ułożenie siatek przy takim zbrojeniu.

Skoro wiemy, że podwójne zbrojenie zasadniczo wzmacnia wytrzymałość układu na rozciąganie, powinniśmy rozważyć, czy w takim rozwiązaniu zasadne jest zastosowanie podwójnego zbrojenia standardową siatką, czy też układu mieszanego: siatki standardowej i wzmocnionej (tzw. pancernej).

Dylematy te mogą pomóc rozwiązać prace prowadzone pod kątem sprawdzenia wpływu powyższych rozwiązań na udarność systemów [13, 15, 19]. Na ich podstawie możemy wyciągnąć wnioski, że przy zastosowaniu warstwy zbrojonej z klejem mineralnym i podwójną warstwą siatki zbrojącej możemy zwiększyć udarność takiego systemu z 20 J (podwójne zastosowanie siatek standardowych) do 25 J (przy zastosowaniu siatki standardowej i pancernej). W przypadku układów z zastosowaniem klejów polimerowych wartości te uległy zwiększeniu z 20 J do 30 J dla układów zbrojonych podwójną warstwą standardowej siatki zbrojącej i ~120 J w przypadku zastosowania podwójnego zbrojenia siatką standardową i pancerną.

Dodatkowo badania te wykazały, że udarność systemów była wysoce uzależniona od zastosowanego materiału izolacyjnego (były zazwyczaj niższe dla EPS o TR 80), rodzaju i elastyczności kleju, rodzaju i elastyczności tynku.

Kierując się powyższymi badaniami, nie powinniśmy się sugerować osiąganymi w nich wartościami liczbowymi – te są charakterystyczne dla badanego układu – a jedynie rozpatrywać je jako ogólną tendencję. Wiedza ta powinna nam pomóc w doborze optymalnych rozwiązań dostosowanych do obszaru zastosowania systemu ETICS i wymagań, jakie musi on spełnić.

Miejsca zastosowania podwójnego zbrojenia w systemach ETICS

Jak określiliśmy to na początku, zadaniem warstwy zbrojonej jest zbudowanie na powierzchni nieciągłego materiału izolacyjnego, składającego się z płyt, jednolitej warstwy o charakterze ciągłym. Oczywiście ograniczenie produkcyjne szerokości siatki oraz uwarunkowania wykonawcze nie pozwalają na położenie ciągłej warstwy na całej szerokości ściany. Konieczne jest łączenie ze sobą pasm siatki.

Aby połączenie to miało trwały charakter, przyjmuje się, że poszczególne pasma siatki muszą być ze sobą łączone na co najmniej 10-centymetrowy zakład. Niespełnienie tego warunku może spowodować powstanie pęknięć w obszarze połączenia, a tym samym przyczynia się do przerwania ciągłości systemu.

W miejscu połączenia dwóch pasów siatki mamy do czynienia z jej podwójną warstwą i jest to najczęściej występujący przypadek stosowania podwójnego zbrojenia siatką w systemach ETICS. Kolejne takie miejsca to naroża otworów drzwiowych i okiennych. W miejscach tych mamy połączenie krawędzi pionowych i poziomych materiału izolacyjnego. Powoduje to nagromadzenie się naprężeń w narożu. Skumulowane tam siły będą działać na zbrojenie pod kątem 45°.

Aby temu zapobiec, w miejscach tych należy wtopić dodatkową warstwę siatki z włókna szklanego. Siatkę wtapia się diagonalnie, czyli pod kątem 45° [17], dzięki czemu skumulowane w narożach siły oddziaływają zgodnie z kierunkiem włókien wątku lub osnowy, zapewniając tak wykonanemu zbrojeniu największą wytrzymałość. Minimalna wielkość wklejonych diagonalnie w narożach pasów siatki powinna wynosić co najmniej 20×35 cm. Dopiero na tak wzmocnione naroże przykleja się pasma standardowej siatki zbrojącej, przy czym zakłady pasm siatki powinny być wyprowadzone poza krawędzie otworów drzwiowych i okiennych [19].

Podwójne wzmocnienie systemu siatką zbrojącą stosuje się również w miejscach szczególnych elewacji. Do miejsc takich należą:

• mocowania elementów konstrukcyjnych powodujących przerwania ciągłości zbrojenia,
• obróbki miejsc mocowania haków rusztowania,
• przyziemia w systemach ETICS mocowanych bez listew startowych,
• obszary mocowania narożników zewnętrznych z warstwą siatki zbrojącej w przypadku otworów okiennych i drzwiowych oraz na krawędziach zewnętrznych ocieplenia
• wewnętrzne naroża otworów okiennych i drzwiowych oraz wewnętrzne naroża systemów,
• wzmocnienia miejsc instalacji parapetów montowanych z wykorzystaniem profili podparapetowych z warstwą siatki zbrojącej lub z wykorzystaniem narożników zewnętrznych,
• miejsca instalacji profili przyokiennych z warstwą siatki zbrojącej,
• miejsca instalacji żaluzji okiennych zakrytych i żaluzji okiennych zewnętrznych,
• dylatacje systemów wykonywane z zastosowaniem profili dylatacyjnych lub samej siatki zbrojącej,
• boniowania systemu z wykorzystaniem profili boniowych z siatką,
• wzmocnienia systemów w miejscach połączenia ścian i stropu oraz ścian i płyty balkonowej,
• miejsca instalacji profili okapowych z warstwą siatki zbrojącej,
• inne.

Większość spośród powyższych rozwiązań może być zrealizowana z wykorzystaniem specjalnie przeznaczonych do tych celów listew i profili z fabrycznie zamocowanymi pasami siatki zbrojącej. Mają one zwykle co najmniej 10–20 cm szerokości, co jest już wystarczające, by zapewnić odpowiednie zbrojenie miejsc szczególnych.

Zgodnie z zasadami prace związane z montażem tego typu rozwiązań wykonuje się z wykorzystaniem systemowych zapraw/mas klejących, zatapiając pasy siatki i profile w zaprawie klejącej przed wykonaniem właściwej warstwy zbrojącej. Na tak przygotowanych detalach wykonuje się zbrojenie siatką zbrojącą, zatapiając ją w warstwie zaprawy/masy klejącej na ogólnych zasadach. Przy wykonywaniu tych szczególnych miejsc elewacji należy bezwzględnie stosować się do sposobu montażu zalecanego przez systemodawcę.

Obok miejsc szczególnych, w których podwójne zbrojenie systemu ETICS jest pewną konsekwencją wynikającą z ograniczenia jego ciągłości przy montażu i ma charakter miejscowy, istnieją całe obszary użytkowania systemu, gdzie możemy docelowo zastosować podwójne zbrojenie siatką zbrojącą. Są to te strefy użytkowania systemów ETICS, które w szczególny sposób są narażone na uszkodzenia użytkowe, np. ocieplenia ścian na niższych kondygnacjach w szkołach, przedszkolach, bezpośrednim sąsiedztwie boisk sportowych etc., dolne partie ociepleń budynków zlokalizowane przy szczególnie użytkowanych miejscach komunikacyjnych, ocieplenia ścian budynków pomieszczeń technicznych, ocieplone wejścia do klatek schodowych, wiatrołapy, ocieplenia ścian budynków zlokalizowane przy parkingach, wjazdy do garaży i parkingów, garaże i parkingi etc.

W przypadku systemów ETICS o bardzo intensywnych barwach (współczynnik HBW poniżej 20) istnieje możliwość nadmiernego nagrzewania się powierzchni i wiążącego się z tym występowania naprężeń termicznych w warstwie zbrojonej systemu. Tym samym zasadne wydaje się zastosowanie dla tego typu rozwiązań podwójnego zbrojenia. Jednak, kierując się wcześniejszymi informacjami, nie można w tym przypadku określić ogólnych zaleceń nakazujących zastosowanie takiego rozwiązania. Należy w pierwszej kolejności kierować się zaleceniami systemodawców konkretnych systemów ociepleń, którzy znając wzajemne wpływy poszczególnych składników warstwy zbrojonej systemu, mogą dopuszczać inne rozwiązania systemowe.

Ogólne zalecenia wykonania warstwy zbrojonej w systemie ETICS

Poniższe opisy przedstawiają jedynie zasady ogólne i należy pamiętać, by przy realizacji prac w konkretnym systemie ociepleń stosować się bezwzględnie do wytycznych podanych przez systemodawcę dla tego systemu.

W przypadku zbrojenia pojedynczą warstwą siatki zbrojącej do wykonywania warstwy zbrojonej można przystąpić po zamocowaniu wzmocnień w miejscach szczególnych elewacji i wyschnięciu zaprawy lub masy klejącej, w jakiej zostały one zatopione. Należy, jak podkreślono wyżej, kierować się instrukcją systemodawcy, zazwyczaj jest to min. 24 godziny.

W przypadku systemów klejonych z dodatkowym mocowaniem mechanicznym przy zastosowaniu tradycyjnych łączników i tzw. termodybli powinny one być osadzone przed wykonaniem warstwy zbrojonej.

W celu wykonania warstwy zbrojonej na płyty termoizolacyjne nakłada się zaprawę lub masę klejącą i rozprowadza się ją równomiernie pacą ze stali nierdzewnej (np. „zębatą” o wielkości zębów 6–10 mm), a następnie zatapia pasy siatki z włókna szklanego przy użyciu pacy gładkiej ze stali nierdzewnej i wyrównuje powierzchnię.

Generalnie siatkę zbrojącą najkorzystniej jest układać pionowymi pasami. Kolejne pasy siatki układa się w taki sposób, aby zachodziły za siebie co najmniej z 10 cm zakładem. Niedopuszczalne jest układanie siatki bezpośrednio na powierzchni materiału izolacyjnego bez uprzedniego nałożenia zaprawy lub masy tynkarskiej. Takie działanie zmniejsza powierzchnię kontaktu warstwy zbrojonej z powierzchnią termoizolacji i w konsekwencji prowadzi między innymi do powstania spękań powierzchniowych w warstwie wierzchniej oraz obniżenia trwałości układu.

Niekorzystne jest również zatapianie siatki zbrojącej w zbyt grubej warstwie zaprawy/masy klejącej. Może to prowadzić do powstania tzw. rys skurczowych.

Wykonywanie warstwy zbrojonej przeważnie odbywa się w dwóch etapach następujących po sobie:

• etap zasadniczy to zatopienie siatki w masie lub zaprawie klejącej,
• etap kolejny to wyrównanie i ostateczne wygładzenie tej warstwy niezwłocznie po wstępnym związaniu warstwy pierwszej.

Po zakończeniu procesu siatka zbrojąca powinna być niewidoczna i całkowicie zatopiona w warstwie zaprawy lub masy klejącej.

Są systemy ociepleń, w przypadku których nie rekomenduje się etapu drugiego, czyli nie zaleca się łączenia warstw. Zbrojenie wykonuje się w jednym etapie. Dlatego zarówno w tym zakresie, jak i w odniesieniu do grubości warstwy z pojedynczą siatką zbrojącą należy korzystać z wytycznych wydanych dla konkretnego systemu ociepleń i użytych materiałów.

Należy podkreślić, że w przypadku wełny mineralnej przed nałożeniem zaprawy/masy klejącej w warstwie zasadniczej zawsze najpierw konieczne jest wtarcie cienkiej warstwy tej samej zaprawy/masy w powierzchnię wełny, aby uzyskać dobrą przyczepność ze strukturą wełny. Dopiero wtedy (od razu techniką „mokre na mokre”) należy nałożyć warstwę zaprawy/masy, w której będzie zatapiana siatka z włókna szklanego.

Zalecenia wykonawcze w przypadku wykonywania warstwy zbrojonej z podwójną siatką zbrojącą różnią się nieco między sobą w zależności od tego, czy wykonujemy całe powierzchnie ocieplenia (zazwyczaj stosujemy wówczas siatki o podobnej gramaturze), czy też fragmenty/obszary elewacji, np. przyziemia czy parteru, które są najbardziej narażone na uszkodzenia, oraz od tego, czy stosujemy tylko siatki standardowe, czy również tzw. siatki pancerne.

W przypadku wykonywania warstwy zbrojonej składającej się z dwóch warstw siatki o podobnej lub identycznej masie powierzchniowej (gramaturze), instalowanej na całych powierzchniach ocieplanych ścian, wykonanie pierwszej warstwy zbrojonej z siatką wzmacniającą zasadniczo nie różni się od powyższego opisu.

Po wstępnym wyschnięciu, a właściwie utwardzeniu zaprawy lub masy klejącej, można przystąpić do wykonania drugiej warstwy z siatką zbrojącą. Postępuje się tutaj podobnie jak przy pierwszej warstwie, z tym że pionowe pasy siatki zbrojącej stosowane w drugiej warstwie są przesunięte o około połowę szerokości siatki względem pasów siatki warstwy pierwszej, a w zasadzie względem ich zakładów. Najważniejsze, żeby nie pokrywały się zakłady siatek z obu warstw, bo wówczas powstaną lokalne pasmowe zgrubienia, które trudno wyeliminować.

W drugiej warstwie pasy siatki również mają zakłady, tak jak w pierwszej. Powierzchnię warstwy zbrojonej wyrównuje się i wygładza, by nie powstały lokalne zgrubienia i nierówności.

W przypadku wykonywania ocieplenia części ścian przyziemia z zastosowaniem siatek wzmacniających o wyższej gramaturze – pancernych – z przyczyn technologicznych najpierw wykonuje się zbrojenie z siatki wzmacniającej (pancernej), a na nim zbrojenie z udziałem siatki z włókna szklanego o standardowej masie powierzchniowej. Wynika to z faktu, że zwykle podwójne zbrojenie z zastosowaniem siatki pancernej wykonuje się do pewnej wysokości elewacji, np. 2 m, lub na całej wysokości pierwszej kondygnacji, a powyżej przechodzi się na układ zbrojenia z pojedynczą warstwą z siatki standardowej. W takim układzie pierwszą warstwę siatki pancernej układa się w poziomie, a jej kolejne pasy nie są zakładane jeden na drugi, tylko dochodzą do siebie na styk; zastosowanie zakładów siatki pancernej spowodowałoby nadmierny lokalny wzrost grubości warstwy zbrojenia. Sposób zatapiania siatki wzmacniającej w zaprawie/masie klejącej jest taki sam jak przytaczany powyżej, konieczne jest jednak dobranie wielkości zębów pacy nierdzewnej do grubości siatki, tak by zapewnić jej całkowite zatopienie w zaprawie/masie klejącej.

Po wyschnięciu (wstępnym stwardnieniu) zaprawy lub masy klejącej należy przystąpić do wykonania drugiej warstwy zbrojonej z zastosowaniem standardowej siatki zbrojącej. Siatkę układa się podobnie jak w każdym z powyżej opisanych przypadków w warstwie zaprawy/masy klejącej, pasami pionowymi, zawsze z zakładem co najmniej 10 cm. Korzystnie jest tak zaplanować układ kolorystyczny lub podziałowy (np. stosowanie boni) elewacji, aby można było oddzielić ewentualne zgrubienia warstwy zbrojonej w obszarze, gdzie występuje układ zbrojących z siatką pancerną.

W każdym z powyższych przypadków, wtapiając siatkę i wygładzając powierzchnie, należy uważać, aby nie przeciąć ostrymi częściami narzędzi siatki i nie przerwać ciągłości zbrojenia. Sumaryczna grubość podwójnej warstwy zbrojącej nie powinna odbiegać od zaleceń systemodawcy, gdyż ma to bezpośredni wpływ na parametry wytrzymałościowe, a także na odporność systemu ociepleń związaną z uderzeniami.

Podsumowując, można stwierdzić, że wzmacnianie warstw wierzchnich ocieplenia i zwiększanie odporności na uszkodzenia jest wielce zasadne w pewnych obszarach, gdzie takie zagrożenia występują.

Kluczowy jest w takich przypadkach odpowiedni dobór poszczególnych składników/warstw użytych w specjalnie zbrojonym obszarze, czyli rodzaj siatek z włókna szklanego, zapraw/mas klejących i wypraw tynkarskich, tak aby stanowiły optymalny układ. Współpraca tych warstw jest najważniejsza, co oznacza, że powinniśmy się kierować wskazaniami systemodawcy, które poparł on badaniami i zarekomendował do realizacji.

Zastosowanie podwójnego zbrojenia w systemach ETICS jest jednym z zabiegów, które mogą wydłużyć żywotność tych systemów, czyli zwiększyć trwałość poprzez poprawę ich parametrów wytrzymałościowych, a zwłaszcza zwiększenie odporności na uderzenia. Takie rozwiązanie jest zasadne zwłaszcza w strefach bezpośrednio dostępnych z gruntu i narażonych na uszkodzenia wynikające z możliwości uderzenia ciałem twardym, dewastacji etc.

Literatura

1. J. Mazurkiewicz, T. Hertman, „Siatka zbrojąca – ważny składnik systemu ETICS”, „Inżynier Budownictwa”, nr 2018.
2. M. Vivek, Ch. Markad, „An overview of glass fibers; Department of Textiles.; DKTE TIFAC CORE in Technical Textiles”, D.K.T.E Society’s Textile & Engineering Institute, Maharashtra, India; Posted on February 1, 2015 3:36:13 am Last updated at August 19, 2017 4:57:20 pm.
https://www.textiletoday.com.bd/an-overview-of-glass-fibers/
3. T.P. Sathishkumar, S. Satheeshkumar, J. Naveen, „Glass fiber­‑reinforced polymer composites – a review”, „Journal of Reinforced Plastics and Composites”, kwiecień 2014, wersja on-line: http://jrp.sagepub.com/content/33/13/1258
4. „Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych; Część C: Zabezpieczenia i izolacje”, z. 8: „Złożone systemy ocieplania ścian zewnętrznych budynków (ETICS) z zastosowaniem styropianu lub wełny mineralnej i wypraw tynkarskich”, Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa 2020.
5. Ustawa o wyrobach budowlanych z dnia 16 kwietnia 2004 r. (DzU z 2020 r., poz. 215, 471).
6. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 17 listopada 2016 r. w sprawie sposobu deklarowania właściwości użytkowych wyrobów budowlanych oraz sposobu znakowania ich znakiem budowlanym, (DzU z 2016 r., poz. 1966), z późniejszymi zmianami (DzU z 2018 r., poz. 1233, DzU z 2019 r., poz. 1176, DzU z 2019 r., poz. 2164 oraz DzU z 2020 r., poz. 2297).
7. EAD 040016-00-0404, „Glass fibre mesh for reinforcement of cement based renderings”, 2016.
8. Warunki Oceny Właściwości Użytkowych Wyrobu Budowlanego WO-KOT/04/01 wyd. 1; Złożone zestawy izolacji cieplnej z wyprawami tynkarskimi (ETICS) z zastosowaniem wyrobów z wełny mineralnej (MW); Warszawa 2018.
9. Warunki Oceny Właściwości Użytkowych Wyrobu Budowlanego WO-KOT/04/02 wyd. 1; Złożone zestawy izolacji cieplnej z wyprawami tynkarskimi (ETICS) z zastosowaniem wyrobów ze styropianu (EPS); Warszawa 2018.
10. EAD 040083-00-0404, „External thermal Insulation composite system (ETICS) with renderings”, 2019.
11. EAD 040287-00-0404, „Kits for external thermal insulation composite system (ETICS) with panels as thermal insulation product and discontinues claddings as exterior skin”, 2017.
12. TR 001, „Determination of impact resistance of panels and panel assemblies”, 2003.
13. E. Sudoł, D. Dębski, R. Zamorowska, B. Francke, „Impact resistance of external thermal insulation systems”, „Matbud” – VIII Konferencja Naukowo-Techniczna Problematyki Materiałowej Inżynierii Lądowej, Kraków 2018.
14. PN-EN 13583, „Elastyczne wyroby wodochronne. Wyroby asfaltowe, z tworzyw sztucznych i kauczuku do izolacji wodochronnej dachów. Określenie odporności na grad”.
15. B. Francke, R. Zamorowska, „Resistance of External Thermal Insulation Composite Systems with Rendering (ETICS) to Hail”, ITB, Warszawa, maj 2020.
16. V. Steinbauer, J. Kaufmann, R. Zurbriggen, T. Buhler, M. Herwegh, „Tracing hail stone impact on external thermal insulation composite systems (ETICS) — An evaluation of standard admission impact tests by means of hight-speed camera recordings”, Int. J. Impact Eng. 2017.
17. P. Konca, M. Koniorczyk, D. Gawin, M. Bodziuch, „Wpływ tkanin z włókna szklanego na cechy wytrzymałościowe warstwy zbrojonej w bezspoinowych systemach ociepleń”, „Budownictwo”, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, 3(109)/2012.
18. P. Konca, A. Zawadowska, M. Koniorczyk, „Właściwości mechaniczne warstwy zbrojonej BSO wykonanej z siatki pancernej”, „Materiały Budowlane”, nr 2015.
19. „Warunki techniczne wykonawstwa, oceny i odbioru robót elewacyjnych z zastosowaniem ETICS”, Stowarzyszenie na Rzecz Systemów Ociepleń, wyd. 05/2019.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!