ABC DOCIEPLEŃ
W artykule omówiono problemy dotyczące korozji mikrobiologicznej wypraw tynkarskich oraz występowania mostków termicznych przy docieplaniu ścian, a następnie wskazano rozwiązania materiałowe i konstrukcyjne napraw powyższych wad oraz uszkodzeń.
Korozja mikrobiologiczna powodowana jest przez takie mikroorganizmy, jak: glony (algi), mchy, porosty, grzyby pleśniowe oraz rośliny nasienne, które występują powszechnie w wielu środowiskach na Ziemi i potrafią w bardzo łatwy i szybki sposób zaadaptować się do życia na podłożach wykonanych z różnych materiałów. Elewacje budynków, w tym szczególnie te wykonane z wyprawy tynkarskich dociepleń ścian wykonanych w technologii ETICS, są najbardziej narażone na wystąpienie korozji mikrobiologicznej spowodowanej najczęściej przez glony, porosty i grzyby pleśniowe [5, 7, 8]. Glony (łac. Algae) to mikroorganizmy fotosyntetyzujące, które do rozwoju potrzebują azotu, związków mineralnych, światła i wody. Na elewacjach budynków występują w postaci zielonkawego nalotu, na którym następnie mogą osadzać się cząsteczki różnego rodzaju zanieczyszczeń, tj. kurzu, brudu, mikroorganizmów, nawozów sztucznych. Powstałe w ten sposób podłoże – humus – jest bogate w składniki mineralne, co sprzyja rozwojowi roślin nasiennych. Korzenie roślin, wrastając w wyprawę tynkarską, powodują jej wykruszanie. Również same glony mogą powodować uszkodzenia wypraw tynkarskich dociepleń poprzez poszerzanie, w czasie swojego wzrostu, spękań w wyprawie i wnikania w jej głąb. Podczas mrozu woda zawarta w glonach zamarza, powodując wykruszanie wyprawy tynkarskiej. Dodatkowo zielonkawy nalot obniża walory estetyczne elewacji budynku, a w przypadku znacznego narośnięcia jest bardzo trudny do usunięcia. Porosty (łac. Lichenes) – najczęściej występujące odmiany to: liszajec szary (łac. Lepraria incana) i pierwotek (łac. Desmococcus). Porosty te są roślinami symbiotycznymi. Składają się z dwóch odrębnych, ale współżyjących ze sobą, organizmów, tj. glonu i grzyba. Na wyprawach tynkarskich występują w postaci zielonych wykwitów/nalotów (pierwotek) lub jako plamki o nieregularnym kształcie i postrzępionych krawędziach (proszkowata plecha o barwie najczęściej szarozielonej), ściśle przylegające do powierzchni elewacji (liszajec szary). Najczęstsze miejsca występowania porostów to fragmenty elewacji pod okapnikami oraz w strefie cokołowej budynku, na których można zauważyć silne przebarwienia elewacji spowodowane wydzielaniem przez porosty, w trakcie ich egzystencji, kwasów porostowych. Porosty są bardzo wrażliwe na zanieczyszczenia występujące w powietrzu (tj. dwutlenek siarki, tlenki azotu, metale ciężkie), dlatego na elewacjach najczęściej występują pozostałości po porostach – obumarła plecha. Nie zaobserwowano, w miejscach występowania porostów, uszkodzeń mechanicznych w postaci wykruszenia czy spękań wypraw tynkarskich. Jak bowiem dowodzą przeprowadzone badania, porosty, ze względu na swój bardzo powolny rozwój, nie powodują znacznego uszkodzenia podłoża, na którym rosną. Porosty oraz obumarła plecha obniżają natomiast walory estetyczne elewacji budynków. Glony, ale głównie porosty, pełnią rolę tzw. gatunków wskaźnikowych (bioindykatorów). Obserwacja typu plech porostów pozwala ocenić poziomo zanieczyszczenia powietrza – to tzw. skala porostowa [4]. A zatem z jednej strony korozja mikrobiologiczna spowodowana glonami i porostami jest niekorzystna dla wypraw tynkarskich, a z drugiej jej występowanie świadczy o czystym powietrzu lub jego nieznacznym zanieczyszczeniu na terenie ich występowania.
Grzyby pleśniowe – najczęściej występujące na wyprawach tynkarskich to grzyby z rodziny Alternaria i Cladosporium. Do rozwoju potrzebują wilgoci i substancji organicznych. Na wyprawach tynkarskich występują w postaci ciemnych (brązowych, czarnych) plam o nieregularnym kształcie. Zarodniki grzybów pleśniowych przenoszone są przez wiatr najczęściej w okresie letnim. Korozja mikrobiologiczna wypraw tynkarskich spowodowana grzybami występuje rzadko, a jej zakres jest niewielki. Grzyby nie powodują uszkodzeń wypraw, a jedynie obniżają walory estetyczne elewacji. Czasami grzyby i glony występują razem, żyjąc w symbiozie, tworząc czarno-zielony nalot.
Przyczyny korozji mikrobiologicznej
Korozja mikrobiologiczna wypraw tynkarskich może być spowodowana zarówno przez czynniki wewnętrzne, jak i zewnętrzne. Czynniki wewnętrzne, tj. właściwości fizykochemiczne wypraw tynkarskich, to:
• odczyn od kwaśnego do słabo zasadowego (pH 2÷8) wypraw tynkarskich, których spoiwem są żywice syntetyczne, akrylowe i polimerowe –
wyprawy te są podatne na atak korozji mikrobiologicznej, bowiem ich spoiwo jest pożywką dla mikroorganizmów; natomiast wszystkie wyprawy tynkarskie zawierające cement, wapno, szkło wodne nie ulegają korozji mikrobiologicznej, ponieważ mają silne właściwości alkaliczne;
• faktura – chropowate powierzchnie (np. typu baranek, kornik) oraz nierówności na powierzchni wyprawy elewacyjnej ułatwiają gromadzenie się w zagłębieniach zanieczyszczeń, które ulegają zawilgoceniu, stając się doskonałym podłożem dla rozwoju mikroorganizmów;
• brak hydrofobowości, tj. brak zdolności powierzchni wyprawy do odpychania od siebie cząsteczek wody – wyprawę elewacyjną charakteryzuje większa chłonność wody; • niska przepuszczalność pary wodnej – zaleca się, aby powierzchnia elewacji budynku miała jak najniższą wartość współczynnika oporu dyfuzyjnego pary wodnej Sd<2,0 m. Czynniki zewnętrzne to: parametry fizykochemiczne i biologiczne środowiska, takie jak: wilgotność i temperatura powietrza, pokarm oraz światło (dla niektórych organizmów, np. glonów). Dodatkowo korozji mikrobiologicznej wypraw tynkarskich sprzyjać mogą:
• brak prawidłowej konserwacji elewacji, np. brak natychmiastowej naprawy nieszczelnego systemu odwodnienia dachu;
• znaczne zanieczyszczenie powietrza w dużych miastach – smog (cząsteczki kurzu, brudu, spalin, pyłu, sadzy, spalin samochodowych);
• wysoka izolacyjność cieplna i szczelność ścian po dociepleniu – zmniejszenie wartości strumienia ciepła przenikającego przez przegrodę powoduje, że powierzchnia elewacji jest chłodniejsza i przez to staje się wilgotniejsza;
• zachodzące zmiany klimatu, tj. wilgotne zimy, chłodne lata.
Miejsce występowania korozji mikrobiologicznej
Na niektórych fragmentach elewacji budynku korozja mikrobiologiczna występuje znacznie częściej i intensywniej niż na innych elewacjach, te miejsca to: • północne i północno-zachodnie elewacje budynku (fot. 1.); • elewacje znajdujące się blisko rosnących drzew i krzewów (fot. 2.), zbiorników wodnych;
• uskoki, załamania, narożniki wklęsłe ścian zewnętrznych;
• fragmenty elewacji przy obróbkach blacharskich i przy krawędziach dachu;
• dolne fragmenty elewacji przy cokole budynku, a zatem miejsca słabo nasłonecznione, o ograniczonym przepływie powietrza, bardziej narażone na działanie wody i wilgoci.
Naprawy elewacji zaatakowanej przez korozję mikrobiologiczną
Skuteczna naprawa elewacji to przede wszystkim wykrycie i usunięcie przyczyn korozji mikrobiologicznej, a dopiero potem usunięcie mikroorganizmów. Najczęściej naloty usuwane są mechaniczne, to np. mycie wodą pod ciśnieniem z dodatkiem specjalnych środków do mycia elewacji, oraz przeprowadza się roboty dezynfekcyjne i zabezpieczające, np. malowanie farbą z dodatkiem biocydów. Biocydy to produkty biobójcze zawierające jedną lub kilka substancji czynnych. Występuje wiele rodzajów biocydów różniących się składem, sposobem działania, zakresem zastosowań oraz sposobem aplikacji. Biocydy dodawane są na etapie produkcji do materiałów budowlanych (farb elewacyjnych, wypraw tynkarskich). Mają za zadanie działać biobójczo w miejscu wystąpienia korozji mikrobiologicznej oraz działać prewencyjnie jako środek zapobiegający wystąpieniu korozji mikrobiologicznej. Profilaktyka to wybór, już na etapie projektowania docieplenia ścian, wypraw i farb elewacyjnych z dodatkiem biocydów. Sposób prowadzenia robót naprawczych, polegających na usunięciu korozji mikrobiologicznej z elewacji budynku, podają producenci materiałów budowlanych. Stowarzyszenie na Rzecz Systemów Ociepleń opracowało i wydało szczegółowe wytyczne napraw elewacji dociepleń porażonych korozją mikrobiologiczną [1].
Wskazówki praktyczne
W przypadku ryzyka wystąpienia, w okresie użytkowania docieplenia, korozji mikrobiologicznej projektant/wykonawca powinien zastosować w układzie dociepleniowym wyprawę tynkarską i farbę elewacyjną odporną na działanie mikroorganizmów. Na rynku materiałów budowlanych systemodawcy metod dociepleń w technologii ETICS oferują wiele różnego rodzaju wypraw tynkarskich i farb elewacyjnych, do których dodano, na etapie produkcji, substancje czynne potocznie zwane biocydami. Należy jednak mieć na uwadze fakt, że działanie biocydu w czasie jest ograniczone, a zatem co pewien czas wyprawę tynkarską należy zabezpieczać przed powtórnym wystąpieniem korozji mikrobiologicznej.
Mostek termiczny: płyta balkonowa – ściana
Połączenie żelbetowej płyty balkonowej ze ścianą zewnętrzną lub stropem za pośrednictwem wieńca to jedno z tzw. miejsc trudnych w budynkach do docieplenia. W miejscu tym bowiem zostaje przerwana ciągłość izolacji termicznej ściany zewnętrznej i powstaje liniowy/materiałowy mostek termiczny (rys. 1.), który powoduje przemarzanie oraz zwiększa ryzyko wystąpienia kondensacji pary wodnej na wewnętrznych powierzchniach przegród zewnętrznych budynku w okolicach płyty balkonowej. Zgodnie z § 321. ust. 1. Rozporządzenia [2, 3]: „Na wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować kondensacja pary wodnej umożliwiająca rozwój grzybów pleśniowych” – przebywanie w zagrzybiałym budynku lub jego pomieszczeniach może negatywnie wpływać na zdrowie ludzi. Dlatego występujące mostki termiczne w miejscach połączenia płyt balkonowych ze ścianami zewnętrznymi, w istniejących budynkach, należy likwidować (lub minimalizować), a w budynkach nowo wznoszonych połączenie płyty balkonowej ze ścianą zewnętrzną należy projektować i wykonywać w taki sposób, aby takie mostki termiczne nie występowały.W budynkach istniejących nie jest możliwa całkowita likwidacja mostka termicznego przy płycie balkonowej ze względów konstrukcyjnych – nie ma bowiem możliwości wstawienia izolacji termicznej pomiędzy płytę balkonową a ścianę zewnętrzną. Jedynym rozwiązaniem jest ocieplenie, ze wszystkich stron, płyty balkonowej. Wydłuża się w ten sposób drogę „ucieczki” ciepła z budynku, czyli zwiększa się grubość przegrody – d [m], przez co zwiększa się jej opór cieplny – R [m2K/W]. Przykład ocieplenia płyty od spodu pokazano na fot. 3. W nowo wznoszonych budynkach połączenie pomiędzy płytą balkonową a ścianą można wykonać bez mostka termicznego za pomocą tzw. łącznika balkonowego1 (rys. 2.). Łącznik balkonowy wykonany jest z odpowiednio zaprojektowanego zbrojenia (pręty stalowe, płaskowniki, łożyska) oraz izolacji termicznej (styropian, wełna mineralna) umieszczonej w obudowie z tworzywa sztucznego. Łącznik spełnia dwie funkcje: izolacji termicznej – likwiduje mostek termiczny występujący w miejscu połączenia płyty balkonowej ze ścianą zewnętrzną, zapewniając w ten sposób ciągłość izolacji termicznej ściany zewnętrznej, oraz elementu konstrukcyjnego – umożliwia konstrukcyjne połączenie płyty balkonowej ze ścianą zewnętrzną budynku (rys. 3.) lub stropem/ wieńcem. Obecnie większość żelbetowych płyt balkonowych nie jest wykonywanych w technologii monolitycznej (na placu budowy), ale w technologii prefabrykowanej. Żelbetowa płyta balkonowa, na etapie formowania w zakładzie prefabrykacji, jest scalana z łącznikiem balkonowym i jako jeden element – prefabrykat – dostarczana na plac budowy gotowa do zamontowania w budynku. Na polskim rynku budowlanym działa obecnie kilka firm produkujących wiele wariantów łączników balkonowych różniących się rozwiązaniami materiałowo-konstrukcyjnymi.
Mostek termiczny: ościeża okienne i drzwiowe
Kolejnym „miejscem trudnym” w budynkach do docieplenia są ościeża otworów okiennych i drzwiowych w ścianach zewnętrznych. Do docieplenia ościeży najczęściej nie można użyć materiału termoizolacyjnego takiej samej o grubości jak na ściany zewnętrzne. Zaleca się, aby grubość izolacji termicznej na ościeżach nie była szersza niż ościeżnica i nie węższa niż 2 cm. Zastosowanie na ościeżach izolacji termicznej o znacznie mniejszej grubości niż na ścianach zewnętrznych powoduje powstanie wokół otworów drzwiowych i okiennych mostków termicznych. Rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie, do docieplenia ościeży, materiałów o jak najniższym współczynniku przewodzenia ciepła λ [W/(mK)], dzięki czemu istnieje możliwość znacznej redukcji grubości warstwy izolacji termicznej przy jednoczesnym spełnieniu obowiązujących przepisów odnośnie do izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych budynków. Materiałem takim są np. aerożele, których współczynnik λ = 0,013÷0,019 [W/(mK)] [6]. Aerożele produkowane są najczęściej z krzemionki metodą chemiczną. Charakteryzują się bardzo małą gęstością dzięki nanoporowatej strukturze, w której wypełnione powietrzem pory, o wymiarach 10÷200 nm, stanowią 90÷99,9% objętości materiału. Dodatkowymi zaletami aerożeli są: hydrofobowość, elastyczność, przepuszczalność światła. W handlu aerożele dostępne są w postaci mat (wzmocnionych włóknem szklanym) i granulatu. To właśnie aerożele w postaci giętkich mat stosowane są głównie do docieplenia miejsc w budynkach, w których nie można zastosować tradycyjnych izolacji termicznych o dużej grubości (np. ościeża otworów drzwiowych i okiennych). Aerożele, w postaci granula tu bądź sprężystego panelu aerożelowego, które są półprzezroczyste, są stosowane do zewnętrznych przegród przezroczystych (okien, świetlików) jako wypełnienie przestrzeni pomiędzy szybami. Zewnętrzna przegroda szklana z izolacją termiczną z aerożelu pozwala doświetlić pomieszczenia w budynku naturalnym światłem rozporoszonym przy jednoczesnym zachowaniu dużej izolacyjności termicznej i akustycznej przegrody zewnętrznej budynku. Dzięki przepuszczalności światła aerożele wykorzystywane są m.in. w tzw. izolacjach transparentnych. Wadą aerożeli jest, jak na razie, ich wysoka cena. Kolejnym materiałem termoizolacyjnym do docieplenia ościeży otworów mogą być próżniowe panele izolacyjne (ang. Vacuum Insulation Panel – VIP) [6], ponieważ ma ją jeszcze niższy niż aerożele współczynnik λ = 0,007÷0,008 [W/(mK)]. VIP zbudowany jest z rdzenia wykonanego z materiału mikro- lub nanoporowatego (głównie krzemionka pirogeniczna w postaci proszku) osłoniętego próżniowo szczelną membraną wykonaną w wielowarstwowej folii. Wadą próżniowych paneli izolacyjnych jest, podobnie jak aerożeli, wysoka cena, a także krótsza trwałość w stosunku do tradycyjnych izolacji termicznych.
Dla uszkodzenia polegającego na korozji mikrobiologicznej wypraw tynkarskich oraz dla wady polegającej na powstawaniu mostka termicznego na styku płyty balkonowej ze ścianą zewnętrzną oraz w ościeżach otworów w okiennych i drzwiowych autorzy wskazali metody napraw polegające na zastosowaniu: • środków biobójczych – biocydów – systemodawcy metod dociepleń w technologii ETICS oferują obecnie wiele różnego rodzaju wypraw tynkarskich i farb elewacyjnych, do których dodano, na etapie produkcji, substancje czynne potocznie zwane biocydami; • nowoczesnych rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych – łączników balkonowych – bardzo często obecnie stosowanych w prefabrykowanych żelbetowych płytach balkonowych montowanych w budynkach mieszkalnych; • nanomateriały – aerożele, próżniowe panele izolacyjne – które w chwili obecnej w budownictwie nie są powszechnie stosowane, głównie ze względu na zbyt wysoką cenę.
dr inż. Mariusz Rejment Zakład Technologii i Zarządzania w Budownictwie Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego Politechnika Wrocławska
dr inż. Agnieszka Dziadosz Zakład Technologii i Organizacji Budownictwa Instytut Konstrukcji Budowlanych Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechnika Poznańska
