Mocowanie ociepleń w technologii ETICS

Termin "termomodernizacja" kojarzy się głównie z ocieplaniem obiektów, choć to nie jedyny aspekt tego procesu, ale oczywiście wiodący. Skojarzenia wiążą także niemal automatycznie z tą technologią styropian (EPS) oraz wełnę mineralną (MW). Dziś stosuje się wiele odmian tych materiałów, a także kilka innych, choć styropian i wełna mineralna są najlepiej znane, bo najbardziej powszechne.

W ostatnich latach w Polsce i w Europie wykonano wiele milionów metrów kwadratowych ociepleń, powstało również mnóstwo zaleceń, instrukcji, poradników i artykułów na temat tego, jak prawidłowo je wykonywać. Organizacją, która w naszym kraju tworzy i wspiera tego typu publikacje, jest Stowarzyszenie na Rzecz Systemów Ociepleń (SSO). W niniejszym artykule, stanowiącym początek szerszych rozważań, SSO podnosi ważki temat, jakim są sposoby mocowania ociepleń ETICS do powierzchni ścian.

Na przestrzeni lat wykształtowano i opisano kilka sposobów mocowania ociepleń ETICS do ścian - w propozycji nowej normy Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego prEN 17237 [1] mamy ich aż sześć (pięć zasadniczych, ale jedna z dwiema odmianami). Na potrzeby określenia najbardziej interesujących nas warunków realizacji ociepleń, skupimy się na sposobach, jakie z praktycznych i użytkowych względów rozpowszechniły się w Polsce w okresie ostatnich kilkunastu albo kilkudziesięciu lat i stosowane są do dziś:

1. Mocowanie wyłącznie klejowe, czyli tzw. systemy klejone.

Ta metoda opiera się na założeniu, że wszelkie oddziaływania środowiskowe na system ociepleń, w tym podciśnienie (ssanie) wiatru i ciężar własny systemu przenosi wyłącznie połączenie klejowe termoizolacji z powierzchnią ściany.

Ten sposób mocowania ETICS, z uwagi na pewne ograniczenia, nie jest stosowany na bardzo szeroką skalę. Najczęściej jest wykorzystywany przy ociepleniu budynków niewysokich i dotyczy płyt ze styropianu oraz z wełny mineralnej typu lamelowa, co bardzo istotne, bowiem inne rodzaje wełny nie są polecane do mocowania wyłącznie za pomocą mocowania klejowego w zewnętrznych systemach ociepleń.

W tym miejscu należy wyjaśnić, jakie wyroby są określane mianem klejów do ociepleń, aby w dalszej części artykułu podane definicje zastępować słowem uniwersalnym - "klej". Najczęściej stosowane kleje to formalnie zaprawy klejące na bazie cementów, odpowiednio modyfikowane polimerami (redyspergowalnymi proszkami dyspersyjnymi) i innymi domieszkami poprawiającymi właściwości robocze, użytkowe oraz cechy fizyczne.

Suche mieszanki zarabia się wodą przed zastosowaniem, oczywiście zgodnie z zaleceniami podawanymi przez producentów.

Masami albo pastami klejącymi określa się najczęściej produkty gotowe, niewymagające zarabiania wodą na budowie, produkowane na spoiwach dyspersyjnych. Ich wiązanie i uzyskiwanie wytrzymałości odbywa się na zasadzie fizycznego wysychania w kontakcie z powietrzem.

Są również kleje, do przygotowania których na budowie łączy się podstawowy składnik suchy (w przewadze ilościowej - składnik A) z żywicami (składnik B) albo bazową masę dyspersyjną (w przewadze ilościowej - składnik A) z cementem (składnik B).

Docieplenia budynków - zwiększ efektywność energetyczną swojego budynku >>

Ostatnia istotna grupa klejów do ociepleń to kleje poliuretanowe w formie niskoprężnej pianki, stosowane do mocowania wybranych materiałów termoizolacyjnych.

Niezależnie od rodzaju stosowanego kleju, należy podkreślić, że przy wyłącznie klejowym sposobie łączenia ocieplenia z podłożem, bardzo duże znaczenie ma stan techniczny tego podłoża (powierzchnia ściany). Wymagana minimalna przyczepność klejów zarówno do podłoża, jak i do termoizolacji staje się kluczowa, bo to jedyny sposób zamocowania, jakim dysponujemy - błąd w ocenie podłoża może być krytyczny dla trwałości i bezpieczeństwa użytkowania ocieplenia. Dlatego ta metoda mocowania ocieplenia jest najbardziej bezpieczna, kiedy mamy do czynienia z podłożem relatywnie nowym i czystym, o dobrej, znanej i jednolitej nośności, którą określa najczęściej odporność na rozrywanie podłoża siłą prostopadłą do jego powierzchni.

Te warunki spełniają zasadniczo ściany budynku nowo wzniesionego - wiemy bowiem, że do typowych materiałów budowlanych uzyskuje się bardzo dobrą przyczepność klejów stosowanych do mocowania ociepleń. Zawsze jednak, w przypadku kiedy planujemy mocowanie ocieplenia ETICS jako wyłącznie klejowe, podłoże musi byś sprawdzone, co oznacza wykonanie badania nośności urządzeniem typu pull-off (badanie dokładne), ewentualnie testu odrywania przyklejonych do podłoża (ściany) kostek odpowiedniego styropianu (badanie szacujące) zgodnie z procedurą określoną np. w instrukcji ITB 447/2009 [2].

Nawet gdy podłoże jest nowe, należy sprawdzić, czy klej przewidziany do zastosowania uzyska do niego wymaganą przyczepność. Skutki braku oceny nowego podłoża żelbetowego pokazano na fot. 1 i fot. 2.

W celu doraźnego zabezpieczenia termoizolacji w trakcie przyklejenia (brak albo wczesna faza wiązania kleju) przed skutkami np. silnego oddziaływania porywistego wiatru lub w celu stabilizacji termoizolacji stosuje się czasami tzw. mocowanie mechaniczne montażowe, które ma charakter wyłącznie tymczasowy i nie jest traktowane jak mocowanie mechaniczne zasadnicze ani dodatkowe. Takie mocowanie nie może w żadnym przypadku uszkadzać połączenia klejowego, co jest prawdopodobne, jeśli zostanie przeprowadzone w fazie po rozpoczęciu wiązania kleju.

Podłoża, jakie stanowią ściany istniejących budynków, bywają różne w momencie oceny i nawet gdy spełniają wymagania w chwili badania w określonych miejscach, wcale nie jest pewne, że te parametry dotyczą całej ściany i będą zachowane w czasie dalszej eksploatacji jeszcze przez kilkanaście albo kilkadziesiąt lat. Takim ryzykiem obarczone są na przykład elewacje tynkowane i/albo tynkowane i malowane lub nakrapiane, na których są mocowane systemy ociepleń.

Ograniczeniem w stosowaniu mocowania wyłącznie klejowego może być także lokalizacja budynku, wpływ drgań, np. komunikacyjnych, może bowiem z czasem wpływać na istotne zmniejszenie przyczepności ocieplenia (nośności podłoża).

2. Mocowanie klejowe z dodatkowym użyciem łączników mechanicznych, przy czym w opisach zamiennie ze słowem "dodatkowym" używa się słowa "ewentualnym", względnie razem obu tych słów.

Ta metoda mocowania ocieplenia odpowiada sytuacji najczęściej występującej w naszym kraju. Jej założenia odnośnie funkcji mocowania klejowego są takie same, jak opisano w punkcie 1 (tj. całkowite przeniesienie sił przez klej), przy czym pojawia się opcja dodatkowego zabezpieczania/zamocowania ocieplenia w rezultacie użycia łączników mechanicznych. Intuicyjnie wyczuwamy, ale i widzimy w praktyce, że liczba i rodzaj łączników (także ich jakość) staje się regulatorem kilku obszarów bezpieczeństwa zamocowania ocieplenia, a mianowicie: wysokości na jakiej instalowana jest termoizolacja, grubości i rodzaju płyt do termoizolacji, stref ścian narażonych na silniejsze oddziaływania wiatru (strefy narożne), ciężaru okładzin ocieplenia itp.

Niestety również "dodatkowym" lub "ewentualnym" mocowaniem łącznikami często pokrywa się brak oceny i przygotowania podłoża, maskuje się nawet jego niejednorodności lub ewidentną słabość, a nawet brak znajomości stanu technicznego podłoża.

Bywa też, że podobnie traktuje się przy tej metodzie mocowania ociepleń łączniki mechaniczne - bez właściwej uwagi, skoro niejako asystują tylko przy mocowaniu klejowym.

Dlaczego z taką stanowczością autorzy niniejszego artykułu odnoszą się do powyższych aspektów opisywanej metody mocowania? Żeby jednoznacznie zasygnalizować i przestrzec czytelników o niebezpieczeństwie, jakie wynika z nieznajomości wagi i funkcji mocowania klejowego i mechanicznego w poszczególnych metodach mocowania ociepleń ETICS.

Jeśli nadaje się łącznikom mechanicznym konkretne funkcje i zadania w ociepleniu, np. przenoszenie oddziaływań wiatru, bo nie ma pewności co do nośności podłoża, to nie można przyjmować ich liczby i rodzaju intuicyjnie bez określenia wartości oddziaływań i skuteczności zamocowania. Skutki braku właściwej oceny nośności podłoża i skuteczności zamocowania łączników mechanicznych pokazano na fot. 3 i fot. 4.

3. Mocowanie mechaniczne z dodatkowym klejeniem.

Temu rozwiązaniu odpowiada model zamocowania ETICS, w którym niemal wszystkie zasadnicze obciążenia działające na ocieplenie przenoszą łączniki mechaniczne. Funkcję zamocowania dodatkowego (nie ewentualnego) pełni mocowanie klejowe, które zawsze występuje i według oceny autorów jest nieodzowne w tej technologii. Spoina klejowa łącząca termoizolację z podłożem powinna przenosić minimum ciężar własny ocieplenia. Z definicji pracy łączników mechanicznych podawanych w ETA (European Technical Assessment - Europejska Ocena Techniczna) ewidentnie wynika brak takiej funkcji, co uzasadnia sens poprzedniego zdania. Analiza schematu pracy łącznika pokazuje, że istnieje jego udział w przenoszeniu również ciężaru ocieplenia, bo generuje docisk do ściany warstw ETICS.

Jednak za przeniesienie ciężaru własnego przez przekazywanie na podłoże sił stycznych odpowiada faktycznie spoina klejowa. Spoina ta pełni także funkcję montażową, zapewnia również możliwość uzyskania równego lica termoizolacji (korekta ustawienie płyt pomiędzy sobą), a więc niweluje drobne dopuszczalne nierówności podłoża. Ponadto stanowi istotne wsparcie zamocowania mechanicznego w sytuacji np. oddziaływania ognia na powierzchni ocieplenia.

Nawet przy relatywnie niskiej nośności podłoża spoi­na klejowa z racji swojej powierzchni sklejenia jest w stanie przenosić siły o istotnych wartościach, dlatego zawsze warto zadbać o właściwe przygotowanie podłoża. W tym sposobie zamocowania ETICS mocowanie mechaniczne pełni funkcję mocowania podstawowego i z punktu widzenia analiz obliczeniowych mocowania wyłącznego. To oznacza, że przy prowadzeniu obliczeń związanych z określeniem liczby łączników mechanicznych przypadających na płytę lub 1 m2 termoizolacji pomijana jest całkowicie funkcja klejenia. Dodatkowo przyjmuje się również tzw. minimalną liczbę łączników, jaką rekomenduje się do zastosowania w celu spełnienia warunków dotyczących mocowania wielopunktowego (wielokrotnego) oraz równomiernego rozmieszczenia punktów zamocowania.

Minimalną ustaloną liczbę łączników przyjmuje się zawsze w sytuacji, kiedy z obliczeń wynika liczba mniejsza. W przypadku metody mocowania mechanicznego należy dołożyć wszelkich starań, aby nośność łączników na wyrywanie z podłoża w przypadkach wątpliwych była sprawdzona metodą pull-out. Natomiast w sytuacjach standardowych (podłoża typowe, określone przez producenta łączników) przyjmuje się wartości zbadane, podane w dokumentach odniesienie dla określonego typu łączników, np. ETA. Należy używać łączników wyszczególnionych w dokumentach odniesienia systemu ociepleń, również np. ETA czy innych aktualnych o podobnym znaczeniu.

Określenia i definicje, w tym dotyczące rodzajów klejów do ociepleń oraz sposobów mocowania, opisuje między innymi znana na rynku instrukcja ITB 447/2009 [2] - ostatnia z wydanej przez ITB serii dotyczącej ETICS.

Mając na uwadze trwałość i bezpieczeństwo użytkowania ETICS, odwołując się również do założeń określonych w punkcie 3, w którym jest mowa o metodzie mocowania mechanicznego, Stowarzyszenie na Rzecz Systemów Ociepleń udostępnia na swojej stronie internetowej Kalkulator Łączników SSO. Narzędzie to jest przeznaczone dla projektantów systemów ociepleń. Umożliwia określenie oddziaływania wiatru na ściany budynków położonych na terenie Polski oraz wyliczenia liczby łączników mechanicznych przypadających na płytę termoizolacji albo na 1 m2 ocieplenia, zgodnie z aktualnymi standardami i stanem wiedzy technicznej w tym ­zakresie.

Literatura

1. prEN 17237:2018, "Thermal insulation products for buildings. External thermal insulation composite systems with renders (ETICS) - Specification".
2. "Złożone systemy izolacji cieplnej ścian zewnętrznych budynków ETICS. Zasady projektowania i wykonywania", Instrukcja nr 447/2009, Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa 2009.