Okładziny ceramiczne i podłoża – jak dobrać klej do płytek

W artykule:

• Klasyfikacja i charakterystyka klejów do płytek
• Wybór materiału na posadzkę z ogrzewaniem podłogowym
• Rozmieszczenie i wykonanie dylatacji
• Wybór zapraw klejowych w systemach ogrzewania podłogowego

Klasyfikacja i charakterystyka klejów do płytek

Najpopularniejsze kleje do okładzin ceramicznych to materiały, w których spoiwem jest cement. Skład takich zapraw klejowych modyfikuje się dodatkami chemicznymi powodującymi np. odkształcalność zaprawy, przyspieszenie czasu wiązania, zapobiegającymi zbyt szybkiemu oddawaniu wody przez zaprawę, ograniczającymi skurcz wiązania zaprawy itp.

Klasyfikację cementowych klejów do płytek i kamieni podaje norma PN-EN 12004-1 [1]. Norma ta dzieli kleje na tzw. normalnie wiążące (klasy C1) oraz o podwyższonych parametrach (klasy C2).

Zaprawy klejowe swoje właściwości zawdzięczają cementowi, który jest głównym składnikiem masy klejowej. Na podłożu porowatym cząsteczki zaprawy wnikają w zagłębienia i następuje mechaniczne zakotwienie. W typowych sytuacjach (typowe podłoże, brak szokowych obciążeń termicznych), połączenie takie, pomimo relatywnie słabych sił adhezji, ma wystarczającą wytrzymałość.

W przypadku podłoża nienasiąkliwego o wytrzymałości na styku podłoże–klej zaczynają decydować tylko siły adhezji – zaprawa klejowa nie ma możliwości zwilżenia takiego podłoża i nie następuje „mechaniczne” zakotwienie cząstek zaprawy w porach podłoża. Podobnie dzieje się w przypadku obciążeń różnicami temperatur. Stosunkowo słabe i sztywne wiązanie cementowe nie jest w stanie przenieść tego typu obciążeń. Zatem o wytrzymałości takiego połączenia zaczyna decydować ilość i jakość polimerów w masie kleju.

Polimery te (tworzywa sztuczne – zazwyczaj redyspergowalne kopolimery tworzyw sztucznych, dodawane w postaci suchego proszku i mieszane wraz z innymi składnikami zapraw lub, w przypadku klejów dwuskładnikowych, dodawane w postaci płynnej), tworzą sieć swoich własnych wiązań – dodatkowe „mostki sczepne”, pozwalające na przeniesienie znacznych nieraz naprężeń na styku warstw. Mamy wówczas dwa rodzaje wiązań: jedno – słabe cementowe i drugie – decydujące o jakości połączenia – z żywic. Wiązania te uzupełniają się nawzajem, tworząc wspólnie bardzo trwałe połączenia.

Zwiększona zawartość polimerów wpływa dodatkowo na zwiększenie elastyczności kleju (następuje zmniejszenie modułu sprężystości), co umożliwia przeniesienie najbardziej niebezpiecznych naprężeń rozwarstwiających i ścinających na styku klej–podłoże. Kleje takie można nazwać także wysoko modyfikowanymi. Są to wspomniane wyżej kleje klasy C2, które w porównaniu do klejów na typowe podłoża (klasy C1), charakteryzują się przede wszystkim dwa razy większą przyczepnością (kleje klasy C1 – przyczepność 0,5 MPa, kleje klasy C2 – przyczepność 1 MPa) oraz elastycznością i są to najważniejsze parametry decydujące o jakości i trwałości połączenia.

Wspomniana powyżej elastyczność jest określeniem potocznym. Norma [1] definiuje odkształcalność poprzeczną, jednak traktuje ten parametr jako fakultatywny, klasyfikując kleje jako:

• odkształcalne klasy S1 – odkształcalność poprzeczna powyżej 2,5 mm i poniżej 5 mm,
• o wysokiej odkształcalności klasy S2 – odkształcalność poprzeczna powyżej 5 mm.

Normowy sposób badania odkształcalności poprzecznej pokazuje fot. 1. Oznaczenie polega na pomiarze strzałki ugięcia beleczki z kleju przy braku zarysowania lub jakiegokolwiek uszkodzenia próbki. Wielkość ugięcia determinuje klasyfikację kleju jako odkształcalny (S1) lub o wysokiej odkształcalności (S2).

Badanie odkształcalności poprzecznej według [2] nie do końca odzwierciedla rzeczywiste warunki pracy zaprawy klejącej. Z analizy różnic odkształceń podłoża i płytek na skutek termiki wynika, że niszczący charakter mają odkształcenia ścinające. Jednak ze szczegółowej analizy sposobu badania odkształcalności można wyciągnąć ciekawe wnioski.

Sposób badania pokazano na fot. 1. Odległość między punktami podparcia beleczki kleju wynosi 200 mm, a grubość samej beleczki – 3 mm. Kształtka naciskowa na promień – 50 mm. Upraszczając nieco kształt beleczki kleju po odkształceniu, można przyjąć, że stanowi ona fragment okręgu. Zakładając ugięcie 2,5 mm, oś obojętna znajduje się w środku przekroju i również stanowi fragment okręgu. Zatem powierzchnia wewnętrzna skraca się, a powierzchnia zewnętrzna wydłuża. Różnica tych zmian wynosi około 0,5 mm i w jakimś stopniu symuluje to odkształcenie poprzeczne.

Taka analiza jest oczywiście mocno uproszczona, proszę jednak zauważyć, że można ją w pewnym stopniu odnieść do odkształceń między podłożem a płytkami. To pokazuje, że na możliwość zastosowania maksymalnych odległość między dylatacjami może mieć wpływ także odkształcalność kleju.

Kleje odkształcalne (C2S1, C2S2) stosuje się przede wszystkim do wykonywania okładzin i wykładzin zewnętrznych (na tarasach, balkonach, elewacjach) oraz wewnątrz w miejscach narażonych na intensywne oddziaływania termiczne (duży gradient temperatury i/lub szokowa zmiana temperatury), a także w basenach pływackich (choć nie jest to reguła) oraz na podłożach drewnianych lub z materiałów drewnopochodnych (np. płyt OSB).

W przypadku klejów przeznaczonych do wykonywania okładzin na warstwach hydroizolacji podpłytowej (np. w pomieszczeniach wilgotnych lub mokrych) należy kierować się wytycznymi producenta. Zwykle układ hydroizolacja–zaprawa klejowa stanowi system, nie ma tu więc problemu z doborem odpowiedniego kleju.

Pomimo że powierzchnia cienkowarstwowej zaprawy uszczelniającej (szlamu) lub folii w płynie cechuje się niewielką nasiąkliwością lub wręcz hydrofobowością, nie ma tu obligatoryjnego wymogu stosowania klejów klasy C2. Jednak zastosowanie klejów o podwyższonych parametrach ma swoje uzasadnienie. Powierzchnia płytek narażona jest na termiczne obciążenie szokowe związane np. z czyszczeniem okładziny. Większa przyczepność normowa (1 MPa zamiast 0,5 MPa) także wpływa na zwiększenie trwałości eksploatacyjnej okładziny.

Zobacz także: Okładziny ceramiczne i podłoża – problemy i wyzwania

Wybór materiału na posadzkę z ogrzewaniem podłogowym

Przystępując do projektowania/wykonywania podłogi grzewczej, trzeba zaplanować rodzaj materiału na posadzkę. Musi to być materiał o jak największym współczynniku przewodzenia ciepła λ, dlatego najczęściej stosuje się płytki ceramiczne lub kamień naturalny. Lambda dla płytek wynosi zazwyczaj 1,1–1,3 W/(m·K), dla kamieni naturalnych od 1,1 do nawet 3,5 W/(m·K). Dla wykładzin z tworzyw sztucznych będzie to 0,1–0,3 W/(m·K), a dla parkietu – 0,1–0,23 W/(m·K).

Nie da się podać lambdy dla wykładzin dywanowych, jednak można tu kierować się wartościami oporu przewodzenia ciepła R_λ,B, który według [3] dla posadzki i bezpośrednio znajdującego się pod nim podłoża nie powinien przekraczać 0,15 m²K/W. Pozwala to na dobór optymalnej posadzki i uzyskanie wysokiej efektywności późniejszej pracy ogrzewania podłogowego. Im wyższa wartość R_λ,B, tym wyższa musi być temperatura czynnika grzewczego. Dla wykładzin dywanowych R_λ,B, waha się od 0,07 do 0,17 m²K/W, dla porównania dla płytek czy kamieni naturalnych jest to wielkość rzędu 0,0057–0,012 m²K/W.

Rurki grzewcze muszą być dokładnie otulone materiałem, z którego wykonany jest jastrych. Przed wykonaniem jastrychu należy wykonać próbę szczelności układu grzewczego. Same rurki w momencie wykonywania podkładu muszą być wypełnione wodą i zamocowane (aby nie dopuścić do ich „wypłynięcia” na powierzchnię). Tradycyjne cementowe jastrychy z ogrzewaniem podłogowym można zacząć wygrzewać nie wcześniej niż po 3 tygodniach od chwili wykonania (optymalnie po 28 dniach), dla jastrychów szybkowiążących lub wykonywanych z fabrycznie workowanych suchych zapraw moment rozpoczęcia wygrzewania określa producent jastrychu.

W przypadku jastrychów anhydrytowych, według wytycznych [4], wygrzewanie można rozpocząć po około tygodniu od ułożenia jastrychu (pierwsze trzy dni przy temperaturze ustawionej na 25°C), o ile producent nie zezwala na skrócenie tego czasu. Temperatura w strefie elementów grzewczych nie może być wyższa niż 55°C dla jastrychów cementowych i 40°C dla jastrychów anhydrytowych. Z czynności tej należy sporządzić stosowny protokół.

Rozmieszczenie i wykonanie dylatacji

Szczególnie istotnym etapem prac jest prawidłowe rozmieszczenie i wykonanie dylatacji – ułożenie rur musi być skoordynowane z układem dylatacji (rys. 1). Problem z dylatacjami ujawnia się także w sytuacjach przeprowadzania prac remontowych związanych z wykonywaniem ogrzewania podłogowego na części podłogi.

Takim przykładem mogą być np. łazienki w blokach, gdzie ze względu na możliwości techniczne zamontowanie wodnego ogrzewania podłogowego zwykle nie jest możliwe. Dlatego montuje się ogrzewanie elektryczne (matę grzewczą), i to nie na całej powierzchni, lecz tylko na części podłogi. Takie pole grzewcze, niezależnie od wymiarów i kształtu, musi być oddylatowane od nieogrzewanej strefy podłogi.

Podczas eksploatacji temperatura powierzchni ogrzewanej strefy w pokojach mieszkalnych i użytkowych nie powinna przekraczać 29°C, natomiast temperatura powierzchni ogrzewanej strefy w pomieszczeniach typu łazienki (powierzchnie, po których chodzi się boso) oraz w innych wymagających podwyższonej temperatury nie powinna przekraczać 35°C ([5], [6]).

Wybór zapraw klejowych w systemach ogrzewania podłogowego

W systemach ogrzewania podłogowego zalecane, jednak nie obligatoryjne, jest stosowanie zapraw klejowych klasy C2. Zwiększona odkształcalność zapraw klejowych C2 stanowi dodatkowe zabezpieczenie przed uszkodzeniem na skutek różnicy temperatur i powstałych z tego powodu naprężeń termicznych. O klasie zastosowanego kleju decydować może także format przyklejanych płytek albo inne uwarunkowania techniczne. W uzasadnionych przypadkach konieczne może być stosowanie klejów odkształcalnych (klasy S1).

Do spoinowania stosuje się zwykle cementowe zaprawy spoinujące. Stosowanie fug epoksydowych jest możliwe, jednak przy dużych niezdylatowanych powierzchniach (górna granica wielkości powierzchni) i/lub dużych formatach płytek wymagana jest dodatkowa analiza.

Przy ogrzewaniu matą elektryczną zatapia się ją w zaprawie klejowej. Włączenie ogrzewania elektrycznego, w przeciwieństwie do wodnego, powoduje dość gwałtowny wzrost temperatury posadzki. Tu należy stosować wyłącznie kleje klasy minimum C2S1.

Według wytycznych [8] wilgotność jastrychu anhydrytowego, oznaczana aparatem CM lub metodami bezpośrednimi, w momencie wykonywania prac powinna wynosić:

•  ≤ 0,3% dla jastrychów z ogrzewaniem podłogowym,
•  ≤ 0,5% dla pozostałych przypadków.

Natomiast jastrych cementowy w momencie wykonywania prac powinien być suchy – wilgotność masowa ≤ 2%, przy czym dla okładziny z płyt o krawędziach ≥ 60 cm zaleca się zmniejszyć dopuszczalną wilgotność do 1,8%. W polskiej literaturze technicznej za graniczną wartość przyjmuje się 4–5%.

Jako że metoda karbidowa jest metodą niszczącą, to nie nadaje się do regularnego sprawdzania wilgotności podczas schnięcia jastrychu. Metoda CM określa wilgotność jastrychu w konkretnym miejscu, dlatego do sprawdzania wysychania całego podkładu należy stosować wilgotnościomierz elektroniczny (musi on mieć odpowiedni zakres pomiarowy, ponadto powinien być kalibrowany do rodzaju materiału podłoża (odpowiednia krzywa regresji).

Po stwierdzeniu, że jastrych jest suchy i wyznaczeniu miejsc o maksymalnej wilgotności, należy wykonać pomiar aparatem CM lub metodami bezpośrednimi. Rekomenduje się wykonanie przynajmniej jednego pomiaru na każdą kondygnację lub każde 300 m² powierzchni. Natomiast w przypadku ogrzewania podłogowego będzie to wykonanie przynajmniej trzech pomiarów na każde 200 m² lub na każde mieszkanie.

Korzystne warunki cieplno-wilgotnościowe (wilgotność względna powietrza nieprzekraczająca 65% przy temperaturze nie niższej niż +15°C) są podstawą procesu wysychania. Na wysychanie wpływ ma także grubość samego podkładu. Czas wysychania znacznie się wydłuża przy grubościach podkładu powyżej 5 cm i nie jest to zależność liniowa.

Powyższe wymagania nie wyczerpują jednak zagadnienia. Na fot. 2 pokazano okładzinę na posadzce, która była dwukrotnie naprawiana w tych samych miejscach. Naprawa nie przyniosła oczekiwanego rezultatu, po raz trzeci doszło do odspojenia się płytek.

Radiowy pomiar zawilgocenia podłoża wykazał zawilgocenie (fot. 3), jednak taki pomiar jest pomiarem pomocniczym. Badanie pull-off wykazało przyczepność płytek do podłoża od 0,37 MPa (fot. 4) do 0,5 MPa.

Natomiast sama wytrzymałość podłoża (zarówno pod płytkami, jak i w miejscu odspojenia się płytek, fot. 5, wahała się od 0,87 MPa do 1,23 MPa. Charakterystyczny był jednak obraz po zerwaniu stempla.

Nie chodzi tylko o to, że zerwanie było kohezyjne (w podłożu), ale także o wygląd samego podłoża (fot. 6).

Już jego kolor wskazywał na mokre podłoże. Potwierdziły to nawierty wykonane koronką i pomiary metodami pośrednimi (pokazany na fot. 7 wilgotnościomierz miał laboratoryjnie wyznaczoną krzywą regresji dla kilku typowych materiałów).

Na fot. 8 widać natomiast podłoże po odkuciu płytek. Potwierdziły to także badania wagosuszarką.

Pomiar wilgotności nie może być wykonywany na powierzchni, lecz na próbkach pobranych przynajmniej w połowie grubości jastrychu (przy grubości jastrychu 4 cm i większej korzystne jest określenie zawilgocenia także dla spodniej części podkładu. Ma to szczególne znaczenie dla jastrychów zespolonych. Wymóg suchego podłoża dotyczy także warstw podłogi pod jastrychem zespolonym.

Na fot. 9 pokazano strop, na którym wykonano jastrych zespolony oraz opisywaną powyżej okładzinę.

Problem z wilgotnym podłożem może być przyczyną sporych kłopotów w sytuacji, gdy bezpośrednio pod płytkami znajduje się materiał gipsowy. Dotyczy to zarówno jastrychów anhydrytowych, choć znacznie częściej tynków gipsowych (jastrychy anhydrytowe rzadko wykonuje się jako zespolone bezpośrednio na stropach).

Taką sytuację pokazano na fot. 10. Jest to wygląd okładziny ściennej (choć lepiej użyć sformułowania – tego co z niej zostało). Podłożem pod tynk gipsowy była żelbetowa ściana klatki schodowej w budynku wielorodzinnym. Ścianę ocieplono systemem ETICS, przy czym najprawdopodobniej nikt nie sprawdzał wilgotności podłoża pod ETICS. W rezultacie dyfuzja wilgoci była w zdecydowanej części możliwa tylko do wewnątrz.

Wykonanie tynku gipsowego na mokrym podłożu (fot. 11) spowodowało destrukcję samego tynku, a w konsekwencji także okładziny.

Według zaleceń niemieckich tynk gipsowy nakładany maszynowo lub wykonywany z gotowych zapraw powinien mieć grubość 1 cm (nakładanie w jednym zabiegu; dopuszcza się minimalne miejscowe pocienienie o maks. 2 mm). Powierzchnię tynków gipsowych należy ściągać w miarę możliwości tylko pionowo lub do lica. Filcowanie tynku jest dopuszczalne tylko w przypadku konieczności wyrównania wcześniejszych nierówności i to przy użyciu możliwie najmniejszej ilości wody.

Powierzchnia musi być chłonna, nośna i stabilna, warstwę niespełniającą wymienionych wymagań (niestabilną, pylącą) należy przeszlifować lub usunąć. W momencie wykonywania prac tynk musi być w stanie powietrznosuchym (wilgotność masowa 1%). Wytrzymałość na ściskanie tynku gipsowego nie powinna być mniejsza niż 2 MPa. Polska literatura techniczna [11] za minimalną wytrzymałość na ściskanie tynku gipsowego przyjmuje 4 MPa.

Literatura

1. PN-EN 12004-1:2017-03, „Kleje do płytek ceramicznych – Część 1: Wymagania, ocena i weryfikacja stałości właściwości użytkowych, klasyfikacja i oznaczenie”.
2. PN-EN 12004-2:2017-03, „Kleje do płytek ceramicznych – Część 2: Metody badań”.
3. „Einsatz von Bodenbelägen auf Flächenheizungen und-Kühlungen – Anforderungen und Hinweise“, Richtlinie Nr 9, „Bundesverband Flächenheizungen und Flächenkühlungen”, e.V., 2010.
4. „Calciumsulfat-Fließestriche auf Fußbodenheizung. Hinweise und Richtlinien für die Planung und Ausführung von Calciumsulfat-Fließestrichen”, Industrieverband WerkMörtel (IWM), e. I., 2017.
5. „Beläge auf Zementestrich. Fliesen und Platten aus Keramik, Naturwerkstein und Betonwerkstein auf beheizten und unbeheizten Zementgebundenen Fußbodenkonstruktionen”, ZDB, VI., 2007.
6. M. Rokiel, „Projektowanie i wykonywanie okładzin ceramicznych. Warunki techniczne wykonania i odbioru robót”, Grupa MEDIUM, Warszawa 2016.
7. „Beläge auf Zementestrich. Fliesen und Platten aus Keramik, Naturwerkstein und Betonwerkstein auf beheizten und unbeheizten Zementgebundenen Fußbodenkonstruktionen”, ZDB, VI, 2012.
8. „Beläge auf Zement – und Calciumsulfatestrichen. Keramische Fliesen und Platten, Naturwerkstein und Betonwerkstein auf Zement- und Calciumsulfatgebundenen Estrichen im Wohnungsbau oder bei ähnlicher Nutzung”, ZDB, 2022.
9. DIN 18560-2:2009-09, „Berichtigung 1:2012-05 Estriche im Bauwesen” Teil 2, „Estriche und Heizestriche auf Dämmschichten (schwimmende Estriche)”.
10. Fliesen kompakt. Kennziffern, Regeln, Richtwerte, Rudolf Mueller Verlag, 2018.
11. „Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych – Część B: Roboty wykończeniowe, Zeszyt 5: Okładziny i posadzki z płytek ceramicznych”, ITB, 2023.
12. „Gips-Datenbuch, Bundesverband der Gipsindustrie”, e.V, 2013.
13. „Empfehlung Fugen in Zementestrichen”, nr 011/2007, Verband Schweizer Industrie - und Unterlagsbodenunternehmer.