Kotwienie termoizolacji BSO na elewacjach
Transkrypt
Kotwienie termoizolacji BSO na elewacjach
Ś c i a n y, S t r o p y Kotwienie termoizolacji BSO na elewacjach Jacek Sawicki Konsultacja naukowa: mgr inż. Marian Bober*) mgr inż. Tomasz Mańka**) mgr inż. Bartosz Rybiński***) W bezspoinowych systemach ociepleń stosowane są różne typy płyt izolacyjnych: z tworzyw piankowych (głównie z polistyrenu ekspandowanego – styropianu) bądź wełny mineralnej (kamiennej/skalnej lub szklanej). Wybór rodzaju izolacji decyduje o sposobie jej umocowania, opartym na metodach: 1) klejenia, 2) kotwienia bądź 3) klejenia i kotwienia. Te dwie ostatnie metody są tematem artykułu, bo właśnie przy nich wykorzystywane są łączniki do mocowania izolacji termicznych (określane też pochodnymi od tej nazwy). Dlaczego KOTWIENIE jest ważne? Systemy termoizolacji elewacji narażone są na permanentne działanie wielu czynników dynamicznych. Są to siły osłabiające ich przyczepność i w rezultacie stwarzające ryzyko odrywania się ociepleń od podłoża. Najczęstszą przyczyną jest aktywność wiatru (jego siły ssania) oraz grawitacyjne działanie sił ścinających. Również procesy starzenia poszczególnych elementów systemów (głównie tynków elewacyjnych, siatek wzmacniających i powłok klejowych) znacząco osłabiają siły wiązania. Uszkodzenia tynków wystawiają warstwy wewnętrzne na destrukcyjne działanie czynników klimatycznych, które w powiązaniu z reologicznymi procesami zachodzącymi na całej powierzchni elewacji przyczyniają się do wewnętrznych pęknięć struktur kleju prowadzących do jego odspojeń od podłoża. Rezultatami takich procesów są powiększające się systematycznie strefy rosnących naprężeń ścinających na ścianie i zmniejszanie stref bezpiecznie przyklejonych, które zmuszone są przejmować progresywne obciążenia grawitacyjne. Kotwienie zabezpiecza elewację przed takim ryzykiem. *) Koelner **) EJOT ***) KLIMAS Wkręt-Met 66 Drugim powodem, dla którego warto stosować tę metodę, jest niwelacja skutków błędów i niedopatrzeń technologicznych, które mogą również osłabiać siły wiązania systemów ociepleniowych z podłożem. Najczęstsze błędy dotyczą: złego przygotowania podłoża, niewłaściwego przygotowania i nakładania mas klejowych, nieprzestrzegania reżimów technologicznych niezbędnych do uzyskania pełnego utwardzenia warstwy kleju, prowadzenia prac przy niesprzyjających warunkach cieplno-wilgotnościowych (nieprzestrzeganie zalecanych temperatur otoczenia, prowadzenie prac podczas deszczu, przy silnych wiatrach lub mocnym nasłonecznieniu), wreszcie pozostawianiu niedokończonych prac na bliżej nieokreślone dłuższe okresy (zwłaszcza zimą). Warunki MOCOWANIA izolacji Podłoża ścienne do robót termoizolacyjnych przygotowuje się zgodnie z określonym opisem technicznym do projektu oraz informacjami opartymi o instrukcję systemodawcy. Dobrą przyczepność płyt do podłoża warunkuje staranne jego przygotowanie. Musi być ono wyrównane, wolne od zabrudzeń, pyłu, słabo związanych z podłożem powłok malarskich i tynków oraz osadów substancji o charakterze antyadhezyjnym (np. smary, tłuszcze, smoły i bitumy), zagruntowane, a ponadto mieć wymaganą nośność i zapewniać odpowiednią wytrzymałość powierzchniową. A zatem nie można wykonywać ocie- Zdjęcie: EJOT Prężnie rozwijający się rynek bezspoinowych systemów ociepleniowych (BSO) dysponuje bogatym asortymentem łączników. Różnorodność ich typów, nie zawsze czytelna symbolika w oznaczeniach, a także wielość rozwiązań uwarunkowanych przeznaczeniem i sposobami montażu mogą stwarzać kłopoty z optymalnym wyborem. Czym się kierować, aby mieć pewność, że są to odpowiednie łączniki i jak je poprawnie zamontować? Fot. 1. Korpus łącznika tworzywowego plenia ścian w przypadkach destrukcyjnych zmian podłoża, zwłaszcza przy zmurszeniach jej wierzchnich warstw. Oceny jakości podłoża ściany dokonuje się w porozumieniu z projektantem ocieplenia. W przypadkach braku wiedzy o stopniu wytrzymałości podłoża powinno się je sprawdzać, wykorzystując odpowiednie przyrządy badawcze. Jeśli ich nie ma, należy wykonać próby przyczepności1). Płyty z tworzyw piankowych (styropian) Zakłada się, że przed montażem płyty zostały zgodnie z wymaganiami technicznymi wysezonowane oraz że w warunkach budowy zapewniono im odpowiednie magazynowanie (bez narażania na uszkodzenia mechaniczne, działanie promieni UV i wilgoci). Zwykle ich mocowanie na powierzchni ściany przeprowadza się, stosując metody klejenia. Poprawnie przyklejone płyty (zdaniem producentów) powinny „trzymać się” podłoża bez obaw o ich odspojenie nawet do wysokości 20 m nad poziomem terenu (kondygnacja V piętra). Atutem takich płyt jest lekkość – niskie wartości ich gęstości pozornej (naj częściej 13,5–15 kg/m3)2), ale warto zwrócić uwagę, że łączny ciężar systemu docieple niowego w rzeczywistości jest wyższy. Według zaleceń ITB próbki materiału izolacyjnego o wymiarach 100×100 mm w różnych miejscach elewacji nakleja się zgodnie z zaleceniami materiałem wiążącym rozprowadzonym na całej powierzchni próbki na grubość 10 mm, dociska do podłoża, a po 3 dniach sprawdza przyczepność poprzez próbę ręcznego odrywania przyklejonej próbki. Przyjmuje się, że podłoże ma wystarczającą wytrzymałość, jeśli podczas próby odrywania materiał izolacyjny ulegnie rozerwaniu. W przypadku oderwania całej próbki z klejem i warstwą fakturową elewację oczyszcza się ze słabo wiążącej warstwy, a jej podłoże gruntuje. Ponowny negatywny wynik próby nakazuje rozważenie innych technik poprawienia (wzmocnienia) przyczepności ściany. 2) Dla płyt ze styropianu najważniejszym i wymaganym normowo parametrem są naprężenia ściskające przy 10% odkształceniu względnym. Dla płyt fasadowych wynoszą one min. 70 kPa. Według tablicy 1 normy PN‑B 20132:2005 aby uzyskać takie wartości naprężeń (w zależności od stosowanej przez producenta technologii produkcji), gęstość pozorna płyt EPS 70 powinna wynosić od 13,5 do 15 kg/m3, dla EPS 100 – 18–20 kg/m3; a EPS 200 – 27–30 kg/m3. 1) IZOLACJE VI 2006 Ś c i a n y, S t r o p y Tabela. Orientacyjna ilość łączników stosowanych na 1 m2 ściany w zależności od ich typu, wysokości budynku i materiału izolacyjnego według zaleceń firmy Koelner (opr. autora) Rodzaj łącznika Krótka strefa rozporu – trzpień z tworzywa Krótka strefa rozporu – trzpień metalowy Długa strefa rozporu – trzpień metalowy wbijany Długa strefa rozporu – trzpień metalowy wkręcany Talerzyki dociskowe z wkrętem do drewna Dodatkowy talerzyk dociskowy Ø 140*) Materiał izolacyjny – stosuje się Wysokość budynku [h] – nie stosuje się styrowełna h < 8 m 8 m < h < 20 m h < 20 m pian Ilość łączników styrostyrostyrowełna wełna wełna (szt.) pian pian pian 4–5 – 6–8 – 8–10 – 4–5 6–8 6–8 8–10 8–10 10–12 4–5 6–8 6–8 8–10 8–10 10–12 4–5 6–8 6–8 8–10 8–10 10–12 4–5 6–8 – – – – 3–5 3–5 3–5 3–5 – *) stosowany jest wraz z kołkiem do izolacji z trzpieniem stalowym nia z ograniczeniem wysokości budynku (jeśli nie przekracza 20 m, a wytrzymałość podłoża ściennego na rozrywanie jest nie niższa niż 0,08 MPa), o ile taki sposób dopuszczony jest w aprobacie technicznej. Płyty z wełny mineralnej Do ociepleń stosowane są zarówno tradycyjne płyty z wełny mineralnej szklanej albo kamiennej/skalnej (o włóknach o nieuporządkowanej strukturze), jak i uszlachetnione ich KIEDY kotwić? Zdjęcie: Koelner aradoksalnie ta lekkość jest też wadą, gdyż P pokrycia takie są mniej wytrzymałe na siły ssania wiatru. Reasumując, kotwienie zwiększa bezpieczeństwo przylegania płyt do podłoża. Fot. 2. Łączniki tworzywowe i tworzywowo ‑metalowe KI1 (po lewej: wkręcany – korpus i trzpień tworzywowy, po prawej: wbijany – korpus tworzywowy, trzpień metalowy) odmiany, tzw. płyty lamelowe (z włóknami o uporządkowanej strukturze). Ich stosowanie uwarunkowane jest posiadaniem odpowiednich aprobat technicznych. Oba rodzaje mocowane są do podłoża metodami kotwienia oraz kotwienia i klejenia. Płyty tradycyjne – niezależnie od klejenia – obligatoryjnie wymagają kotwienia. Ich wartości gęstości pozornej są znacznie wyższe niż dla tworzyw piankowych (najczęściej 100–150 kg/m3). Płyty lamelowe są nieco lżejsze i mogą być klejone do podłoża warunkowo bez kotwie- IZOLACJE VI 2006 Kotwienie bez klejenia prowadzi się na bieżąco, mocując płyty do podłoża. Jego grubość nie powinna być mniejsza niż 70 mm. Kotwienie płyt (z tworzyw piankowych i wełny mineralnej) wykonuje się nie wcześniej niż po 24 godz. od ich przyklejenia do podłoża. Sposób ten praktykowany jest z uwagi na właściwości kleju, który powinien trwale wiązać całą powierzchnię płyty z podłożem. Kotwienie tuż po przyklejeniu jest niewskazane z uwagi na ryzyko występowania naprężeń mogących osłabiać przyczepność klejonej płaszczyzny płyty do podłoża, co spowodowane jest przez siły docisku kotew. Zasady doboru ILOŚCI łączników Rodzaj łączników, ich liczbę i rozmieszczenie na podstawie obliczonych nośności musi określać projekt techniczny lub wybrany system ocieplenia na podstawie przewidywanych obciążeń obliczeniowych w taki sposób, aby siła obliczeniowa przypadająca na jeden łącznik nie przekraczała nośności obliczeniowej podanej dla łącznika w aprobacie technicznej; dla płyt przyklejanych nie powinna być mniejsza niż 4 sztuki na 1 m2 (zalecane 4–6 sztuk), a dla mocowanych bez kleju – nie mniej niż 8. Ich długość powinna zachować wielkość głębokości osadzenia (dla podłoża z betonu i cegły pełnej wynosiła co najmniej 50 mm3), a dla podłoża z betonu ko- mórkowego i cegły dziurawki – od 80 do 90 mm)4). Liczebność łaczników odpowiednio zwiększa się dla strefy brzegowej elewacji min. o 20%, a max o 50% (jej szerokość umownie określana jest względem 1/8 szerokości węższego boku budynku i powinna zawierać się w przedziale od 1 do 2 m. Rozstaw osiowy łączników nie powinien być mniejszy niż 12 cm, a ich odległość od krawędzi podłoża nie mniejsza niż 60 mm (producenci zalecają 100 mm). Zasady doboru DŁUGOŚCI i ŚREDNICY łączników Długość dobieranego łącznika powinna sumować kilka czynników: hd – – grubość materiału izolacyjnego, Hv – sumaryczna głębokość kotwienia, hv – głębokość kotwienia w murze nośnym, h1 – grubość warstwy ewentualnego starego tynku, h2 – grubość warstwy zaprawy klejowej, hN – tolerancja uwzględniająca nierówności powierzchni podłoża, niedokładności wykonania, resztki zwiercin po nawierceniu otworu (zwykle: 10–15 mm). Wylicza się ją według wzoru: L ≥ hd + Hv + hN, gdzie: Hv → ∑ (hv + h1 + h2). Głębokość otworu wierconego określa producent łączników w zależności od części kotwiącej, jednakże nie powinna być ona mniejsza od głębokości osadzenia plus dwie średnice otworu: Hmax ≥ hv + 2d0, gdzie: Hmax – głębokość otworu wierconego, hv – głębokość kotwienia w murze nośnym, d0 – średnica otworu wierconego. Głębokość kotwienia określa jej producent w zależności od kształtu części kotwiącej, jednakże powinna być ona nie mniejsza od długości części kotwiącej powiększonej o wartość 1/2 średnicy otworu wierconego. Nie może być jednak mniejsza od 35 mm. Wylicza się ją według wzoru: hv ≥ L1 + 0,5d0, gdzie: hv – głębokość kotwienia w murze nośnym, L1 – długość części roboczej kotwy, d0 – średnica otworu wierconego. Długość dobieranego łacznika musi uwzględniać konieczność ograniczenia Niektórym typom łączników Europejska Aprobata Techniczna zezwala nawet na wartości od 25 mm. 4) Podane wartości minimalne dotyczą obszaru, na którym następuje pełne przyleganie kotwy do materiału podłoża. Ze względu na ryzyko zaistnienia powierzchniowych spękań w nawiercanym podłożu głębokość wiercenia powinna być odpowiednio większa (zwykle 10 mm przy średnicy otworu 8–10 mm). 3) 67 Ś c i a n y, S t r o p y Rysunek: Koelner Rys. 1. Rozmieszczenie łączników na materiale izolacyjnym w zależności od jego rodzaju Zalecane miejsca kotwienia płyty z wełny mineralnej i styropianu . Przy mocowaniu płyt z wełny mineralnej wymagana jest większa ilość łączników niż przy płytach z tworzyw piankowych, co wynika z istotnych różnic w obciążeniach elewacji. JAK kotwić? Liczba i rozmieszczenie łączników uzależnione są od rodzaju, kształtu i wymiarów mocowanej płyty termoizolacyjnej. Dla każdego przypadku ich stosowania trzeba w projekcie uwzględnić plan rozmieszczenia łączników, biorąc pod uwagę wymagania producenta materiału izolacyjnego, określonego systemu ocieplenia oraz parametrów wytrzymałościowych łączników zgodnych z odpowiednimi aprobatami technicznymi. Przykładowe ich rozmieszczenie dla miarowych płyt ociepleniowych przedstawiono na rys. 1. W fazie przygotowawczej otwory nawierca się po wcześniejszym przyklejeniu 68 materiału izolacyjnego z uwzględnieniem techa) nologicznego czasu niezbędnego do związania hef ≥ 35 kleju. Jeśli otwór wykona się niewłaściwie, należy ponownie go wywiercić z zachowaniem b) niezbędnej odległości od niepoprawnie wykonahef ≥ 25 nego otworu (nie mniejszej niż jego faktyczna głębokość). Prawidłoc) wo wywiercone otwory przed zakotwieniem powinny zostać pozbawiohef ≥ 25 ne zwiercin (oczyszczone z urobku). d) W fazie właściwej korpus łącznika montynk zewnętrzny tuje się w przygotowanym otworze według masa szpachlowa wyrównująca zaleceń jej producenta i lekko dobija młotstary tynk izolacja termiczna kiem. Montaż korpumur z cegły klej i warstwa wyrównawcza su łącznika dozwolopełnej ny jest jednorazowo. Rys. 2. Fazy montażu łącznika: a – prostopadłe do lica ściany Należy zwrócić uwagę nawiercenie otworu, którego głębokość jest o 10 mm większa od długości na właściwe dociśnię- strefy roboczej łącznika, b – osadzenie korpusu w otworze, a następnie cie płyt izolacyjnych do wetknięcie do jego gniazda trzpienia; c – przybicie albo wkręcenie podłoża. Po jego osa- trzpienia na wysokość grubości izolacji, d – prace wykończeniowe – nakładanie warstw wyrównawczych dzeniu w korpus wprowadzany jest trzpień, który rozpiera go na całej długości, aż do rodzaj kotwionego materiału termomomentu, w którym główka trzpienia znaj- izolacyjnego (do wełny mineralnej i tworzyw dzie się w płaszczyźnie elewacji; daje to pew- piankowych); ność trwałego zakotwienia. Nie powinno długość strefy rozporu (krótka i długa się montować jednocześnie korpusów wraz strefa rozporu); z trzpieniami pod rygorem rozkalibrowa rodzaju wykonania korpusu (metalowe, nia otworu i zniszczenia łącznika. Przyjmu- tworzywowe) i trzpienia (metalowe, tworzyje się, że kotwienie zostało wykonane prawi- wowe); ich kombinacja stwarza trzeci rodzaj dłowo, jeśli łącznik tkwi nieruchomo w pod- łącznika – tworzywowo-metalowe; łożu, a w przypadku zastosowania łącznika sposoby osadzenia (wbijane i wkręwkręcanego – gdy nie jest już możliwe jego cane); dalsze wkręcanie. Przykład montażu łączni o specjalnych właściwościach (np. wyka obrazuje rys. 2. posażone w dodatkowe elementy, jak zatyczki styropianowe zapobiegające powstawaniu mostków termicznych, efektów tzw. „bieW czym WYBIERAĆ? dronki” (przebarwień na elewacjach) itp.). Trudności z doborem łączników wynikają Orientacyjną klasyfikację łączników do z nieznajomości ich symboliki oraz przezna- termoizolacji przedstawia rys. 3. czenia. Na rynku brakuje dla nich spójnego systemu klasyfikacyjnego. W tym względzie JAKI łącznik i do CZEGO? funkcjonują indywidualne oznaczenia producentów. Umownie można klasyfikować łączSzczegółowe informacje o zastosowaniu niki z uwagi na: łączników zawierają opisy w kartach katalo rodzaj podłoża (do materiałów pełnych gowych ich producentów. Podano tam: oznatypu beton, cegła ceramiczna pełna itp., do czenie projektowe łączników, ich typ, średmateriałów szczelinowych typu cegła szcze- nice kołnierza, wymiary trzpienia (średnilinowa itp., do podłoży lekkich typu gazobe- ca ×długość), dopuszczalne grubości moton, beton porowaty itp.); cowanego elementu (płyty izolacyjnej wraz IZOLACJE VI 2006 Rysunek: EJOT Ø8 głębokości jej osadzenia w murze, wynikającą z możliwości przewiercenia izolowanej ściany lub uszkodzenia jej po przeciwnej stronie (grubość muru musi być przynaj mniej o 2 cm, a w przypadku betonu – o min. 3–4 cm większa od głębokości wierconego otworu). Łączniki powinny być w niewielkim stopniu wrażliwe na nieuniknione niedokładności średnic otworów wierconych w granicach dopuszczalnej tolerancji, która powinna mieścić się w przedziale od +0,05 mm do +0,45 mm. W praktyce oznacza to, że do wiercenia otworu należy używać wiertła o średnicy łącznika. Warunkiem zachowania dokładności wymiaru średnicy takiego otworu jest użycie odpowiedniego narzędzia i właściwego wiertła, którymi dokonuje się odwiertu o kierunku prostopadłym do powierzchni muru. Otwory w podłożu „plastycznym” (np. cegła dziurawka, beton komórkowy) nawierca się bez udaru. Napęd udarowy i wiertła widiowe stosowane są przy nawiercaniu otworów w podłożach „twardych” (np. beton). Przy wierceniu otworów w betonie trzeba uważać, by nie uszkodzić zbrojenia znajdującego się w pobliżu otworu. Rysunek: J. Sawicki Ś c i a n y, S t r o p y Rys. 3. Umowna klasyfikacja łączników do termoizolacji (opr. na podstawie konsultacji autora) z nachodzącymi nań pozostałymi składnikami systemu ocieplenia) i inne dane. Poniżej przedstawiono informacje, które warto znać przed wyborem rodzaju łączników. Łączniki z krótką strefą rozporu z trzpieniem tworzywowym lub metalowym montowane są w podłożach pełnych typu beton, cegła pełna, silikat, przy czym do mocowania wełny mineralnej stosuje się łączniki z trzpieniem metalowym. Łączniki z długą strefą rozporu z trzpieniem metalowym wbijanym lub wkręcanym polecane są przy materiałach słabszych wytrzy- małościowo i porowatych typu pustaki ceramiczne, gazobeton, keramzyt, cegła pełna. Dodatkowe talerzyki dociskowe wykorzystywane są do mocowania wełny lamelowej w celu zwiększenia powierzchni docisku; przy zastosowaniu do zwykłej wełny mineralnej, np. w płytach, pozwalają zmniejszyć ilość łączników na 1 m2. Łączniki z tworzywa bez trzpienia sprawdzają się w materiałach pełnych typu beton, cegła pełna, ale mają ograniczone długości stosowania. Talerzyki dociskowe w połączeniu z wkrętem służą do mocowania materiałów izolacyjnych (głównie wełny) na podłożach takich jak drewno, płyty OSB, blacha. Metalowe łączniki służą do mocowania materiałów izolacyjnych tylko w betonie, oraz w miejscach, gdzie wymagane są szczególne względy odporności na ogień. Uwagi KOŃCOWE Fot. 3. Łączniki tworzywowo-metalowe z zabezpieczeniem przeciw mostkom termicznym EJOT IDK-T oraz TiD-T (korpusy tworzywowe, trzpienie metalowe oraz nasadki termoizolacyjne) IZOLACJE VI 2006 Zdjęcie: Koelner Zdjęcie: EJOT Podstawowym zadaniem łącznika do mocowania izolacji termicznej jest dociś Fot. 4. Łącznik tworzywowy bez trzpienia KIK1 nięcie materiału izolacyjnego do podłoża z taką siłą, aby wszystkie obciążenia (ciężaru systemu, ssania wiatru) były przenoszone pomiędzy materiałem izolacyjnym a podłożem. Możliwości doboru łączników jest wiele. Producenci wciąż unowocześniają swój asortyment – poprawiają w nich np. geometrię powierzchni roboczych – stref rozporu (np. frezy kontrujące, „jodełki”), wyposażają łączniki w specjalne rozwiązania likwidujące ewentualne mostki termiczne itp. Istotne w konstrukcjach łączników są wprowadzane rozwiązania technologiczne, np.: odpowiednie uformowanie strefy rozporowej łącznika zapewniające przenoszenie obciążeń na styku płaszczyzny kołnierza kotwy z podłożem; uzyskanie odpowiedniej sztywności zamocowania, w czym pomocny jest np. talerzyk zapewniający przenoszenie obciążeń na styku materiału izolacyjnego z łącznikiem. O tej zależności bardzo często zapomina się podczas prac wykonawczych; optymalizowanie przyczepności talerzyka do warstwy zbrojonej, co uzyskuje się dzięki urozmaicaniu powierzchni talerzyków (nierówne, asymetryczne kształty, ryflowanie, otwory itp.); eliminowanie mostków termicznych, co uzyskiwane jest poprzez odpowiednie uformowanie główki tworzywowej łącznika bądź rozwiązanie typu „termodybel” (gdzie w warunkach wykonawczych łącznik zagłębia się w materiale izolacyjnym na głębokość 20 mm i przykrywa zatyczką z materiału izolacyjnego – styropianu). Eliminując mostki termiczne na elewacjach, unika się możliwych nieestetycznych przebarwień określanych mianem efektu „biedronki” (ciemne plamy na elewacji). Na koniec warto raz jeszcze zaakcen tować bardzo istotny szczegół organiza cji warunków wykonawczych, który – wed ług polskich przepisów – obarcza odpowiedzialnością za dobór ilości i rozmieszczenie łączników tylko i wyłącznie projektanta obiektu. LITERATURA 1. Materiały informacyjne firm: EJOT, Koelner, Wkręt-Met, ARME/Penga, AMEX, Alsta/WH ‑Kote. 2. „Łączniki do mechanicznego mocowania izolacji termicznej uformowanej w płyty”, ZUAT ITB – 15/V.07/2003. 3. „Łączniki tworzywowe do mocowania warstwy izolacyjnej ociepleń ścian zewnętrznych”, Wytyczne do Europejskich Aprobat Technicznych ETAG nr 014 wersja – styczeń 2002 r. (seria: Dokumenty EOTA), wyd. Ośrodek Informacji Naukowo-Technicznej ITB. 69