XXVI Konferencja awarie budowlane 2013 Naukowo-Techniczna WACŁAW BRACHACZEK, wbrachaczek@semprefarby.pl Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej WYBRANE PRZYPADKI AWARII BUDOWLANYCH W ASPEKCIE SYSTEMÓW OCIEPLANIA BUDYNKÓW VARIOUS CASES OF CONSTRUCTION FAILURE IN THE CONTEXT OF INSULATIONS SYSTEMS Streszczenie W artykule zostały omówione wybrane awarie dotyczące systemów ocieplania budynków nierzadko powstałe wskutek niskiej świadomości wykonawców. Podzielone zostały na dwie grupy: awarie bezpośrednio związane z funkcjonalnością ocieplenia, oraz awarie natury estetycznej. O ile w literaturze dostępna jest wiedza w zakresie przeciwdziałania popełnianiu błędów przez wykonawców w zakresie poprawnej funkcjonalności ociepleń, to nadal trudno jest wyjaśnić wiele przyczyn powstawania mankamentów natury estetycznej, które mogą być pierwszym sygnałem poważniejszych zagrożeń. W pracy wyjaśniono niektóre przyczyny powstawania takich uszkodzeń, jak również podano wskazówki pomocne przy ich zapobieganiu. Abstract The article discusses the selected failures in the insulations systems of buildings often caused by low awareness of the performers. Divided into two groups: failures directly related to warming functionality and aesthetic failures. While in the literature there is knowledge in dealing with the commission of errors by operators in the correct functionality of insulation, it is still difficult to explain the causes of many aesthetic shortcomings, which may be a sign of serious threats. This paper explains some of the causes of such failures, as well as some hints to help you prevent them. 1. Termomodernizacja budynków z zastosowaniem systemu BSO Stosowane obecnie w Polsce systemy ocieplania budynków przewidują umieszczanie warstwy izolacyjnej po zewnętrznej stronie ścian. Spośród wielu różnych metod ocieplania największą popularność zyskała metoda BSO (skrót pochodzący od nazwy Bezspoinowego Systemu Ocieplania). Polega ona na zamocowaniu do ścian zewnętrznych, warstwy izolacji termicznej stanowiącej styropian lub wełnę mineralną, a następnie zabezpieczenie tej izolacji siatką wykonaną z włókna szklanego zatopioną w wyprawie klejowo-szpachlowej. Całość pokrywana jest wyprawą tynkarską produkowaną w różnych technologiach, granulacjach i strukturach [1]. Zgodnie z art. 2 Ustawy z dnia 16 kwietnia 2004 r o wyrobach budowlanych [2], BSO jest wyrobem budowlanym przeznaczonym do obrotu, wytworzonym w celu zastosowania w sposób trwały w obiekcie budowlanym, wprowadzany do obrotu, jako wyrób pojedynczy lub jako zestaw i mający wpływ na spełnienie wymagań podstawowych, o których mowa w art. 5 ust. 1 pkt 1 Ustawy z dnia 7 lipca 1994 r Prawo budowlane. (Dz.U. z 2003 r. Nr 207, poz. 2016 oraz z 2004 r. Nr 6, poz. 41). Gwarancją długotrwałej funkcjonalności systemów ocieplania ścian metoda BSO jest przestrzeganie wytycznych wykonawstwa, oceny i odbioru robót elewacyjnych z zastosowaniem zewnętrznych zespolonych systemów ocieplania ścian [1], jak i instrukcji technologicznych
770 Brachaczek W.: Wybrane przypadki awarii budowlanych w aspekcie systemów ocieplania opracowywanych przez producentów tych systemów. Na bazie przeprowadzonych licznych wizji lokalnych stwierdzono jednak, że wytyczne te nie zawsze są przestrzegane przez wykonawców, a czasem przez samych producentów w względem jakości oferowanych produktów, co związane jest z pojawianiem się szeregu awarii. Rys. 1. Przekrój systemu ocieplania ścian zewnętrznych budynków z zastosowaniem, jako warstwy termoizolacyjnej styropianu Rys. 2. Przekrój systemu ocieplania ścian zewnętrznych budynków z zastosowaniem, płyty z wełny mineralnej 2. Awarie związane z termomodernizacją Awarie w omawianym obszarze wykonywanych robót budowlanych, podzielić można na dwie grupy: bezpośrednio związane ze spełnieniem wymagań podstawowych [3], dotyczące funkcjonalności systemu w aspekcie zagrożenia bezpieczeństwa konstrukcji, bezpieczeństwa użytkowania, rozprzestrzeniania ognia, oszczędności energii itp. natury estetycznej, jak: utrata koloru blaknięcie, odbarwienia o charakterze miejscowym, zacieki, pęknięcia, mlecznienie szczególnie dla systemów zawierających mozaikową wyprawę tynkarską, odspojenia, wykwity solne oraz infekcja biologiczna. Uszkodzenia zakwalifikowane do grupy pierwszej wynikają z reguły z nieprzestrzegania reżimu technologicznego przewidzianego przez systemodawcę, braku wyobraźni wykonawcy jak również związane mogą być ze złą jakością komponentów wchodzących w skład systemów ocieplania budynków. W efekcie prowadzą do braku przyczepności ocieplenia do ścian budynku, skutkujące poważnymi konsekwencjami. Najczęstszą przyczyną takich przypadków, jest: stosowanie zbyt małej ilości zaprawy klejowej do przyklejania płyt styropianowych z pominięciem zasady punktowo pasmowej, niewłaściwe przygotowanie podłoży, brak lub zbyt mała ilość łączników mechanicznych, nieprawidłowe wykonanie warstwy zbrojonej, wykonywanie prac w zbyt niskich temperaturach, niewłaściwy dobór materiałów stosowanie komponentów pochodzących od różnych producentów, niska jakością zastosowanych do ich wykonania materiałów. Przyczynom powstawania tych awarii, poświęcono wiele uwagi w literaturze fachowej [4], toteż ich wyjaśnienie nie powinno nastręczać większego problemu. W większości przypadków wynikają one z nadal zastraszająco niskiej wiedzy o prawidłowym wykonaniu ociepleń przez wykonawców. Uszkodzenia systemów ocieplania, zakwalifikowane do drugiej grupy natury estetycznej, nie zawsze spowodowane są nieprzestrzeganiem reżimu technologicznego przez wykonawców, a mogą być one związane również z niską jakością zastosowanych materiałów. Przyczyny ich
Materiałowe aspekty awarii, uszkodzeń i napraw 771 występowania są zdecydowanie trudniejsze do wyjaśnienia niż w poprzednim wypadku. Większość takich awarii ujawnia się dopiero w trakcie użytkowania ocieplenia, kiedy trudno jest już odtworzyć warunki w jakich były wykonywane reklamowane ocieplenia. Do wyjaśnienia przyczyn takich awarii, najczęściej angażowany zostaje producent systemów ocieplania budynków, co związane jest z przedłużającym się procesem reklamacyjnym. Ich występowanie nie zawsze zagraża funkcjonowaniu systemu, może jednak skutkować powstawaniem konfliktów pomiędzy wykonawcami a inwestorami, w konsekwencji przedłuża się czas odbioru robót co może pociągać wzrost nakładów rzeczowych w stosunku do nakładów zaplanowanych i w efekcie doprowadzić do obniżenia zysku wykonawcy. Ponadto widoczne drobne niedociągnięcia, pozostawione bez reakcji, mogą być początkiem poważniejszych uszkodzeń zagrażających zdrowiu i życiu. Zaprezentowany referat stanowi próbę wyjaśnienia przyczyn powstawania wybranych mankamentów natury estetycznej, wraz z podaniem wskazówek do ich zapobiegania. Ważniejszymi przypadkami w tej grupie awarii są: Wysolenia, widoczne są na elewacji jako przebarwienia w postaci białego nalotu, szczególnie wyraźne na wyprawach tynkarskich występujących w intensywnych kolorach (rys. 3). Przyczyną ich powstawania są rozpuszczalne w wodzie sole, które wraz z wodą migrują przez mikropory na powierzchnię wypraw, a następnie, po odparowaniu wody, krystalizują na powierzchni w postaci tzw. wykwitów. Rys. 3. Odbarwienia wywołane skrystalizowanymi solami pochodzącymi z podłoża Najczęściej spotykanymi solami są: węglan wapnia, siarczan magnezu, siarczan sodu itp. Źródłem węglanu wapnia są zazwyczaj materiały zawierające cement, aczkolwiek sole wapienne pochodzić mogą również z zastosowanej w budynku wypalanej ceramiki budowlanej szczególnie gdy wykorzystane do ich produkcji surowce zawierają dużą ilość margla. Mechanizm powstawania wysoleń, związany jest z obecnością wodorotlenku wapnia Ca(OH) 2, będącym produktem reakcji wiązania cementu (reakcji hydrolizy krzemianów diwapnia belitu oraz triwapnia alitu). Uproszczony proces hydrolizy alitu i belitu przedstawiono poniżej: hydroliza alitu: 2(3CaO SiO 2 )+7H 2 O 3CaO 2SiO 2 4H 2 O+3Ca(OH) 2 hydroliza belitu: 2(2CaO SiO 2 )+5H 2 O 3CaO 2SiO 2 4H 2 O+Ca(OH) 2 Wodorotlenek wapnia jest fazą krystaliczną, która jest bardzo reaktywna, przez co najbardziej narażona na działanie środowisk agresywnych. Łatwo ulega reakcji z CO 2 zawartym w wodzie. Przebieg reakcji przedstawić można następująco [5]: Ca(OH) 2 +CO 2 CaCO 3 +H 2 O CaCO 3 +CO 2 +H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 Rozpuszczalność powstałego wodorowęglanu jest bardzo duża (ok. 1660 mg/dm 3 ), dlatego Ca(OH) 2 jest wymywany i wraz z wilgocią migruje na zewnątrz. Innym źródłem wykwitów
772 Brachaczek W.: Wybrane przypadki awarii budowlanych w aspekcie systemów ocieplania mogą być również produkty hydratacji siarczanu sodu lub magnezu (Na 2 SO 4 10H 2 O lub MgSO 4 7H 2 O). Rys. 4. Awaria związana z brakiem adhezji wyprawy tynkarskiej do warstwy zbrojonej, wskutek prowadzenia prac dociepleniowych przed ukończeniem robót dachowych i wykonaniem obróbek blacharskich Fot. 5. Nieprawidłowo wykonana obróbka blacharska niewystarczające zabezpieczenie warstwy zbrojonej przed przedostawaniem się wilgoci Fot. 6. Nieprawidłowe połączenie płyty balkonowej z ociepleniem, sprzyjające powstawaniu zacieków Aby uniknąć powstawaniu wykwitów, prace ociepleniowe prowadzone powinny być dopiero wówczas, kiedy ukończone zostaną roboty dachowe, oraz inne prace związane z nadmiernym zawilgoceniem ocieplanych ścian, takie jak: wykonywanie posadzek i tynków wewnątrz budynków, wylewek na balkonach, itp., (rys. 4). Szczególnej uwadze należy poświęcić obróbkom blacharskim oraz połączeniom pozostałych elementów budynku z ociepleniem, takim jak: balkonów, tarasów, instalacji odgromowych, reklam, szyldów, itp. (rys. 5 i 6). W trakcie prowadzenia prac dociepleniowych ściśle należy przestrzegać reżimu technologicznego i zachowywać przewidziane instrukcją przerwy technologiczne, nie nakładać wyprawy tynkarskiej na niewyschniętą warstwę zbrojoną, oraz nie wykonywać prac przy niskich temperaturach (poniżej 5 C). Niedopuszczalne jest prowadzenie w warstwie termoizolacyjnej instalacji budowlanych, a następnie wypełnianie powstałej szczeliny zaprawa klejową, tak jak niedopuszczalne jest
Materiałowe aspekty awarii, uszkodzeń i napraw 773 wykonywanie spoin na krawędziach płyt termoizolacyjnych. Powstają bowiem w ten sposób mostki termiczne, w których skrapla się woda, a następnie przedostaje się na zewnątrz ocieplenia wraz z rozpuszczonymi w niej solami (rys. 7). Rys. 7. Odbarwienia wskutek mostków termicznych powstałych w wyniku prowadzenia w warstwie termoizolacyjnej przewodów instalacyjnych zatopionych zaprawą klejową Fot. 8 Na szpalecie okiennej wyraźnie widoczne zacieki powstałe wskutek niestarannego wykonania połączenia balkonu z ociepleniem. Na pozostałej częsci elewacji, obróbki blacharskie wykonane są poprawnie Zacieki, widoczne na elewacji przebarwienia w postaci smug. Mechanizm powstawania zacieków jest podobny jak w przypadku wykwitów, związany jest z wymywaniem soli przez wodę, które przedostaje się poprzez niedokładnie wykonane obróbki blacharskie, lub poprzez niestarannie wykonane połączenia elementów budynku z ociepleniem (rys. 8). Mlecznienie w szczególności dotyczy wypraw tynkarskich tzw. mozaikowych, składających się z zatopionych, w tzw. premiksie, kolorowych kruszyw pochodzenia naturalnego lub sztucznego uzyskanego w procesie barwienia. Mlecznienie objawia się jako utrata transparentności premiksu w stanie utwardzonym, w którym zatopione są kolorowe kruszywa. Może ono przyjmować różny charakter, albo w postaci wykwitów lub może występować okresowo szczególnie przy podwyższonej wilgotności. W przeciwieństwie do wykwitów czy zacieków, mlecznienie związane może być tak z jakością masy tynkarską, jak z technologią wykonywania wyprawy (rys. 9). Na rynku spotyka się bowiem wyprawy pochodzące od licznych producentów o zróżnicowanej wrażliwości na mlecznienie.
774 Brachaczek W.: Wybrane przypadki awarii budowlanych w aspekcie systemów ocieplania Rys. 9. Tynk mozaikowy z odbarwieniami w postaci białych wykwitów, tzw. mlecznienie. W większości przypadków, przyczyną występowania mlecznienia jest nakładanie mozaikowych mas tynkarskich przy zbyt wysokich jak i przy zbyt niskich temperaturach oraz przy wysokiej wilgotności powietrza lub podłoża. Przy zbyt wysokich temperaturach, szczególnie na nasłonecznionych południowych ścianach, zewnętrzna warstwa wyprawy szybko ulega utwardzeniu, utrudniając przedostawaniu się wody zawartej w wewnętrznej warstwie wyprawy. Powstaje wówczas wyprawa tynkarska z widocznymi drobnymi banieczkami zawierającymi wodę, z mocno rozwiniętą powierzchnią. W zbyt niskich temperaturach i przy podwyższonej wilgotności powietrza, może nie zostać osiągnięta wystarczająco wysoka temperatura niezbędna do uzyskania, przez spoiwo, transparentnego filmu o odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej. Uzyskana w tych warunkach wyprawa jest krucha i pozbawiona połysku o dużej wrażliwości na działanie wilgoci. Infekcja biologiczna w dużej mierze uwarunkowana jest wieloma czynnikami i uzależniona głównie od usytuowania budynków (aglomeracje wiejskie, lasy, łąki), od warunków meteorologicznych występujących w danym roku. Może być również związana z warunkami eksploatacji ocieplanych obiektów (niedostateczne wietrzenie i zaklejanie kratek wentylacyjnych, itp.). Fasady porastają przeważnie grzybami (Alternaria i Cla-dosporium), oraz glonami. Infekcje występują zazwyczaj na północnych osłoniętych i zawilgoconych ścianach (rys. 10). Rys. 10. Północne elewacje budynków, o podwyższonej wilgotności stanowią sprzyjające warunki do rozwoju glonów
Materiałowe aspekty awarii, uszkodzeń i napraw 775 Pęknięcia występują na powierzchni wyprawy tynkarskiej w postaci rys, w większości przypadków mają wtórny charakter, ponieważ pęknięcia przenoszone są z warstwy zbrojonej ocieplenia, w której w pierwszej kolejności następuje pęknięcie. Poprawne wykonanie warstwy zbrojonej gwarantuje zabezpieczenie termoizolacji przed wpływem czynników atmosferycznych oraz nadaje odpowiednią wytrzymałość mechaniczną ocieplenia. Odnotowano wiele przyczyn powstawania tego typu uszkodzeń, z reguły związane są one z niewłaściwym wykonywaniem warstwy zbrojonej przez wykonawców. Rys. 11. Przykład pęknięcia powstałego wskutek przyklejenia siatki z włókna szklanego bezpośrednio do styropianu Najczęstsze przyczyny prowadzące do powstawania pęknięć to: stosowanie zbyt małej ilości zaprawy klejowej do wykonywania warstwy zbrojonej. W większości funkcjonujących na rynku systemach ocieplania budynków, zużycie masy klejowej powinno wynosić od 3,5 4,5 kg/m 2, w praktyce jest ono bardzo różne. niezatapiane siatki z włókna szklanego w zaprawie klejowej, a nakładanie masy klejowo szpachlowej na wcześniej rozłożonej, bezpośrednio na styropianie siatce (rys. 11). Zaobserwowano również odwrotne sytuacje, w których siatka widoczna była na zewnętrznej stronie warstwy zbrojonej, niezachowanie zasady łączenia siatki zbrojącej na zakładkę, niestaranne wykonanie połączenia warstwy zbrojonej z listwą startową, jak również brak listwy startowej (rys. 12), niestosowanie zasady pasmowo punktowej w przyklejaniu płyt styropianowych do podłoża, stosowanie w niewystarczającej ilości łączników mechanicznych do mocowania płyt termoizolacyjnych z podłożem (rys. 12), stosowanie zamienników korzystanie z komponentów pochodzących od różnych dostawców i przeważnie wybieranie najtańszych składników dostępnych systemów ociepleń.
776 Brachaczek W.: Wybrane przypadki awarii budowlanych w aspekcie systemów ocieplania Rys. 12. Przykłady pęknięć wskutek: niestarannego połączenia warstwy zbrojonej z listwą startową (rys. po lewej), niewystarczającej ilości łączników mechanicznych (rys. po prawej) 3. Wnioski Polski rynek ociepleń szacowany jest na powyżej 35 mln metrów kwadratowych rocznie. Pomimo znacznego zaangażowania producentów w propagowanie zasad prawidłowego wykonywania i prowadzenia prac dociepleniowych, w praktyce popełnianych jest wiele błędów przez wykonawców. Nie są to bynajmniej tylko mankamenty natury estetycznej. W wielu przypadkach widoczne drobne niedociągnięcia, pozostawione bez reakcji, mogą być początkiem poważniejszych konsekwencji zagrażających zdrowiu i życiu. Dlatego też znajomość zagadnienia jest w interesie nie tylko wykonawców, a również użytkowników ocieplanych obiektów. Literatura 1. Instrukcja ITB nr 334/2002 Bezspoinowy system ocieplania ścian zewnętrznych budynków, ITB, Warszawa 2002. 2. Ustawa z dnia 16 kwietnia 2004 r. o wyrobach budowlanych (Dz.U. Nr 92 poz. 881 z dnia 30 kwietnia 2004 r.). 3. Prawo budowlane Dz.U. z 2003 r. Nr 207, poz. 2016 oraz z 2004 r. Nr 6, poz. 41. 4. Sobala M., Pichniarczyk P. Błędy wykonawcze w ocieplaniu ścian zewnętrznych systemem ETICS (BSO), http://www.izolacje.com.pl/. 5. Miertak M. p.z. Chemia dla inżynierów budownictwa, Politechnika Krakowska, 2011.