Liniowe mostki cieplne
Za naszym redakcyjnym oknem wspaniała wiosna. Temperatura + 17 ºC, niewielkie nasłonecznienie, idealne warunki do idealnego montażu okien, choć z tym ideałem bywa bardzo różnie, bowiem w praktyce okazuje się, że większość reklamacji po zakupie okien wynika właśnie z wad montażu. Błędy popełniane są tak co do techniki oraz sposobu montażu jak i technologii oraz doboru materiałów uszczelniających. Niezależnie od przyczyny błędu, skutek będzie podobny. W obrębie ościeża okna powstaną liniowe mostki cieplne. O omówienie zjawiska „mostków cieplnych” i montażu warstwowego jako metody zapobiegania ich powstawaniu poprosiliśmy mgr inż. Wiesława Dybała jednego z najlepszych w Polsce specjalistów w dziedzinie techniki i technologii uszczelnień połączeń elementów budowlanych, w tym także połączeń okna z murem.
1. Problemy występujące w nadziemnych połączeniach budowlanych
Różnorodne materiały występujące w zewnętrznych konstrukcjach budynków mają w okresie lato-zima różny współczynnik rozszerzalności termicznej, co w dalszym efekcie często doprowadza do zerwania uszczelnień połączeń budowlanych. Niewłaściwe wykonanie połączenia skutkuje zwiększonymi stratami energii cieplnej, przyspieszoną degradacją konstrukcji budynku oraz prowadzi do pogorszenia naszego samopoczucia w trakcie przebywania samym pomieszczeniu. W bardziej skrajnych sytuacjach może być przyczyną chorób o podłożu alergicznym, a w przypadku zagrzybień ściany na połączeniach budowlanych nawet chorób nowotworowych. Prawidłowe funkcjonowanie i trwałość połączeń budowlanych zależą od czynników anych poniżej.
1.1. Rozszerzalność termiczna materiałów budowlanych
Istotny wpływ na rodzaj zastosowanego uszczelnienia w połączeniach okienno-murowych ma rozszerzalność termiczna łączonych materiałów oraz ich kolorystyka. Rozszerzalność termiczna okna aluminiowego, drewnianego czy PVC jest odmienna. Różna jest też rozszerzalność termiczna betonu, cegły czy styropianu. Różnice te mogą być nawet 10-krotne. Badania wykonane w niemieckim Instytucie Technik Okiennych w Rosenheim wykazały, że profile okienne białe i czarne przechowywane w tych samych warunkach temperaturowych nagrzewają się w zdecydowanie różny sposób. Białe nagrzały się do +40 ºC, a czarne do +80 ºC, co wpływa zasadniczo na różnice przyrostu długości i naprężenia występujące w tych materiałach. Z drugiej strony mamy różnego rodzaju uszczelniacze stosowane do zabezpieczania i wypełniania naszych połączeń. Typowe materiały to uszczelniacze silikonowe i akrylowe oraz coraz częściej spotykane uszczelniacze nowej generacji, poliuretanowe i MS polimery.
Zdolność do odkształceń powszechnie spotykanych uszczelniaczy silikonowych nie przekracza 25%, akrylowych 10-15% (silikony fasadowe mające o wiele większą zdolność do odkształceń nie są ujęte w tym opracowaniu). W związku z tym spotykamy się niejednokrotnie z takimi zjawiskami, jak zerwanie ciągłości uszczelnienia połączeń. Kolejnym czynnikiem wpływającym na trwałość połączenia jest przygotowanie powierzchni łączonych materiałów. Brak dbałości o wyczyszczenie powierzchni z pyłu, drobnych zanieczyszczeń oraz środków antyadhezyjnych powoduje niewykorzystanie w/w zdolności do odkształceń uszczelniacza. Następnymi czynnikami są: temperatura aplikacji i warunki pogodowe.
Za warunki zimowe w budownictwie uznaje się temperaturę poniżej +5 ºC. Aplikacja uszczelniaczy poniżej tej temperatury powinna być znacznie ograniczona, ponieważ w takich warunkach na nieodpowiednio przygotowanej powierzchni może pojawić się już warstewka lodu, do której przykleimy nasz materiał. W okresie cieplejszych dni lód zmieni swój stan skupienia, a utwardzony materiał nie zespoli się już z przyległymi elementami. Intensywne opady deszczu lub bardzo wysoka temperatura również wpływają niekorzystnie na aplikację materiałów uszczelniających, powodując ich zbyt słabą adhezję do podłoża lub zbyt szybkie wysychanie. Dlatego projektując takie uszczelnienia, musimy znać podstawowe parametry uszczelniaczy, tzn;
- temperaturę aplikacji,
- odporność termiczną uszczelniacza,
- na jakie podłoża może być aplikowany,
- jakie środki gruntujące możemy zastosować, aby wzmocnić podłoże,
- jaką zdolność do odkształceń ma dany uszczelniacz.
Poniżej przedstawiono kilka przypadków niewłaściwego wykonania takich połączeń, co w dalszej konsekwencji prowadzi do szybszej degradacji konstrukcji budynku.
Wymiana okna PVC i uszczelnienie połączenia zaprawą
Różna rozszerzalność termiczna materiałów doprowadziła do zerwania połączenia; współczynnik rozszerzalności liniowej dla okna PVC at = 7 x 10-5/K, a współczynnik rozszerzalności liniowej dla muru at = 0,5 - 1,0 x 10-5/K; przyjmując występujące u nas różnice temperatur, gdzie zimą temperatura dochodzi do –20 ºC, a nagrzania powierzchni w okresie letnim do +80 ºC, i brak elastyczności zaprawy murarskiej, można przewidzieć, że uszczelnienie nie przeniesie tych obciążeń
Uszczelnianie połączeń dylatacyjnych w dociepleniach budynków
Najczęstsze przyczyny:
- niewłaściwy dobór szerokości szczeliny do wielkości ruchów łączonych elementów docieplenia;
- brak dbałości o właściwe przygotowanie podłoża łączonych elementów;
- wykonanie prac w nieodpowiednich warunkach atmosferycznych
Wymiana okna aluminiowego i brak dbałości o wykonanie montażu
Na taki montaż mogły wpłynąć:
- brak dbałości o przygotowanie podłoża; nie usunięcie zanieczyszczeń, brak dobrej adhezji do podłoża lub złe dobranie szerokości szczeliny do wielkości okna;
- montaż okien w niskich temperaturach i połączenie masy uszczelniającej z warstewką lodu
Wykonanie połączenia obróbki blacharskiej z dociepleniem budynku
Różna rozszerzalność termiczna materiałów doprowadziła do zerwania połączenia i wciągania kapilarnego wody; kolejny etap to zamarzanie wody i rozsadzanie połączenia przez lód; współczynnik rozszerzalności liniowej dla stali at = 1,1*10-5/K, a współczynnik rozszerzalności liniowej dla styropianu at = 5 do 7*10-5/K
1.2. Dyfuzja pary wodnej i paroprzepuszczalność materiałów
Drugim czynnikiem, który determinuje trwałość złącza, jest rodzaj stosowanego materiału oraz miejsce jego użycia. W połączeniach budowlanych musimy kierować się ogólną zasadą „szczelniej od wewnątrz niż na zewnątrz”. Stosowanie materiałów o dużym oporze dyfuzyjnym od strony zewnętrznej będzie powodowało zaleganie wody w spoinie, która jest najczęściej naszą termoizolacją. Znana Państwu zależność pomiędzy ciśnieniem cząstkowym pary, temperaturą otoczenia oraz punktem wykraplania się wody przedstawia cały mechanizm naturalnego funkcjonowania takiego połączenia.
W okresie zimowym ciśnienie cząstkowe pary wewnątrz pomieszczenia przy temperaturze +20 ºC i wilgotności względnej 50% wynosi 15,85 hPa, na zewnątrz mamy temperaturę –15 ºC i wilgotność względną wynoszącą ok. 90%, a odpowiadające im ciśnienie cząstkowe pary wynosi 1,49 hPa. Natura dąży do równowagi tych ciśnień, a więc mamy parcie na powierzchnię wewnętrzną naszego połączenia. Wilgotne, ciepłe powietrze z pomieszczenia, przechodząc przez naszą szczelinę, ulega ochłodzeniu i dochodzi do wykroplenia się pary wodnej. Jeżeli dopływ pary wodnej będzie większy od odpływu na stronę zewnętrzną, to wykroplona woda zacznie zalegać w połączeniu. Nastąpi to wtedy, gdy opór dyfuzyjny uszczelnienia zewnętrznego będzie większy od oporu dyfuzyjnego uszczelnienia wewnętrznego.
Stosowanie materiałów o dużym oporze dyfuzyjnym od strony zewnętrznej prowadzi do zalegania kondensatu i degradacji połączenia
Skutki niewłaściwego uszczelnienia połączeń okiennych
1.3. Właściwości materiałów
Przed wykorzystaniem danego materiału w naszym uszczelnieniu powinniśmy się zaznajomić z kartą techniczną producenta. Mamy tam określone warunki aplikacji, odporność termiczną, jak również rodzaje podłoży, na których materiał może być stosowany bez podkładów gruntowych (lub jeżeli jest niezbędny podkład gruntowy – warunki jego użycia w celu poprawienia przyczepności). Niejednokrotnie zastosowane materiały będziemy chcieli pokryć farbami w kolorze elewacji, ale nie wszystkie uszczelniacze nadają się do tego. Również przy dużych ruchach połączenia nie jest to zalecane, ponieważ uszczelniacze mają zazwyczaj większą elastyczność od farb, dlatego efektem końcowym będzie rozwarstwienie tych dwóch materiałów i łuszczenie się farby. Często popełnianym błędem jest zostawianie nieosłoniętej pianki poliuretanowej przy montażach okien lub uzupełnieniach szczelin, ponieważ pianka nie jest odporna na promieniowanie UV.
Wśród powszechnie stosowanych materiałów uszczelniających, jak pianki czy silikony, mamy produkty jednoskładnikowe i dwuskładnikowe. Produkty jednoskładnikowe potrzebują do utwardzenia drugiego składnika, którym jest wilgoć z otoczenia. W okresach letnich, gdy temperatury są wysokie a wilgotność otoczenia jest dosyć duża, utwardzanie tych produktów następuje o wiele szybciej niż w zimie. W okresach zimowych warunki te poprawiamy przez ogrzanie miejsc i powierzchni, w których wykonujemy prace. Przy materiałach izolacyjnych jednoskładnikowych (pianki, silikony, poliuretany czy MS polimery) musimy się też liczyć z ograniczoną możliwością zastosowania, jeżeli chodzi o grubość warstwy kładzionego materiału.
Utwardzanie w tych materiałach następuje od zewnątrz do wewnątrz wypełnienia szczeliny i dopływ wilgoci do warstw wewnętrznych jest ograniczany przez utwardzone wcześniej warstwy zewnętrzne, co wydłuża utwardzanie warstw leżących głębiej w połączeniu. Przykładowo pianki poliuretanowe w okresie letnim, gdy wilgotność bezwzględna* otoczenia jest znacznie większa niż w zimie przy niskich temperaturach, utwardzają się w czasie około 1 godziny, a w okresie zimowym w temperaturze ok. –10 ºC czas ten może się wydłużyć do 8-10 godzin. Silikonowe masy uszczelniające mają grubość ograniczoną do ok. 15 mm. Nie powinny mieć grubości większej, ponieważ opór dyfuzyjny utwardzonych już warstw zewnętrznych oraz zastosowanie sznura PE ogranicza ich dalsze utwardzanie. Szerokość szczeliny przy uszczelniaczach nie powinna być większa jak 25-30 mm, a w przypadku pianek poliuretanowych nie powinna przekraczać 4 cm (niektórzy producenci dopuszczają do 5 cm).
1.4 Illbruck i3. Technologia montażu warstwowego.
W części tego artykułu poświęconej zjawisku dyfuzji pary wodnej i paroprzepuszczalności materiałów wskazano, że do prawidłowego montażu okna niezbędne jest stosowanie się do zasady „szczelniej od wewnątrz niż na zewnątrz”. Jedną z podstawowych metod prawidłowego uszczelniania połączeń okna z murem jest tak zwany montaż warstwowy. Czym jest montaż warstwowy i przy pomocy jakich materiałów można go wykonać, tego dotyczyć będzie druga cześć mojego artykułu poświęcona technologii montażu opracowanej przez firmę Illbruck i nazwanej Illbruck i3 lub krótko i3.
*Wilgotność bezwzględna - zawartość pary wodnej w powietrzu, w jednostce objętości równej 1m3, wyrażona w gramach [g/m3].
Autor: Wiesław Dybał
Ilustracje i zdjęcia: Wiesław Dybał, Tremco Illbruck Sp. z o.o.
Opracowanie tekstu: OKNOTEST.PL
Oknotest.pl 2010-04-06 00:00:00 aktualizacja: 2021-03-05 13:10:04
