Hydrofobizacja cegieł licowych

inż. Ryszard Belak, CERBUD

Hydrofobizacja cegieł licowych – lek na wszelkie zło czy droga do kłopotów? Poprawia ich odporność na zabrudzenia i kolorystykę. Nie chroni ich jednak przed destrukcyjnym działaniem wilgoci w odpowiedni sposób.

Hydrofobizacja cegieł polega na pokryciu ich powierzchni preparatami „odpychającymi wodę” i utrudniającymi ich zwilżanie. W przypadku tworzyw ceramiki budowlanej należących do kategorii materiałów budowlanych o czerepie porowatym, zabieg ten nie jest bez znaczenia. Zabezpieczone w ten sposób elewacje ceglane są bardziej odporne na zabrudzenia i polepsza się ich kolorystyka. Spowodowało to wzrost zainteresowania preparatami hydrofobowymi zarówno ze strony wykonawców, jak i inwestorów, przyczyniając się do niemal powszechnego ich stosowania. Powstaje jednak pytanie, czy warto hydrofobować ceglane elewacje i czy czasem nie sprzyja to degradacji atmosferycznej cegieł?

hydrofobizacja-cegly
Manfaktura Łódź: degradacja cegieł w murach poddanych hydrofobizacji

Studiując opis niektórych polecanych preparatów do hydrofobizacji cegieł, można odnieść wrażenie, że jest to niezawodny sposób na przedłużenie żywotności murów ceglanych. Producenci tak konstruują przekazywane informacje, że osoba decydująca o zastosowaniu danego preparatu hydrofobowego jest zasypywana pseudonaukowymi informacjami i terminami.


Przykład: Fragment opisu jednego z produktów do hydrofobizacji cegieł

Produkt jest krzemianowym preparatem z dodatkiem małocząsteczkowych substancji aktywnych o połączonym działaniu wzmacniającym i hydrofobizującym powierzchnię. Ze względu na małocząsteczkową strukturę w stanie wyjściowym preparaty wykazują bardzo dobrą zdolność penetracji i reagują chemicznie w materiale budowlanym w obecności wilgoci atmosferycznej, przechodząc w hydrofobową, odporną na promieniowanie ultrafioletowe i działanie czynników atmosferycznych substancję czynną.

Po zabiegu substancja czynna odkłada się na ściankach kapilar i porów jako makromolekularna warstwa, jednocześnie wzmacniając powierzchnię impregnowanych podłoży. Ze względu na małocząsteczkowość substancji aktywnych zabieg impregnacji nie wpływa znacząco na dyfuzję pary wodnej

(…) Preparat dzięki trwałemu wiązaniu chemicznemu z zabezpieczoną powierzchnią gwarantuje kompletną i długotrwałą ochronę przed wodą, występowaniem wykwitów, zniszczeniami podłoża na skutek rozpuszczalnych w wodzie soli, mrozem czy rozwojem mikroorganizmów.


Taki opis to w istocie bardziej tekst marketingowy aniżeli deklaracje potwierdzone badaniami laboratoryjnymi, a tym bardziej sprawdzone w praktyce. Szczególnie wtedy, gdy mamy do czynienia z preparatem uniwersalnym. Należy stwierdzić, że wskazania stosowania tego samego preparatu hydrofobowego o określonym stężeniu do materiałów zwartych o bardzo niskiej absorpcji wody oraz dla materiałów porowatych nie jest zasadne. A już kompletnym nieporozumieniem jest stosowanie gotowych preparatów hydrofobowych na historyczne ściany elewacyjne, ponieważ nie uwzględniają one własności fizycznych muru.

W niniejszym artykule przedstawiam moje kilkuletnie doświadczenia związane z reklamacjami po hydrofobizacji, jakie inwestorzy i wykonawcy robót budowlanych składali do producentów ceramiki budowlanej (głównie cegieł pełnych).

Wyjątkowa specyfika tworzywa ceramicznego

W wielu publikacjach w literaturze światowej sygnalizowany jest brak możliwości właściwego zhydrofobizowania cegieł za pomocą powszechnie dostępnych preparatów krzemoorganicznych. Niemożliwość ta spowodowana jest specyfiką tworzywa ceramicznego, które ma odmienną strukturą porowatości. Praktycznie wszelkie stosowane preparaty chronią powierzchnię cegły wyłącznie przed okresowym zawilgoceniem wywołanym opadami atmosferycznymi. Ściany z cegieł wymagają natomiast ochrony hydrofobowej zabezpieczającej cegły w długim okresie czasu. Szczególnie dotyczy to ceglanych ścian elewacyjnych w rewitalizowanych obiektach zabytkowych.

Problemem zaś jest to, że producenci handlowych preparatów hydrofobowych w swoich przekazach informują, że ich produkt nadaje się do wszystkich rodzajów materiałów budowlanych. Nieprawdziwe są informacje, że oferowany preparat nadaje się np. do hydrofobizacji zasolonych lub zawilgoconych murów. Szczegółowe specyfikacje techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych zatwierdzane m.in. przez konserwatorów zabytków zawierają lakoniczne stwierdzenia np.: Mur zabezpieczyć środkami hydrofobowymi lub Do hydrofobizacji murów zastosować impregnaty firmy x itp. Brak jest bliższych informacji dotyczących rodzaju i typu impregnatu. Firmy informują np.: Bezzapachowy impregnat do elewacji, murów, ogrodzeń i fasad z kamienia, cegły i betonu. Impregnat hydrofobizujący do stosowania nawet na wilgotnym podłożu.

Takie uniwersalne sformułowania nie mają żadnego sensu, ponieważ – jak już wspomniałem – porowate tworzywa ceramiczne charakteryzują się specyficznymi własnościami. Na pewno zaś nieuzasadnione i tak naprawdę szkodliwe jest zalecenie: do stosowania na wilgotnym podłożu. Przeczą mu wszelkie testy i badania realizowane przez placówki naukowo-badawcze.

Brakuje również rzetelnej informacji w zakresie:

  • zasadniczych charakterystyk własności użytkowych handlowych preparatów hydrofobowych posiadających dokumenty odniesienia w postaci sprawozdań z badań laboratoryjnych realizowanych przez certyfikowane placówki naukowo-badawcze;
  • informacji o możliwych wadach, jakie pojawią się na określonych tworzywach w wyniku ich niewłaściwego zastosowania.

Hydrofobizacja cegieł licowych – skutki niewłaściwych wyborów

Praktyka wykazała, że zarówno nowe ceglane mury elewacyjne, jak i zrewitalizowane mury zabytkowe (mury twierdzy Zamość, manufaktura Łódź), w których zastosowano preparaty hydrofobowe ulegają przyśpieszonej degradacji pod wpływem zmieniających się warunków klimatycznych. Pomijając niewłaściwy wybór cegieł elewacyjnych (klasa, absorpcja wody), to bezpośrednią jej przyczyną jest niewłaściwy dobór preparatów hydrofobowych (stężenie, wodorozpuszczalność itp.) do specyficznych własności fizykochemicznych tworzywa ceramicznego. Preparaty hydrofobowe często ulegają rozdziałowi fazowemu lub nadmiernie migrują w głąb czerepów ceramicznych, posiadają niewłaściwą przyczepność, powodując tworzenie się podczas tzw. utwardzania wadliwych powłok molekularnych związków krzemoorganicznych.

Wyjątkowa cecha ceramiki, jaką jest silne podciąganie kapilarne wywołujące swobodny przepływ wilgoci, utrudnia aplikowanie środków hydrofobowych. Niedoceniany jest wpływ środowiska naturalnego na zjawisko degradacji cegieł. Wpływ ten należy łączyć z oddziaływaniem wody oraz gazów znajdujących się w powietrzu (tlenki węgla, azotu, siarki, chloru). Zjawiska fizyczne zachodzące na granicach faz (dyfuzja) połączone z oddziaływaniem chemicznym powodują krystalizację wody i rozpuszczonych w niej soli pod powierzchnią licową cegieł w ścianach elewacyjnych. W efekcie cegły ulegają powolnemu procesowi fizycznego zniszczenia.


Przykład: Degradacja cegieł spowodowana hydrofobizacją

hydrofobizacja-cegiel-licowych
Twierdza Zamość: degradacja cegieł ręcznie formowanych pokrytych preparatem hydrofobowym w odbudowanym murze
Twierdza Zamość: degradacja cegieł ręcznie formowanych pokrytych preparatem hydrofobowym w odbudowanym murze

 

hydrofobizacja-cegly
Ratusz w Kołobrzegu: degradacja atmosferyczna cegieł pokrytych preparatem hydrofobowym w odnowionym murze kilka lat po rewitalizacji

Analiza przyczyn postępującej destrukcji zrewitalizowanych murów ceglanych

Porowata struktura cegły ceramicznej charakteryzuje się skłonnością do utrzymywania wody w swojej objętości. Gradienty temperatur i wilgotności przyczyniają się do powolnego zniszczenia cegły elewacyjnej pokrytej środkami hydrofobowymi i pogorszenia właściwości fizyko-mechanicznych, przede wszystkim trwałości (odporności na zamarzanie i rozmrażanie). Pogarsza się estetyka i komfort użytkowania zniszczonych ceglanych elewacji.

Hydrofobizacja wykonywana jest za pomocą różnych preparatów, głównie na bazie polimerów. Roztwory polimerów, aplikowane na powierzchnię cegły metodą malowania, natryskiwania pod ciśnieniem, zanurzania czy nasycania, zostają wprowadzone w strukturę porowatą i w różnym stopniu wypełniają wolne przestrzenie w objętości materiału. Często w warstwach powierzchniowych pojawia się uszczelniający żel polisiloksanowy. Po utrwaleniu (zeszkliwieniu) i ustabilizowaniu struktury polimer lub nanopolimer tworzy na powierzchni materiału cienką błonkę ograniczającą wnikanie wilgoci i wody od strony zewnętrznej i uniemożliwia odparowanie wody z wnętrza muru elewacyjnego. Powłoka hydrofobowa niedostatecznie zabezpieczająca przed wnikaniem wody, np. z powodu niewytworzenia się powłoki molekularnej lub z powodu uszkodzeń mechanicznych powierzchni cegieł, a także nieoczyszczonej z kurzu i pyłów cegły, przyczynia się do powstawania wzmożonego procesu fizycznego uszkodzenia cegły objawiającego się rozwarstwieniem licowej płaszczyzny cegły.

Badania przeprowadzone przez Różę Krzywołocką-Laurow wykazały, że w stosunku do cegieł bez hydrofobizacji nasiąkliwość powierzchniowa na cegłach po zastosowaniu preparatów hydrofobowych po upływie 14 dni maleje ponad 50-krotnie.

Hydrofobizacja cegieł licowych – istotne warunki dla realizacji murów elewacyjnych

Projekt architektoniczno-wykonawczy powinien uwzględniać warunki atmosferyczne oraz zawierać informacje dotyczące zabezpieczenia przed uszkodzeniami technicznymi budowli. W każdym murze elewacyjnym zachodzi zewnętrzna korozja oraz fizykochemiczne starzenie się minerałów. Przyczynia się to do powolnej degradacji właściwości mechanicznych i skutkuje pojawianiem się uszkodzeń fizycznych w ustroju konstrukcyjnym budowli.

Twierdza Zamość

Mury elewacyjne niezabezpieczone wystawione na silną ekspozycję zmiennych warunków atmosferycznych muszą być wykonane z materiałów o jak najniższej absorpcji wody (nieprzekraczającej 5 %), np. z klinkieru. Zabezpieczenia przed wodą z atmosfery powinny być przemyślane na etapie projektu i później konsekwentnie wykonane. Działanie wody jest tym bardziej szkodliwe, im dłużej przebywa ona w murze, a więc gdy nie ma możliwości szybkiego odparowania. Materiał złuszcza się, pęka lub powstają rysy – w zależności od jego wytrzymałości i budowy. Aby zapewnić trwałość konstrukcji murowych, należy zabezpieczyć ją przed działaniem wody opadowej. Zawilgocenie cegieł w elewacjach jest związane z bardzo silnym podciąganiem kapilarnym charakterystycznym dla materiałów ceramicznych.

Podstawowym warunkiem stosowania wszelkich preparatów do hydrofobizacji powierzchniowej w murach ceglanych elewacyjnych jest:

  • brak soli rozpuszczalnych w zaprawach murarskich,
  • dokładne zabezpieczenie murów przed zawilgoceniem,
  • nanoszenie preparatów na mury wysuszone,
  • stosowanie preparatów hydrofobowych wodorozcieńczalnych o odpowiednim do nasiąkliwości cegieł stężeniu.

 

Zła jakość stosowanych preparatów lub nieodpowiednie zastosowane preparaty to bezpośrednia przyczyna rozwarstwień i złuszczeń lica cegieł.

Cegły przed wbudowaniem należy chronić przed zawilgoceniem, a po rozpakowaniu z foliowego opakowania palety powinny być niezwłocznie wbudowane.

Sugestie dotyczące likwidacji wad technicznych występujących w murach elewacyjnych

Należy fizycznie usunąć uszkodzone cegły i kształtki elewacyjne.

Po uzupełnieniu ubytków należy zabezpieczyć konstrukcje murowe przed zawilgoceniem.

Na przykład zastosować ochronę w postaci obróbek blacharskich miejsc intensywnie zwilżanych strumieniami ściekających wód opadowych.

Bezwzględnie należy dokładnie sprawdzić stan spoin – niedopuszczalne jest pozostawienie spoin niewypełnionych lub uszkodzonych. Należy unikać stosowania plastyfikatorów chemicznych w celu polepszenia urabialności zapraw. Zaleca się stosowanie tradycyjnych zapraw murarskich z zastosowaniem wodorotlenku wapniowego jako plastyfikatora.

Impregnację z zastosowaniem preparatów hydrofobowych stosować w ostateczności. Ewentualne zastosowanie środków hydrofobowych musi być poprzedzone analizą właściwości cegieł zabytkowych oraz cegieł współczesnych. Zaleca się stosowanie środków hydrofobowych wodorozcieńczalnych o dobranym do nasiąkliwości cegieł stężeniu. Przed przystąpieniem do hydrofobizacji zaleca się przeprowadzenie prób na wybranych odcinkach muru. Aplikacja środków hydrofobowych na mury elewacyjne może być realizowana wyłącznie na wysuszonym murze.

Fabryka Herbsta w Łodzi

Podsumowanie

Niewłaściwie przeprowadzona hydrofobizacja powoduje przesunięcie strefy krystalizacji lodu pod powierzchnię zaimpregnowanej zewnętrznej warstwy cegły.
Powłoka hydrofobowa niedostatecznie zabezpieczająca podłoże przed wnikaniem wody, np. z powodu niewytworzenia się molekularnej powłoki hydrofobowej lub z powodu uszkodzeń mechanicznych, rys, pęknięć lub braku izolacji wodochronnej powoduje wzmożony proces fizycznego uszkodzenia cegły – złuszczenia.
Środki hydrofobowe ze względu na skład chemiczny wchodzą w reakcje ze związkami zawartymi w impregnowanej cegle lub płytce tworząc w warstwach powierzchniowych żel polisiloksanowy, przez który niemożliwe jest odparowanie wody.
Przed wykonaniem impregnacji należy sprawdzić stan izolacji wodochronnej.
Konieczne jest przeprowadzenie badań podstawowych dot. szybkości degradacji atmosferycznej powierzchni ceglanych pokrytych środkami hydrofobowymi.

Budowle ceglane były wznoszone w Polsce od XIII wieku i przetrwały bez hydrofobizacji do naszych czasów. Prognozuję, że moda na stosowanie środków hydrofobowych niewłaściwie dobranych do rodzaju tworzywa znacząco przyśpieszy degradację wszelkich ceglanych elewacji. Z tego powodu z całą pewnością nie wytrzymają one kolejnych 800 lat.

Powyżej przedstawione doświadczenia i przemyślenia skłonią – taką mam nadzieję – do bardziej przemyślanego stosowania metody hydrofobizacji jako sposobu zabezpieczania murów elewacyjnych.

Foto: inż. Ryszard Belak


Hydrofobizacja cegieł licowych – literatura

  • Domasłowski, W. Profilaktyczna konserwacja obiektów zabytkowych. Toruń 1993. Wydawnictwo UMK.
  • Domasławski, W., Kęsy-Lewandowska, M., Łukaszewicz J. Badania nad konserwacją murów ceglanych. Toruń 1998. Wydawnictwo UMK.
  • Krzywołocka-Laurow. R. Hydrofobizacja wyrobów budowlanych. Prace Instytutu Techniki Budowlanej, t. R 36, nr 1(1), 2007, s. 17-46.

Krajowe Zrzeszenie Producentów Materiałów Budowlanych CERBUD powstało w 2001 r. W pierwszym okresie istnienia należało do niego 34 cegielnie, pod koniec 2001 r. liczyło ich już 100, obecnie liczy 20 członków. Dynamiczna zmiana liczebności członków Zrzeszenia doskonale odzwierciedla to, co się stało z branżą w okresie transformacji gospodarczej. Na skutek wprowadzenia w życie niekorzystnych zmian prawnych, otwarcia polskiego rynku dla wielkich firm produkcyjnych zza granicy i napływu nowych technologii budowlanych ponad 60% działających na początku XXI w. cegielni zamknęło swoją działalność. W liczbach bezwzględnych to 200 zakładów, które zatrudniało co najmniej 5 tys. osób. Aktualnie małych cegielni jest ok. 130. Jedynie w około 50 z nich produkuje się tradycyjną ceramikę budowlaną.