Metody sanací vlhkosti ve stavebních konstrukcích

Prostorová vlhkost a vlhkost zdiva patří mezi základní problémy, které velkou měrou ovlivňují způsob a rozsah rekonstrukce stávajících objektů. V poslední době se však také velmi často setkáváme s vlhnoucím zdivem i u novostaveb. Důvody vlhnutí mohou být u obou případů velmi rozličné.

Vlhkost
Vlhkost je voda vázaná na póry či kapiláry stavebních materiálů, zemin a ostatních pórovitých látek, případně voda ve vzduchu. Za běžných atmosférických podmínek obsahuje vodu každá pevná látka. Její množství závisí na teplotě, vzdušné vlhkosti, pórovitosti, množství hygroskopických solí a u vnějšího zdiva i na světových stranách (obr. 1 a 2).

Nadměrnou vlhkostí zdiva pak rozumíme vlhkost zdicích materiálů, která podstatně zhoršuje vlastnosti, statickou, tepelnou či estetickou funkci zdiva a vede k tvorbě výkvětů solí a růstu nežádoucích mikroorganismů. Při kritické vlhkosti dochází k rozpadu povrchu zdiva a omítek. To se projevuje tmavnutím povrchů, nadmutím omítek, vytvářením tmavých map a výraznými konturami. V místech, kde vlhkost dosahuje
6 až 9 %, dobře rostou plísně a při 10% vlhkosti již převládají bakterie a dřevokazné houby.

Druhy a příčiny vlhkosti ve stavebních konstrukcích
Při posuzování vlhkosti zdiva v souvislosti s určením typu sanační metody je vždy na prvním místě určení typu vlhkosti, respektive určení důvodu jejího vzniku. Tento fakt nás může velmi konkrétně navést k dané metodě sanace a uspořit tak nejen náklady na rekonstrukci, ale též čas a v neposlední řadě může vést ke zvýšení životnosti sanace.

Pro pochopení zásad a souvislostí ochrany budov proti vlhkosti je nutné seznámit se s různými druhy vody, vyskytující se nejen v přírodě, ale i ve stavebních konstrukcích a materiálech.

Obecně rozlišujeme vodu atmosférickou, podpovrchovou a provozní. Termínem atmosférická voda se označuje veškerá voda v zemském ovzduší bez zřetele na skupenství a tvoří ji vlhkost vzduchu a atmosférické srážky. Termínem voda podpovrchová se označuje bez zřetele na skupenství veškerá voda, která se vyskytuje pod zemským povrchem. Voda provozní je ta část vody a vlhkosti, která vzniká převážně uvnitř objektu, a to jeho provozem.

Atmosférická voda
Atmosférický vzduch obsahuje vždy určité, byť i malé množství vodní páry. Vlhkost ovzduší se mění následkem neustálého vypařování, kondenzace, vzdušného proudění atd. Časové rozdělení vlhkosti je cyklické jak v průběhu roku, tak i v průběhu dne.

Pokles částečného tlaku vodní páry ve vnějším ovzduší v zimním období způsobuje ve většině obvodových konstrukcí difuzi vodní páry z vnitřního prostředí směrem ven, neboť částečné tlaky vodní páry jsou ve vnitřním prostředí vyšší. Difuzi vodní páry provází často kondenzace vodní páry v konstrukcích, která může být v některých případech na závadu trvanlivosti i funkční dokonalosti konstrukcí.

Kondenzační vlhkost je velmi významným a v konstrukcích často se vyskytujícím typem atmosférické vlhkosti. Příčinou je chladný povrch stěn či podlah v interié­ru, na nichž kondenzuje vlhkost, obsažená ve vzduchu. Zimní kondenzace se týká částí budov, které nejsou dostatečně izolovány (rohy staveb, betonové překlady apod.). Na těchto chladných místech kondenzuje ve vytápěném interiéru v zimním období vlhkost z teplého vzduchu. Letní kondenzace nastává zejména v masivních budovách, jejichž zdivo má velkou tepelnou kapacitu; na jaře a v první polovině léta je budova stále velmi chladná nebo výrazně chladnější než okolní atmosféra. V důsledku toho při větrání na chladném povrchu stěn či podlahy kondenzuje vlhkost z venkovního teplého vzduchu.

Podpovrchová voda
Podpovrchová voda vzniká vsakováním čili infiltrací povrchové vody pod zemský povrch. Pouze nepatrná část podzemních vod vzniká kondenzací hlubinných par. Podle polohy v aerační zóně lze rozlišovat vodu půdní, prosakující, gravitační a kapilární. Podle vazby vody v zemině se rozeznávají v aerační zóně tři základní kategorie vody, a to voda adsorpční, voda kapilární a voda gravitační.

Voda vzlínající (kapilární) proniká do stavebních konstrukcí ze zeminy, která ji obklopuje. Vzlínání zajišťuje kapilarita otevřených pórů zeminy nebo zkondenzovaná voda na základových konstrukcích.

Voda působící hydrostatickým tlakem je voda, která proniká do zeminy a stavebních konstrukcí působením gravitace. V době dešťů nebo tání sněhu se větší množství této vody vsákne do zeminy a tou pak putuje tak dlouho, dokud nenarazí na méně propustnou vrstvu, kde se zastaví a hledá si jinou cestu. Stejným způsobem se pak voda šíří například v zásypech stavebních jam.

Provozní voda
Provozní neboli uživatelská vlhkost vniká do konstrukcí budovy během jejího užívání (koupelny, kuchyně apod.). Vlhkost může do konstrukcí staveb vnikat také při poruchách zdravotnětechnických zařízení. Tato voda silně promáčí stavbu a jen velmi nesnadno se odpařuje.

Možnosti sanace vlhkého zdiva
K určení typu sanační metody je vždy důležité znát nejen druh a množství vody ve stavební konstrukci či materiálu, ale též souvislost úrovní jednotlivých podlaží a okolního terénu, skladbu nejbližšího okolí budovy, tj. chodníků, dvorů apod. a v neposlední řadě také vývoj konkrétní stavby a jejích oprav, které mohou naznačit problémy řešené v minulosti. Po takto provedeném průzkumu a s konkrétními údaji se pak můžeme pustit do rozboru jednotlivých metod a jejich aplikace na konkrétní konstrukci.

Principy sanací spodní části budov lze obecně rozdělit na přímé a nepřímé. Mezi nepřímé principy, které snižují hydrofyzikální namáhání konstrukcí, lze zařadit:

• odvodnění základové spáry drenáží,
• tvarování povrchu terénu v okolí objektu,
• vytvoření hydroizolačních clon v horninovém prostředí,
• větrání budov a místností,
• vysoušení vnitřních povrchů konstrukcí.

Nepřímými způsoby lze dosáhnout obrovských úspor stavebních nákladů při prováděných sanačních opatřeních.

Mezi přímé metody sanací, které brání vnikání a šíření vlhkosti v konstrukcích, se řadí ochrana:

• vkládáním hydroizolace do proříznuté spáry – metody mechanické,
• napouštěním zdiva chemickými prostředky – metody chemické,
• vzduchovou dutinou,
• elektroosmózou.

V rychlosti se podívejme na možnosti sana­cí vlhkého zdiva a jejich vzájemné srovnání.

Metody mechanické
Při metodě sanace vlhkosti podřezáním vytváříme vodorovnou spáru, do níž vkládáme dodatečnou hydroizolaci. Jako izolační materiál se nejčastěji používají asfaltové pásy, pásy z PVC, PE fólie, sklolaminátové desky a nerezavějící plechy. U všech materiálů se pak musí dbát na to, aby byly precizně provedeny spoje, přes které by mohlo docházet k průniku vody a difuzi vodních par. Samotné vytváření vodorovné spáry lze provést ručně (pomocí ruční pily) nebo strojově (řetězovou nebo kotoučovou pilou či diamantovým lanem) (obr. 3).

Podřezání má vzhledem ke své životnosti nejspolehlivější účinky a lze ho použít až při 8% vlhkosti. Jeho použití má však svoje omezení: okolo dodatečně izolovaných stěn je nutné zajistit po celé délce až 1,5 m od stěny volný prostor. Vzhledem k manuál­ní náročnosti je pak tato metoda v porovnání s ostatními finančně náročnější.

Obr. 3: Podřezání ruční pilou	Obr. 4: Vtláčení plechů

Další mechanickou metodou je vytváření hydroizolační vrstvy z nerezového plechu, který se zaráží pomocí speciálního zařízení do maltové spáry zdiva – metoda HW. Mechanické zařízení (pneumatické či elektrické kladivo) se pohybuje kolem zdi po ocelové koleji nebo rámovém lešení (obr. 4 a 5).

Použití nerezového materiálu zvyšuje životnost dodatečné hydroizolace, ale též zvyšuje její cenu. Práce probíhají rychle a na rozdíl od podřezání zdiva nedochází k znečišťování okolního prostředí prachem či vodou. Velkou nevýhodou je pak vliv rázů potřebných na vtlačení plechů do maltového lože a nepoužitelnost u zdiva s nepravidelnou horizontální spárou. Navíc v místě stykování plechů může dojít k netěsnému spoji navazujících nerezových desek.

Obr. 5: Vtlačený plech – spoj	Obr. 6: Liniová injektáž

Metody chemické
Hydroizolační vrstva se u těchto metod provádí tak, že se do zavlhlého zdiva napustí látka, která pronikne do pórů, kapilár a trhlin. Zdivo se touto látkou nasytí a vznikne clona, která zadrží vzlínající vodu a plní tak funkci dodatečné izolace. Chemickou clonu lze vytvořit pomocí beztlakové infuze, infuze s hydrostatickým přetlakem či tlakovou injektáží. (obr. 6 a 7).

Beztlaková chemická injektáž se provádí do vrtů se sklonem 30 až 45 stupňů o průměru 25 až 38 mm. Nejvhodnější je navrtat otvory ve dvou řadách nad sebou ve vzdálenosti 120 až 125 mm – podle směrnice WTA. Vzdálenost vrtů musí odpovídat hloubce průniku injektáží látky do materiá­lu. Hloubka vrtů je o 50 až 100 mm kratší než tloušťka zdiva. Vyvrtané otvory se vyčistí od prachu podle technologických postupů. Injektážní vrty se plní elektrickým čerpadlem nebo samospádem.

Tlakové injektáže se provádějí do horizontálních vrtů o průměru 10 až 12 mm ve vzdálenosti 20 až 30 cm. Do vrtů se osadí injektáží ventily. Tlakovým injektážním čerpadlem se polyuretanové nebo epoxidové pryskyřice vhánějí pod tlakem kolem 250 barů do zdiva. Kapalný materiál zaplní část spektra pórovité struktury v důsledku následného zvětšení objemu napěněním.

Použitelnost chemických metod je určována technickým stavem zdiva a možností vrtání – pneumatickými nebo elektrickými kladivy. Proto je u staveb s narušenou statikou zdiva použití těchto metod zcela nevhodné. Také u dutinového zdiva jsou chemické metody velmi těžko proveditelné, snad jen v případě předešlého injektování dutin pomocí malty, s čímž ale stoupá pracnost a hlavně cena prováděné sanace.

Obr. 7: Plošná injektáž	Obr. 8: Provětrávaný sokl

Metody vzduchoizolační
Izolace vzduchovými dutinami nebo vrstvami je osvědčený způsob ochrany budov použitelný v podmínkách působení zemní vlhkosti. Principem vzduchoizolačních systémů je oddělit zdroj vlhkosti od samotné stavební konstrukce pomocí vzduchové dutiny, a to například provětrávanou štolou, soklem, podlahou či vzduchovou dutinou na interiérové straně stěny. Cirkulace vzduchu v těchto dutinách pak můžeme dosáhnout vhodnou volbou nasávacího a výdechového otvoru či pomocí ventilátorů, které do dutin vzduch vhání nebo z nich vysávají (obr. 8 a 9).

Aby byla zajištěna účinnosti vzduchové dutiny, musí být zajištěno nepřetržité proudění vzduchu bez kondenzace vodní páry uvnitř dutiny. Tyto skutečnosti je možno při projektování sanace vlhkého zdiva za pomoci vzduchové dutiny ověřit výpočtem, který sestává z následujících částí:

• stanovení průběhu rychlosti proudění vzduchu v dutině – w_x (m/s),
• stanovení průběhu teplot proudícího vzduchu v dutině – t_x (°C),
• stanovení průběhu parciálních tlaků vodní páry ve vzduchu v dutině – pdx (Pa),
• stanovení průběhu parciálních tlaků vodní páry ve vzduchu v dutině při jeho nasycení – p_dx (Pa),
• posouzení kondenzace vodní páry ve vzduchové dutině,
• stanovení tlakového spádu proudícího vzduchu ∆p (Pa),
• výpočet tlakových ztrát ∆p_z (Pa),
• posouzení správné funkce dutiny.

V současné době lze v oblasti sanace vlhkého zdiva tuto metodu úspěšně aplikovat zejména v kombinaci s injektážní infuzní metodou nebo s elektroosmózou zejména k odvodu zbytkové vlhkosti suterénního a základového zdiva.

Pokud bychom uvažovali o použití vzduchoizolační metody, lze říci, že tato metoda je méně nákladnější, má neomezenou délku trvání, její provoz ve většině případů nevyžaduje žádnou energii a není omezena výběrem stavebních materiálů. Nevýhodou může být pomalý pokles vlhkosti.

Vzduchoizolační systém lze použít u všech druhů materiálů a je účinný i při vlhkosti 8 až 9 %.

Elektroosmóza
Již v 19. století bylo zjištěno, že se voda v materiálech pohybuje vlivem elektrického stejnosměrného proudu. Tento jev byl vysvětlen tak, že při proudění vody kapilárou vzniká na jejich styku elektrická soustava, u níž je důležitý kladný potenciál u stěny kapiláry. Dodatečné vysušování zdiva pomocí elektroosmózy je založeno na poznání, že mezi horní částí vlhkého zdiva a základovou půdou vzniká napětí vyvolané prouděním vody v kapilárách. Uzemněním zdiva vzniká uzavřený proudový obvod, v němž má elektroosmotické proudění opačný směr než proudění kapilární. Proto téměř ustává proudění vlhkosti zdivem, nad rovinou uzemnění nabude odpařování převahy nad vzlínáním, zdivo vysychá.

Teoreticky se obvykle předpokládá, že elektrické pole vyvolané vzlínáním bude mít kladný pól ve směru proudění kapaliny, tedy ve zdivu, a záporný pól v zemině.

Při aplikacích lze uvažovat o pasivní elektro­osmóze, galvanoosmóze či aktivní elektroosmóze. Tyto metody se liší použitím různých materiálů pro elektrody a využitím či nevyuži­tím přídavného zdroje elektrického napětí.

Při aplikaci elektroosmózy musíme brát v úvahu faktory, které její použití pomohou negativně ovlivnit, například přítomnost bludných proudů v zeminách, anorganických solí ve zdivu, dále výskyt neizolovaných kovových potrubí a instalace ve zdivu, musíme zvážit také vodivost a kyselost zdiva. Navíc je nutné provoz těchto instalací průběžně sledovat a seřizovat. Elektroosmóza je také méně vhodná tam, kde se vyskytuje kondenzační vlhkost od základové spáry či okolní zeminy nebo migruje vodní pára. Aktivní elektroosmózu též nelze provést u cihelných a betonových konstrukcí s chemismem pH < 6.

Závěr
Obecně lze říci, že volba sanační metody je ovlivněna mnoha faktory, ať už materiá­lovými či technologickými. I když se provádění některých metod zdá být jednoduché, celková úspěšnost je závislá na kvalitě a důslednosti jak průzkumných, projektových a realizačních prací, tak i na zkušenostech prováděcí firmy.

Velmi významným faktorem však zůstává míra vlhkosti sanovaných materiálů. Tuto vlhkost lze v současnosti měřit mnoha různými metodami a měřidly – přes gravimetrické, plynové a termovizní metody až po odporové kontaktní elektronické a digitální vlhkoměry a kompaktní přístroje s integrovanou vlhkostní sondou.

Alternativní metodou, která je v současnosti předmětem zájmu vědeckého výzkumu na Ústavu pozemního stavitelství Fakulty stavební v Brně, je získání vlhkostních charakteristik stavebních materiálů pomocí nedestruktivní metody, a to využitím mikrovlnného záření. Výzkum, který je součástí výzkumného záměru MSM0021630511, je zaměřen na získávání základních vlhkostních parametrů materiálů, průběh navlhání vzorků materiálů, funkční závislost hmotnostní vlhkosti na intenzitě EMW záření a určení stupně navlhání v různých časových intervalech.

Ing. Silvie Kunhartová
Foto: archiv autorky
Recenzoval: doc. Ing. Ivan Moudrý, CSc..

Autorka je doktorandka Ústavu pozemního stavitelství na Fakultě stavební VUT v Brně. Příspěvek byl prezentován na 11. odborné konferenci doktorandského studia Juniorstav 2009.

Článek byl uveřejněn v časopisu Realizace staveb.