CIEPŁO
ELEMENTARNE WIADOMOŚCI Z ZAKRESU TEORII PRZEWODNICTWA
CIEPLNEGO
Różnice temperatur między poszczególnymi punktami rozpatrywanej
przestrzeni wywołują przepływ ciepła. Gęstość strumienia cieplnego, czyli
ilość ciepła przepływająca w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni
związana jest z właściwościami pola temperatury empirycznym prawem
Fouriera: q = -λ*grad t
gdzie: λ - współczynnik przewodzenia ciepła
(przy założeniu izotropowości ciał). q - wektor gęstości strumienia cieplnego
Wielkości z zakresu przenoszenia ciepła, ich definicje i jednostki miary
Gradient pola temperatur (grad t) jest operatorem różniczkowym określającym zmiany przyrostów
temperatury w funkcji współrzędnych przestrzennych rozpatrywanego obszaru. W przypadku
rozpatrywania jednej zmiennej przestrzennej, tzn. gdy temperatura nie zależy np. od współrzędnych "y"
i "x", a zmienia się wzdłuż osi "z", prawo powyższe przybiera prostą postać równania różniczkowego
zwyczajnego: q = - λ*dt/dz, Znak minus w równaniu wynika stąd, że ciepło przepływające z miejsca
o temperaturze wyższej do miejsca o temperaturze niższej, a więc odcinkowi dx mierzonemu wzdłuż
kierunku przepływu ciepła odpowiada ujemna wartość przyrostu temperatury dT. Jeśli temperatura jest
stała w całej przestrzeni, prawa strona równania jest równa zero, a strumień cieplny jest zerowy. Nie ma
przepływu ciepła między punktami o tej samej temperaturze, co jest zgodne z sensem fizycznym
zagadnienia. Przechodząc od równania q = - λ*dt/dz do równania różniczkowego i korzystając
z definicji gęstości strumienia cieplnego możemy uzyskać wzór określający współczynnik λ:
λ=Q*Δz/S*τ*Δt=q* Δz/ Δt
Q – ilość ciepła
Δz- grubość warstwy przegrody
τ - czas
Δt- różnica temperatur na powierzchni przegrody
λ [W/m*K] - układ
Współczynnik λ zależy również od temperatury i zwiększa się wraz z jej wzrostem.
W przypadku materiałów budowlanych i w zakresie temperatur występujących w przegrodach
w normalnych warunkach ich użytkowania zmiany te są pomijalnie małe.
METODY POMIARÓW PRZEWODNOŚCI CIEPLNEJ.
a)
metody stacjonarne lub metody ustalonego strumienia cieplnego
b) metody niestacjonarne lub metody nieustalonego strumienia cieplnego.
Metody pomiarów przewodności cieplnej
Istnieją dwie grupy metod pomiaru przewodności cieplnej materiałów :
a) metody stacjonarne lub metody ustalonego strumienia cieplnego
b) metody niestacjonarne lub metody nieustalonego strumienia cieplnego.
W metodach stacjonarnych strumień ciepła przepływający przez próbkę powinien być stały, co do wartości,
a temperatura powierzchni ustalona. Współczynnik przewodzenia ciepła określa się mierząc gęstość
strumienia cieplnego i różnicę temperatur po obu stronach próbki. W metodach niestacjonarnych
wykonuje się pomiary temperatur i czasu przy zmiennym strumieniu cieplnym. Zaletą jest krótki czas
prowadzenia pomiaru. Niekiedy jest jednak konieczne wykonanie dodatkowych badań ciepła właściwego i
gęstości badanego materiału.
Metody stacjonarne.-Przy tego typu pomiarach określana jest bezpośrednio przewodność cieplna. Wybór
metody pomiarowej zależy od stanu skupienia badanej substancji, od jej własności cieplno-fizycznych,
dostępnej aparatury oraz zakresu temperatur, w którym należy wyznaczyć przewodność cieplną.
W zależności od kształtu próbek (płaskie, cylindryczne, kuliste) korzysta się przy określaniu λ z różnych
wzorów będących konsekwencją rozwiązania jednowymiarowych równań przewodzenia ciepła, zapisanych
w odpowiednim układzie współrzędnych (kartezjański, walcowy, sferyczny).
Metody niestacjonarne. Niestacjonarne metody pomiaru polegają na wykorzystywaniu zależności między
gęstością strumienia cieplnego a temperaturą w warunkach nieustalonego przepływu ciepła przez badany
materiał. Układem pomiarowym, który można zakwalifikować do tej grupy metod jest sonda liniowa o
stałym wydatku. Idea przyrządu polega na umieszczeniu w badanym ośrodku drutu grzejnego zasilanego
prądem elektrycznym w taki sposób, że wydzielający się strumień ciepła Joule'a-Lenza jest stały w czasie. W
wyniku wydzielania ciepła następuje nagrzewanie się drutu i jednoczesne oddawanie ciepła przez
przewodzenie do otaczającego ośrodka.
Reasumując należy podkreślić, że pojedynczy pomiar przewodności cieplnej próbki materiału budowlanego
może mieć jedynie znaczenie orientacyjne. Dzieje się tak, ponieważ przewodność cieplna materiału
o znanym składzie chemicznym i morfologicznym jest funkcją wielu zmiennych:
•
gęstości (porowatości),
•
zawartości wilgoci,
•
temperatury (dotyczy to praktycznie tylko materiałów izolacji cieplnej),
•
czasu od wyprodukowania (dotyczy to niektórych spienionych tworzyw sztucznych).
Ponadto, nawet w przypadkach próbek tego samego materiału i od tego samego producenta, identycznie
sezonowanych i badanych, mogą wystąpić różnice wyników badań spowodowane różnicami
technologicznymi i struktury materiału. Z tego względu o jakości wyrobu i jego przydatności
w przewidywanych warunkach zastosowania można wypowiadać się dopiero na podstawie odpowiednio
dużej serii badań i po odpowiednim opracowaniu statystycznym wyników.
PODSTAWOWE WIADOMOŚCI O WYMIANIE CIEPŁA
Między ośrodkami różniącymi się temperaturą wymiana ciepła może zachodzić poprzez:
-konwekcję, -promieniowanie, -przewodzenie.
Konwekcja (unoszenie ciepła) występuje wówczas, gdy makroskopowe cząsteczki ośrodka, w którym
odbywa się ruch ciepła, zmieniają swoje położenie. Zjawisko to charakterystyczne jest dla cieczy i gazów.
Rozróżnia się dwa rodzaje konwekcji: swobodną i wymuszoną.
Przy konwekcji swobodnej ruch powietrza jest wynikiem różnic gęstości, spowodowanych wzrostem
objętości przy ogrzewaniu. Ten rodzaj konwekcji jest typowy dla wnętrza pomieszczenia.
Przy konwekcji wymuszonej ruch powietrza spowodowany jest działaniem wiatru, wentylatorów itp. Ten
typ konwekcji przeważa na zewnętrznych powierzchniach budynku.
Przykłady ruchów konwekcyjnych - Promieniowanie jest to przenoszenie energii w ośrodku gazowym lub
w próżni pomiędzy dwoma promieniującymi powierzchniami za pomocą fal elektromagnetycznych.
Następuje tu dwukrotna zamiana energii: cieplnej na elektromagnetyczną na powierzchni ciała
wypromieniowującego ciepło i elektromagnetycznej na cieplną na powierzchni ciała pochłaniającego
ciepło. Powierzchnie wszystkich ciał o temperaturze powyżej zera bezwzględnego (-273,16°C=0K) są
źródłami promieniowania cieplnego o natężeniu zależnym od właściwości i temperatury powierzchni.
Na powierzchni przegród budowlanych występuje jednoczesna wymiana ciepła przez konwekcję i
promieniowanie, a gęstość strumienia cieplnego na rozpatrywanej powierzchni wynosi:
q= q
k
+q
r
q
k
- gęstość strumienia ciepła przekazywanego przez konwekcję
q
r
- gęstość strumienia ciepła przekazywanego przez promieniowanie
α
i
, α
e
- współczynniki przejmowania ciepła odpowiednio na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni
przegrody
R
i
=1/α
i
, R
e
=1/α
e
Przewodzenie ciepła jest zjawiskiem polegającym na przenoszeniu energii cieplnej wewnątrz
makroskopowo nieruchomego ośrodka materialnego w wyniku oddziaływań międzycząsteczkowych. Ten
sposób wymiany ciepła jest charakterystyczny dla ciał stałych, a gęstość strumienia ciepła przepływającego
z obszaru o temperatura wyższej do obszaru o temperaturze niższej określa podane wcześniej empiryczne
prawo Fouriera;
q = -λ*grad t
Jeśli założymy, że:
•
przepływ ciepła odbywa się w warunkach ustalonych, tzn. strumień ciepła i temperatura nie
zmieniają się w czasie
•
pole temperatur jest jednowymiarowe (temperatura zmienia się tylko wzdłuż grubości przegrody)
•
ruch ciepła odbywa się prostopadle do płaszczyzny przegrody
q = -λ*grad t
to rozwiązując powyższe równanie dla przegrody jednowarstwowej otrzymamy zależność:
q= (t
1
-t
2
)*λ/d= Δt/R
Δt = t
1
-t
2
- różnica temperatur na powierzchniach warstwy materiału
R =d/λ - opór cieplny warstwy materiału o grubości d i współczynniku przewodzenia ciepła
Współczynnik przenikania ciepła
przepływającego między dwoma obszarami powietrznymi przedzielonymi przegrodą, przy różnica
temperatur między tymi obszarami (Δ
OBLICZANIE PRZENIKANIA CIEPŁA PRZEZ PRZEGRODY ZEWNĘTRZNE
Całkowity opór cieplny wielowarstwowej przegrody płaskiej jest sumą oporów cieplnych poszczególnych
warstw, uzupełnioną o opory wnikania ciepła przy powierzchniach R
R= R
i
+R
1
+R
2
+....+R
n
+R
p
+R
e
= 1/α
i
+Σd
i
R
p
- opór cieplny nie wentylowanej szczeliny powietrznej
U
0
=1/ R
i
+ΣR+ R
e
U=U
0
+ ΔU
Człon korekcyjny ΔU określa wzór: Δ
ΔU
g
- poprawka na nieszczelności w warstwie izolacji
ΔU
f
- poprawka na łączniki mechaniczne
ΔU
r
- poprawka na wpływ opadów dla dachu o odwróconym układzie warstw
Budynek i jego instalacje grzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne powinny być zaprojektowane i wykonane
w taki sposób, aby ilość energii cieplnej, potrzebnej do użytkowania budynku zgodnie z j
przeznaczeniem, można było utrzymać na racjonalnie niskim poziomie.
W zabudowie jednorodzinnej wymagania uznaje się za spełnione, jeżeli przegrody zewnętrzne odpowiadają
wymaganiom izolacyjności cieplnej oraz innym wymaganiom związanym z oszczędnością
określonym w załączniku do rozporządzenia „o warunkach technicznych jakim powinny odpowiadać
budynki i ich usytuowanie".
Izolacyjność cieplna określona jest poprzez porównanie wartości projektowanej współczynnika przenikania
ciepła rozpatrywanej przegrody z dopuszczalną wartością maksymalną. Wartość maksymalna U
obliczona zgodnie z Polską Normą dotyczącą obliczania oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła
zależy od rodzaju, budowy i warunków pracy przegrody.
Opór cieplny w m
2
*K/W niewentylowanych warstw powietrza
różnica temperatur na powierzchniach warstwy materiału
opór cieplny warstwy materiału o grubości d i współczynniku przewodzenia ciepła
Współczynnik przenikania ciepła definiowany jest jako gęstość ustalonego strumienia ciepła
przepływającego między dwoma obszarami powietrznymi przedzielonymi przegrodą, przy różnica
Δt) wynoszącej 1K. Jednostką U jest [W/m2*K].
PRZENIKANIA CIEPŁA PRZEZ PRZEGRODY ZEWNĘTRZNE
Całkowity opór cieplny wielowarstwowej przegrody płaskiej jest sumą oporów cieplnych poszczególnych
warstw, uzupełnioną o opory wnikania ciepła przy powierzchniach R
i
i R
e
.
/λ
i
+R
p
+1/α
e
opór cieplny nie wentylowanej szczeliny powietrznej
ΔU= ΔU
g
+ ΔU
f
+ ΔU
r
Gdzie:
poprawka na nieszczelności w warstwie izolacji
poprawka na łączniki mechaniczne
poprawka na wpływ opadów dla dachu o odwróconym układzie warstw
Budynek i jego instalacje grzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne powinny być zaprojektowane i wykonane
w taki sposób, aby ilość energii cieplnej, potrzebnej do użytkowania budynku zgodnie z j
przeznaczeniem, można było utrzymać na racjonalnie niskim poziomie.
W zabudowie jednorodzinnej wymagania uznaje się za spełnione, jeżeli przegrody zewnętrzne odpowiadają
wymaganiom izolacyjności cieplnej oraz innym wymaganiom związanym z oszczędnością
określonym w załączniku do rozporządzenia „o warunkach technicznych jakim powinny odpowiadać
Izolacyjność cieplna określona jest poprzez porównanie wartości projektowanej współczynnika przenikania
rzegrody z dopuszczalną wartością maksymalną. Wartość maksymalna U
obliczona zgodnie z Polską Normą dotyczącą obliczania oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła
zależy od rodzaju, budowy i warunków pracy przegrody.
niewentylowanych warstw powietrza
opór cieplny warstwy materiału o grubości d i współczynniku przewodzenia ciepła λ
definiowany jest jako gęstość ustalonego strumienia ciepła
przepływającego między dwoma obszarami powietrznymi przedzielonymi przegrodą, przy różnica
t) wynoszącej 1K. Jednostką U jest [W/m2*K].
Całkowity opór cieplny wielowarstwowej przegrody płaskiej jest sumą oporów cieplnych poszczególnych
Budynek i jego instalacje grzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne powinny być zaprojektowane i wykonane
w taki sposób, aby ilość energii cieplnej, potrzebnej do użytkowania budynku zgodnie z jego
W zabudowie jednorodzinnej wymagania uznaje się za spełnione, jeżeli przegrody zewnętrzne odpowiadają
wymaganiom izolacyjności cieplnej oraz innym wymaganiom związanym z oszczędnością energii,
określonym w załączniku do rozporządzenia „o warunkach technicznych jakim powinny odpowiadać
Izolacyjność cieplna określona jest poprzez porównanie wartości projektowanej współczynnika przenikania
rzegrody z dopuszczalną wartością maksymalną. Wartość maksymalna U
max
obliczona zgodnie z Polską Normą dotyczącą obliczania oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła
Opór cieplny R
gr
gruntu przylegającego do podłogi należy przyjmować w zależności od strefy podłogi. Jako
strefę pierwszą przyjmuje się pas podłogi o szerokości 1 m przyległy do ścian zewnętrznych. Strefę drugą
stanowi pozostała powierzchnia podłogi budynku.
Przy zagłębieniu górnej powierzchni podłogi więcej niż 1 m poniżej powierzchni terenu, całą
powierzchnię podłogi traktuje się jako strefę drugą.
W strefie pierwszej należy przyjmować wartość oporu cieplnego gruntu
R
gr
= 0,50 [m
2
K/W]
W strefie drugiej należy przyjmować wartość oporu cieplnego gruntu R
gr
II wg
tabeli (Tabela ZT. 4), ale nie może ona przekraczać wartości R
gr max
określonej wzorem:
R
gr max
=0,57*Z + 0,09
gdzie:
Z - wysokość górnej powierzchni podłogi od poziomu zwierciadła wody
gruntowej w metrach.
KOROZJA - WIADOMOŚCI OGÓLNE - Korozją zwykło się nazywać procesy niszczące mikrostrukturę danego
materiału, pod wpływem środowiska, w którym się on znajduje. Prowadzą one do jego częściowego
zniszczenia lub też całkowitego rozpadu. Najczęściej korozja kojarzona jest z materiałami metalowymi, w
rzeczywistości zjawiska te dotyczą niemalże wszystkich materiałów wykorzystywanych w budownictwie.
•
Korozja chemiczna - korozja spowodowana działaniem związków chemicznych, z wyłączeniem sytuacji,
w których reakcji towarzyszy przepływ prądu,
•
Korozja elektrochemiczna - korozja spowodowana działaniem substancji chemicznych, gdy reakcjom
chemicznym towarzyszy przepływ prądu,
•
Korozja fizyczna; kawitacja (zjawisko wywołane zmiennym polem ciśnień cieczy), abrazja (ścieranie
materiału), korozja naprężeniowa (w skutek stałego naprężenia technologicznego lub eksploatacyjnego),
•
Korozja
mechaniczna;
mrozowa,
przy
wysokiej
temperaturze,
insolacyjna
(oddziaływanie
promieniowania słonecznego),
•
Korozja biologiczna (biokorozja) - korozja spowodowana działaniem mikroorganizmów i organizmów
żywych.
ORGANIZMY ODPOWIEDZIALNE ZA KOROZJĘ BIOLOGICZNĄ
•
OWADY:
Techniczne szkodniki drewna
Bytując w budynku
•
GRZYBY DOMOWE
•
GRZYBY-PLEŚNIE
•
MSZAKI
•
GLONY
•
POROSTY
•
BAKTERIE
Uszkodzenia elementów drewnianych w zależności od głębokości zniszczeń można podzielić na trzy grupy:
•
Chodniki powierzchniowe o głębokości do 2mm - powodowane najczęściej przez larwy szkodników
drzew w trakcie ich wzrostu lub też na krótko po ścięciu. Do grupy tego typu szkodników zaliczamy np.
korniki.
•
Chodniki o głębokości do 5 mm – powstają najczęściej po ścięciu drzewa, czasami również po jego
wyrobieniu, gdy pozostawiona zostanie na nich kora.
•
Chodniki o głębokości powyżej 5 mm – uszkodzenia o tak znacznej głębokości są efektem żerowania
przede wszystkim owadów tzw. technicznych szkodników drewna. W takim przypadku zniszczenia mogą
być na tyle poważne, że dochodzi niekiedy do całkowitego zniszczenia elementu.
Podział owadów technicznych szkodników drewna na grupy związany z ich szkodliwością:
•
Najbardziej szkodliwe, masowo wstępujące, wyrządzające największe straty: Spuszczel pospolity, kołatki
domowy i uparty, miazgowiec parkietowy.
•
Mniej szkodliwe, wyrządzające duże straty, ale rzadko występujące: stukacz świerkowiec, wyschlik
grzebykorożny, tymotek pstry, zmorsznik czerwony,
•
Nieporażające elementów drewnianych.
GRZYBY
W przypadku budynków największym problemem są tzw. grzyby domowe oraz grzyby-pleśnie. Pierwsze z
nich do swojego rozwoju potrzebują drewna lub też materiałów drewnopochodnych, pleśnie natomiast
mogą rozwijać się niemalże na wszystkich materiałach. Grzyby występujące w budynkach należą najczęściej
do jednej z czterech niżej wymienionych klas:
•
Sprzężniaki (Zygomycotina)
•
Workowce (Ascomycotina)
•
Podstawczaki (Basidiomycotina)
•
Niedoskonałe (Deuteromycotina)
GRZYBY DOMOWE
Większość grzybów domowych należy do klasy podstawczaków, a więc organizmów o wyraźnej budowie
komórkowej. Do podstawowych elementów wyróżniających tą klasę należą: grzybnia, sznury, owocniki i
zarodniki.
•
Grzybnia – obfita i puszysta, rozwija się najczęściej na powierzchni, ale może również wnikać głębiej
przerastając niekiedy cały element. Grzybnia ma postać cieniutkich niteczek, strzępki grzybni wytwarzają
utwory - sprzążki i medaliony cechy określające tą klasę.
•
Sznury - składają się z kilku warstw strzępek, powstają przy zmianie warunków, długość ponad 10 m i
grubość 2 - 8 mm, służą do transportu substancji pokarmowych i wody w kierunku, w którym rozwija się
grzyb.
•
Owocniki - w warunkach sprzyjających rozwojowi grzybnia wytwarza owocniki, na hymenoforze
owocników na podstawkach wytwarzają się zarodniki. Owocniki grzybów domowych są bardzo duże i mogą
mieć nawet do kilkudziesięciu centymetrów.
•
Zarodniki – mikroskopijnych rozmiarów, wysiewane z owocnika umożliwiają dalszą ekspansję.
Na elementach drewnianych wewnątrz i na zewnątrz obiektu występować może kilkanaście gatunków
grzybów. Poniżej zostanie przedstawiony ich podział na grupy związane ze szkodliwością.
•
A – grzyby powodujące silny oraz szybki rozkład: grzyb domowy właściwy, grzyb piwniczny, grzyb
domowy biały, grzyb kopalniany.
•
B – grzyby szkodliwe w miejscach otwartych (składy, mosty, słupy) i małym znaczeniu w budynkach:
grzyb słupowy, grzyb podkładowy, wroślak rzędowy, gmatwek dębowy.
•
C – grzyby powierzchniowo porażające drewno: powłocznik gładki, grzyb składowy.
GRZYBY-PLEŚNIE
W przeciwieństwie do grzybów domowych mogą one zasiedlać również materiały nieorganiczne. Z tego
powodu poza drewnem mogą się rozwijać również na powłokach malarskich, tynkach, klejach, szkle,
wykładzinach pochodzenia organicznego i tworzywach sztucznych. Związane są z podłożem za pomocą
wyspecjalizowanych strzępek na głębokość 0.5 - 1.0 mm.
Możliwość ekspansji na materiały nieorganiczne jest możliwa dzięki niewielkim wymaganiom żywieniowym
tych organizmów. Pożywieniem podobnie jak w przypadku domowych są materiały organiczne, ale
pleśniom wystarczają nawet niewielkie ilości pyłów organicznych. Czynnikiem warunkującym ich rozwój
jest wilgoć, porażenie występuje przede wszystkim w miejscach gdzie jest ona stale podwyższona.
BAKTERIE, GLONY, POROSTY I MSZAKI
Bakterie (gr. bakterion "pałeczka") jednokomórkowe lub kolonijne mikroskopijnych rozmiarów organizmy
występujące powszechnie i zasiedlające wszystkie środowiska. W budynku zasiedlają zarówno materiały
organiczne, jak i nieorganiczne.
W obiekcie duże skupiska bakterii znajdują się w pomieszczeniach o podwyższonej wilgotności. Rozkład
materiałów organicznych ma charakter powierzchniowy, z wydzielaniem substancji cuchnących.
Bakterie obecne w budynku mogą być przyczyną wielu schorzeń użytkowników.
Glony, algi (łac. Algae, gr. Phykos) są grupą organizmów wydzieloną na podstawie kryteriów
morfologicznych i ekologicznych. Mianem tym tradycyjnie określa się kilka nie spokrewnionych linii
ewolucyjnych organizmów plechowych. Glony są roślinami fotosyntezującymi dzięki zawartemu w nich
chlorofilowi.
Większość gatunków żyje w środowisku wodnym, a tylko nieliczne poza nim. Organizmy te nie posiadają
zróżnicowanych elementów: liści, łodyg i korzeni. Porastają zarówno obiekty zabytkowe jak
i nowowzniesione.
Ze względu na to, że do rozwoju potrzebują wody, najczęściej spotkać je można w miejscu podwyższonej
wilgotności. Porastają przyziemie budynku oraz w miejscach gdzie rynny i rury spustowe są nieszczelne.
Siedliskiem ich są najczęściej kamienie naturalne, ale występują również na tynkach, drewnie i tworzywach
sztucznych.
Ekspansja początkowo powolna z czasem staje się coraz intensywniejsza. Rozwój ustaje najczęściej przy
zmianie warunków wilgotnościowych.
Porosty (łac. Lichenes) to gromada zaliczana przez wielu naukowców do grzybów. Są to organizmy
plechowate utworzone przez powiązanie komórki glonu i strzępki grzyba najczęściej workowców lub
podstawczaków.
Porosty są organizmami symbiotycznymi i samowystarczalnymi, dzięki czemu mogą bytować w miejscach
niedostępnych dla innych stworzeń.
Porastają skały, kamienie, mury i dachy. Są dość odporne na niskie i wysokie temperatury, a dzięki
możliwości pobierania wilgoci z powietrza niezależne od warunków panujących na podłożu.
Z powodu koloru owocników (najczęściej czarny), często są traktowane przez użytkowników jako
zabrudzenia.
Mszaki (łac. Bryophytina), typ należący do królestwa roślin, obejmujący rośliny zarodnikowe z regularną
przemianą pokoleń i dominującym pokoleniem płciowym, czyli gametofitem. Z zarodnika wyrasta
nitkowaty, zielony twór zwany splątkiem, z którego z kolei wyrastają gametofity, posiadające wyraźną
łodyżkę (łodyga) i liście. Mszaki są roślinami samożywnymi. Rozwijają się podobnie jak glony w miejscach
podwyższonej wilgotności. Mogą się rozwijać zarówno na podłożach betonowych jak i na murach
ceglanych. Równie często obserwuje się skupiska mszaków na dachach o pokryciu cementowym.
CZYNNIKI ŚRODOWISKOWE ODPOWIEDZIALNE ZA ROZWÓJ KOROZJI BIOLOGICZNEJ
Zdecydowanie największe znaczenie mają czynniki fizyczne: mikroklimat (temperatura i wilgotność
powietrza oraz ruch powietrza) oraz wilgotność materiałów. W gruncie rzeczy to właśnie podwyższona
wilgotność jest czynnikiem warunkującym rozwój niemalże wszystkich organizmów powodujących
degradację biologiczną.
OWADY
•
Pożywienie i kryjówka. W większości przypadków owadów technicznych szkodników, drewno
i materiały drewnopochodne pełnią funkcję zarówno pożywienia jak i kryjówki. Owady zasiedlające
elementy drewniane mogą żywić się głównie białkami, skrobią i cukrami zawartymi w drewnie lub też
odżywiać się fragmentami grzybów rozkładających celulozę na prostsze związki. Owady żerujące w drewnie
podobnie jak i grzyby mogą rozkładać drewno za pomocą własnych enzymów lub też enzymów
mikroorganizmów żyjących na zasadzie symbiozy w ich przewodach pokarmowych. Warunki żerowania
wpływają bezpośrednio na wielkość larw i czas ich bytowania w drewnie. Równie istotnym jako pożywienie
jest gatunek drewna. Część owadów może żerować zarówno w drewnie iglastym jak i liściastym, ale
występują również owady żerujące tylko w określonym drewnie.
•
Temperatura. Temperatura w znacznym stopniu odpowiada za możliwość wystąpienia porażenia,
wpływa na czas życia owadów dorosłych, termin rójki, oraz tempo rozwoju zarodków w jajach i samych
larw. Owady jako organizmy zmiennocieplne nie mają możliwości regulowania ciepłoty z tego też powodu
są zależne są od temperatury otoczenia. Owady w zależności od gatunku mają różne wymagania, co do
panującej temperatury. Cykl rozwoju owadów jest również silnie powiązany ze zmianami temperatur
wynikającymi ze zmian pór roku.
•
Wilgotność. Równie istotnym czynnikiem warunkującym wystąpienie porażenia owadami jest
wilgotność. Owady mają podobnie jak w przypadku temperatury ściśle określone wymagania, co do
panującej wilgotności powietrza i samego drewna. Woda jest niezbędna owadom do procesów
fizjologicznych i analogicznie do temperatury wymagania, co do jej ilości zależą od gatunku owada.
GRZYBY DOMOWE I PLEŚNIE
•
Pożywienie. Grzyby domowe muszą pozostawać w kontakcie z pokarmem tak, więc w przeciwieństwie
do grzybów pleśni nie rozwijają się w pomieszczeniach gdzie nie ma elementów drewnianych lub
drewnopochodnych. Część substancji pochłaniają bezpośrednio podobnie jak pleśnie. Jednak w ich
pożywieniu dominują związki powstałe na skutek rozkładu celulozy, białka czy też skrobi na substancje
prostsze
•
Wilgotność. Rozwój grzybni zaczyna się od miejsc w silnym stopniu zawilgoconych i przenosi się na
suchsze drewno. U grzybów domowych jest to możliwe dzięki transportowi wody systemem sznurów do
nowych miejsc ekspansji. Dla domowych wilgotność podłoża (drewna) powinna wynosić od około 25% do
40%. Dla większości grzybów domowych maksymalna wilgotność podłoża to około 60%. Grzyby-pleśnie
mają znacznie wyższe wymagania, co do wilgotności podłoża, i dla drewna wynosi ona aż 90%.
•
Powietrze. Wszystkie grzyby jako organizmy niefotosyntezujące czerpią tlen z powietrza. Po odcięci
dostępu do tlenu następuje zatrzymanie rozwoju. Ruch powietrza wpływa niekorzystnie na rozwój tych
organizmów, wymuszona cyrkulacja w miejscach szczególnie zagrożonych porażeniem jest jednym ze
środków zapobiegawczych. Optymalna dla tych organizmów wilgotność powietrza wynosi około 96 - 98%.
•
Temperatura. Grzyby cechują się dość dużą odpornością na działanie temperatur. Optymalna dla
grzybów temperatura wynosi 20-30 oC, mogą jednak rozwijać się w dość szerokim zakresie 3-40 oC.
Większość gatunków jest w stanie przetrwać dość długo temperatury poniżej 0 oC, ale ich wzrost jest
wtedy zahamowany. W przypadku wysokich temperatur, granicą jest 50-60 oC, przy takiej temperaturze
następuje dochodzi do obumierania większości grzybów.
•
Oświetlenie. Do rozwoju grzybów domowych dostęp światła jest niepotrzebny. Oświetlenie powoduje
osłabienie wzrostu, a długie eksponowanie na promienie słoneczne nawet zamieranie osobników. Jedynie
do wytworzenia owocników grzyby potrzebują światła. Znacznie bardziej odporne na działanie oświetlenia
są grzyby-pleśnie. One również rozwijają się znacznie lepiej w miejscach zaciemnionych, jednakże rozwój
ich nie ustaje nawet wtedy, gdy wystawione są na działanie światła.
•
Odczyn. Wpływ na rozwój grzybów ma również stężenie jonów wodorowych, czyli tzw. pH. Najlepsze
warunki do rozwoju tych organizmów są przy pH w granicach 4-6, a więc na podłożu lekko kwaśnym. W
przypadku, gdy porażenie ma miejsce na podłożu o pH nie korzystnym (zasadowym) większość grzybów
wytwarza kwasy samodzielnie i dostosowuje sobie warunki do potrzeb.
Drewno i materiały drewnopochodne
W tabeli poniżej przedstawiono objawy porażenia drewna przez grzyby domowe i owady szkodniki
techniczne
GRZYBY DOMOWE
OWADY SZKODNIKI TECHNICZNE
PodwyŜszona wilgotność drewna i otoczenia
Obecność owadów dorosłych i larw
Zmiany struktury: pryzmatyczne spękania drewna,
rozkład proszkowaty i jamkowy
Odgłosy towarzyszące drąŜeniu drewna
Obecność elementów grzyba: grzybni, sznurów i
owocników
Obecność otworów wylotowych
Nieprzyjemny zapach w poraŜonych przez grzyby
pomieszczeniach
Widoczne chodniki larw przy rozłupaniu drewna
Zmiana barwy drewna. Barwa biała, Ŝółta,
kremowa - rozkład jasny B. brunatne - rozkład
brunatny, B. szara - rozkład szary.
Wysypująca się mączka drzewna i odchody larw
Zmniejszenie cięŜaru objętościowego.
Rozsypywanie się drewna przy długotrwałym
drąŜeniu chodników
Zmniejszenie wytrzymałości
Zmniejszenie wytrzymałości
Ceramika, beton, zaprawa i kamień
W przypadku bakterii korozyjne działanie opiera się przede wszystkim na zmianach chemicznych
porażonego materiału, które z czasem prowadzą do jego niszczenia. Przykładowo bakterie wytwarzające
kwasy są w stanie obniżyć pH murów ceramicznych z 6-8 do wartości 4-5. Rozwój bakterii prowadzi do:
powstawania tzw. nadżerek na styku cegła zaprawa, ubytków zaprawy w fugach i jej rozluźniania nawet do
głębokości powyżej 10cm. Dość podobnie wygląda korozja betonów, gdzie jedna z bakterii podczas
tworzenia kwasu siarkowego może obniżyć pH nawet do wartości 1-2, powodując dość istotną degradację
jego powierzchni.
Wpływ grzybów na materiały nieorganiczne ma charakter pośredni. Rozrastająca się grzybnia czy też
sznury w przypadku grzybów domowych mogą porastać materiały powodując na ich powierzchni szereg
zmian. Dochodzi do miejscowego zawilgacania, pojawiają się przebarwienia i wysolenia soli mineralnych, a
z czasem rozwoju korozji chemicznej. Grzyby pobierając pokarm z materiałów organicznych zużywają
jedynie część jego na rozwój. Pozostała wydzielana jest w postaci produktów przemiany materii. Powstaje
duża ilość wody, dwutlenku węgla i kwasów. Dwutlenek węgla wytworzony przez grzyby powoduje korozję
zapraw zamieniając węglan wapnia w łatwo rozpuszczalny kwaśny węglan wapnia.
Korozja biologiczna materiałów nieorganicznych powodowana przez mszaki, porosty i glony może mieć
różnorodny charakter. Organizmy te mogą powodować uszkodzenia mechaniczne na skutek samego
zasiedlenia oraz powiększać stopień degradacji podczas wzrostu. Porosty i mszaki chłoną wilgoć z
powietrza powodując miejscowe zawilgocenia. Woda ta wnikając w szczeliny może zamarzać powodując
dodatkowo szkody mrozowe. Wszystkie wymienione organizmy obumierając tworzą warstwę humusu, na
której mogą rozwijać się rośliny nasienne. Podczas rozwoju wytwarzają dodatkowo duże ilości kwasów
powodując korozję chemiczną.
Inne materiały
Korozja biologiczna nie ogranicza się jedynie do materiałów wymienionych powyżej. Destrukcyjne działanie
organizmów żywych, dotyczy także innych materiałów wbudowanych lub stanowiących wyposażenie
budynku. Korozji ulegają tkaniny i wykładziny z surowców naturalnych i sztucznych, powłoki malarskie
i lakiernicze, kleje, tworzywa sztuczne i bitumy.
Największym zagrożeniem dla wymienionych materiałów, bez względu na ich pochodzenie, są grzyby-
pleśnie i bakterie. Dzięki temu, że obydwie grupy mogą rozwijać się na podłożu niestanowiącym ich
pożywienia, są w stanie porazić praktycznie wszystkie elementy budynku i wyposażenia. Powstające
zniszczenia mają charakter powierzchniowy, co w połączeniu z często dużymi powierzchniami porażeń
powoduje negatywne zmiany estetyczne. W większości przypadków skutki korozji są łatwe do usunięcia.
Niestety część materiałów przede wszystkim pochodzenia organicznego ulega całkowitemu zniszczeniu.
SOLE W OBIEKTACH BUDOWLANYCH
PROCESY NISZCZENIA ZWIĄZANE Z DZIAŁANIEM SOLI
Sole rozpuszczalne w wodzie należą do najgroźniejszych czynników niszczących obiekty budowlane. Dość
często można się spotkać ze stwierdzeniem, że to właśnie one są przyczyną największych zniszczeń w
obrębie przyziemia budynku. Ich wysokie stężenia mogą prowadzić niekiedy do całkowitego zniszczenia
zasolonych partii budynku. Nośnikiem soli w materiałach budowlanych jest woda, a zniszczenia powstają
na skutek procesów krystalizacji soli podczas jej odparowywania. Dlatego też wysolenia w dużej mierze
odpowiadają miejscom o podwyższonej wilgotności.
POWSTAWANIE SOLI
Z punktu widzenia chemicznego sole to substancje powstające w wyniku reakcji zobojętniania kwasu
zasadą. Odczyn soli zależy od tego, jakie substancje brały udział w procesie jej tworzenia.
W przypadku mocnego kwasu i zasady oraz słabego kwasu i zasady będzie on zbliżony do obojętnego. Sole
mogą mieć również odczyny kwaśne przy mocnym kwasie i słabej zasadzie i zasadowe w układzie
odwrotnym.
Pamiętać należy, że związki te mogą wtedy reagować z materiałami budowlanymi tak jak odpowiadające im
kwasy i zasady.
Najczęściej spotykane sole w obiektach budowlanych
RODZAJ SOLI
Nazwa (w nawiasach podano niektóre nazwy zwyczajowe, kursywą mineralogiczne)
Siarczany
Na
2
SO
4
*10 H
2
O
Na
2
SO
4
K
2
SO
4
CaSO
4
*2 H
2
O
MgSO
4
*7 H
2
O
Siarczan sodu (uwodniony),
mirabilit
, (sól glauberska)
Siarczan sodu bezwodny ,
thenardyt
Siarczan potasu
Siarczan wapnia dwuwodny ,
gips
(gips)
Siarczan magnezu
epsomit,
(sól gorzka)
Azotany
NaNO
3
KNO
3
NH
4
NO
3
Ca(NO
3
)
2
* H
2
O
Mg(NO
3
)
2
*6 H
2
O
Azotan sodu (saletra sodowa)
Azotan potasu (saletra potasowa)
Azotan amonu (saletra amonowa)
Azotan wapnia
Azotan magnezu
Chlorki
NaCl
KCl
NH
4
Cl
CaCl
2
*6 H
2
O
MgCl
2
*6 H
2
O
Chlorek sodu
halit
(sól, sól kuchenna)
Chlorek potasu
sylwin
Chlorek amonu (salmiak)
Chlorek wapnia
Chlorek magnezu
bischofit
Węglany
Na
2
CO
3
* 10 H
2
O
Na
2
CO
3
* H
2
O
NH
4
CO
3
Węglan sodu uwodniony ,
natryt
(soda)
Węglan sodu
Węglan amonu
ŹRÓDŁA ZASOLENIA
•
zanieczyszczenie materiałów budowlanych
•
zanieczyszczenia atmosferyczne
•
awarie instalacji wodno-kanalizacyjnej
•
nieodpowiednia renowacja
•
niewłaściwe składowanie środków chemicznych
•
kontakt z wodą morską
DYSTRYBUCJA SOLI W PRZEGRODACH
Mechanizm korozyjnego działania soli opiera się na procesach chemicznych i fizycznych, a substancją
warunkującą procesy niszczenia jest woda. Sole jako substancje stałe nie przemieszczają się samoczynnie
w materiałach. Dlatego też w procesach korozyjnych udział mają te, które bardzo dobrze i dobrze
rozpuszczają się w wodzie. W postaci roztworu docierają wszędzie tam gdzie transportowana jest woda.
Kumulacja ich następuje w miejscu, gdzie odparowuje woda. Zjawisko przemieszczania się soli nazywamy
migracją do powierzchni. Wraz ze wzrostem stężenia roztworu sole zaczynają krystalizować, aż do czasu
całkowitego ich wykrystalizowania. W wewnętrznych partiach materiału budowlanego pozostaje niewielka
ilość soli, natomiast główna ich ilość osadza się w porach powierzchniowych, bądź na jego powierzchni.
NISZCZĄCE DZIAŁANIE SOLI
KRYSTALIZACJA
Destrukcyjne działanie soli może mieć efekt wieloraki. Przy ciągłym transporcie roztworu soli, jej
krystalizacja następuje na powierzchni elementu. Możemy wtedy mówić o mniejszym bezpośrednim
zagrożeniu destrukcją, ale znacznym pogorszeniu estetyki powierzchni materiału. Sole na powierzchni
materiału krystalizować mogą w postaci plam, zacieków, wykwitów, puszystych nalotów i szklistych
powłok. Forma ta zależy rodzaju i ilości soli, a również od warunków w jakich następuje krystalizacja.
W sytuacji, gdy prędkość dostarczania roztworu jest mniejsza ma miejsce odparowywanie wilgoci w głębi
muru i krystalizacja wewnątrz przypowierzchniowych jego warstw. Taki przebieg zjawiska powoduje
znacznie poważniejszą korozję murów. Do pewnego czasu brak jest widocznych efektów degradacji,
następnie dochodzi do uszkodzeń znacznie poważniejszych niż w pierwszym przypadku. Uszkodzeniu
ulegają wtedy całe fragmenty wypraw tynkarskich, czy też zewnętrznych powierzchni murów.
HIGROSKOPIJNOŚĆ
Część soli wykazuje właściwości higroskopijne, tak więc do rozpuszczania nie potrzebuje wody w postaci
ciekłej. Wystarczające jej ilości pobierają z wilgotnego powietrza. Efektem takiego procesu są lokalne
zawilgocenia, widoczne na murach i tynkach, w formie ciemnych i wilgotnych plam. Materiały zawierające
duże ilości soli pozostają wilgotne przez długi okres w ciągu roku.
HYDRATACJA
-
Uwadnianie oznacza, że takie same pod kątem chemicznym sole mogą tworzyć różne kryształy.
-
Zmiana stopnia uwodnienia powoduje również zmianę objętości kryształów.
-
W określonych warunkach temperaturowych nawet sole, które już wykrystalizowały mogą zmienić
swoją objętość.
-
Ciśnienie wspomnianej hydratacji jest na tyle wysokie, że powoduje podobne skutki jak przy krystalizacji
WZROST STĘŻENIA
ZMIANA ODCZYNU ROZTWORU
Wraz z jego wzrostem stężenia rośnie ilość soli wypełniających kapilary. Maga być one wypełnione
szczelniej i wywierać na nie silniejszy nacisk. Przy niewielkich ich ilościach sole mogą być absorbowane na
ściankach kapilar i tak się rozkładać na ich powierzchni, że nie będzie zachodziło działanie niszczące. Gdy
będą one zbyt małe nie pomieszczą dużej ilości wytrąconych soli.
Odczyn roztworu wpływa także negatywnie na intensywność zniszczeń. Dzieję się tak np. w przypadku
obecności w roztworze soli słabej zasady i silnego kwasu, może wtedy nastąpić chemiczny rozkład węglanu
wapnia i glinokrzemianów.
METODA BADANIA
Do najczęściej stosowanych metod analizy zasolenia murów należy chromatografia cieczowa, oraz gotowe
testy chemiczne.
Podstawowe zalety pierwszej z nich to :
•
możliwość jednoczesnego oznaczania do kilkunastu jonów w próbce;
•
krótki czas analizy;
•
wykrywalność bardzo niskich stężeń;
•
niewielka ilość próbki do analizy oraz prosty sposób przygotowania
TESTY CHEMICZNE
miareczkowanie
kolorymetria
DOPUSZCZALNE ZAWARTOŚCI SOLI W MURACH
[%]
niskie
ś
rednie
wysokie
chlorki
< 0,2
0,2 – 0,5
> 0,5
azotany
< 0,1
0,1 – 0,3
> 0,3
siarczany
< 0,5
0,5 – 1,5
> 1,5
Uzyskane wyniki pozwalają wnioskować o zagrożeniu występującym w badanej partii muru, rozkładzie
zasolenia, a także planować ewentualne działania naprawcze. Na ich podstawie projektuje się prace mające
na celu odsolenie lub też ograniczenie procesów związanych z niszczącym działaniem soli.
PARAMETRY WYBORU METODY OGRANICZANIA DZIAŁANIA SOLI
Wybór jednej z metod wymaga określenia wielu parametrów dotyczących zarówno samego obiektu jak i
soli obciążających jego elementy. Do najważniejszych zalicza się:
Usytuowanie, kształt i wymiary obiektu.
Rodzaj właściwości fizyko-chemiczne materiału zasolonego.
Źródła i stopień zasolenia oraz zakres degradacji.
Skład jakościowy i ilościowy soli oraz rozmieszczenie soli w strukturze materiału.
Sposób wykończenia warstwy licowej muru.
UWARUNKOWANIA KONSERWATORSKIE
•
Wybór metody powinien umożliwiać łatwe usunięcie soli z murów bez naruszenia autentycznego
wyglądu i barwy zabytku.
•
Zastosowana metoda nie powinna osłabiać właściwości mechaniczny materiału ani naruszać jego
powierzchni ani warstw głębszych.
•
Nie powinna wpływać negatywnie na stan zachowania w późniejszym okresie.
•
Zastosowane substancje nie mogą być higroskopijne i nie mogą wytwarzać produktów ubocznych,
rozpuszczalnych w wodzie, które mogłyby wpłynąć niszcząco na materiał.
METODY OGRANICZANIA NISZCZĄCEGO DZIAŁANIA SOLI
1.
Usuwanie zasolenia.
2.
Przeprowadzenie soli w postać nierozpuszczalną lub trudno rozpuszczalną.
3.
Metody chowania zasolenia
4.
Tynki renowacyjne.
NAJWAŻNIEJSZE METODY USUWANIA ZASOLEŃ
Usuwanie soli na drodze dyfuzji
metoda kąpieli statycznej i dynamicznej
metoda dyfuzji soli do kompresów
Odsalanie na drodze działania stałego pola elektrycznego
metoda odsalania na drodze elektroosmotycznej
metoda elektrodializy membranowej
PRZEPROWADZENIE SOLI W POSTAĆ NIEROZPUSZCZALNĄ LUB TRUDNO ROZPUSZCZALNĄ
Metody ograniczania soli na drodze chemicznej mają szereg wad, które bardzo często okazują się
dyskryminującymi. Do najważniejszych zalicza się:
•
Ograniczają się tylko do części soli.
•
Są częściowo sprzeczne z uwarunkowaniami konserwatorskimi.
•
Wprowadzenie preparatów w nadmiarze może prowadzić do zwiększenia ilości soli w materiale.
•
Preparaty neutralizujące są niebezpieczne dla zdrowia
METODY CHOWANIA ZASOLENIA
Podstawowe rozwiązania polegają na zasłanianiu zasolonych partii muru. Wykorzystywane są do tego
konstrukcje z materiałów zarówno murowych jak i wykończeniowych rzadziej izolacyjnych.
Mają one postać ekranów odsuniętych od muru, ścianek dostawianych do muru, konstrukcji na rusztach,
powłok nakładanych na zasolone powierzchnie itp.
Większość tych metod jest niezgodna z wytycznymi konserwatorskimi, z tego też powodu nie powinna być
stosowana w obiektach zabytkowych. Poza tym należy pamiętać, że są to metody pozorne. Nie rozwiązują
problemu korozyjnego działania soli, a dają jedynie chwilowy efekt estetyczny.
TYNKI RENOWACYJNE
Od wielu lat zdecydowanie najlepsze wyniki w neutralizacji zasolenia osiągane są przy zastosowaniu
systemów tynków renowacyjnych. Celowo użyte tu zostało sformułowanie „system”, gdyż tynki
renowacyjne to nie jedynie sama zaprawa o ściśle określonych parametrach.
W skład systemu tynków renowacyjnych wchodzą najczęściej: tynk w postaci obrzutki, tynk podkładowy o
zwiększonej zdolności „magazynowania soli”, tynk renowacyjny wierzchni oraz składniki dodatkowe:
powłoki malarskie, ewentualnie cienkie tynki wykończeniowe.
TYNKI RENOWACYJNE WTA
Wspomniany skrót oznacza niemiecki zespół naukowo-techniczny ds. Utrzymania Budowli i Konserwacji
Zabytków. Obecnie „obowiązująca” instrukcja WTA nr 2-9-04/D określa parametry i wymagania, jakim musi
odpowiadać dany tynk, aby można było go nazwać renowacyjnym WTA. Obecnie na rynku funkcjonuje
duża liczba firm oferujących tynki renowacyjne, jednak nieliczne mogą poszczycić się dopiskiem
oznaczającym zgodność z niezwykle rygorystycznymi wymaganiami niemieckiego zespołu.
Do podstawowych wymogów charakteryzujących tynki renowacyjne WTA zaliczyć można:
•
Bardzo wysoką porowatością, dla tynk podkładowego-magazynującego sole - >20% w świeżej
zaprawie i >45% w stwardniałej oraz dla tynku renowacyjnego odpowiednio >25% i >40%.
•
Możliwie niski współczynnik oporu dyfuzyjnego dla pary wodnej μ, dla podkładowego >18, w
przypadku renowacyjnego >12.
•
Odpowiednio dobraną przewodność kapilarną oraz niską głębokość wnikania wody (nasiąkliwość
powierzchniową).
•
Tynki wykonywane są fabrycznie w postaci suchej mieszanki.
Dodatkowo nie bez znaczenia pozostają parametry związane z: wytrzymałością na ściskanie,
mrozoodpornością, hydrofobowością i odpornością na działanie soli budowlanych.
Do podstawowych czynności związanych z wykonaniem pełnego systemu tynków renowacyjnych należy:
•
Przygotowanie tynkowanego podłoża.
•
Impregnacja muru środkami grzybobójczymi.
•
Wykonanie półkryjącej obrzutki z dodatkiem materiału poprawiającego przyczepność kolejnej
warstwy.
•
Wykonanie tynku magazynującego o grubości wynikającej z obciążenia muru solami
rozpuszczalnymi w wodzie.
•
Wykonanie warstwy renowacyjnej.
•
Szpachlowanie powierzchni gładzią wygładzającą (w razie konieczności).
•
Wykonanie malatury farbą o możliwie niskim oporze dyfuzyjnym.
WNIOSKI
Sole budowlane należą do najważniejszych czynników odpowiedzialnych za destrukcję materiałów.
Metody usuwania zasoleń należy poprzedzić dogłębną analizą przyczyn zasolenia.
Konieczne jest analiza jakościowa i ilościowa soli.
Usuwanie zasoleń jest procesem uciążliwym i skomplikowanym.
Odsalanie elementów drobnowymiarowych (rzeźby) jest skuteczne.
W obiekty budowlanych problem zasoleń, mimo wielu metod odsalania, nie jest do końca
rozwiązany.
W obiektach budowlanych najlepsze rezultaty daje stosowanie tynków renowacyjnych.
WILGOTONOŚĆ
Wilgotnością materiału zwykło się określać względną zawartość wody w materiale. Może ona być wynikiem
stanu naturalnego lub też czynników zewnętrznych. Pisząc o wilgotności mamy na myśli wodę związaną
chemicznie, fizyko-chemicznie i fizyko-mechanicznie.
Formy występowania wilgoci
•
Woda związana chemicznie znajduje się w strukturze niektórych materiałów w ścisłych stosunkach
ilościowych. Jest ona silnie związana z ciałem stałym i oddzielić ją można tylko przez prażenie w
odpowiednio wysokiej temperaturze, zależnej od składu chemicznego materiału, lub na drodze reakcji
chemicznych.
•
Woda związana fizyko-chemicznie w materiałach budowlanych występuje na rozwiniętej powierzchni
porów i kapilar materiału. Zjawisko to związane jest z istnieniem tzw. sił van der Waalsa oddziaływujących
na cząstki gazu w pobliżu powierzchni ciała stałego. Woda związana fizyko-chemicznie nazywana jest
inaczej sorpcyjną.
•
Całkowite zapełnienie makrokapilar może nastąpić jedynie w drodze bezpośredniego styku materiału z
wodą, przy czym woda w materiale związana będzie siłami kapilarnymi (woda związana fizyko-
mechanicznie).
WILGOTNOŚĆ MATERIAŁÓW
W budownictwie najczęściej używa się pojęcia tzw. wilgotności masowej. Wartość ta wyrażana jest
stosunkiem procentowym masy wody zawartej w badanym materiale do jego masy w stanie suchym.
WILGOTNOŚĆ MASOWA
w
m
- wilgotność masowa [%]
m
w
- masa próbki wilgotnej [kg, g]
m
s
- masa próbki o wysuszenia do masy stałej [kg, g]
m
wody
- masa wody znajdującą się w próbce [kg, g]
Dodatkowo oznaczana jest również wilgotność objętościowa w postaci procentowego stosunku objętości
wody w badanym materiale do objętości materiału.
WILGOTNOŚĆ OBIĘTOŚCIOWA
w
o
- wilgotność objętościowa [%]
m
w
- masa próbki wilgotnej [kg, g]
m
s
- masa próbki o wysuszenia do masy stałej [kg, g]
ρ
o
- gęstość objętościowa danego materiału [kg/dm3, g/cm3],
ρ
w
-gęstość wody [kg/dm3, g/cm3].
METODY BADAŃ
Pomiar bezpośredni - pomiar, którego wynik otrzymuje się na podstawie bezpośredniego wskazania
narzędzia pomiarowego, wywzorcowanego w jednostkach miary mierzonej wielkości.
Pomiar pośredni - pomiar, którego wynik otrzymuje się na podstawie bezpośredniego pomiaru innych
wielkości, opierając się na znanej zależności między tymi wielkościami a wielkością mierzoną.
Norma PN-EN ISO 12570 „Cieplno-wilgotnościowe właściwości materiałów i wyrobów budowlanych.
Określanie wilgotności przez suszenie w podwyższonej temperaturze.”
Przypomnijmy, że PN-82/B-02020 i PN-91/B-02020 miały tytuł „Ochrona cieplna budynków. Wymagania i
obliczenia". Od 1998 r. wymagania ochrony cieplnej budynków zostały przejęte przez rozporządzenie w
sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, a obliczenia
zostały przyjęte w PN-EN ISO 6946:1998 tylko w zakresie oporu cieplnego i współczynnika przenikania
ciepła.
*100%
*100%
wody
w
s
m
s
s
m
m
m
w
m
m
−
=
=
*100%
w
s
w
o
s
o
m
m
w
m
ρ
ρ
−
=
Ocena przegród budowlanych z uwagi na stan wilgotnościowy znalazła się, więc od 1998 r. poza
normalizacją. Należy podkreślić, że również w przejmowanych normach europejskich nie ma normy
poświęconej kompleksowej ocenie stanu wilgotnościowego przegród.
POBÓR PRÓBEK
•
Próbki pobierane powinny być z głębokości 1/3 – 1/4 grubości muru.
•
W celu określenia rozkładu zawilgocenie w zależności od wysokości muru badanie należy wykonać
w poziomie posadzki (wewnątrz obiektu) lub terenu (na zewnątrz) oraz przynajmniej jeden pomiar
powyżej pierwszego (np. na wysokości 1m). W miejscach gdzie wysokość została zmieniona
każdorazowo należy dokonać jej pomiaru.
•
Materiał do badań musi pochodzić z całej długości otworu.
•
Zwiercinę należy umieścić w szczelnym opakowaniu i w przypadku konieczności transportu
przechowywać w lodówce, (jeżeli oznaczenie wilgotności wykonywane jest w dłuższym okresie od
momentu pobrania próbek). W przypadku kilkudniowych badań na obiekcie próbki można zamrozić
i w takim stanie przewozić do laboratorium.
•
Otwory, z których pobierany jest materiał do badań należy uzupełnić materiałem zgodnym z
pobranym z muru.
•
Należy wykonać dodatkową dokumentację fotograficzną miejsc poboru. Umożliwi to późniejsze
naniesienie punktów na dokumentację rysunkową.
BADANIA LABORATORYJNE
Aparatura badawcza powinna zawierać:
•
Suszarkę zdolną do utrzymywania temperatury suszenia minimum 105oC z dokładnością +/- 2oC i
wilgotności względnej na poziomie mniejszym niż 10%
•
Wagę pozwalającą na ważenie próbek do badań z niepewnością nie większą niż 0,1% ich masy
•
Eksykator
Podział metod pośrednich badania wilgotności
Metody chemiczne.
•
karbidowa
•
Karla-Fishera
•
papierków wskaźnikowych
Metody fizyczne:
-ELEKTRYCZNE:
-mikrofalowa
-dielektryczna
-opornościowa
Nieelektryczne
•
ekstrakcyjna
•
jądrowe
•
jądrowego rezonansu magnetycznego
•
oparta na równowadze ciśnień cząstkowych pary oparte na pomiarze właściwości cieplnych
Dopuszczalne wilgotności materiałów w zewnętrznych przegrodach budowlanych.
Lp.
Rodzaj materiału lub
przegrody
Wilgotność przed okresem
zawilgoceni [%]
Dopuszczalny przyrost
wilgotności [%]
1.
ś
ciana z cegły ceramicznej
1,5
1,5
2.
ś
ciana z pustaków
ceramicznych
1
2
3.
ś
ciana z cegły silikatowej
3
2
4.
beton komórkowy
3
4
Dopuszczalna wilgotność podstawowych materiałów budowlanych w przegrodach zewnętrznych
budynków ogrzewanych (wg badań ITB).
STOPNIE ZAWILGOCENIA
STOPNIE ZAWILGOCENIA MURÓW CEGLANYCH
I
0 – 3 %
Mury o dopuszczalnej wilgotno
ś
ci
II
3 % - 5 %
Mury o podwy
Ŝ
szonej wilgotno
ś
ci
III 5 % - 8 %
Mury
ś
rednio wilgotne
IV 8 % - 12 % Mury mocno wilgotne
V
> 12 %
Mury mokre
Badania dodatkowe
W przypadku badań wilgotnościowych w określonych sytuacjach samo wyznaczenie wilgotności masowej
może okazać się niewystarczającym. Pełne zrozumienie procesów odpowiadających za występowanie
zawilgoceń oraz zachowania badanych materiałów wobec wody jest możliwe po wykonaniu dodatkowych
badań.
Do najważniejszych możemy zaliczyć:
•
GĘSTOŚĆ
•
GĘSTOŚĆ POZORNĄ
•
SZCZELNOŚĆ
•
POROWATOŚĆ
•
SORPCJĘ
•
HIGROSKOPIJNOŚĆ
•
KAPILARNOŚĆ
•
NASIĄKLIWOŚĆ
•
DYFUZYJNOŚĆ
•
ZDOLNOŚĆ WYSYCHANIA
Higroskopijność
•
Jest to zdolność materiału do wchłaniania pary wodnej z otoczenia. Materiały charakteryzujące się
tą właściwością mają zwilżane i łatwo nasycające się parą wodną kapilary. Wielkość tę oznaczyć
można wzorem:
Gdzie:
m
w
-masa próbki wilgotnej [kg, g], zawilgoconej do stałej masy w eksykatorze nad woda
m
s
-masa próbki o wysuszenia do masy stałej [kg, g]
* 1 0 0 %
w
s
s
m
m
H
m
−
=
Kapilarność
Jest to zjawisko związane ze zwilżaniem powierzchni kapilar przez ciecz, do którego dochodzi na skutek
działania sił adhezji i napięcia powierzchniowego Warunkiem wystąpienia zjawiska jest otwarty system
połączonych ze sobą porów i kapilar oraz możliwość zwilżania powierzchni kapilar przez ciecz.
Zjawisko to może być wyrażone wzorem:
Gdzie:
K -kapilarność [cm/s],
h -wysokość [cm] podciągania wody w czasie t,
t
-czas podciągania wody [s] na wysokość h.
Nasiąkliwość
Jest to parametr określający ilość wody, którą materiał może wchłonąć i utrzymać. W praktyce stanowi
maksymalną wilgotność materiału. Nasiąkliwość masowa (wagowa) nm [%] oznacza stosunek wody
chłonności przez próbkę do masy próbki w stanie nasyconym.
Gdzie:
n
m
-nasiąkliwość masowa [%]
m
n
-masa próbki w stanie nasycenia wodą [kg, g]
m
s
-masa suchej próbki [kg, g]
m
wody
-masa wody znajdującą się w próbce [kg, g]
Dyfuzja pary wodnej
Parametr ten pozwala ocenić szczelność przegrody (warstwy). Istotą tego zjawiska jest „przechodzenie"
cząstek pary wodnej przez przegrodę, na skutek różnicy stężeń po obu stronach przegrody. Zjawisko to
definiuje współczynnik przepuszczalności pary wodnej δ:
Gdzie:
δ - współczynnik przepuszczalności pary wodnej,
m - masa pary wodnej [g] przenikającą przez przegrodę w czasie t,
d - grubość przegrody lub warstwy materiału [m],
F - powierzchnia przegrody[m
2
],
Δp - różnica ciśnień [Pa] pary wodnej po oby stronach przegrody.
ŹRÓDŁA ZAWILGOCENIA
Źródłem zawilgocenia może być woda:
Technologiczna
- Opadowa
Gruntowa, podciągana kapilarnie
- Pochodząca z kondensacji pary wodnej
Wilgoć sorpcyjna
- Pochodząca z awarii instalacji
Generowana przez człowieka
Technologiczna wprowadzana do obiektu.
Zawilgocenia powstają w wyniku:
•
naturalnej wilgoci wbudowywanych materiałów,
•
wody wprowadzanej w procesie wznoszenia,
•
wody wykorzystywanej do pielęgnacji betonu,
•
opadów atmosferycznych (składowanie)
Źródło to ma szczególne znaczenie w przypadku budynków wznoszonych w technologii tradycyjnej z dużym
udziałem procesów mokrych.
W trakcie eksploatacji budynku przegrody te powinny stopniowo wysychać, a długość okresu wysychania
zależy od rodzaju użytego materiału, konstrukcji obiektu i grubości przegrody oraz od temperatury i
wilgotności względnej powietrza.
h
K
t
=
*100%
*100%
wody
n
s
m
s
s
m
m
m
n
m
m
−
=
=
*
* *
m d
F t
p
δ
=
∆
Pochodząca z opadów atmosferycznych.
Wody atmosferyczne, pochodzące z opadów deszczu i topnienia śniegów, działają bezpośrednio na
nadziemną część budowli wywołując korozję ługującą i mrozową, a wsiąkając w grunt, mogą powodować
zawilgocenie podziemnych części obiektów.
Elementy budynku szczególnie narażone na wody opadowe:
*Dachy i stropodachy
*Ściany
*Cokoły
*Ściany piwnic
*Fundamenty
Woda gruntowa
Ściany fundamentów i piwnic oraz posadzek leżących bezpośrednio na ziemi są zagrożone wilgocią
gruntową, a także wodami gruntowymi, jeśli występują one na małej głębokości. Zawilgocenie zagraża nie
tylko podziemnym częściom budynku. Może ono zostać przeniesione na wyższe, leżące ponad ziemią części
budynku na skutek zjawiska podciągania kapilarnego. Podciąganie kapilarne polega na transportowaniu
wody i powolnym nasiąkaniu obszarów materiału niemających bezpośredniego kontaktu ze źródłem
wilgoci. Podciąganie kapilarne z fundamentów i piwnic może być powodem zawilgocenia ścian do
wysokości kilku metrów. Wody znajdujące się w gruncie, które działają na podziemne części budynków
występują w postaci wody:
błonkowej - która stanowi otoczkę poszczególnych ziaren gruntu i nie ma większego znaczenia w gruntach
sypkich, takich jak piaski czy żwiry. Wilgoć gruntu w warstwie wody błonkowej wynosi około 60 %.
kapilarnej - wypełnia pory między ziarnami gruntu w wyniku działania napięcia powierzchniowego.
Całkowite wypełnienie porów występuje w pobliżu poziomu wody gruntowej, wilgotność wynosi gruntu
wynosi tam 100 %.
Kondensacyjna.
Związana z wykraplaniem się nadmiaru pary wodnej, występuje przede wszystkim w pomieszczeniach gdzie
odbywają się procesy mokre (pranie, suszenie, gotowanie). Do podstawowych przyczyn kondensacji pary
wodnej możemy zaliczyć: zbyt małą izolacyjność termiczną ścian, bardzo dużą bezwładność termiczną
budynku oraz niewydolność instalacji wentylacyjnej.
Para wodna może skraplać się na powierzchni lub w wewnętrznych warstwach przegrody, w zależności od
ich własności fizycznych i warunków otoczenia.
WARUNKI TECHNICZNE, JAKIM POWINNY ODPOWIADAĆ BUDYNKI I ICH USYTUOWANIE
Dz.U.Nr 75 (12.04.02) wraz ze zmianami Dz.U.Nr 109 (07.04.04)
Dział X, 2.2. Punkt rosy
W budynku mieszkalnym, zamieszkania zbiorowego, budynku użyteczności publicznej, a także w budynku
produkcyjnym opór cieplny nieprzezroczystych przegród zewnętrznych powinien umożliwiać utrzymanie na
wewnętrznych jej powierzchniach temperatury wyższej co najmniej o 1°C od punktu rosy powietrza w
pomieszczeniu, przy obliczeniowych wartościach temperatury powietrza wewnętrznego i zewnętrznego
oraz przy obliczeniowej wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu, obliczonej zgodnie z Polską
Normą dotyczącą parametrów obliczeniowych powietrza wewnętrznego.
V
i
≥t
s
+1ºC.
Pomiar temperatury powierzchni elementu
Pirometr – przyrząd pomiarowy do bezdotykowego pomiaru temperatury. Działa w oparciu o analizę
promieniowania cieplnego emitowanego przez badane ciało.
Wszystkie ciała o temperaturze wyższej od temperatury zera bezwzględnego emitują promieniowanie
cieplne o podobnej charakterystyce zwanej promieniowaniem ciała doskonale czarnego.
Temperatura obliczeniowa wewnętrznej powierzchni elementu
υ
i
=t
i
-U
c
*(t
i
-t
e
)*R
i
υ
i
- temperatura obliczeniowa wewnętrznej powierzchni elementu [°C]
t
i
- temperatura obliczeniowa powietrza wewnętrznego [°C]
t
e
- temperatura obliczeniowa powietrza zewnętrznego [°C]
U
c
- współczynnik przenikania ciepła przegrody [ W/m
2
*K]
Ri - opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody [m
2
*K/W]
Uwaga:
Przy sprawdzaniu minimalnej temperatury wewnętrznej powierzchni przegród nieprzezroczystych należy
przyjmować wartość R
i
równą 0,167 [m
2
*K/W]
Przykładowo dla t
i
=20°C t
e
=-10°C oraz U
c
= 0,30 W/m
2
*K
υ
i
=
20-0,65*(20 - - 10)*0,167
υ
i
= 16,74 °C
Pomiar wilgotności powietrza
Przyrządy do pomiaru wilgotności powietrza noszą nazwę higrometrów (z greckiego hygros - wilgotny,
mokry). Wyjątkiem jest psychrometr (psychros - zimny, chłodny) czyli przyrząd oparty na termometrze
suchym i wilgotnym.
Zmieniającą się zawartość pary wodnej w powietrzu próbowano określać na przełomie XV i XVI wieku. W
1500 roku Leonardo da Vinci zbudował pierwszy higrometr. Była to kula bawełniana lub wełniana, która
zmieniała swoją masę absorbując wilgoć z atmosfery. Kule tę powieszono na wadze, której wychylenia
wskazywały wilgotność otoczenia.
Negatywne skutki zawilgocenia
•
Zmniejszenie izolacyjności cieplnej przegród
•
Obniżenie wytrzymałości materiałów
•
Procesy niszczenia związane z występowaniem soli
•
Wzrost zagrożenia korozją biologiczną
•
Przyśpieszenie procesu starzenia obiektu
•
Pogorszenie mikroklimatu
Obniżenie izolacyjności cieplnej materiałów
Zjawisko zwiększania się przewodności cieplnej materiału wraz ze wzrostem jego zawilgocenia
obserwowano już od dawna. . Z badań wynika, że w przybliżeniu można przyjąć liniową zależność
współczynnika przewodności cieplnej od wilgotności materiału
gdzie: λ(w) = λ
0
+ α*w
λ
0
- współczynnik przewodności cieplnej materiału suchego, W/(m*K),
λ - współczynnik przewodności cieplnej materiału wilgotnego, W/(m*K),
w - wilgotność objętościowa materiału,
α - współczynnik zależny od własności materiału, W/(m*K);
Już kilkuprocentowy wzrost zawilgocenia powoduje znaczne, dodatkowe straty ciepła i możliwość
przemarzania zawilgoconych przegród. Przykładowo: cegła ceramiczna w warunkach średnio wilgotnych
ma współczynnik przewodzenia ciepła
λ
=0,77 W/m*K, a dla wilgotności 15% wynosi on już około 1,6
W/m*K. Ponad dwukrotny wzrost
λ
, w przypadku murów jednowarstwowych, powoduje analogiczne
obniżenie oporu cieplnego muru.
Obniżenie wytrzymałości materiałów i nośności elementów konstrukcyjnych
Nadmierne zawilgocenie ma zdecydowanie niekorzystny wpływ na większość materiałów budowlanych.
Podstawowym problemem jest degradacja materiałów wykończeniowych: tynków, malatur, wszelkiego
rodzaju materiałów okładzinowych oraz elementów drewnianych i drewnopochodnych. Na skutek ich
niewielkiej odporności na wilgoć dochodzi często do nieodwracalnych zniszczeń.
Zawilgocone materiały ulegają przyspieszonemu niszczeniu również na skutek cyklicznego zamrażania
i odmrażania wody zawartej w porach i kapilarach. Zjawisko to jest szczególnie widoczne na zewnątrz
obiektu: w przyziemiu i w miejscach gdzie dochodzi do kontaktu wody z materiałem.
Zawilgocenie materiałów powoduje również przyspieszenie korozji chemicznej elementów metalowych
obiektu.
Procesy niszczenia związane z działaniem soli
Sole rozpuszczalne w wodzie należą do najgroźniejszych czynników niszczących obiekty budowlane. Dość
często można się spotkać ze stwierdzeniem, że to właśnie one są przyczyną największych zniszczeń
w obrębie przyziemia budynku. Ich wysokie stężenia mogą prowadzić niekiedy do całkowitego zniszczenia
zasolonych partii budynku.
Nośnikiem soli w materiałach budowlanych jest woda, a zniszczenia powstają na skutek procesów
krystalizacji soli podczas jej odparowywania.
Zagrożenie korozją biologiczną
Korozją zwykło się nazywać procesy niszczące mikrostrukturę danego materiału, pod wpływem środowiska,
w którym się on znajduje. Prowadzą one do jego częściowego zniszczenia lub też całkowitego rozpadu.
Najczęściej korozja kojarzona jest z materiałami metalowymi, w rzeczywistości zjawiska te dotyczą
niemalże wszystkich materiałów wykorzystywanych w budownictwie.
•
Korozja chemiczna - korozja spowodowana działaniem związków chemicznych, z wyłączeniem sytuacji,
w których reakcji towarzyszy przepływ prądu,
•
Korozja elektrochemiczna - korozja spowodowana działaniem substancji chemicznych, gdy reakcjom
chemicznym towarzyszy przepływ prądu,
•
Korozja fizyczna; kawitacja (zjawisko wywołane zmiennym polem ciśnień cieczy), abrazja (ścieranie
materiału), korozja naprężeniowa (w skutek stałego naprężenia technologicznego lub eksploatacyjnego),
•
Korozja
mechaniczna;
mrozowa,
przy
wysokiej
temperaturze,
insolacyjna
(oddziaływanie
promieniowania słonecznego),
•
Korozja biologiczna (biokorozja) - korozja spowodowana działaniem mikroorganizmów i organizmów
żywych.
ORGANIZMY ODPOWIEDZIALNE ZA KOROZJĘ BIOLOGICZNĄ
OWADY
GRZYBY DOMOWE
GRZYBY-PLEŚNIE
MSZAKI GLONY
POROSTY BAKTERIE
Przyśpieszenie procesu starzenia obiektu
Pogorszenie mikroklimatu
Kategorie szkód materiałowych i uszkodzeń substancji budowlanej spowodowanych działaniem wody
Fizyczne, na które wpływ mają:
•
zjawiska higroskopijne, termiczne styczne
•
ruchy podłoża
•
uszkodzenia wywoływane przez mróz
•
zmiany temperatury
•
rysy skurczowe i powstające na skutek pęcznienia
•
zmiany materiałowe
•
przemoknięcia ścian
•
utrata ciepła
Chemiczne – na które składają się:
•
reakcje spoiwa, zanieczyszczenia,
•
szkody powodowane przez sól
•
rozsadzanie na skutek pęcznienia
•
zmiany struktury
•
wypłukiwanie wapna
•
plamy rdzy
•
korozja chemiczna
Biologiczne, czyli:
•
wpływy biogenne
•
zagrzybienie
•
mikroorganizmy
•
naloty glonów, mchów, porostów
•
nalot biocydów
•
zanieczyszczenia
OSUSZANIE BUDYNKÓW ZAWILGOCONYCH
Przez osuszanie należy rozumieć szereg zabiegów mających na celu obniżenie wilgotności muru do
poziomu „bezpiecznego”. Podstawowe działania tego procesu to:
- lokalizacja źródła zawilgocenia,
- odcięcie przegród od wilgoci (wykonanie izolacji),
- odprowadzenie wilgoci pochodzącej z osuszania.
- osuszenie murów
LOKALIZACJA ZAWILGOCEŃ
•
Przeprowadzana na obiekcie analiza musi dotyczyć zarówno wnętrza jak i zewnętrza obiektu.
•
Ustalenie samego źródła jest elementem podstawowym, jednak niewystarczającym do przyjęcia
określonych czynności zaradczych. Określenie przyczyny lub też przyczyn nadmiaru wilgoci pozwala jedynie
na przyjęcie ogólnych rozwiązań. Dodatkowej analizie poddane powinny zostać: zakres zjawiska, stopień
zawilgocenia oraz jego skutki.
•
Ocena powinna być kompleksowa i dotyczyć nie tylko samych miejsc zawilgoconych, ale również
elementów, które same odporne na wilgoć, odpowiadają za możliwość wystąpienia zawilgocenia
W tabeli poniżej zestawione zostały miejsca i elementy, które wymagają dokładnego sprawdzenia pod
kątem możliwości wystąpienia zawilgoceń. Dodatkowo w prawej kolumnie wskazano podstawowe metody
oceny tych elementów.
OCENA STANU WILGOTNOŚCIOWEGO
Zewnętrze obiektu
Układ warstw gruntu.
Analiza istniejącej dokumentacji geotechnicznej. Badania geotechniczne. Określenie
rodzaju gruntu, grubości warstw.
Zwierciadło wód gruntowych.
Analiza istniejącej dokumentacji geotechnicznej. Badania geotechniczne. Określenie
głębokości występowania wód gruntowych. Sprawdzenie możliwości spiętrzania
się wód opadowych ponad warstwami trudnoprzepuszczalnymi.
Poprawność profilacji terenu
wokół obiektu.
Ocena wzrokowa, pomiary geodezyjne. Sytuacją często występującą jest wyższy
poziom trawników otaczających budynek w stosunku do opaski lub chodnika
pełniącego jej funkcję.
Istnienie oraz stan zachowania
wszelkiego rodzaju izolacji
przeciwwodnych.
Dostępna dokumentacja techniczna, odkrywki (odkopy) – potwierdzające istnienie.
W przypadku izolacji pionowych wykonywanych dawniej, nawet przy pełnej
dokumentacji projektowej i wykonawczej istnieje konieczność dokonania oceny jej
zachowania.
Stan pokrycia
dachowego
Ocena wzrokowa jakości wykonania i szczelności. Ocena stanu szczelności
metalowych łączników pokrycia.
Stan kominów.
Ocena wzrokowa murów, tynków na kominach, jakości wykonania i szczelności
przejść przez połać dachową lub warstwy stropodachu.
Stan techniczny tarasów i
balkonów.
Ocena, odkrywki. Ocena szczelności izolacji, układu warstw, jakości posadzki,
sposobu odwodnienia.
Stan obróbek blacharskich i
opierzeń budynku.
Ocena wzrokowa. Sprawdzenie połączeń sposobu osadzenia,
jakości powłok malarskich i zabezpieczających.
Stan urządzeń odwodnienia
budynku.
Ocena wzrokowa. Sprawdzeniu podlegają rynny, rury spustowe,
rewizje. Ocena szczelności i drożności systemu, połączeń
elementów, sposobu mocowania, jakości powłok malarskich i
zabezpieczających.
Stan elementów i urządzeń
odprowadzających wody opadowe
po za otoczenie obiektu.
Ocena wzrokowa. Sprawdzeniu podlegają okapy, cokoły, opaski,
rowki ściekowe, studzienki instalacji. Szczególną uwagę należy
zwrócić na profilację opasek (właściwy spadek) oraz szczelność
połączenia opaski przyobiektowej z cokołem lub ścianą budynku.
Obserwacje najlepiej prowadzić podczas opadów
atmosferycznych.
Stan tynków
Ocena wzrokowa. Sprawdzeniu podlega całość tynków z
szczególnym uwzględnieniem okolic gzymsów wieńczących,
międzypiętrowych, okiennych.
Wnętrze obiektu
Miejsca występowanie zawilgoceń
i zakres zjawiska.
Ocena wzrokowa. Na dokumentacji rysunkowej zaznaczyć należy miejsce
występowania z podaniem wysokości nad poziomem posadzki oraz przybliżoną
powierzchnię przewilgoceń.
Powierzchniowa kondensacja pary
wodnej.
Ocena wzrokowa. Obliczenia punktu rosy. Wymagania zawarte w Warunkach
technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie Dz.. U. Nr 75
(12.04.02) wraz ze zmianami Dz.. U. Nr 109 (07.04.04). Pomiary temperatury
powietrza temperatury powierzchni materiałów oraz wilgotności powietrza,
obliczenia.
Międzywarstwowa kondensacja
pary wodnej.
Ocena wzrokowa. Pomiary temperatury powietrza temperatury powierzchni
materiałów oraz wilgotności powietrza, obliczenia oporów cieplnych i temperatur
na kolejnych warstwach przegrody. Sprawdzenie możliwości wystąpienia
kondensacji międzywarstwowej.
Kryteria stosowane przy ocenie:
a). Nie przewiduje się kondensacji na żadnej powierzchni stykowej w żadnym
miesiącu.
b). Kondensacja występuje na jednej lub większej liczbie powierzchni stykowych,
ale z każdej z nich przewiduje się wyparowanie kondensatu podczas miesięcy
letnich.
c.) Kondensacja na jednej lub większej liczbie powierzchni stykowych nie
wyparowuje całkowicie podczas miesięcy letnich.
Szczelność instalacji
transportujących wodę i ścieki.
Ocena wzrokowa. Szczególnej ocenie podawane są: połączenia elementów instalacji,
miejsca przejścia instalacji przez stropy i ściany.
Stan pokrycia dachowego oraz
izolacji miejsc prowadzenia
przewodów kominowych i
wentylacyjnych.
Ocena wzrokowa. Najprostszymi sposobami oceny szczelności jest obserwacja
pokrycia od wewnątrz obiektu: w słoneczny dzień przy zaciemnionym poddaszu,
podczas opadów atmosferycznych.
Drożność i wydolność instalacji
wentylacyjnej.
Badania z użyciem anemometru, obserwacja otwartego płomienia (zapałki,
zapalniczki)
RODZAJE IZOLACJI WTÓRNYCH
•
Metody mechaniczne
•
Metody chemiczne
METODY MECHANICZNE Podstawową zaletą pierwszej grupy metod jest skuteczność odcięcia dopływu
wody oraz trwałość. Jednak wykorzystanie tego typu rozwiązań wymaga spełnienia wielu warunków, co
w znacznym stopniu ogranicza ich stosowanie. Do grupy metod mechanicznych zalicza się:
Odcinkowe wykonanie izolacji.
Podbijanie fundamentu jest zabiegiem wykonywanym przede wszystkim z powodu stwierdzonej
konieczności zwiększenia nośności fundamentu. W wyniku zastosowania betonów szczelnych można
uzyskać
dodatkowy
efekt
w postaci hydroizolacji muru. Najczęściej jednak bywa, że w zasadzie tylko przy pogłębianiu piwnic
i w dogodnych warunkach gruntowych taki zabieg ma znaczenie hydroizolacyjne.
Podcinanie murów z zakładaniem izolacji.
Jedną z metod osuszania wilgotnych murów jest wykonanie poziomej izolacji z blachy chromowo-
niklowej o grubości 1,5 mm. Wyprofilowaną blachę wtłacza się w spoinę muru na całą jego grubość.
Odpowiednie zamki na łączeniu blach tworzą szczelną przeponę. Izolacja ta powstrzymuje podciąganie
kapilarne wody; jest niezniszczalna. Metoda ta nie ma wpływu na osiadanie budowli.
Najczęściej do cięcia wykorzystywane są piły łańcuchowe samojezdne. Mur zawierający kamienie lub
elementy stalowe nie może być cięty piłami łańcuchowymi. W takich przypadkach dobre efekty uzyskuje
się przez zastosowanie cięcia sznurowego. Na początku wykorzystywano sploty linek stalowych z posypką
cierną, np. karborundową, wprowadzoną w obszar cięcia za pomocą obfitego strumienia wody, który pełnił
również funkcję chłodziwa. Obecnie technika ta została wyparta przez zastosowanie sznura diamentowego.
W nacięty odcinek muru wprowadzony jest
materiał izolacyjny w postaci:
•
płyt
laminowanych
zbrojonych
włóknem
szklanym z posypką przeciwpośligową;
•
płyt PVC lub polipropylenowych;
•
folii aluminiowych warstwowych sklejanych
asfaltem;
•
blach ołowianych lub nierdzewnych, np.
chromowo-tytanowych.
Udarowe wciskanie blach izolacyjnych.
KOSZTY METOD MECHANICZNYCH- W przypadku
izolacji
wprowadzanych
mechanicznie
koszt
jednego metra kwadratowego jest porównywalny dla wszystkich trzech metod. Cena wykonania 1 m
2
przepony metodą udarowego wciskania blach w zależności od wykonawcy i rodzaju użytej blachy wynosi
około
900-1000zł. Podobnie sytuacja wygląda w przypadku podmurowywania fundamentów z zakładaniem
warstw izolacyjnych. Metr kwadratowy takiej izolacji z wykopaniem i zasypaniem wykopu oraz
odwiezieniem ziemi na odległość do 1km wynosi prawie 1200zł. Ze względu na różnorodność sposobów
podcinania oraz materiałów używanych do wykonania izolacji, dokładna wycena prac związanych
z odcinkowym podcinaniem murów jest dość trudna. Przy użyciu pił mechanicznych jej koszt jest
porównywalny z wymienionymi wyżej.
Wnioski końcowe dotyczące metod mechanicznych
•
Podstawową zaletą metod mechanicznych jest skuteczność odcięcia dopływu wody oraz trwałość.
•
Wszystkie trzy wymienione metody posiadają wspólną wadę, jest nią konieczność głębokiej
ingerencji w mur.
•
Charakteryzuje je pracochłonność wykonania i osiadanie murów nad wykonaną izolacją. Niewielkie
przemieszczenia wprawdzie nie wpływają na statykę obiektu ale prowadzić mogą do zarysowywań
w miejscu łączenia odcinków, którymi wykonywano prace.
•
Istniej konieczność szerokiego podejścia do muru, co bywa problemem w pracach na dużej głębokości lub
w zwartej zabudowie.
*METODY CHEMICZNE
Drugą grupę metod stanowią iniekcje, czyli metody polegające na wytworzeniu przepony blokującej
kapilarne podciąganie wody. Przepona powstaje dzięki wprowadzeniu do muru preparatu, którego
zadaniem jest zhydrofobizowanie ścianek porów i kapilar lub ich uszczelnienie.
Hydrofobizacja polega na zmianie kapilarnego kąta zwilżania kanalików, którymi transportowana jest
woda, dzięki czemu jej podciąganie ustaje.
Uszczelnianie polega na zmniejszaniu średnic kapilar i porów, co również ogranicza kapilarny transport
wody.
RODZAJE INIEKCJI- Niezwykle istotnym parametrem jest ciśnienie robocze wykonywania iniekcji. W dużej
mierze odpowiada ono za efekt wypełniania porów i kapilar w murze. Ze względu na jego wartość wyróżnia
się trzy rodzaje iniekcji: - grawitacyjną, - niskociśnieniową, -wysokociśnieniową.
METODY - Nazewnictwo metod w większości przypadków pochodzi od nazw firm, które produkują środki
do hydrofobizacji i uszczelniania. Do najbardziej rozpowszechnionych należą materiały i technologie firm:
MC-Bauchemie, Schomburg, Remmers, Izomur, Deiterman, Sto, Ceresit, Webac, Isolit. Oprócz wyżej
wymienionych stosowane są również: Metoda Politechniki Krakowskiej, Termoiniekcji, Termoiniekcji
Mikrofalowej, krystaliczna.
Większość omawianych metod posiada szereg ograniczeń, związanych z konstrukcją muru, materiałem,
stopniem zawilgocenia, zasoleniem itp. Szczegółowa analizy poniższych parametrów stanowi przesłankę do
doboru metody.
-rodzaj gruntu, współczynnik filtracji,
-poziom wody gruntowej i podskórnej
-istnienie oraz stan zachowania izolacji
-przeciwwilgociowych,
-materiał osuszanej ściany, rodzaj wątku
-murowego,
-regularność spoin,
-rozkład wilgoci w murze i obszar występowania,
-nasiąkliwość materiałów i stopień ich
-zawilgocenia,
-dostępność do zawilgoconych murów,
-przybliżoną wytrzymałość murów,
-stan ich zachowania,
-stan zasolenia i rodzaj soli występujących.
SPOSÓB WYKONYWANIA INIEKCJI
Nawiercenie otworów w jednym lub dwóch rzędach pod zalecanym kątem, średnicą i rozstawem.
Oczyszczenie otworów sprężonym powietrzem.
Zasklepienie ewentualnych pustek i pęknięć.
Aplikacja środka iniekcyjnego pod ciśnieniem uzależnionym od zastosowanej metody.
Zamknięcie otworów.
METODY OSUSZANIA OBIEKTÓW BUDOWLANYCH
•
METODA OSUSZANIA NATURALNEGO
Przybliżony czas naturalnego wysychania przegród budowlanych można określić ze wzoru: t = a * d
2
gdzie: t – niezbędny czas osuszania muru, do wilgotności równowagowej,
d – wymiar charakterystyczny przegrody równy największej odległości, na której musi przemieszczać się
wilgoć z wewnątrz przegrody do powierzchni.
a – współczynnik przewodności wilgoci, zależny od właściwości materiału i stopnia zawilgocenia
grubość muru 1 cegła t=2-4miesiące
grubość muru 2 cegły t=10-20miesięcy odsychanie z obu stron muru
odsychanie z jednej strony muru grubość 2 cegły t=3-6 lat
•
METODY OSUSZANIE SZTUCZNEGO
- Osuszanie przegród gorącym powietrzem.
- Metoda osuszania techniką mikrofalową.
Osuszanie przegród gorącym powietrzem
Osuszanie przegród gorącym powietrzem wykonuje się stosując nagrzewnice o przepływie powietrza
w granicach 260 – 840 m3 / h. Źródłem energii zasilającej nagrzewnice jest prąd elektryczny, gaz propan,
propan-butan lub olej opałowy, natomiast temperatura powietrza wydmuchiwanego wynosi najczęściej 50
- 250
°
C. Temperatura powietrza w osuszanym pomieszczeniu nie powinna przekraczać + 35 - + 37
°
C, gdyż
występuje wtedy duże ciśnienie pary wodnej w murach. Zastosowanie samego podgrzewania powietrza
w pomieszczeniu nie wystarczy. Należy odprowadzić wilgoć na zewnątrz budynku przez wentylację i ogrzać
powietrze wprowadzane do pomieszczenia z zewnątrz.
Metoda osuszania techniką mikrofalową
System wykorzystuje zjawiska zmiany energii pola elektromagnetycznego w obszarze promieniowania
mikrofalowego na energię cieplną w środowisku wilgotnym.
Metoda ta polega na wysyłaniu zwężonej wiązki fal w ściśle określonym kierunku. Działanie mikrofal
powoduje najpierw wymuszony ruch wody w kierunku powierzchni, a następnie odparowanie wilgoci.
Absorpcyjna metoda osuszania
Osuszanie wilgotnego powietrza następuje wskutek jego przejścia przez urządzenie z żelem silikonowym
absorbującym wilgoć na filtrze obrotowy. Następnie osuszone powietrze po podgrzaniu powraca do
pomieszczenia, aby ponownie się nasycić parą wodną, natomiast wilgoć powstała z osuszanego powietrza
jest odprowadzana na zewnątrz pomieszczenia.
Urządzenia do absorpcyjnego osuszania powietrza mają różną wydajność, w granicach od 10 dm3 / dobę,
do 1000 dm3 /dobę. Podczas osuszania okna i drzwi powinny być zamknięte.
Metoda kondensacyjnego osuszania
W osuszaczach kondensacyjnych wilgotne powietrze zasysane jest przez wentylator i przesyłane następnie
na parownik, który je oziębia, w wyniku czego następuje kondensacja pary wodnej. Kondensat zbiera się w
zbiorniku, skąd za pomocą pompy odprowadzany jest do instalacji ściekowej. Skraplacz oddaje ciepło
pochodzące z wilgotnego powietrza do pomieszczenia podgrzewając je, gdzie obieg powietrza wymusza
wentylator, natomiast wilgotność powietrza jest regulowana automatycznie