Mechaniczne metody odtwarzania hydroizolacji poziomej murów wg znowelizowanych wytycznych WTA

W artykule:

• Metody mechaniczne odtwarzania przepon poziomych w murze
• Metoda wciskania nierdzewnej blachy metalowej
• Metoda podcinania muru
• Metoda rdzeni wiertniczych

W artykule przedstawiono mechaniczne metody odtwarzania hydroizolacji poziomej murów. Opisano technologię wymiany muru, wciskanie blachy ze stali szlachetnej, metodę podcinania muru oraz metodę rdzeni wiertniczych. Podano wymagania dotyczące wykonania wtórnych hydroizolacji poziomych metodami mechanicznymi.

The article presents mechanical methods of reconstructing horizontal waterproofing of walls. It describes the technology of replacing walls, pressing stainless steel sheet, the method of undercutting walls and the drill core method. It gives requirements for the implementation of secondary horizontal waterproofing using mechanical methods.

Metody mechaniczne odtwarzania przepon poziomych w murze

Choć stosowane zdecydowanie rzadziej, są sprawdzone w praktyce od dziesięcioleci [2] i stanowią najpewniejszy sposób zahamowania kapilarnego podciągania wilgoci – przy założeniu, że prace zostaną bezbłędnie zaplanowane i wykonane, w przekroju muru powstanie całkowicie nieprzepuszczalna dla wody, trwała warstwa (w wielu przypadkach jak w nowym budynku [3]), zapewniając tym samym zahamowanie jej kapilarnego transportu [1]. Wadą tej metody jest fakt, że jej zastosowanie każdorazowo wymaga poważnej ingerencji w strukturę konstrukcji muru oraz wiąże się zazwyczaj z wprowadzeniem dodatkowych obciążeń [4].

Czytaj także: Sposoby osuszania zawilgoconych budynków – rozwiązania technologiczne

Aktualny stan wiedzy (i jej wdrażania w praktyce) dotyczącej technologii odtwarzania izolacji poziomych przy zastosowaniu metod mechanicznych opisuje znowelizowana w 2024 r. instrukcja nr 4-7-24/D [2] organizacji WTA International (skrót pochodzi od niem. Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege), czyli Naukowo-Technicznego Stowarzyszenia na rzecz Konserwacji Budynków oraz Ochrony Zabytków.

Mechaniczna hydroizolacja jest za każdym razem wykonywana poprzez rozdzielenie muru i musi składać się z co najmniej jednej ciągłej szczeliny przerywającej system kapilarny [2]. Izolacja może być wprowadzona na jeden z dwóch sposobów: jedno- lub dwuetapowo [4]. W pierwszym przypadku najpierw wykonuje się wolną przestrzeń, w którą następnie wprowadza się materiał przerywający kapilarny transport wilgoci, w drugim – rozdzielenie muru oraz wprowadzenie uszczelnienia jest jedną czynnością.

Mechaniczna bariera pozioma musi zostać zaplanowana i wykonana z uwzględnieniem indywidualnych parametrów konstrukcyjnych budynku, fizyki budowli, wymagań technicznych oraz związanych z użytkowaniem obiektu, ale również efektywności ekonomicznej, ochrony środowiska oraz ochrony zabytków. Szczególną uwagę należy zwrócić na zaplanowanie połączenia poszczególnych rodzajów hydroizolacji. Z uwagi na ingerencję w konstrukcję budynku, zastosowanie metody mechanicznej powinno być poprzedzone analizą statyki budynku [2].

Projektowanie mechanicznej hydroizolacji poziomej winno być poprzedzone odpowiednio udokumentowaną diagnostyką, w ramach której należy wykonać [2]:

• Ocenę stanu budynku obejmującą:
  – opis konstrukcji budynku – ścian, stropów, posadzek, złączy, dylatacji, w tym również wytrzymałości (stabilności), położenia i rozmiarów spoin w murze oraz dostępu do konstrukcji
  – istniejące uszkodzenia – rodzaj, lokalizację, zasięg, cechy,
  – istniejące uszczelnienia – rodzaj, lokalizację, stan, uszkodzenia i ich przyczyny, wykonane naprawy,
  – warunki gruntowowodne – najwyższy możliwy poziom zwierciadła wód gruntowych, przepuszczalność gruntu.
• Badania budowlane i laboratoryjne obejmujące:
  – zawilgocenie (profil pionowy oraz poziomy) – wilgotność (masową lub objętościową), maksymalne zawilgocenie, wilgotność higroskopijną, stopień przesiąknięcia wilgocią,
  – stopień zasolenia (jakościowo lub półilościowo),
  – stan konstrukcji – występujące obciążenia, statykę (wytężenie, występujące mimośrody), jednorodność, ryzyko związane z wibracjami, wytrzymałość cegły (kamienia) i zaprawy murarskiej.

Na podstawie wykonanej diagnostyki należy opracować koncepcję renowacji określającą metodę wykonania wtórnej izolacji poziomej, stosowane materiały, miejsce wykonania przepony, działania towarzyszące (dodatkowe) oraz sposób weryfikacji wykonanych działań.

Do metod mechanicznych wykonania wtórnej izolacji poziomej zalicza się technologię wymiany muru, wciskanie nierdzewnej blachy ze stali szlachetnej, metodę podcinania muru oraz metodę rdzeni wiertniczych (TABELA 1).

Najstarszą metodą wykonywania hydroizolacji poziomej w istniejącym murze jest technologia wymiany muru [3, 4, 5]. Zasadą jej działania jest odcinkowe usunięcie starego muru, wprowadzenie materiału izolacyjnego oraz uzupełnienie muru. W trakcie wykonywania prac należy zwrócić uwagę na następujące aspekty [4]:

• długość odcinków roboczych należy dobierać na podstawie wymagań statycznych – im większe obciążenie danego odcinka ściany, tym krótszy odcinek roboczy (RYS. 1),
• membrany uszczelniające układać na zakład ok. 20 cm,
• stosować niewielką wysokość spoin – w miarę możliwości używać zaprawy o ograniczonym skurczu,
• zastosowanie tej metody staje się problematyczne w przypadku murów warstwowych.

Z uwagi na pojawiające się często problemy ze statyką budowli, metoda ta nie znajduje obecnie zwolenników i posiada praktycznie jedynie znaczenie historyczne [1, 4].

Metoda wciskania nierdzewnej blachy metalowej

Metoda wciskania nierdzewnej blachy metalowej, zwana również krócej (od nazwisk wynalazców – Haböcka i Weinzierla) technologią HW, jest metodą jednoetapową, co oznacza, że rozdzielenie muru i uszczelnienie poziome stanowią jedną operację [3, 5, 6]. Blachy wbijane są w spoinę poziomą muru odpowiednim młotem pneumatycznym z częstotliwością od 1100 do 1500 uderzeń na minutę. Należy zapewnić odpowiednie połączenie (funkcja zamka) poszczególnych paneli (RYS. 2, FOT. 1).

Warunkiem zastosowania tej metody jest istnienie ciągłej spoiny poziomej o grubości min. 6 mm. Zaprawa murarska nie powinna się ponadto charakteryzować zbyt wysoką wytrzymałością (przy wytrzymałości do 1,5 N/mm2 nie należy się spodziewać problemów). W murze nie mogą ponadto występować instalacje (np. rury) poprzeczne w stosunku do wykonywanej bariery.

Metoda ta cieszy się (obok podcinania muru) największą popularnością wśród metod mechanicznych, wymaga jednak bacznej analizy wpływu obciążeń dynamicznych, jakie jej towarzyszą, na konstrukcję budynku. Wadą tej metody jest bowiem znaczne prawdopodobieństwo wystąpienia pęknięć muru związanych z wibracjami – ryzyko to można ograniczyć, stosując np. blachy o profilu grotu strzały (RYS. 2). Problematyczne może się również okazać szczelne połączenie tak wykonanej przepony poziomej z innymi rodzajami uszczelnienia.

Metoda podcinania muru, która postrzegana jest jako rozwinięcie technologii wymiany muru, jest najpowszechniej stosowaną metodą mechanicznego odtwarzania izolacji poziomej [1, 4]. Technologia ta sprawdza się szczególnie dobrze, gdy mur posiada ciągłą spoinę poziomą. W dwuetapowym procesie najpierw podcina się mur (również odcinkowo). Mur rozdzielany jest przez cięcie na sucho lub na mokro, za pomocą pił tarczowych, sznurowych (diamentowych) lub łańcuchowych (FOT. 2, RYS. 3).

Długość wykonywanych nacięć nie powinna przekraczać długości jednego metra, ponieważ przy tej długości mur zazwyczaj jest w stanie samodzielnie przenieść występujące naprężenia. W obszarach krytycznych (np. w narożnikach lub przy otworach w murze), względnie gdy wynika to z analizy inżyniera konstruktora, nacięcia wykonuje się na odpowiednio krótszych odcinkach [2].

Praktycznie nie występują ograniczenia dotyczące rodzaju i przekroju muru, natomiast maksymalna grubość uzależniona jest od rodzaju zastosowanej piły (dla pił tarczowych maks. 1 m, ale w przypadku pił sznurowych grubość muru może wynosić nawet 6 m [4]). 

W przypadku murów wielowarstwowych mogą być wymagane działania dodatkowe (np. wypełnienie wolnych przestrzeni).

W wykonaną w pierwszym etapie szczelinę (tzw. rzaz) wprowadza się materiał izolacyjny o wysokiej wytrzymałości, a w końcowym etapie prac wypełnia się pozostałą w murze wolną przestrzeń.

Możliwe są w tym wypadku dwa warianty [2]:

• W szczelinę wprowadza się materiał izolacyjny z folii z tworzywa sztucznego (z posypką lub bez) – najbardziej rozpowszechnione są płyty z tworzywa sztucznego wzmocnione włóknem szklanym (FOT. 3) – lub płaskie płyty ze stali nierdzewnej. Następnie wbija się w równych odstępach (co 25 cm mierzone osiowo), a także zawsze na zakładach folii izolacyjnej, kliny z tworzywa sztucznego, dzięki czemu przywracana jest nośność przeciętego odcinka muru i można kontynuować prace związane z cięciem pozostałej części muru (RYS. 4). Po zakończeniu prac związanych z cięciem pozostałe w murze wolne przestrzenie wypełnia się na całej jego grubości zaczynem cementowym z dodatkiem środków spęczniających, aplikowanym metodą ciśnieniową. W tym wariancie należy zwrócić szczególną uwagę na punktowe obciążenie warstwy izolacyjnej oraz stateczność konstrukcji. Podczas wbijania klinów należy ponadto unikać uszkodzenia warstwy izolacyjnej.
• W szczelinie układa się z odpowiednim zakładem bitumiczną warstwę uszczelniającą lub stalowe blachy z wypustkami (w celu przejęcia poziomych sił ścinających w spoinie, np. przy sklepieniach lub parciu ziemi), a następnie wypełnia się pozostałą przestrzeń (na całym przekroju muru) odpowiednią, niskokurczliwą zaprawą aplikowaną pod ciśnieniem.

Metoda rdzeni wiertniczych

Metoda rdzeni wiertniczych, nazwana od nazwiska twórcy metodą Massari lub metodą izoborowania (niem. Isobohhrverfahren) [3]. 

W tej metodzie w murze wykonuje się rząd czterech do pięciu poziomych otworów ok. Ø 120 mm, w rozstawie ok. 100 mm, na całą głębokość muru, które po oczyszczeniu wypełnia się niekurczliwą, mineralną zaprawą uszczelniającą, tworzywem sztucznym lub betonem wodoszczelnym. Po stwardnieniu zaprawy (po 10 do 14 godz.) pomiędzy już wykonanymi rdzeniami nawierca się kolejne otwory oraz analogicznie wypełnia je materiałem przecinającym transport kapilarny wody (RYS. 5). Prace prowadzi się do momentu, gdy powstanie ciągła przegroda na całym przekroju i długości.

Metoda ta może być stosowana praktycznie we wszystkich rodzajach muru, ograniczenie stanowi jednak grubość ściany, która na powinna przekraczać 4 m [4]. Jednakże z uwagi na znaczne nakłady obecnie nieznane są jej praktyczne zastosowania i należy ją traktować jako historyczną [3], [4].

Wybór materiałów budowlanych, jakie zostaną zastosowane przy wykonywaniu bariery przeciw kapilarnemu podciąganiu wody, uzależniony jest z jednej strony od wyniku badań diagnostycznych, z drugiej zaś od wybranej metody wykonania izolacji wtórnej. Bez względu na wybór technologii, materiały te powinny być trwale odporne na działanie wody oraz wodoszczelne, odporne na działania chemiczne oraz mechaniczne, jak również spełniać następujące warunki:

• kompatybilność z materiałami budowlanymi oraz innymi elementami znajdującymi się w murze,
• kompatybilność z materiałami, które zostaną zastosowane w kolejnych etapach prac (np. hydroizolacjami bitumicznymi, tynkiem renowacyjnym itp.),
• odporność na temperaturę otoczenia (w trakcie wbudowywania oraz w trakcie eksploatacji),
• odpowiednia wytrzymałość mechaniczna (zdolność przenoszenia obciążeń występujących w trakcie wbudowywania oraz w trakcie eksploatacji).

W trakcie wbudowywania warstw uszczelniających należy zwrócić szczególną uwagę na ich odpowiednie ułożenie (aby uniknąć dodatkowych obciążeń punktowych), jak również na wodoszczelne połączenie bariery poziomej z innymi elementami systemu uszczelnienia (ciągłość izolacji).

Zaprawy stosowane w ramach metod mechanicznego odtwarzania izolacji poziomych, nawet jeśli nie stanowią właściwego uszczelnienia, muszą być materiałem nietransportującym wilgoci kapilarnie.

Stal nierdzewna może być stosowana w formie blachy gładkiej lub profilowanej. Najczęściej stosowane gatunki to stal chromowa, stal chromowo-niklowa oraz stal chromowo-niklowo-molibdenowa, które są trwale odporne na normalnie występujące w gruncie oraz murze nisko stężone substancje, takie jak siarczany, chlorki, azotany, węglany, kwasy organiczne oraz związki zawierające pierwiastki z grupy halogenków (fluor, chrom, brom, jod). Wybór odpowiedniego rodzaju stali zależy przede wszystkim od prawidłowego rozpoznania warunków, w jakich stal będzie funkcjonować. Oprócz stężenia substancji szkodliwych, odporność stali zależy od wielu innych czynników – w szczególnych przypadkach odporność materiału należy udowodnić za pomocą specjalnych (czasochłonnych) testów laboratoryjnych lub długoterminowych testów w miejscu największej kumulacji mediów.

Płyty ze stali nierdzewnej należy ciąć specjalnymi tarczami do cięcia i szlifowania, zwracając uwagę na temperaturę osiągniętą w obszarze cięcia. Jeśli dopuszczalna temperatura zostanie przekroczona (następuje wyżarzanie stali na czerwono), w tym obszarze powstają niebieskie linie podziału i zadziory, które nie są już odporne na korozję i muszą być starannie zeszlifowane.

W metodzie podcinania muru stosowana jest zazwyczaj stal w formie płaskich blach – muszą się one jednak charakteryzować wystarczającą wytrzymałością na ścinanie. W technologii wciskania blachy ze stali szlachetnej zwykle stosuje się blachy faliste z uwagi na ich odporność na uszkodzenia, jakie mogą wystąpić w procesie wbijania, jak i ich ogólną wytrzymałość mechaniczną.

Kliny murarskie muszą spełniać minimalne wymagania mechaniczne określone w projekcie konstrukcyjnym, w tym w szczególności w odniesieniu do wytrzymałości na uderzenia, ścinanie, zginanie oraz rozciąganie.

Płyty z tworzywa sztucznego muszą posiadać odpowiednią wytrzymałość mechaniczną, w tym w szczególności wystarczającą (pod kątem przewidzianych obciążeń) wytrzymałość na przebicie, ścinanie, zginanie oraz rozciąganie. Wolna przestrzeń w murze pozostająca po wprowadzeniu płyt z tworzywa, musi zostać całkowicie wypełniona. Parametry mechaniczne membran uszczelniających należy ocenić z uwzględnieniem planowanego sposobu wbudowania oraz temperatury konstrukcji. Przede wszystkim należy uwzględnić możliwość wystąpienia pełzania przy długotrwałym obciążeniu. Przydatność membran uszczelniających jako warstwy blokującej kapilarny transport wilgoci w murze należy również sprawdzić pod kątem działania sił ścinających.

Membrany wykonane z poliestru wzmocnionego włóknem szklanym (GFK) powinny mieć minimalną grubość 1,2 mm, natomiast folie polietylenowe HDPE nie mniejszą niż 1,5 mm. Membrany z tworzyw sztucznych należy układać całopowierzchniowo, bez zmarszczek, a zakład poszczególnych pasm powinien wynosić 10 cm. Bitumiczne membrany uszczelniające (papy) powinny mieć grubość nie mniejszą niż 4 mm i nie należy ich klinować. Membrany bitumiczne należy układać na podkładzie z zaprawy, całopowierzchniowo i bez zmarszczek, a zakłady powinny mieć szerokość co najmniej 5–10 cm.

W razie potrzeby membrany uszczelniające można ułożyć z odpowiednim naddatkiem, aby umożliwić połączenie z innymi elementami systemu uszczelnienia (np. hydroizolacją pionową).

Wymagania dotyczące wykonania metodami mechanicznymi wtórnych hydroizolacji poziomych przeciw kapilarnemu podciąganiu wilgoci zestawiono w TABELI 2. Należy zwrócić uwagę, czy jest dostępna przestrzeń wystarczająca nie tylko do ustawienia sprzętu, ale również przechowywania materiału.

W sytuacji, gdy nie jest wykonywana wtórna izolacja pionowa od zewnątrz, mechaniczną izolację poziomą należy wykonać powyżej poziomu terenu (z uwzględnieniem strefy działania wody rozbryzgowej). W przypadku wybranych materiałów uszczelniających szczególną uwagę należy zwrócić na sposób szczelnego (ciągłego) połączenia z innymi elementami hydroizolacji (zarówno poziomej, jak i pionowej) oraz przebiciami przez warstwy uszczelniające (w postaci rur, przewodów itp.). Jeżeli z uwagi na warunki specyficzne dla danego obiektu (np. dom na skarpie) hydroizolacja pozioma zostanie wykonana w różnych płaszczyznach, należy je wzajemnie połączyć.

W zależności od specyficznych warunków wykonywania prac, w celu osiągnięcia założeń renowacji, mogą być wymagane działania towarzyszące (dodatkowe), takie jak [2]:

• osuszanie budynku lub jego elementów (kondensacyjne, absorpcyjne, mikrofalowe itp.) [7],
• redukcja zasolenia [8–10],
• ogrzewanie, wentylacja lub klimatyzacja,
• pionowa hydroizolacja, zewnętrzna [11] lub od wewnątrz [12],
• połączenie z istniejącymi uszczelnieniami,
• odprowadzenie wód powierzchniowych,
• zastosowanie tynków renowacyjnych WTA [13],
• izolacja termiczna [14, 15],
• ochrona przed wodą rozbryzgową (uszczelnienie strefy cokołowej) [16, 17],
• instalacja drenażu [18],
• wzmocnienie (konsolidacja) murów [19].

Hydroizolacja pozioma uznawana jest za skuteczną, jeśli kapilarny transport wilgoci w murze został zahamowany. Czas niezbędny na osiągnięcie celu, jakim jest osuszenie danego elementu budowlanego, należy określić w projekcie (z uwzględnieniem określonych powyżej działań osłonowych). Do oceny skuteczności może posłużyć parametr W, określony na podstawie wzoru [2]:

gdzie: 

W – skuteczność bariery przeciw kapilarnemu transportowi wilgoci [%],

F_v – wilgotność masowa przed wykonaniem prac [%],

F_n – wilgotność masowa po wykonaniu prac [%],

F_A – oczekiwana wilgotność równowagowa po wykonaniu prac [%] (przy niskim poziomie zasolenia można przyjąć wartość FA = 0).

Celem podjętych działań jest osiągnięcie oczekiwanej wilgotności równowagowej muru (a zatem maksymalnej wartości parametru W).

Literatura

1. B. Monczyński, „Skuteczność wtórnych hydroizolacji poziomych wykonywanych metodą iniekcji chemicznej w murach ceglanych”, Grupa MEDIUM, Warszawa 2023.
2. WTA Merkblatt 4-7-24/D, „Nachträgliche mechanische Horizontalsperre".
3. F. Frössel, „Osuszanie murów i renowacja piwnic”, Polcen, Warszawa 2007.
4. M. Balak, A. Pech, „Mauerwerkstrockenlegung: Von den Grundlagen zur praktischen Anwendung”, Basel: Birkhäuser Verlag GmbH 2017.
5. R. Wójcik, „Ochrona budynków przed wilgocią i wodą gruntową”, [w:] „Budownictwo ogólne” t. 2 „Fizyka budowli”, Arkady, Warszawa 2005, s. 913–981.
6. M. Bonk, „Sanierung von Abdichtungen”, [w:] „Lufsky Bauwerkabdichtung”, Teubner, Wiesbaden 2006, s. 369–422.
7. B. Monczyński, B. Ksit, „Zasady działania wybranych metod usuwania nadmiaru wilgoci z przegród budowlanych”, „Materiały Budowlane” 5/2019, s. 18–20.
8. B. Monczyński, „Redukcja zasolenia przegród budowlanych za pomocą kompresów”, „IZOLACJE” 2/2021, s. 84–89.
9. B. Monczyński, „Tynki stosowane na zawilgoconych przegrodach – tynki ofiarne”, „IZOLACJE” 7/8/2020, s. 95–100.
10. B. Monczyński, „Tynki stosowane na zawilgoconych przegrodach – tynki regulujące zawilgocenie”, „IZOLACJE” 1/2021, s. 112–116.
11. B. Monczyński, „Uszczelnienie od zewnątrz odsłoniętych elementów istniejących budynków”, „IZOLACJE” 5/2019, s. 109–115.
12. B. Monczyński, „Uszczelnianie istniejących budynków od wewnątrz”, „IZOLACJE” 6/2019, s. 92–98.
13. B. Monczyński, „Tynki stosowane na zawilgoconych przegrodach – tynki renowacyjne”, „IZOLACJE” 6/2020, s. 80–88.
14. B. Monczyński, „Renowacja energetyczna zawilgoconych budynków – ocieplenie od zewnątrz”, „IZOLACJE” 5/2021, s. 34–39.
15. B. Monczyński, „Renowacja energetyczna zawilgoconych budynków – ocieplenie od wewnątrz”, „IZOLACJE” 7/8/2021, s. 118–125.
16. B. Monczyński, „Renowacja i uszczelnianie cokołów w istniejących budynkach cz. 1”, „IZOLACJE”, 9/2020, s. 66–70.
17.  B. Monczyński, „Renowacja i uszczelnianie cokołów w istniejących budynkach cz. 2”, „IZOLACJE” 10/2020, s. 90–97.
18. B. Monczyński, „Odwadnianie budynków za pomocą drenażu opaskowego”, „IZOLACJE” 3/2023, s. 144–149.
19. B. Monczyński, „Renowacja, wzmacnianie oraz ochrona konstrukcji ścian murowanych”, „IZOLACJE” 2/2022, s. 51–64.