POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA WYDZIAŁ BUDOWNICTWA i INŻYNIERII ŚRODOWISKA KATEDRA PODSTAW BUDOWNICTWA i OCHRONY BUDOWLI PRACA DYPLOMOWA MAGISTERSKA TEMAT: SYSTEMY RENOWACJI ZABYTKOWYCH OBIEKTÓW BUDOWLANYCH WYKONAWCA: Paweł Sokołowski PODPIS:... PROMOTOR: dr inż. Dorota Dworzańczyk BIAŁYSTOK 2010 r.
Spis treści 1. Wstęp... 4 2. Aspekty formalno- prawne, dotyczące renowacji zabytkowych obiektów budowlanych... 5 3. Systemy osuszania budynków... 10 3.1. Metody mechaniczne... 11 3.2. Metody chemiczne... 13 3.3. Pozostałe metody... 16 4. Oczyszczanie elewacji... 18 4.1. Metody mokre... 19 4.2. Metody suche... 20 4.3. Metody chemiczne... 24 5. Wzmacnianie konstrukcji obiektów murowanych... 24 6. Metody odsalania murów... 30 7. Metody zwalczania korozji biotycznej... 31 8. Część analityczno- projektowa... 37 8.1. Opis techniczny budynku... 38 8.1.1. Przedmiot opracowania... 38 8.1.2. Dane techniczne inwestycji... 39 8.1.3. Dane ogólne... 40 8.2. Program postępowania konserwatorskiego... 41 8.2.1. Opis stanu zachowania obiektu... 41 8.2.2. Opis projektowanej przebudowy w odniesieniu do istniejącego budynku 46 8.2.3. Proponowane postępowanie konserwatorskie... 48 9. Projekt budowlany... 57 9.1. Zastosowane schematy statyczne oraz założenia przyjęte do obliczeń... 57 9.2. Rozwiązania konstrukcyjno -materiałowe podstawowych elementów... 58 2
9.3. Kategoria geotechniczna obiektu budowlanego, warunki i sposób jego posadowienia oraz zabezpieczenia przed wpływami eksploatacji górniczej.... 60 9.4. Warunki realizacji.... 60 9.5 Obliczenia statyczne... 61 9.5. Zastosowane metody naprawcze... 74 9.6. Przedmiar robót... 79 10. Podsumowanie... 88 Literatura... 89 Załączniki...91 1. Kosztorys robót 2. Część graficzna 3
1. Wstęp Zabytkowe obiekty budowlane mają szczególne znaczenie w kulturze człowieka racji świadectwa minionej epoki. Stare budowle mają nawet po kilkaset lat zatem konieczne jest stosowanie odpowiednich sposobów ich renowacji. Częstą przyczyną niszczenia obiektów zabytkowych jest zaniedbanie, a co za tym idzie wilgoć i sól. Przy dłuższym okresie zawilgocenia, braku zdecydowanej reakcji użytkownika może dojść do szeregu niekorzystnych zjawisk. Na cokole budynku pojawiają się zawilgocenia, przebarwienia powłok malarskich, złuszczenia tynków, wykwity solne. Kryształki soli przedostając się na zewnątrz materiału budowlanego krystalizując, wielokrotnie zwiększają swoją objętość powodując niszczenie tynków i murów. Proces ten może powtarzać się wielokrotnie, bowiem sole higroskopijne chłoną wilgoć z powietrza. Zjawisko niszczenia tynków i murów zewnętrznych może ulec spotęgowaniu w okresie zimowym na skutek cyklicznego zamarzania wody. W przypadku występowania wilgoci kapilarnej możemy ją wyeliminować wykonując przeponę poziomą metodą grawitacyjną lub ciśnieniową. Uszczelnienie pionowe budowli powinno być wykonane od strony zewnętrznej, po odkopaniu ścian piwnicznych wraz z ławami fundamentowymi. Często podczas prac renowacyjnych zachodzi konieczność wykonania zewnętrznej izolacji pionowej lub w pewnych przypadkach wewnętrznej izolacji pionowej i poziomej posadzek. Prace renowacyjne starych wilgotnych i zasolonych murów, powinny zmierzać do tego aby stosować materiały, które będą magazynować krystalizujące sole oraz zminimalizują skutki higroskopijnego chłonięcia wilgoci przez sole. W tym celu należy zastosować system tynków renowacyjnych oraz farb paro przepuszczalnych. Zanim jednak zostaną naprawiane szkody należy zlikwidować przyczynę niszczenia zabytków, a przy wyborze odpowiedniego systemu renowacji należy brać pod uwagę kilka kryteriów jak np. cena, skuteczność wykonania czy też prostota systemu. Przed przeprowadzeniem remontu zabytkowego obiektu budowlanego niezbędne jest przeprowadzenie ekspertyzy, by na jej podstawie mógł powstać projekt architektoniczny oraz budowlany. Ważne jest by przywrócić obiektowi jego pierwotne 4
cechy, zatem należy dobierać systemy renowacji tak, by przeprowadzone prace odzwierciedlały początki istnienia budowli oraz aby jakość robót pozostała przez wiele lat i służyła następnym pokoleniom Celem pracy jest przedstawienie typowych uszkodzeń budynków zabytkowych oraz sposobów ich naprawy. Zostaną opisane zastosowane systemy renowacji obiektów zabytkowych w przedłożonym budynku. Praca składa się z dwóch głównych części. W pierwszej przedstawiono systemy osuszania obiektów murowanych, metody odsalania murów oraz metody zwalczania korozji biotycznej. Część druga analityczno- projektowa opisuje projekt renowacji zabytkowej studni znajdującej się w ogrodzeniu pałacu Branickich od ulicy Adama Mickiewicza. Projekt zawiera opis techniczny budynku, zastosowane metody naprawcze, przedmiar i kosztorys robót oraz część graficzną. 2. Aspekty formalno- prawne, dotyczące renowacji zabytkowych obiektów budowlanych Ustawa z 23 lipca 2003 r. określa przedmiot, zakres i formy ochrony zabytków oraz opieki nad nimi, zasady tworzenia krajowego programu ochrony zabytków i opieki nad zabytkami oraz finansowania prac konserwatorskich, restauratorskich i robót budowlanych przy zabytkach, a także organizację organów ochrony zabytków. Artykuł 3 ustawy wyjaśnia użyte określenia które oznaczają: 1) zabytek - nieruchomość lub rzecz ruchomą, ich części lub zespoły, będące dziełem człowieka lub związane z jego działalnością i stanowiące świadectwo minionej epoki bądź zdarzenia, których zachowanie leży w interesie społecznym ze względu na posiadaną wartość historyczną, artystyczną lub naukową; 2) zabytek nieruchomy - nieruchomość, jej część lub zespół nieruchomości, o których mowa w pkt. 1; 3) zabytek ruchomy - rzecz ruchomą, jej część lub zespół rzeczy ruchomych, o których mowa w pkt. 1; 5
4) zabytek archeologiczny - zabytek nieruchomy, będący powierzchniową, podziemną lub podwodną pozostałością egzystencji i działalności człowieka, złożoną z nawarstwień kulturowych i znajdujących się w nich wytworów bądź ich śladów albo zabytek ruchomy, będący tym wytworem; 5) instytucja kultury wyspecjalizowana w opiece nad zabytkami - instytucję kultury w rozumieniu przepisów o organizowaniu i prowadzeniu działalności kulturalnej, której celem statutowym jest sprawowanie opieki nad zabytkami; 6) prace konserwatorskie - działania mające na celu zabezpieczenie i utrwalenie substancji zabytku, zahamowanie procesów jego destrukcji oraz dokumentowanie tych działań; 7) prace restauratorskie - działania mające na celu wyeksponowanie wartości artystycznych i estetycznych zabytku, w tym, jeżeli istnieje taka potrzeba, uzupełnienie lub odtworzenie jego części, oraz dokumentowanie tych działań; 8) roboty budowlane - roboty budowlane w rozumieniu przepisów Prawa budowlanego, podejmowane przy zabytku lub w otoczeniu zabytku; 9) badania konserwatorskie - działania mające na celu rozpoznanie historii i funkcji zabytku, ustalenie użytych do jego wykonania materiałów i zastosowanych technologii, określenie stanu zachowania tego zabytku oraz opracowanie diagnozy, projektu i programu prac konserwatorskich, a jeżeli istnieje taka potrzeba, również programu prac restauratorskich; 10) badania architektoniczne - działania ingerujące w substancję zabytku, mające na celu rozpoznanie i udokumentowanie pierwotnej formy obiektu budowlanego oraz ustalenie zakresu jego kolejnych przekształceń; 11) badania archeologiczne - działania mające na celu odkrycie, rozpoznanie, udokumentowanie i zabezpieczenie zabytku archeologicznego; 12) historyczny układ urbanistyczny lub ruralistyczny - przestrzenne założenie miejskie lub wiejskie, zawierające zespoły budowlane, pojedyncze budynki i formy zaprojektowanej zieleni, rozmieszczone w układzie historycznych podziałów własnościowych i funkcjonalnych, w tym ulic lub sieci dróg; 6
13) historyczny zespół budowlany - powiązaną przestrzennie grupę budynków wyodrębnioną ze względu na formę architektoniczną, styl, zastosowane materiały, funkcję, czas powstania lub związek z wydarzeniami historycznymi; 4) krajobraz kulturowy - przestrzeń historycznie ukształtowaną w wyniku działalności człowieka, zawierającą wytwory cywilizacji oraz elementy przyrodnicze; 15) otoczenie - teren wokół lub przy zabytku wyznaczony w decyzji o wpisie tego terenu do rejestru zabytków w celu ochrony wartości widokowych zabytku oraz jego ochrony przed szkodliwym oddziaływaniem czynników zewnętrznych. Artykuł 4 ustawy mówi, że ochrona zabytków polega, w szczególności, na podejmowaniu przez organy administracji publicznej działań mających na celu: 1) zapewnienie warunków prawnych, organizacyjnych i finansowych umożliwiających trwałe zachowanie zabytków oraz ich zagospodarowanie i utrzymanie; 2) zapobieganie zagrożeniom mogącym spowodować uszczerbek dla wartości zabytków; 3) udaremnianie niszczenia i niewłaściwego korzystania z zabytków; 4) przeciwdziałanie kradzieży, zaginięciu lub nielegalnemu wywozowi zabytków za granicę; 5) kontrolę stanu zachowania i przeznaczenia zabytków; 6) uwzględnianie zadań ochronnych w planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym oraz przy kształtowaniu środowiska. W ustawie określone są obowiązki właściciela lub posiadacza zabytku, na zapewnieniu warunków: 1) naukowego badania i dokumentowania zabytku; 2) prowadzenia prac konserwatorskich, restauratorskich i robót budowlanych przy zabytku; 3) zabezpieczenia i utrzymania zabytku oraz jego otoczenia w jak najlepszym stanie; 4) korzystania z zabytku w sposób zapewniający trwałe zachowanie jego wartości; 5) popularyzowania i upowszechniania wiedzy o zabytku oraz jego znaczeniu dla historii i kultury. Ochronie i opiece podlegają, bez względu na stan zachowania: 7
1) zabytki nieruchome będące, w szczególności: a) krajobrazami kulturowymi, b) układami urbanistycznymi, ruralistycznymi i zespołami budowlanymi, c) dziełami architektury i budownictwa, d) dziełami budownictwa obronnego, e) obiektami techniki, a zwłaszcza kopalniami, hutami, elektrowniami i innymi zakładami przemysłowymi, f) cmentarzami, g) parkami, ogrodami i innymi formami zaprojektowanej zieleni, h) miejscami upamiętniającymi wydarzenia historyczne bądź działalność wybitnych osobistości lub instytucji. W rozdziale drugim ustawy o ochronie zabytków i opiece nad zbytkami mowa jest o formach i sposobach ochrony zabytków takimi jak: 1) wpis do rejestru zabytków; 2) uznanie za pomnik historii; 3) utworzenie parku kulturowego; 4) ustalenia ochrony w miejscowym planie zagospodarowania przestrzennego. Rejestr zabytków, zwany dalej "rejestrem", dla zabytków znajdujących się na terenie województwa prowadzi wojewódzki konserwator zabytków. Do rejestru wpisuje się zabytek nieruchomy na podstawie decyzji wydanej przez wojewódzkiego konserwatora zabytków z urzędu bądź na wniosek właściciela zabytku nieruchomego lub użytkownika wieczystego gruntu, na którym znajduje się zabytek nieruchomy. W trybie określonym w ust. 1, do rejestru może być również wpisane otoczenie zabytku wpisanego do rejestru, a także nazwa geograficzna, historyczna lub tradycyjna tego zabytku. Wpis do rejestru historycznego układu urbanistycznego, ruralistycznego lub historycznego zespołu budowlanego nie wyłącza możliwości wydania decyzji o wpisie do rejestru wchodzących w skład tych układów lub zespołu zabytków nieruchomych. Wpisanie zabytku nieruchomego do rejestru ujawnia się w księdze wieczystej danej nieruchomości na wniosek wojewódzkiego konserwatora zabytków, na podstawie decyzji o wpisie do rejestru tego zabytku. Decyzja o wpisie zabytku nieruchomego do rejestru, na wniosek wojewódzkiego konserwatora zabytków, stanowi podstawę wpisu w katastrze nieruchomości. Na wniosek wojewódzkiego konserwatora zabytków informację o wpisie zabytku nieruchomego do rejestru ogłasza się w wojewódzkim dzienniku urzędowym. Ochronę zabytków i opiekę nad zabytkami uwzględnia się przy sporządzaniu i aktualizacji koncepcji przestrzennego zagospodarowania kraju, strategii rozwoju województw, planów zagospodarowania przestrzennego województw, analiz i studiów z zakresu zagospodarowania przestrzennego powiatu, strategii rozwoju gmin, studiów 8
uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego gmin oraz miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego. W koncepcji, strategiach, analizach, planach i studiach, o których mowa w ust. 1, w szczególności: uwzględnia się krajowy program ochrony zabytków i opieki nad zabytkami; oraz określa się rozwiązania niezbędne do zapobiegania zagrożeniom dla zabytków, zapewnienia im ochrony przy realizacji inwestycji oraz przywracania zabytków do jak najlepszego stanu i ustala się przeznaczenie i zasady zagospodarowania terenu uwzględniające opiekę nad zabytkami Rozdział trzeci ustawy mówi o zagospodarowaniu zabytków, prowadzeniu badań, prac i robót oraz podejmowanie innych działań przy zabytkach. W artykule 25 ustawy jest napisane, że zagospodarowanie na cele użytkowe zabytku nieruchomego wpisanego do rejestru wymaga posiadania przez jego właściciela lub posiadacza: dokumentacji konserwatorskiej określającej stan zachowania zabytku nieruchomego i możliwości jego adaptacji, z uwzględnieniem historycznej funkcji i wartości tego zabytku. Uzgodnionego z wojewódzkim konserwatorem zabytków programu prac konserwatorskich przy zabytku nieruchomym, określającego zakres i sposób ich prowadzenia oraz wskazującego niezbędne do zastosowania materiały i technologie; oraz uzgodnionego z wojewódzkim konserwatorem zabytków programu zagospodarowania zabytku nieruchomego wraz z otoczeniem oraz dalszego korzystania z tego zabytku, z uwzględnieniem wyeksponowania jego wartości. W rozdziale 4 ustawy o umówiony jest nadzór konserwatorski czyli wojewódzki konserwator zabytków lub działający z jego upoważnienia pracownicy wojewódzkiego urzędu ochrony zabytków prowadzą kontrolę przestrzegania i stosowania przepisów dotyczących ochrony zabytków i opieki nad zabytkami. Artykuł 71 w rozdziale siódmym ustawy o ochronie zabytków opisane zostały zasady finansowania opieki nad zabytkami. W zakresie sprawowania opieki nad zabytkami osoba fizyczna lub jednostka organizacyjna posiadająca tytuł prawny do zabytku wynikający z prawa własności, użytkowania wieczystego, trwałego zarządu, ograniczonego prawa rzeczowego albo stosunku zobowiązaniowego finansuje prowadzenie prac konserwatorskich, restauratorskich i robót budowlanych przy tym zabytku. Sprawowanie opieki nad zabytkami, w tym finansowanie prac 9
konserwatorskich, restauratorskich i robót budowlanych przy zabytku, do którego tytuł prawny, określony w ust. 1, posiada jednostka samorządu terytorialnego, jest zadaniem własnym tej jednostki. Organami ochrony zabytków, określonymi w artykule 89, są: minister właściwy do spraw kultury i ochrony dziedzictwa narodowego, w imieniu którego zadania i kompetencje, w tym zakresie, wykonuje Generalny Konserwator Zabytków; wojewoda, w imieniu którego zadania i kompetencje, w tym zakresie, wykonuje wojewódzki konserwator zabytków. [21] 3. Systemy osuszania budynków Strefy fundamentowe obiektów budowlanych wraz z posadowionymi na nich murami mogą być obciążane ciekami gruntowymi i wilgocią, które przy braku zabezpieczeń hydroizolacyjnych niszczą ściany budynków pozostawiają na nich widoczne strefy zawilgocenia, wykwity solne, przebarwienia, powodują łuszczenie się powłok malarskich, odpadanie tynku itp. Skuteczne osuszanie murów jest procesem złożonym i czasochłonnym; dlatego musi być poprzedzone rozpoznaniem i usunięciem przyczyn zawilgocenia, z których najczęstszą jest napór i penetracja wilgoci gruntowej do fundamentu w wyniku braku izolacji lub złego jej stanu. O powodzeniu prac osuszających decyduje poprawna eksploatacja wykonanych zabezpieczeń. Powinna ona polegać przede wszystkim na konserwacji systemów odprowadzania wód opadowych z dachu, tarasów i terenu przyległego do budynku, utrzymywaniu drożności drenaży, ciągłej sprawności systemu wentylacji pomieszczeń, kontroli stanu mykologicznego itp. Pominięcie choćby jednego z wymienionych czynników może uniemożliwić trwałe osuszenie obiektu na oczekiwanym poziomie. Istnieje wiele metod usuwania wilgoci z murów i ochrony przed jej reemisją. Najogólniej rzecz ujmując, są to metody naturalne i sztuczne (inwazyjne i bezinwazyjne). Metody naturalne sprowadzają się praktycznie do odkopywania fundamentów, które wystawione na działanie powietrza atmosferycznego sukcesywnie tracą wilgoć. 10
Znacznie bardziej efektywne (ze względu na tempo osuszania oraz jego skuteczność) są metody sztuczne polegające na odtwarzaniu izolacji poziomej, bo odcinają migrację wilgoci w górę, co umożliwia jej odparowywanie z wyżej położonych partii muru. Metody sztuczne są przede wszystkim inwazyjne (np. mechaniczne, iniekcji, elektro osmozy, promieniowania elektromagnetycznego), ale są wśród nich także nieinwazyjne (np. osuszanie gorącym powietrzem, technikami absorpcyjnymi, kondensacyjnymi, mikrofalowymi). [3] 3.1. Metody mechaniczne Większość materiałów budowlanych składa się z sieci drobniutkich kapilarnych rureczek, którymi chłonie wodę, gdy wejdzie z nią w kontakt. Chłonność wody jest zwiększona, gdy materiał ma dużą porowatość, tak Jak cegły zwykłe, cegły wapiennopiaskowe i zaprawa, których udział porów powietrznych wynosi 25%. Gdy materiały te mają styczność z wodą, chłoną ją jak gąbka. Osuszanie murów metodą wprowadzenia specjalnych blach chromowo- stalowych W 1975 r. w Austrii dwóch inżynierów: mgr inż. Bruno Weinzierl i mgr inż. Herwig Habóck, opracowało technologię ochrony obiektu przed wilgocią podciąganą kapilarnie. Rys. 1 Odcięcie wody podciąganej kapilarnie przy zastosowaniu płyt falistych z nierdzewnej stali chromowej [27] Metoda polega na osuszaniu muru dzięki zastosowaniu płyt falistych wykonanych z 1,5 mm nierdzewnej stali chromowej, które są wprowadzane poziomo do spoin w 11
murze za pomocą specjalnych maszyn (rys.1). Specjalne ostrze blachy umożliwia wykonanie izolacji w bardzo grubych murach i przy bardzo wąskich spoinach. W ten sposób powstaje pozioma szczelna ścianka, która zapobiega wzrastaniu wilgoci. Blachy te są przygotowane w taki sposób, że ich specyficzna budowa pozwala na ich całkowicie szczelne łączenie, które zabezpiecza przed dostawaniem się wody. Metoda nie narusza wytrzymałości murów. Nie trzeba też wcześniej otwierać muru, przecinać go ani wymieniać. W trakcie wykonywania prac nie występują żadne niekorzystne zjawiska, jak rysy, pęknięcia, przesunięcia. Metodę tę charakteryzuje krótki czas wykonania przy kosztach porównywalnych z kosztami innych obecnie stosowanych rozwiązań. Osuszanie murów metodą cięcia PRINZ Metoda polega na wykonaniu izolacji poziomej poprzez cięcie ścian budynku. W tym celu ustala się przebieg istniejących przewodów i innych przeszkód oraz dokonuje odkrycia spoiny roboczej w murze ceglanym. Następnie przecina się mur za pomocą pił łańcuchowych lub linowych (rys.2). Podłoże szczeliny przygotowuje się pod izolację. Rys. 2. Osuszanie murów metodą cięcia PRINZ [28] 12
W dalszym ciągu prac następuje włożenie płyty wodoszczelnej wykonanej ze zbrojonego włóknem szklanym poliestru lub polietylenu HD w taki sposób, aby wystawała z muru na grubość tynku. Odcinki płyt układane są na zakładkę o szerokości min. 10 cm. Kolejnym etapem prac jest wbicie klinów o odpowiedniej grubości w wyciętą szczelinę przy użyciu młotka. Na zakończenie zamyka się szczelinę ze wszystkich stron zaprawą i pozostawia otwory pomiędzy każdym rzędem klinów do ostatecznego wypełnienia szczeliny oraz wtłacza pod ciśnieniem 5 bar zaprawę twardniejącą bezskurczowo i odporną na siarczany. Podstawową zaletą metody jest to, że bezpośrednio po wykonaniu usługi następuje trwałe i natychmiastowe odcięcie od wilgoci podciąganej kapilarnie. Fachowe wykonanie usługi gwarantuje 100% zabezpieczenie przed wilgocią kapilarną, do końca trwałości technicznej budynku. Izolacja pozioma wykonana jest z grubych, masywnych płyt polietylenowych lub poliestrowych zbrojonych włóknem szklanym, odpornych na uszkodzenia, związki chemiczne występujące w murze oraz nie ulegających korozji. Metoda PRINZ jest całkowicie bezpieczna dla budynku. Odpowiednio dobrana prędkość liniowa narzędzi tnących oraz wolne posuwy cięcia nie powodują większych drgań przy podcinaniu. Cięcie odcinkami metrowymi oraz odpowiednie klinowanie budynku całkowicie zapobiegają jego osiadaniu, nie występuje też problem pękania murów. W porównaniu z innymi sposobami osuszania na skuteczność metody nie mają wpływu takie czynniki, jak zakłócenia elektromagnetyczne czy ewentualny brak zasilania; niema konieczności późniejszych badań serwisowych oraz stanu zawilgocenia ścian. 3.2. Metody chemiczne Są to metody stosowane najczęściej zarówno ze względów ekonomicznych jak i z uwagi na prostotę ich wykonania. Do iniekcji stosuje się najczęściej zasadowe silikony metylowe, silikany i tlenki krzemowo- wodorowe, krzemiany zasadowe Metody stosujące preparaty hydrofobizujące oparte na związkach krzemoorganicznych można uznać za skuteczne, pod warunkiem dostosowania właściwego sposobu wprowadzenia preparatu do muru (bezciśnieniowe, ciśnieniowe) w odpowiednich jego ilościach i przy właściwym odstępie odwiertów. 13
Najodpowiedniejszymi preparatami są substancje hydrofobizujące produkowane z żywicy metylosilikonowej. Metody chemiczne stosujące preparaty jedynie uszczelniające, nie gwarantują szczelnego wypełnienia porów i kapilar. Rys. 3. Wykonywanie iniekcji bezciśnieniowej [29] Osuszanie budowli metodą iniekcji Metoda polega na nasączeniu pasa muru w całym jego przekroju preparatem, który po przereagowaniu zapewnia zahamowanie transportu wilgoci w kapilarach materiału budowlanego. W wyniku naturalnych procesów następuje później wyschnięcie muru powyżej wykonanej w nim przepony (rys.3). Przed wywierceniem otworów uszczelnia się pas muru o szerokości ok. 50 cm (w strefie planowanej iniekcji). Można w tym celu zastosować tzw. szlamy uszczelniające lub wodoszczelne szpachlówki. Średnica otworów wynosi co najmniej 25 mm (najlepiej 30 mm). Odstępy między otworami powinny wynosić ok. 12,5 cm. Otwory są nachylone, zaleca się, aby przecinały co najmniej dwie warstwy spoiny. Minimalny kąt nachylenia wynosi 25, w cienkich ścianach powinien być większy- 45. Przed iniekcją otwory należy oczyścić z pyłu wiertniczego, przedmuchując je sprężonym powietrzem. 14
Zaleca się stosowanie specjalnych pojemników dozujących, umożliwiających lepszą kontrolę nasączania muru. Technologię iniekcji krystalicznej dr inż. Wojciecha Nawrota można stosować do osuszania budowli bez względu na rodzaj użytego materiału do budowy murów (cegła, wapień, piaskowiec, beton itp.), bez względu na grubość murów, stopień ich zawilgocenia i zasolenia (rys.4,5). Technologia iniekcji krystalicznej jest praktycznym rozwinięciem prac naukowych I. Prigogina- profesora Uniwersytetu Brukselskiego, odnoszących się do zjawiska samoorganizacji kryształów w warunkach dalekich od równowagi termodynamicznej. Za termodynamiczne uzasadnienie tego zjawiska w postaci uogólnionego równania matematycznego prof. I. Prigogin otrzymał w 1977 r. Nagrodę Nobla. Rys. 4. Schemat wykonania izolacji pionowej w metodzie dr Wojciecha Nawrota [30] Rys. 5. Schemat wykonania izolacji poziomej w metodzie dr Wojciecha Nawrota [30] Lepsze efekty daje iniekcja ciśnieniowa - wtłaczanie preparatu przy jednostajnym niskim ciśnieniu przez pakery niskociśnieniowe umieszczone w otworach iniekcyjnych lub za pomocą lancy iniekcyjnej. Iniekcja ciśnieniowa może być stosowana także w murach mokrych (zalecane wstępne osuszenie pasa muru); Pozwala ona na kontrolę całego procesu wtłaczania preparatu, a otwory iniekcyjne można wiercić w poziomie. 15
Przy wyborze sposobu iniekcji należy kierować się przede wszystkim stopniem przesiąknięcia wilgocią muru. Gdy kapilarny współczynnik przesiąknięcia wilgocią jest wyższy niż 60%, iniekcja grawitacyjna może nie spełnić oczekiwań. Lepiej jest wówczas wykonać iniekcję niskociśnieniową [5]. 3.3. Pozostałe metody Bezinwazyjny system osuszania murów. Metoda grawomagnetokinetyczna Bezinwazyjny system osuszania murów pełni w obiekcie budowlanym dwie funkcje: izolacji poziomej (zabezpieczającej przed podciąganiem kapilarnym) oraz osusza obiekt tak zabezpieczony do stanu wilgotności naturalnej. Wykorzystuje przy tym zjawiska elektrofizyczne. Urządzenia wywołują ruch cząsteczek wody w kierunku ziemi- osuszając mur, wykorzystują jako źródło energii naturalne pole magnetyczne i nie wymagają zasilania prądem elektrycznym. Wraz z usuwaną wodą z muru wyprowadzana jest rozpuszczona w niej część soli. Mur znajdujący się w polu działania systemu osuszany jest do poziomu gruntu do stanu wilgotności naturalnej. Cechy szczególne systemu to technologia ekologiczna bez użycia chemii budowlanej, nie zagraża konstrukcji murów i zdrowiu użytkowników, możliwośćprowadzenia prac bez względu na porę roku. Elektroniczne systemy osuszania murów Fale wysyłane są do zawilgoconych murów ze specjalnego urządzenia umieszczonego centralnie w obiekcie. Ze względu na rodzaj urządzenia jego zasięg mierzony średnicą kota wynosi: 20, 30, 40 i 50 m. Skuteczność wynika z tego, że oddziałują one na bezpośrednią przyczynę zawilgocenia, czyli układ napięć elektrycznych, które powstają w zawilgoconym murze. Neutralizacja tego układu w wyniku oddziaływania fal elektromagnetycznych powoduje, że zostaje zlikwidowana przyczyna zawilgocenia i mur wysycha w naturalny sposób. Zawilgocony i zasolony mur można porównać do baterii akumulatora: jego dolna partia naładowana jest dodatnio, a górna ujemnie. Powstaje więc naturalny przepływ prądu od (+) do (-) i sita unosząca molekuły wody do górnej partii muru. Badania wykazały, że istnieje zależność intensywności pól elektromagnetycznych i różnicy potencjału mierzonej pomiędzy dolną partią wilgotnego muru, a górną suchą strefą. W obecności pola 16
elektromagnetycznego napięcia mierzone w murze mogą osiągnąć wartość 400-500 mv. Wydaje się ono dostateczne, aby wytworzyć siłę zdolną do podniesienia wody w murze na wysokość 2 m- Tak powstała sita ma moc znacznie większą niż siła kapilarna lub sita elektroosmotyczna. Wykazano także, że w wyniku neutralizacji pól elektromagnetycznych następuje spadek napięcia początkowego z 400-500 mv do 100 mv. Dzięki temu daje się powstrzymać wznoszenie kapilarne wody. Pola elektromagnetyczne mogą więc decydować o rozmiarach i skali występowania zjawiska podciągania kapilarnego wody. Elektroosmotyczne bezprzewodowe osuszanie przegród Metoda elektroosmotycznego bezprzewodowego osuszania przegród budowlanych przed ponownym ich zawilgoceniem wykorzystuje zjawisko elektroosmozy, W osuszanym obiekcie umieszcza się urządzenie elektroniczne zasilane energią elektryczną, które wytwarza pole elektromagnetyczne o niskiej częstotliwości dodatniej polaryzacji i prostokątnych przebiegach napięcia wynoszącego od +14 V do -14 V oraz o stosunku wypełnienia tych przebiegów wynoszącym 8;1. Emisja tych fal dokonuje zmiany polaryzacji cząstek wody znajdujących się w osuszanym murze - powoduje ich ruch w kierunku ziemi. Korzystne Jest, gdy emitowana moc pola wynosi od 8 U.W do 15 U.W. Przy tych parametrach wytwarzane pole elektromagnetyczne ma promień działania do 15 m.b. Urządzenie składa się z zasilacza połączonego szeregowo z generatorem częstotliwości sprzężonym elektrycznie poprzez wzmacniacz napięciowy z anteną wypromieniowującą energię elektromagnetyczną w postaci fal radiowych. Długoletnie obserwacje i badania wykazały, że każdy zawilgocony mur ma odpowiedni potencjał elektryczny względem ziemi, uzależniony od stopnia zawilgocenia i zasolenia, wynoszący nawet do 600 mv, a występująca różnica potencjałów elektrycznych sprzyja podciąganiu wilgoci w kierunku ku górze muru. Emitowane przez urządzenie fale elektromagnetyczne nieszkodliwe dla organizmów żywych powodują zmniejszenie występującej różnicy potencjałów elektrycznych, w wyniku czego następuje zmniejszenie siły elektromotorycznej sprzyjającej kapilarnemu podciąganiu cząstek wody, zmiana ich biegunowości i odwracanie kapilarnego 17
procesu zawilgocenia muru z jednoczesnym utworzeniem aktywnej przepony przeciwwilgociowej. Zaletą metody jest uzyskanie efektu trwałego osuszania muru bez stosowania środków hydrofobowych i przewodowej instalacji elektroosmotycznej. Metoda otrzymała obowiązujące certyfikaty, atesty itp. Metody elektrofizyczne i elektroosmotyczne ze względu na małe zmniejszanie wilgotności w rozległem czasie oraz wymagane liczne kosztowne aparaty, nie są stosowane jako samodzielne metody. Wykorzystuje się je do wstępnego podsuszania w metodach elektroiniekcji. Z metod iniekcyjnych za najpewniejszą i trwałą uznać należy metodę termoiniekcji, ze względu na swą skuteczność, trwałość i szybkość realizacji. Metoda termoiniekcyjna jest znacznie korzystniejsza od elektroiniekcji ponieważ eliminuje zakładanie kosztownych instalacji oraz zmniejsza o jedną trzecią liczbę nawiercanych otworów. Charakteryzuje się tym, że prace prowadzić można w sposób ciągły. Mankamentem jest ograniczona trwałość przepony czyli 10-20 lat [11, 15, 19]. 4. Oczyszczanie elewacji Jednym z najtrudniejszych zagadnień renowacji budowli jest usuwanie wtórnych nawarstwień. W celu dobrania najlepszej metody oczyszczania elewacji należy rozważyć kilka aspektów tj. techniczny oraz estetyczny- metoda czyszczenia nie może zmieniać pierwotnego wyglądu elewacji. Aspekt konserwatorski- metoda czyszczenia nie może usuwać materii zabytkowej obiektu ani jej uszkodzić. Wyróżniamy różne metody oczyszczania elewacji m.in. metody mokre, polegające na zmywaniu elewacji strumieniem wody pod ciśnieniem 230 bar. Kolejnymi metodami oczyszczania elewacji są metody suche, w której to metodzie ścierniwem jest piasek kwarcowy lub szklane mikrokulki. Przy oczyszczaniu metodą chemiczną stosowane są sole nieorganiczne np. wodorowęglan amonowy. Właściwy dobór metody oczyszczania elewacji jest szczególnie istotny gdy renowacji są poddawane obiekty zabytkowe. Nowoczesne techniki są dostosowane do różnych typów typów podłoży. 18
Przystąpienie do czyszczenia elewacji powinno być poprzedzone wykonaniem szczegółowej ekspertyzy. Określi ona rodzaj i stopień zniszczenia materiału, z którego wykonana jest elewacja, stopień i grubość nawarstwień zabrudzenia, a także głębokość zabrudzenia. W wypadku obiektów zabytkowych inwestor musi obowiązkowo skonsultować się z konserwatorem, by mieć pewność, że planowana metoda oczyszczająca nie uszkodzi zabytkowej elewacji. Na podstawie ekspertyzy można także stwierdzić, czy wystarczy tylko czyszczenie, czy konieczne będą dodatkowe prace remontowe lub konserwatorskie. 4.1. Metody mokre Najprostszą metodą usuwania zabrudzeń jest zmycie elewacji wodą. Woda rozpuszcza i likwiduje luźno związane zanieczyszczenia oraz sole, usuwa patynę. Mycie sprawdza się także przy małych detalach. Działa jednak powoli i wymaga dużej ilości wody. Woda wnika do wnętrza ściany, dlatego nie można myć elewacji w czasie przymrozków i zimą. W prostych systemach czyszczących używa się tylko wody zimnej. W bardziej skomplikowanych, można ją ogrzewać do temperatury od 90 do 140 o C. Działanie gorącej wody jest bardziej intensywne. Skraca to czas czyszczenia i pozwala usunąć tłuste zabrudzenia. Może jednak spowodować szok termiczny i uszkodzić materiał fasady. Na skutek wzrostu temperatury materiał gwałtownie się rozszerza, dlatego mogą powstać rysy i pęknięcia. W temperaturze około 140 o C woda po wyjściu z dyszy zamienia się w parę. Para wodna ma słabsze działanie mechaniczne, dlatego nie likwiduje zanieczyszczeń, które głęboko wniknęły w podłoże. Skutecznie natomiast rozmiękcza i usuwa powierzchniowe nawarstwienia organiczne i mieszane. Aby zwiększyć skuteczność czyszczenia, elewacje poddaje się działaniu strumienia wody pod ciśnieniem do 230 bar. Do tego celu stosuje się agregaty ciśnieniowe, które jednocześnie mogą podgrzewać wodę. Wadą tej metody jest duże zużycie wody, od 500 do 800 l/h. Poza tym woda wnika w ścianę, co opóźnia dalsze prace, które muszą być prowadzone na suchej elewacji. Podczas wysychania woda transportuje ze ściany substancje w niej rozpuszczone, wśród których znajdują się szczególnie szkodliwe sole, powodujące wykwity i zaplamienia na powierzchni czyszczonego materiału. 19
Rys. 6 Fragment elementu rzeźbiarskiego oczyszczony metodą gumkowania, która nie niszczy detalu [31] Aby zapobiec zanieczyszczeniu środowiska, spływająca w trakcie czyszczenia woda musi być odprowadzona do kanalizacji (zwłaszcza jeśli dodatkowo użyto detergentów). Nie oznacza to jednak, że metoda jest zła, po prostu nie zawsze może być wykorzystana. 4.2. Metody suche Jedną z metod czyszczenia na sucho jest oczyszczanie powierzchni ścierniwem podawanym w strumieniu powietrza pod ciśnieniem. Ziarna ścierniwa, uderzając w powierzchnię, odrywają nawarstwienia powierzchniowe, odsłaniając leżące pod nimi warstwy. W zależności od rodzaju i stanu podłoża, stosuje się ścierniwa o różnej twardości i różnym kształcie ziaren: piasek kwarcowy, mikrokulki szklane, pył marmurowy, zmielone skorupki orzechów, a nawet mikrokrystaliczne proszki węglanów sodu. Intensywność czyszczenia można regulować ciśnieniem powietrza. Czyszczenie na sucho jest szybkie i skuteczne. Trudno natomiast uzyskać równomierny efekt ścierania, a niektóre elementy rzeźbiarskie lub krawędzie detali mogą ulec zniszczeniu. Do metod suchych zalicza się metodę opracowaną przez firmę Thomann- Henry. Potocznie nazywa się ją gumowaniem (rys.6). Polega ona na natryskiwaniu na elewację pod małym ciśnieniem - 0,88 do 2,94 bar. - bardzo drobnego pudru pochodzenia roślinnego lub mineralnego. Średnica ziaren wynosi od 100 do 20 20