Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

CENTRUM INNOWACJI I TRANSFERU TECHNOLOGII
UNIWERSYTET WARMIŃSKO
- MAZURSKI W OLSZTYNIE
DR HAB. IN
Ż. ROBERT WÓJCIK

Odtwarzanie poziomych izolacji przeciwwilgociowych w przegrodach murowych metodą iniekcji termohermetycznej

        Metoda iniekcji termohermetycznej jest sprawdzonym doświadczalnie i w praktyce sposobem odtwarzania izolacji poziomych w istniejących budynkach w celu ochrony przed wilgocią i wodą gruntową Polega ona na wykonaniu blokady strukturalnej przez termiczne nasą czenie kapilarno-porowatej struktury muru termoplastycznym kompozytem wosków naftowych. Wg opisu patentowego nr 194943 ,,.«.w odróżnieniu od dotychczas stosowanych technologii w metodzie iniekcji termicznej łączy się obróbkę cieplną z impregnacją, bez rozdzielania tych dwóch procesów. Rozgrzany iniekt jest wprowadzany przez nawiercone otwory w zawilgocony mur, bez wstępnego suszenia. Początkowo termoplastyczny kompozyt spełnia funkcję medium przyspieszającego kontaktowe nagrzewanie ośrodka. Do iniekcji termicznej w wilgotnym murze dochodzi dzięki specjalnie zaprojektowanym urządzeniom, tzw. termopakerom umożliwiającym hermetyzację nagrzewanej strefy. Spełniają one rolę grzałek, zasobników podawczych, dozowników oraz wentyli umożliwiających regulację ciśnienia w układzie podawczym. Sterowane rozprężenie gazów wytworzonych w nagrzanej strefie blokady przeciwwilgociowej uruchamia etap nasączania przy jednoczesnym, przeciwprądowym wypływie pary wodnej przez układ podawczy".

        Sposób wykonywania blokady poziomej najnowszą odmianą metody iniekcji termohermetycznej przedstawiono na rys. 1, natomiast realizację prac zilustrowano na rys. 2.





























        Rys.l. Wizualizacja technologii odtwarzania izolacji strukturalnych najnowszą odmianą (pulsacyjną) metody iniekcji termohermetycznej (przekrój przez otwór wiertniczy i termopaker): 1 - mur, 2 - otwór wiertniczy, 3 - element grzejny, 4 - pokrywa hermetyczna zasobnika, 5 - termoizolacja zasobnika, r5-zasobnik, 7-odprowadzenie pary wodnej wypływającej przeciwprądowo, doprowadzenie sprężonego powietrza oraz zawór bezpiecze
ństwa, 8 - przewód doprowadzający sprężone powietrze oraz podciśnienie, 9 - transport pary wodnej, 10 - transport iniektu, // -cyrkulacja iniektu, 12 - strefa konwekcji iniektu, 13 - strefa dyspersji iniektu, 14-strefa kondensacji pary wodnej (korek wodny) strefa nienasycenia wodą, 15 - szczelinowe przepływy pary wodnej, 16 - króciec mocujący termopaker

        W murze (]) znajdującym się w dowolnym stanie wilgotnościowym (w tym również w stanie nasycenia wodą) w poziomie wymaganej blokady nawiercane są otwory (2) w odstępach co 14-17 cm. W otworach mocuje się termopakery. W pierwszej fazie do zasobnika (6) jest wprowadzany kompozyt wosków naftowych, który po uruchomieniu elementów grzewczych upłynnia się i przemieszcza do otworów, w tym również do kawern i szczelin połączonych z otworami, gdzie ulega kolejnej przemianie fazowej w elastyczne szczeliwo. W ten sposób ośrodek jest wstępnie doszczelniony, co przyspiesza proces nagrzewania poprzez zahamowanie parowania wody. Zasięg rozpływania się kompozytu jest ograniczony przemieszczeniem się frontu temperaturowego 56° C, tak więc termoplastyczny iniekt nie wypływa poza strefę blokady. Po uzyskaniu odpowiedniej temperatury, we wstępnie uszczelnionej strefie blokady woda dochodzi do stanu przegrzania. Po otwarciu zaworów (7) następuje rozprężenie mieszanki powietrzno-parowej i rozpoczyna się nasączanie kapilarno-porowatej struktury.
Powstający
„korek wodny" wokół iniektowanej termicznie strefy sprawia, że para wodna ze strefy blokady może przemieszczać się na zewnątrz głównie przeciwprądowo, przez iniekt, w kierunku otworu wiertniczego.


























Rys. 2. Realizacja wtórnej izolacji poziomej metodą iniekcji termohermetycznej

        Podczas kilkuletniego, praktycznego stosowania metody, a także bada
ń laboratoryjnych zebrano doświadczenia, które zaowocowały opracowaniem kolejnych usprawnień, zwiększających konkurencyjność tej technologii głównie w zakresie skrócenia całego procesu iniekcji.
Zalety strukturalnej izolacji przeciwwilgociowej wykonywanej metodą iniekcji termicznej przy zastosowaniu kompozytu wosków naftowych to:
1. Jednoznacznie zdefiniowane parametry techniczne zapewniające uzyskanie ciągłej i szczelnej blokady przeciwwilgociowej (przy jednoczesnym określeniu technicznych czynników ryzyka wystąpienia braku skuteczności).
2. Jednoczesne wysuszenie muru w strefie blokady przeciwwilgociowej oraz w strefach bezpośrednio do niej przyległych.
3. Długotrwały i stabilny mechanizm działania iniektu.
4. Zminimalizowanie deformacji muru w wyniku wzajemnego znoszenia się skutków ogrzewania, suszenia i pęcznienia, zachodzących równocześnie podczas nasączania.
5. Ograniczenie przemieszczania się poza strefę blokady przeciwwilgociowej oraz powstawania niekontrolowanych wycieków iniektu (samouszczelnianie się strefy blokady termoplastycznym kompozytem woskowym w nieizotermicznym polu temperatury).
6. Brak produktów ubocznych wiązania kompozytu z nasączanym materiałem (obojętność chemiczna iniektu wobec materiału przegrody).
7. Wysoki stopie
ń pewności uzyskania szczelności blokady - niezależny od warunków wilgotnościowych muru i warunków termicznych otoczenia.
8. Optyczna kontrola procesu nasączania muru.
9. Neutralizacja fizyczna szkodliwych soli w strefie blokady.
10. Ograniczenie do minimum higroskopijności materiału w strefie blokady.
11. Wzrost odporności chemicznej materiałów nasączonych woskowym iniektem.
12. Możliwość wykonywania blokady w murach poddawanych wcześniej innym zabiegom przeciwwilgociowym (hydrofobizacji przy zastosowaniu preparatów biegunowych) oraz możliwość powtórnej iniekcji.
13. Wyeliminowanie szkodliwego oddziaływania w murze zjawisk elektrokinetycznych.
14. Wulkanizacja strefy blokady z istniejącymi izolacjami wykonanymi na bazie lepików asfaltowych oraz innych materiałów termoplastycznych (regeneracja starych izolacji papowych w strefie blokady).
15. Możliwość wykonywania blokad w silnie skorodowanym murze.
16. Wzrost wytrzymałości muru w strefie blokady (z wyjątkiem muru zawierającego zaprawy gipsowe).
17. Bezpiecze
ństwo pracy podczas wykonywania blokady.
18. Regulowana moc technologicznych źródeł ciepła (dostosowywana do potrzeb).
19. Odwracalność procesu nasączania woskami naftowymi (zgodnie z postulatami zawartymi w Karcie Weneckiej).
20. Brak szkodliwego oddziaływania kompozytu woskowego na zdrowie ludzi i zwierząt.
21. Dopuszczalny kontakt kompozytu woskowego z żywnością i wodą pitną.
22. Sterylizacja muru w strefie termicznego nasączania.

        W wyniku podjętych procedur wdrożeniowych wojewódzki konserwator zabytków wydał zgodę na wykonanie omawianą metodą zabezpiecze
ń przeciwwilgociowych w olsztyńskim ratuszu miejskim. Badania tego obiektu przeprowadzone przez komisję z Instytutu Techniki Budowlanej w Warszawie (w ramach czynności aprobacyjnych) wykazały pełną skuteczność wykonanych zabezpieczeń. Kompozyt wosków naftowych oraz technologia aplikacji uzyskały aprobatę techniczną nr At-15-5053/2001, a w 2006 roku Rekomendację Techniczną RT ITB - 1055/2006. Metodę zastosowano do odtwarzania izolacji poziomej w Sanktuarium Maryjnym w Św. Lipce, w ambasadzie RP w Rydze, w „starym" ratuszu w Olsztynie oraz w wielu innych obiektach zabytkowych i niezabytkowych.

        Prowadzone w ostatnich latach badania własne wykazały, że w ośrodku murowym występują zjawiska, które wymagały dodatkowego rozpoznania. Kontynuując dotychczasowe rozważania teoretyczne, przedstawione w monografii „Hydrofobizacja i uszczelnianie przegród murowych metodą iniekcji termicznej", określono dodatkowe czynniki wpływające na tempo nasączania. Dotyczą one zalegania w porach wody przegrzanej, która pomimo rozhermetyzowania układu, nie wyparowuje po przekroczeniu temperatury 100°C. Woda znajdująca się w stanie pendularnym (strumień wody rozdzielony w kapilarach na drobne koraliki) w otoczeniu wosku naftowego wykazuje szczególne właściwości. Poszukiwano sposobu „pozbycia się" tej wody bez konieczności znacznego przegrzewania muru. W początkowych etapach badań prowadzono suszenie promieniowe bez hermetyzacji ośrodka oraz doszczelnienia termoplastycznym woskiem (w warunkach umożliwiających swobodne parowanie). Wówczas woda nie może występować w stanie przegrzanym i po przemianie w parę, przeciwprądowo (przez iniekt) wypływa z muru. Zjawisko to, pozornie korzystne wydłuża jednak proces suszenia, gdyż przemieszczanie się frontu temperaturowego jest uwarunkowane zjawiskiem tzw. mokrego termometru, czyli pobieraniem w pierwszej kolejności energii przez parującą wodę wypełniającą pory. Para wodna przepływając przez iniekt obniża jego temperaturę, niezależnie od ilości dostarczanej energii. Ustalono, że zahamowanie parowania przez hermetyzację układu w pierwszej fazie nagrzewania jest korzystne i przyspiesza proces nagrzewania ośrodka. Wprowadzenie iniektu do otworu również w pierwszym etapie jest uzasadnione, gdyż kontaktowe przekazywanie energii (element grzejny - iniekt - szkielet) efektywnie przyspiesza nagrzewanie ośrodka, zaś przez hermetyzację układu termoplastycznym insektem i termopakerem zapobiega się zjawisku mokrego termometru.

        Prowadzone wielotorowo badania laboratoryjne i poligonowe wykazały, że skuteczną metodą pozbywania się przegrzanej wody (charakteryzującej się właściwościami wody objętościowej), zbierającej się w zagłębieniach otworu wiertniczego oraz porach, pod lżejszym, płynnym woskiem jest pulsacyjne napowietrzanie ośrodka. Cykliczne oddziaływanie sprężonego powietrza pod zwiększonym ciśnieniem, naprzemiennie z podciśnieniem przyspiesza proces odwadniania. Napowietrzone krople wody tworzą mieszankę wodno-powietrzno-parową, która wypływa przeciwprądowo z osuszanej strefy przez iniekt, przy obniżonym progu temperaturowym, co przyspiesza impregnację i obniża energochłonność. Pulsacyjne napowietrzanie jest sterowane automatycznie. Powietrze jest dostarczane i odsysane przy zastosowaniu agregatu ssąco-tłoczącego. Dzięki temu udoskonaleniu proces jednoczesnego suszenia i nasączania znacznie skrócono. W przypadkach, wysokiej zawartości wilgoci w murach uzyskano skrócenie nawet o 30 %. Oczywiście nadal priorytetem pozostaje kontrolowana optycznie ciągłość blokady i ekstremalnie wysoka koncentracja iniektu w kapilarno-porowatej strukturze muru, co jest najlepszym gwarantem długowieczności blokady wykonywanej metodą iniekcji termicznej.

        Najnowsze wyniki bada
ń nad skróceniem czasu wykonywania iniekcji termoherme-tycznej zaowocowały wdrożeniem nowej odmiany metody wykonywania wtórnych blokad przeciwwilgociowych z wykorzystaniem termoplastycznego iniektu. Nowe rozwiązanie nazwano metodą termopulsacyjną.

        Wdrożona metoda minimalizuje wpływ zalegania w kapilarno-porowatej strukturze muru przegrzanej wody na przebieg procesu. Tak więc rozpoznany problem został rozwiązany, a do odwadniania ośrodka jest wykorzystywane całe spektrum kapilar. Szczegóły dotyczące podstaw teoretycznych metody, inne zagadnienie technologiczne, a także właściwości różnych materiałów poddawanych modyfikacji przy zastosowaniu iniekcji termicznych przedstawiono w monografii habilitacyjnej, którą autor obronił na Wydziale Budownictwa Politechniki Śląskiej.


Wizualizacja etapów wykonywania iniekcji
















































a - zamocowanie termopakerów na murze

b - wprowadzenie termoplastycznego iniektu do zasobnika termopakera

c - nasączanie pulsacyjne muru iniktem