Dachy płaskie – izolacje wodochronne

Oprócz znanych od dziesięcioleci tradycyjnych izolacji wodochronnych dachów płaskich wykonywanych z układanych jedno- lub wielowarstwowo pap bitumicznych coraz większą popularność, szczególnie w przypadku dachów o skomplikowanym kształcie i/lub z dużą ilością elementów (np. instalacji) montowanych na dachu, zyskują hydroizolacje wykonywane z membran dachowych oraz pokryć bezspoinowych.

Funkcje stropodachu

Podstawowym zadaniem stropodachu jest bezpieczne przenoszenie obciążeń. Inne zadania wynikają z funkcji przegrody zewnętrznej budynku i związane są głównie z zasadami fizyki budowli [1, 2]. Są to:

• ochrona budynku i jego elementów przed wpływem warunków atmosferycznych, szczególnie przed wodą i jej wnikaniem do wnętrza budynku (warunek całkowitej szczelności),
• ochrona konstrukcji przed wahaniami temperatury, co ma zapewnić komfort cieplny, odpowiedni mikroklimat wnętrz, zapewnienie odpowiedniego poziomu izolacyjności cieplnej oraz oszczędności energii,
• ochrona elementów konstrukcji przed uszkodzeniami powstałymi na skutek działania wilgoci technologicznej oraz użytkowej, a także nadmiernej absorpcji wody przez materiały budowlane,
• ochrona przeciwpożarowa,
• ochrona przed dźwiękami (przegroda akustyczna),
• regulacja dyfuzji pary wodnej z pomieszczeń usytuowanych poniżej na zewnątrz budynku,
• zapewnienie estetyki (w szczególności dotyczy to sufitu oraz nawierzchni stropodachu).

Czytaj też: Jak poprawnie zaprojektować i wykonać dach płaski?

Spełnienie tych wymagań jest możliwe dzięki zastosowaniu warstwowej budowy stropodachu – każda z warstw ma do spełnienia konkretne zadanie. W zależności od rodzaju stropodachu przyjęło się zastosowanie następujących warstw (wszystkich lub wybranych) [3]:

• konstrukcja nośna/podłoże,
• warstwa (powłoka) impregnująca,
• warstwa wyrównawcza (rozdzielająca i wyrównawcza),
• paroizolacja,
• termoizolacja,
• przestrzeń wyrównująca ciśnienie pary wodnej/przestrzeń wentylowana/warstwa rozdzielająca,
• izolacja przeciwwodna dachu,
• zabezpieczenie pokrycia/ochrona powierzchni/obciążenie dodatkowe/warstwa użytkowa.

Ze względu na nachylenie stropodachy można podzielić na:

• płaskie – których nachylenie mieści się w zakresie od 5 do 20˚,
• strome – o nachyleniu większym niż 20˚.

Innym podziałem jest rozróżnienie ze względu na układ poszczególnych warstw, tj. na stropodachy pełne (tradycyjne i z warstwami odwróconymi), odpowietrzane oraz wentylowane (kanalikowe, szczelinowe i dwudzielne). Do stropodachów zalicza się również tarasy nadziemne (nad pomieszczeniami).

W przypadku tradycyjnego układu warstw, tj. w układzie ocieplonym, izolacja przeciwwilgociowa chroni ocieplenie przed wpływami atmosferycznymi. Układ ten ma jednak istotną wadę – pokrywające go papa czy membrana (będące jednocześnie izolacją przeciwwodną) są narażone na oddziaływanie czynników atmosferycznych, duże wahania temperatury oraz na uszkodzenia mechaniczne. Dlatego opracowano system tzw. dachu odwróconego, w którym zamieniono kolejność warstw izolacji cieplnej i przeciwwodnej. W systemie tym izolację przeciwwodną – najczęściej z dwóch warstw papy termozgrzewalnej – układa się bezpośrednio na podłożu (na wyrównanej płycie stropowej z ukształtowanym spadkiem), a dopiero na niej – termoizolację (tabela).

Typowy układ warstw dachu odwróconego przedstawia się (patrząc od góry) następująco [4]:

• warstwa balastowa – żwir, płyty chodnikowe lub warstwa zieleni,
• geowłóknina,
• termoizolacja,
• izolacja wodochronna,
• płyta konstrukcyjna z warstwą spadkową.

Aby zminimalizować ryzyko skraplania się w konstrukcji stropodachu pary wodnej migrującej z pomieszczeń wewnętrznych, wykonuje się stropodachy odpowietrzane. W rozwiązaniu takim pod warstwą hydroizolacyjną wykonuje się system kanalików, których zadaniem jest odprowadzanie nadmiaru pary wodnej. Para odprowadzana jest na zewnątrz dzięki odpowiednio ukształtowanym obróbkom blacharskim oraz za pomocą systemu specjalnych kominków. Dachy takie wykonuje się nad pomieszczeniami, w których wilgotność względna powietrza nie przekracza 60%.

Stropodachy wentylowane szczelinowe i kanalikowe to przede wszystkim stropodachy o dużym kącie nachylenia do poziomu. Charakteryzują się one tym, że znajduje się w nich szczelina wentylowana umożliwiająca odprowadzanie pary wodnej z przegrody.

Z kolei stropodachy dwudzielne posiadają wentylowaną przestrzeń powietrzną między ocieplonym stropem a konstrukcją przegrody dachowej. Zalecane są one nad pomieszczeniami, w których ciśnienie pary przekracza wartość 2130 Pa, w szczególności nad łazienkami i kuchniami. W takich stropodachach wysokość warstwy powietrznej wynosi zazwyczaj od kilkudziesięciu centymetrów do ponad metra; dzięki temu wymiana powietrza między środowiskiem a przestrzenią wentylowaną jest wystarczająca pod warunkiem, że zapewniony zostanie napływ i odpływ powietrza.

Wykonanie hydroizolacji

Wykonanie izolacji wodochronnej, tj. pokrycia o całkowitej szczelności jest szczególnie istotne w przypadku dachów płaskich z uwagi na fakt, iż przy niewielkim nachyleniu woda opadowa oraz pochodząca z topniejącego śniegu spływa znacznie wolniej, ma zatem tendencję do wnikania w najmniejsze nawet nieszczelności [4].

Izolację wodochronną można rozumieć jako rozwiązanie systemowe obejmujące pełny układ warstw konstrukcji stropodachu wraz z urządzeniami pomocniczymi lub też jako zewnętrzną powłokę poszycia dachowego, której zadaniem jest niedopuszczanie do wnikania wody do wnętrza budynku [3].

Izolacja wodochronna w stropodachu powinna posiadać cechy takie, jak:

• wysoka wodoszczelność,
• wysoka odporność na zjawiska klimatyczne i chemiczne otoczenia,
• odporność na obciążenia mechaniczne,
• duża trwałość i niezmienne właściwości fizyczne podczas eksploatacji (także w przypadkach dużego zanieczyszczenia powietrza),
• stałość wymiarów, objętości i kształtu,
• odpowiednia odporność ogniowa,
• łatwość układania i możliwości naprawy.

Obok znanych od dziesięcioleci tradycyjnych izolacji wodochronnych dachów płaskich wykonywanych z układanych jedno- lub wielowarstwowo pap bitumicznych coraz większą popularność, szczególnie w przypadku dachów o skomplikowanym kształcie i/lub z dużą ilością elementów (np. instalacji) montowanych na dachu, zyskują hydroizolacje wykonywane z membran dachowych oraz pokryć bezspoinowych.

Membrany/folie dachowe to materiały hydroizolacyjne wykonywane z tworzyw sztucznych, tj. elastomerów EPDM (terpolimer etylenowo-propylenowo-dienowy), modyfikowanego polichlorku winylu (PVC, polski skrót PCW) oraz polipropylenu (PP), wzmocnionych wkładkami z włókien bądź tkanin szklanych czy też poliestrowych.

Folie dachowe mają zazwyczaj gr. od 1,2 do 3,0 mm i są produkowane jako homogeniczne (jednowarstwowe) lub heterogeniczne (wielowarstwowe). W drugim przypadku każda z warstw (zazwyczaj trzech) pełni określoną funkcję: warstwa wierzchnia zapewnia parametry izolacyjne, włóknina poliestrowa lub z włókna szklanego pełni funkcję szkieletu, natomiast funkcję warstwy spodniej może pełnić laminat z włókniny polimerowej [6].

Membrany stosowane do wykonywania izolacji przeciwwodnej dachów płaskich układane są zazwyczaj jednowarstwowo. Z tego względu muszą one całkowicie spełniać wymagania stawiane materiałom wodochronnym, tj. wykazywać przede wszystkim [6, 7]:

• odporność na wpływ czynników zewnętrznych (pogodowych oraz zanieczyszczeniem powietrza),
• odporność na promieniowanie ultrafioletowe (UV) oraz podczerwone,
• wysoką odporność na rozrywanie,
• wysoką elastyczność w szerokim zakresie temperatur (od –30°C do +80°C),
• niewielki współczynnik oporu dyfuzyjnego pary wodnej,
• niską klasę palności,

a także zapewnić:

• nieskomplikowany montaż,
• dokładność oraz szczelność wykonania połączenia między arkuszami,
• długi okres użytkowania.

Folie i membrany dachowe stosowane są do wierzchniego krycia i renowacji w różnych wariantach dachów płaskich. Szczególnie sprawdzają się przy wykonywaniu pokryć pracujących w warunkach odbiegających od standardowych – takich jak drgania, wysoka temperatura czy znaczna ilość przebić połaci dachowej – czy też wykonywania dachów odwróconych, zielonych oraz użytkowych.

Najczęściej, z uwagi na uniwersalność, stosowane są membrany EPDM. Materiały te aplikowane są zazwyczaj w jednym z trzech rozwiązań systemowych, tj. klejenia membrany do podłoża, poprzez jej mocowanie mechaniczne lub w formie stropodachu z dociążeniem.

W systemie klejonym (rys. 1) membrana dachowa jest całkowicie (rzadziej częściowo) zespalana z podłożem przy zastosowaniu odpowiedniego kleju. Rozwiązanie takie wymaga podłoża charakteryzującego się odpowiednią wytrzymałością na odrywanie. System może być wykorzystywany do krycia dachów o dowolnym spadku i skomplikowanych kształtach. Szczególnie sprawdza się przy renowacji starych i zniszczonych pokryć dachowych.

W systemie mocowania mechanicznego (rys. 2) luźno ułożone pasy membrany kotwione są poprzez warstwę termoizolacji do podłoża przy zastosowaniu odpowiednio rozmieszczonych płaskowników bądź łączników talerzowych. System mocowania mechanicznego znajduje zastosowanie na dachach o maksymalnym nachyleniu 33%. Ze względu na możliwość wyrywania łączników podłoże (które – oprócz żelbetowej płyty stropowej – może stanowić blacha trapezowa lub deskowanie) powinno wykazywać odpowiednią nośność na wyrywanie. System umożliwia również stosowanie dużych arkuszy EPDM (w tym wykonywanych na wymiar, nawet do 500 m²), co ogranicza liczbę połączeń (w przypadku mniejszych powierzchni, np. tarasów, możliwe jest wykonanie prefabrykowanego arkusza bezszwowego), a także wpływa na redukcję ciężaru pokrycia.

W systemie z dociążeniem wykonuje się dachy balastowe, użytkowe w postaci tarasów, przejazdów czy parkingów oraz dachy zielone. W takim przypadku membrana (również duże arkusze) układana jest luzem na podłożu. Warstwa balastowa może być wykonana z kruszywa naturalnego (otoczaków rzecznych) frakcji od 16 do 32 mm w warstwie o grubości nie mniejszej niż 50 mm, tłucznia łamanego frakcjonowanego lub płyt i bloków betonowych (rys. 3) lub też gazonów z zielenią czy ziemi roślinnej z nasadzeniami (wraz z odpowiednimi warstwami drenażowymi i ochronnymi). Minimalny ciężar warstwy dociskowej uzależniony jest od obciążenia ssaniem wiatru oraz sposobu użytkowania, nie powinien być jednak mniejszy niż 50 kg/m² [7]. Aplikacja membrany dachowej z dociążeniem może być również stosowana w układzie dachu odwróconego. Ponadto należy zwrócić uwagę na odpowiednią nośność konstrukcji dachowej (uwzględnić ciężar balastu) oraz fakt, iż taki sposób aplikacji hydroizolacji dopuszczany jest jedynie w przypadku połaci o nachyleniu nieprzekraczającym 10%.

W każdym z zaprezentowanych sposobów układania membranę układa się z odpowiednim zakładem, po czym arkusze zgrzewa się termicznie lub skleja specjalną taśmą samoklejącą. Do zgrzewania stosuje się odpowiednie urządzenia wytwarzające gorące powietrze, tzw. zgrzewarki – ręczne, półautomatyczne lub samojezdne zgrzewarki automatyczne. Kluczowy w takim wypadku jest prawidłowy dobór podstawowych parametrów pracy urządzenia – temperatury, ciśnienia oraz prędkości zgrzewania.

Producenci membran podają z reguły ustawienia zalecane dla danego typu tworzywa, niemniej istotne jest również dostosowanie parametrów pracy do panujących warunków atmosferycznych. Szerokość zgrzewów powinna być nie mniejsza niż 20 mm [6]. Pod warunkiem prawidłowego przeprowadzenia powyższego procesu połączenie arkuszy jest trwałe, ma gładką powierzchnię, a spawy są często bardziej wytrzymałe od samych membran. W przypadku stosowania taśm samoprzylepnych odgina się górną część arkusza, a taśmę układa na arkuszu dolnym. Po zwolnieniu górnego zakładu membrany usuwa się papier ochronny taśmy i dociska połączenie specjalnym silikonowym wałkiem. Dostępne są również membrany fabrycznie wyposażone w pas uszczelniający. Szerokość zakładu w przypadku wykonywania połączeń klejonych powinna wynosić około 40 mm [6].

Do wykonywania pokryć bezspoinowych wykorzystuje się materiały płynne (określane czasem płynnymi foliami), przez co należy rozumieć mieszaniny materiałów plastycznych oraz plastyczno-bitumicznych [6]. Izolacje wodochronne z materiałów płynnych powinny być traktowane jak materiały jednowarstwowe, a stosowane produkty muszą w pełni odpowiadać kryteriom dla tego rodzaju uszczelniania.

Szczególną uwagę należy zwrócić na szczelne i bezpieczne wykonanie wszystkich połączeń i zakładów, prawidłowe zabezpieczenie izolacji przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz oddziaływaniem warunków atmosferycznych [7].

Podstawową zaletą dachowych izolacji wodochronnych nanoszonych w postaci płynnej jest utworzenie w pełni związanej z podłożem, nieprzepuszczalnej dla wody powłoki, w której wyeliminowano zgrzewy i inne połączenia. Niektóre systemy płynne pozwalają ponadto na wykonanie uszczelnienia miejsc krytycznych bez stosowania połączeń, elementów prefabrykowanych, łączników mechanicznych czy dodatkowych obróbek blacharskich (rys. 4). Najczęściej stosowanymi materiałami są masy asfaltowo-kauczukowe oraz poliuretanowe [7], a w ostatnich latach coraz bardziej na popularności zyskują również uszczelniania polimocznikowe.

Masy asfaltowe występują w postaci płynnej, a po rozprowadzeniu wysychają na powietrzu. Jako podłoża nadają się: beton, papa asfaltowa, drewno oraz blacha, a w przypadku niektórych odmian również materiały termoizolacyjne, takie jak styropian, wełna mineralna czy pianka poliuretanowa. Zazwyczaj stosuje się wkładki zbrojące z włókien szklanych, poliamidu, poliestru lub polipropylenu, natomiast powierzchnie uszczelnienia wykańcza się posypką mineralną [7].

Izolacje wodochronne dachów oparte na płynnych żywicach poliuretanowych oraz polimocznikowych wykonywane są zazwyczaj w trzech krokach technologicznych:

• Gruntowanie podłoża. Gruntowanie to element systemu, którego zadaniem jest zapewnienie odpowiedniego połączenia uszczelnienia z podłożem. Całkowicie związana z podłożem powłoka uniemożliwia penetrację wilgoci między warstwami, nawet w przypadku wystąpienia przecieku, dzięki czemu możliwe są szybka lokalizacja i usunięcie ewentualnych nieszczelności. W przypadku niektórych powłok, w tym opartych na polimocznikach, dodatkowym zadaniem środka gruntującego jest odcięcie dostępu wilgoci od strony podłoża.
• Wykonanie powłoki ochronnej. Powłoka ochronna decyduje o właściwościach uszczelniających systemu. Utwardzony materiał powinien charakteryzować się nie tylko całkowitą szczelnością, lecz także wysoką elastycznością, co pozwoli na prawidłowe funkcjonowanie w zmiennych warunkach atmosferycznych, jak również mostkowanie ewentualnych rys w podłożu. Uszczelnienia powłokowe mogą być wykonywane z materiałów jedno- lub wieloskładnikowych, z włókniną zbrojącą lub bez, nanoszonymi ręcznie lub poprzez natrysk. Aplikacja metodą natryskową pozwala na szybkie i dokładne pokrycie powierzchni o złożonych kształtach oraz bardzo szybki postęp prac (do 1000 m2 dziennie). W przypadku natryskowego nanoszenia polimoczników (dla tego materiału inne sposoby należą raczej do rzadkości) aplikacja możliwa jest wyłącznie przy użyciu dwukomponentowego agregatu wysokociśnieniowego, który pozwoli na wytworzenie ciśnienia od 16 do 20 MPa oraz podgrzanie obu komponentów do temp. około 70°C [8].
• Wykonanie powłoki wierzchniej (tzw. zamknięcia). Powłoka wierzchnia (w przypadku niektórych systemów opcjonalna) zapewnia ochronę warstw uszczelniających przed niekorzystnym wpływem warunków atmosferycznych oraz promieniowania UV. Jej zastosowanie nie tylko wydatnie poprawia trwałość sytemu izolacji wodochronnej, lecz także wpływa korzystnie na wygląd pokrycia. Na rynku dostępne są również rozwiązania systemowe dla dachów obciążonych ruchem, w których dodatkowym elementem znajdującym się między powłoką uszczelniającą a zamknięciem jest warstwa ścieralna.

Pokrycia bezspoinowe oparte na żywicach poliuretanowych mogą być wykonywane na niemal wszystkich rodzajach podłoża, takich jak beton i zaprawy cementowe, stal, aluminium, miedź, szkło czy istniejące izolacje bitumiczne. Powłoki polimocznikowe z kolei, dzięki odporności na wilgoć, również w czasie przetwarzania, utwardzą się i stworzą szczelną powłokę nawet po zaaplikowaniu na powierzchni wody [8]. Niestety, ma to niewielkie znaczenie praktyczne, bowiem naniesienie na mokrą powierzchnię może prowadzić do powstawania pęcherzy.

Bezspoinowe pokrycia dachów płaskich zyskują na popularności z uwagi na ich wysoką wytrzymałość mechaniczną, trwałość oraz łatwość i szybkość aplikacji. Coraz większą popularność zyskują powłoki i systemy o zwiększonej zdolności odbijania promieniowania słonecznego (w jasnych kolorach lub dzięki zastosowaniu specjalnych pigmentów), które zabezpieczają powierzchnię dachu przed nadmiernym nagrzewaniem, wpływając tym samym nie tylko na trwałość, lecz także na mikroklimat budynku oraz ograniczenie kosztów związanych z klimatyzacją.

Literatura

1. Z. Matkowski, J. Adamowski, „Materiały do wykonywania warstw hydroizolacyjnych w dachach płaskich”, „IZOLACJE”, nr 4/2016, s. 28–36.
2. H.A. Nowak, „Stropodachy – uszkodzenia oraz sposoby naprawy i modernizacji”, „IZOLACJE”, nr 4/2007, s. 32–43.
3. J. Sawicki, „Jak poprawnie zaprojektować i wykonać izolacje przeciwwodne dachów płaskich”, „IZOLACJE”, nr 4/2009, s. 42–47.
4. A. Byrdy, „Dachy płaskie – rozwiązania trwałe i estetyczne”, „IZOLACJE”, nr 7/8/2009, s. 82–83.
5. P. Kożuchowski, „Zielony dach odwrócony”, „Inżynier Budownictwa”, nr 4/2012, s. 77–80.
6. DAFA DP2.01, „Wytyczne do projektowania i wykonywania dachów z izolacją wodochronną – wytyczne dachów płaskich”, DAFA, wrzesień 2011.
7. J. Kerste, W. Kubiszyn, „Dachy i pokrycia dachowe” [w:] „Budownictwo ogólne”, t. 3, „Elementy budynków, podstawy projektowania”, Arkady, Warszawa, 2008, s. 715–942.
8. M. Gryka, „Właściwości i zastosowanie polimoczników”, „IZOLACJE”, nr 9/2016, s. 56–59.