Dołącz do czytelników
Brak wyników

Budownictwo mieszkaniowe jedno- i wielorodzinne

3 stycznia 2019

NR 8 (Grudzień 2018)

Naturalne i sztuczne metody osuszania budynków

0 200

Woda, wszechobecna w sąsiedztwie każdej budowli, jest dla niej największym zagrożeniem – bez względu na to, czy jest to woda postaci opadów deszczu lub śniegu, mgły, czy wody gruntowej. Dlatego tak ważne jest osuszanie.

Zagadnienia związane z osuszaniem są skomplikowane. Wynika to przede wszystkim ze sposobu zachowania się materiałów wobec wody i wilgoci oraz przyczyn i źródeł zawilgocenia. 
Źródła zawilgoceń obiektów i budynków:

  • wody znajdujące się w gruncie
  • wody opadowe
  • woda i wilgoć pochodząca z instalacji wodociągowych i knalizacyjnych
  • zawilgocenie na skutek kihroskopijnego poboru wilgoci.

 Zawilgocenia strukturalne i powierzchniowe:

  • zawilgocenie strukturalne:
    • ze zwierciadła wody gruntowej
    • z tzw. wody rozproszone
  • zawilgocenie powierzchniowe:
    • na skutek kondenscji pary wodne
    • na skutek kihroskopijnego poboru wilgoci.

Podciąganie kapilarne

Zjawisko podciągania kapilarnego (fot. 1, 2) polega na przyciąganiu wody przez ścianki porów. Przy czym zdolność podciągania kapilarnego zależy przede wszystkim od warunków gruntowych (rodzaj i układ warstw gruntu oraz ukształtowanie terenu, poziom wody gruntowej), rodzaju materiału i średnicy kapilar oraz składu chemicznego podciąganej kapilarnie wody. Silne podciąganie kapilarne będzie występować w glinie, nie występuje natomiast w grubym piasku i żwirze. Drobny piasek także dość skutecznie opiera się temu zjawisku. Wiedzę o tych zjawiskach wykorzystywano już w starożytności do zapobiegania podciąganiu kapilarnemu z gruntu: fundamenty wykonywano na warstwie żwiru czy piasku, stosowano także jako „przeponę” duże kamienne głazy, blokujące lub utrudniające transport wilgoci w górę.

Fot. 1. Zawilgocenie na skutek podciągania kapilarnego
Źródło: Archiwum autora
Fot. 2.
Szczelne wymalowania zwiększają poziom podciągania kapilarnego w ścianach
Źródło: Archiwum autora

Kondensacja pary wodnej

Zupełnie inny charakter ma zawilgocenie na skutek kondensacji pary wodnej. Jego przyczyną jest:

  • zbyt mała izolacyjność termiczna ścian (ciepłe powietrze wewnątrz budynku skrapla się na przegrodach – występuje zazwyczaj w zimie),
  • zbyt duża bezwładność termiczna budynku. W zimie ogrzane wewnątrz powietrze skrapla się w zetknięciu z zimnymi murami. W okresie wiosenno-letnim natomiast masywne, grube ściany, stropy lub sklepienia nagrzewają się stosunkowo wolno, dlatego też napływające z zewnątrz cieplejsze powietrze (głównie w okresie wiosennym) w zetknięciu z chłodną powierzchnią przegrody skrapla się. Problemy związane z inercją termiczną mogą dotyczyć zarówno poszczególnych elementów, jak i budynku (fot. 3). „Ulubionym” miejscem kondensacji pary wodnej są mostki termiczne.
Fot. 3. Kondensacja wilgoci na izolacji wannowej w pomieszczeniu
Źródło: Archiwum autora

Higroskopijność materiałów budowlanych 

Higroskopijność materiałów budowlanych to zdolność pobierania z otoczenia pary wodnej. Związki takie, wiążąc parę wodną, ulegają rozpuszczeniu i powodują zawilgocenia. Ich objawem są nieregularne, wilgotne lub mokre plamy, pojawiające się i znikające w zależności od warunków atmosferycznych (fot. 4).
Oczywiście, do opisanych powyżej zjawisk można dodać zalewanie przez napływające wody opadowe, przecieki przez nieszczelne powłoki wodochronne, ominięcie izolacji np. na skutek podniesienia poziomu otaczającego terenu, a także zalania na skutek nieszczelności dachów, rynien i rur spustowych czy awarii instalacji wodociągowych.

Fot. 4. Objawy zawilgocenia higroskopijnego
Źródło: Archiwum autora

Dlaczego osuszać?
Osuszanie to nic innego jak usuwanie nadmiaru wilgoci z elementów budynku czy obiektu. Zawilgocenie budynku (fot. 5) 
nie tylko prowadzi do destrukcji jego przegród i elementów, ale także ma negatywny wpływ na zdrowie użytkowników. Wraz ze wzrostem wilgotności masowej maleje ciepłochronność przegród, a ponadto zwiększa się ryzyko rozwoju korozji biologicznej, przede wszystkim rozwoju grzybów pleśniowych (fot. 6). Wywołują one biodegradację materiałów budowlanych, obniżają estetykę wnętrz, niszczą przechowywane produkty oraz wpływają szkodliwie na samopoczucie i zdrowie ludzi i zwierząt. Dlatego konieczność ochrony budynków przed niszczącym oddziaływaniem wody jest rzeczą oczywistą, niezależnie od źródła pochodzenia wilgoci. Dotyczy to zatem wód znajdujących się w gruncie (hydroizolacje), opadów atmosferycznych (dachy) czy wilgoci kondensacyjnej. Podstawowym wymogiem jest takie wykonstruowanie powłok (lub warstw) wodochronnych, aby uniemożliwić wnikanie wody w konstrukcję (dla wilgoci kondensacyjnej wymusza to wykonanie wcześniejszej analizy cieplno-wilgotnościowej). 

Fot. 5.
Objaw wskazujący na problemy z hydroizolacjami. Bezkrytyczne osuszanie jedynie zwiększy intensywność procesów destrukcyjnych
Źródło: Archiwum autora

Nasiąkliwość zanurzonego w wodzie muru z cegły wynosi dwadzieścia kilka procent (wilgotność suchego muru nie przekracza zazwyczaj 3–5%), co oznacza, że w 1 m3 muru może znajdować się nawet 250–350 litrów wody. Próba jej usunięcia w nieprzemyślany sposób może mieć przykre konsekwencje. Osuszenie budynku nie ogranicza się zatem tylko do wstawienia jednego z kilku rodzajów osuszaczy czy źródeł ciepła, to także określenie sposobu przygotowania przegród intensywności osuszania i oznaczenie parametrów wilgotnościowych, którymi powinien cechować się mur po zakończeniu prac, itp. Wymagane jest zatem zaprojektowanie procesu osuszania (lub przynajmniej podanie konkretnych zaleceń) przez specjalistę. Temu celowi powinny być także podporządkowane działania wstępne (określenie stanu technicznego budynku) oraz ewentualne prace naprawcze hydroizolacji.

Fot. 6. Kolonie grzybów pleśniowych na zawilgoconych przegrodach
Źródło: Archiwum autora

Jak osuszać, by nie zaszkodzić?

Podstawowe pytanie, na jakie trzeba odpowiedzieć, brzmi, czy osuszanie jest w ogóle potrzebne, a jeżeli tak, to kiedy należy je rozpocząć. Należy podkreślić, że osuszanie nie zastępuje skutecznych powłok wodochronnych, a zbyt szybkie włączanie osuszaczy prowadzi do generowania kosztów. To jednak nie jest najgorsze. Procesy osuszania powodują zwiększone odparowanie wilgoci z elementu, co przy braku odpowiedniego zabezpieczenia wodochronnego (np. hydroizolacji fundamentów) spowoduje zwiększone wnikanie wilgoci z gruntu i intensyfikację procesów destrukcyjnych.
Kolejne pytania brzmią: jakie metody wybrać, jak długo mają trwać prace osuszeniowe i jakie materiały można/
/należy stosować do wykonania warstw wykończeniowych?
Dlatego termin „osuszanie budynków” powinien być rozumiany jako zespół czynności technicznych i technologicznych, powodujących trwałe zmniejszenie poziomu zawilgocenia ścian (najczęściej do poziomu 3–6% wilgotności masowej), co umożliwia prowadzenie dalszych prac budowlanych lub konserwatorskich, a po ich wykonaniu zapewnia właściwą eksploatację. Na przykład wykonanie przepon w budynkach jest jedną z metod zabezpieczania przeciwwilgociowego przegród, a nie metodą, która spowoduje ich osuszenie. Zaprojektowanie tylko samej izolacji, pomimo prawidłowego jej wykonania, może, ale nie musi doprowadzić do znacznego obniżenia zawilgocenia przegród.
Generalnie rozróżnia się dwie metody osuszania:

  • osuszanie naturalne,
  • osuszanie sztuczne.

Niekiedy jako osobną grupę podaje się metody elektrofizyczne. Od pewnego czasu coraz częściej słyszy się też o metodach zwanych ogólnie metodami wykorzystującymi interferencje magnetyczne.

Metody magnetokinetyczne

Te ostatnie (metody magnetokinetyczne), to metody wykorzystujące jako źródło energii naturalne pole magnetyczne Ziemi, które jest przetwarzane przez specjalne urządzenie na fale o ściśle dobranej częstotliwości i amplitudzie, działające na swobodne jony znajdujące się w kapilarach i powodujące transport wilgoci do gruntu (cofanie się wody podciąganej kapilarnie. Wilgoć może być transportowana tylko kapilarnie przez fundament, ścianę oraz tynk mający kontakt z gruntem lub przez nieodpowiednio izolowaną posadzkę). Mur znajdujący się w zasięgu pola generowanego przez to urządzenie osuszany jest do poziomu gruntu. Po uzyskaniu przez mury naturalnego stanu zawilgocenia poprzez dalsze pozostawienie urządzeń tworzy się „izolacja pozioma”, która zabezpiecza ściany przed ponownym podciąganiem wilgoci.

Fot. 7. Osuszacz mikrofalowy
Źródło: C. Magott [4]

Elektroosmoza

Elektroosmoza to zjawisko przemieszczania się cząsteczek wody pod wpływem przyłożonej różnicy potencjałów elektrycznych. Pierwotnie konieczna była ingerencja w strukturę muru (obsadzenie elektrod, które zresztą szybko korodowały), obecnie wykorzystuje się zjawisko odwróconej osmozy. Podłączone do prądu urządzenie generuje fale elektromagnetyczne o odpowiedniej częstotliwości i natężeniu, które wymuszają kapilarny przepływ cząsteczek wody w kierunku ziemi.
Także prace sensu stricto hydroizolacyjne (np. iniekcyjne odtwarzanie izolacji poziomej, odcinkowe podcinanie muru, wbijanie blach) traktowane są niekiedy jako roboty osuszające. Stąd spotkać można także podział na metody inwazyjne i nieinwazyjne.

Osuszanie naturalne

Osuszanie naturalne jest procesem długotrwałym. Przybliżony czas naturalnego suszenia można oszacować wzorem:
t = a × d2
gdzie:
t – czas osuszania muru do poziomu wilgotności równowagowej [doby],
a – współczynnik przewodności wilgoci zależny od własności materiału i stopnia zawilgocenia [doba/cm2].
d – wymiar charakterystyczny przegrody równy największej odległości, na której musi przemieszczać się wilgoć z wnętrza przegrody do jej powierzchni; w przypadku wysychania na obie strony przegrody równy połowie grubości muru [cm],
Wartość przewodności współczynnika „a” dla różnych materiałów podano w tab. 1.
Czas wysychania muru o grubości 1,5 cegły to około 170 dni, natomiast takiego samego muru z żużlobetonu około 680 dni. Ponieważ w okresie letnim spadek wilgotności muru to około 1,5% miesięcznie, a w okresie jesienno-zimowym proces osuszania naturalnego praktycznie ustaje, można przyjąć, iż doprowadzenie do stanu powietrzno-suchego przegrody ceramicznej o grubości dwóch cegieł to czas około 1000 dni. Z kolei dla budynków popowodziowych, zakładając pełną sprawność izolacji przeciwwilgociowych, dla początkowego zawilgocenia przegrody rzędu 22–24% i względnej wilgotności powietrza wewnątrz pomieszczeń piwnicznych w granicach od 70–80% pełne naturalne wysychanie ścian do wartości 4% wilgotności masowej nastąpi po kilku latach [1].
Mówiąc o osuszaniu naturalnym, wspomnieć trzeba o metodzie ekranów wentylacyjnych [3]. Umożliwiają one odprowadzenie powietrza zawierającego dużą ilość pary wodnej pochodzącej z przegród na zewnątrz. Są skuteczne przy zawilgoceniu masowym przegród nieprzekraczającym 8–9%. Występują w wariantach zewnętrznym i wewnętrznym, przy czym skuteczniejsze są ekrany zewnętrzne. Wymagają zaprojektowania kratek nawiewnych i wywiewnych, a w przypadku ekranów zewnętrznych zwymiarowania ich konstrukcji ze względu na parcie gruntu. Należy też pamiętać, że osłonięcie muru wpływa na statykę całej budowli. Prawidłowo zamontowana folia kubełkowa wielokrotnie pełni role takiego ekranu.

Tab. 1. Wartość przewodności współczynnika „a” dla różnych materiałów [1, 2]
Materiał a [doba/cm2]
t = 300 C, ϕ = 50% t = 150 C, ϕ = 70%
Cegła ceramiczna 0,40 0,80
Żużlobeton 1,25 2,50
Zaprawa wapienna 0,25 0,75

Osuszanie sztuczne

Skoro schnięcie w naturalny sposób (przy zapewnieniu odpowiedniej wentylacji i po odtworzeniu powłok wodochronnych) tak zawilgoconych konstrukcji może trwać nawet kilkadziesiąt miesięcy, zaczęto stosować różnego rodzaju osuszanie sztuczne. 
Historyczną już metodą osuszania były tzw. otwory Knappena. Metoda ta polegała na wywierceniu od strony zewnętrznej otworów o średnicy od 3 do 5 cm na głębokość rzędu od 2/3 do 3/4 grubości muru. Rozstaw otworów wynosił 60–100 cm, choć wykonywano je także gęściej (co 30 cm). Kolejnymi modyfikacjami było wykonywanie kolankowych otworów Knappena (przedłużenie dolnych otworów na kształt litery L) oraz dodanie bruzdy umożliwiającej zamocowanie spirali grzejnych. 
Drugą z metod, którą można było uznać za historyczną, było zastosowanie środków higroskopijnych. Perforowane woreczki zawierające związki chemiczne o dużej zdolności absorpcji wilgoci umieszczano w nawierconych wcześniej otworach. Otwory o średnicy 3–5 cm wiercono pod kątem (ku dołowi) na głębokość ok. 3/4 grubości muru. 
Po pełnym wysyceniu absorbenta (zwykle po ok. 30 dniach) woreczki wymieniano na nowe. 
Do metod osuszania sztucznego zaliczyć należy:

  • osuszanie z wykorzystaniem gorącego powietrza (lub innego źródła ciepła), np. promienników, pieców itp.,
  • osuszanie absorpcyjne,
  • osuszanie kondensacyjne,
  • metody z wykorzystaniem mikrofal.

Wspomnieć należy także o osuszaniu warstw podposadzkowych. Jest to kombinowana metoda, która jednak wymaga zastosowania specjalistycznego osprzętu (osuszacze turbinowe, osuszacze kondensacyjne, separatory wody). Suche powietrze (względna wilgotność ok. 5%) jest poprzez specjalnie wykonane otwory rewizyjne wtłaczane w warstwy podłogi (skutkuje to odbier...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań magazynu "Forum Nowoczesnego Budownictwa"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy