Bezspoinowe systemy ociepleniowe, zwane inaczej BSO, funkcjonują jako układy warstwowe zapewniające określoną izolacyjność cieplną zewnętrznych ścian elewacji budynków. Każda warstwa spełnia ściśle określoną rolę i nie może istnieć samodzielnie.

Systemy BSO składają się z następujących warstw: materiału termoizolacyjnego, warstwy zbrojonej siatką, wyprawy tynkarskiej, która dodatkowo może być pokryta farbami elewacyjnymi. Każdą warstwę łączą z podłożem specjalnie dobrane składem kleje, zwane powszechnie zaprawami lub masami klejącymi/klejowymi. Należy przy tym zaznaczyć, że termin „podłoże” oznacza zarówno pierwotną płaszczyznę elewacji, do której przyklejana jest termoizolacja (zasadniczy składnik systemu), jak i ocieploną termoizolacją płaszczyznę elewacji pokrytą następnie tynkiem cienkowarstwowym (zamykająca warstwa w systemie) (rys.). Z przedstawionego opisu wynika więc, że trójwarstwowy system BSO spajają dwie warstwy klejów: klej pod izolację termiczną (łączący materiał izolacyjny z otulaną przez niego zasadniczą powierzchnią ściany), klej na izolacji termicznej – warstwa bazowa (warstwa kleju wraz z wtopioną w nim siatką zbrojącą). Specyfika funkcji obu warstw klejów używanych w tej technologii wynika z pozycjonowania ich w systemie. Ich główne zadania są podobne – oba trwale łączą system i w warunkach użytkowych zachowują jego funkcjonalność. Niuanse między nimi wynikają z istotnych różnic w rozłożeniu akcentów. Szczególną rolą kleju pod izolację termiczną jest zachowanie trwałego połączenia podłoża z warstwą termoizolacyjną, a także wyeliminowanie jej deformacji. Zadaniem kleju na izolacji termicznej jest zapewnienie termoizolacji trwałej ochrony przed uszkodzeniami mechanicznymi, przenikaniem do wnętrza systemu wody i wilgoci, przygotowanie wymaganej jakości podłoża do narzucenia tynku cienkowarstwowego (równego, stabilnego mechanicznie i kohezyjnego dla tynku) oraz spełnienie funkcji bufora termicznego – przejmowanie naprężeń termicznych wynikających z ekspozycji ściany elewacji wystawionej na działania czynników zewnętrznych (głównie promieniowania cieplnego słońca, skokowych wahań temperatur powodowanych zmieniającymi się strefami światłocienia, rozmarzania/ /zamarzania lub gwałtownym ochłodzeniem górnej warstwy na skutek opadów, np. gradu). Na powyższe nakładają się też funkcje bezpieczeństwa użytkowania, w tym także związane z ochroną przeciwpożarową. I co ważne: wraz z układem ociepleniowym muszą zachować wszelkie wymagania techniczne, m.in.: określony opór cieplny, wodochłonność, przyczepność międzywarstwową, funkcjonalność, opór dyfuzyjny, odporność na mróz i starzenie. Powyższe wyszczególnienia funkcji pozwalają wnioskować, że kleje pod izolację termiczną wcale nie muszą spełniać wymogów, które przypisane są klejom stosowanym na izolacji termicznej. Wieloletni wpływ zróżnicowanych zewnętrznych czynników mechanicznych i fizykochemicznych na eksponowanych elewacjach, gdzie położono BSO, odbija się na jakości jego składników. Do stosowania dopuszczone są tylko te systemy, w których wszystkie składniki są kompatybilne i pozostają zgodne z uwarunkowaniami normowymi. Taką gwarancję zapewniają więc systemy, które pomyślnie przeszły kompleksowe badania. Ich wiarygodność poświadczają udzielone aprobaty techniczne krajowe lub europejskie wystawiane przez notyfikowane jednostki aprobujące. Ich posiadanie daje rękojmię, że uczestnicy procesu budowlanego (w tym wypadku – ocieplania ścian), czyli inwestorzy, projektanci i wykonawcy, mogą zaufać produktom w granicach określonych w dokumencie aprobującym, ale tylko gdy są składnikami BSO. Kardynalnym błędem jest zatem stosowanie w jednym systemie elementów składowych należących do różnych systemów ociepleń. W takich systemach po pewnym czasie mogą pojawiać się nieoczekiwane defekty.

Rys. Typowy układ warstw w bezspoinowych systemach ociepleniowych:

(1) – podłoże (mur), (2) – klej pod izolację termiczną, (3) – materiałtermoizolacyjny, (4) – warstwa bazowa kleju, (5) – siatka zbrojąca wtopiona w warstwę bazowąkleju, (6) – tynk cienkowarstwowy, któregonawierzchnię często powleka się farbą fasadową

RODZAJE klejów

Na rynku klejów przeznaczonych pod warstwy termoizolacyjne obecne są zaprawy klejące, masy klejące oraz pianki/kleje poliuretanowe.

Zaprawy klejące stanowią zazwyczaj suche mieszaniny wypełniaczy mineralnych, cementu, polimerów (np. związki akrylu) oraz włókien celulozy, które w postaci handlowej konfekcjonuje się w workach. Ich zawartość po zmieszaniu z wodą w wymaganych proporcjach (informacja taka jest zwykle podana na opakowaniu) powinno się pozostawić na kilka minut, po czym zaprawę należy wymieszać raz jeszcze. Czynność ta jest istotna, ponieważ dopiero przy powtórnym mieszaniu dochodzi do równomiernego rozprowadzenia włókien celulozy w masie, co później nadaje stężałej zaprawie korzystne właściwości wytrzymałościowe. Dzięki tej czynności uzyskuje się jednorodną masę gwarantującą stałe parametry całości zaprawy.

Masy klejące dostarczane są w plastikowych lub metalowych pojemnikach w postaci plastycznego, upłynnionego kitu. Zawartość wymaga mieszania z cementem w odpowiednich proporcjach; dopiero po wymieszaniu taki klej jest gotowy do użytku.

Pianki/kleje poliuretanowe to stosunkowo nowe rozwiązanie. Piankę dostarcza się w formie ciśnieniowych, metalowych pojemników/ kartuszy gotowych do bezpośredniego użycia. Dozuje się ją przy użyciu specjalnych pistoletów. Główne zalety stosowania takiej pianki to niemal natychmiastowa (po 1–2 godz. od aplikacji) nośność złącza, pozwalająca na dalszą obróbkę płyt termoizolacyjnych (co jest istotne, gdy prace są prowadzone w czasie przymrozków), a także łatwość natrysku piany na powierzchnie klejone.

APLIKOWANIE

Kleje w formie zapraw i mas nakładane są pacą zębatą na robocze powierzchnie klejone materiału termoizolacyjnego w ilościach zależnych od rodzaju materiału termoizolacyjnego i stopnia równości podłoża (fot. 1). Ten sposób jest obligatoryjny przy zastosowaniu płyt z wełny mineralnej. Przy płytach styropianowych zwykle stosuje się metodę pasmowo-punktową (gdy podłoża są równe, można rozkładać klej również pacą zębatą). Taka metoda sprowadza się do nałożenia zaprawy klejącej w postaci ramki o szerokości ~5 cm i odpowiedniej grubości wzdłuż krawędzi płyty styropianowej oraz 6 placków o średnicy ~10 cm usytuowanych w centralnych obszarach powierzchni roboczej płyty (obecnie preferuje się układ 3 placków o średnicy w przybliżeniu równej otwartej dłoni dorosłego człowieka), co zapewnia efektywne pokrycie klejem 35–40% powierzchni płyty i gwarantuje jej przyleganie do podłoża (fot. 2). Przy metodzie natrysku powierzchnie klejonych płaszczyzn płyt termoizolacyjnych, względnie podłoża (ściany), również muszą zachować wspomniane proporcje. Zazwyczaj strumień pianki prowadzi się w formie stykających się ciągów liter „WWW” lub „MMM” usytuowanych w kolejnych rzędach (zaprawy klejowe nakładane metodą maszynową, pianki poliuretanowe w kartuszach) (fot. 3). Płyta termoizolacyjna z natryśniętą pianą poliuretanową wymaga niezwłocznego lekkiego docisku do ściany. W tym przypadku należy działać szybko, gdyż piana zaczyna zasychać (wiązać) już po 4–8 min. Wszelkie opóźnienia obniżają skuteczność klejenia.

Charakterystyczne SZCZEGÓŁY montażowe

Warstwa spodnia kleju

Warstwa termoizolacyjna może być wykonana z płyt polistyrenowych w odmianach XPS (polistyren ekstrudowany), EPS (polistyren ekspandowany – styropian) lub wełny mineralnej w formie zwykłej (równoległy układ włókien do powierzchni klejonej lub, częściej, zaburzony układ włókien), względnie typu lamela (prostopadły układ włókien do powierzchni klejonej) (fot. 4). W większości systemów mocowanie termoizolacji na elewacjach odbywa się z zastosowaniem metody klejenia. Dodatkowo (lecz nieobligatoryjnie) stosowane są łączniki mechaniczne, tzw. kołki. Wyjątek od tej reguły stanowią płyty z wełny mineralnej, które obowiązkowo należy dodatkowo mocować mechanicznie. Dobór parametrów warstwy klejącej (grubość i sposób rozprowadzania kleju) musi zapewniać odpowiedni stopień przyczepności zarówno do podłoża (betonu, muru), jak i do styropianu/ wełny mineralnej.

Fot. 1. Powierzchnia płyty styropianowej przed przyklejeniem do podłoża, powleczona zaprawą klejową przy użyciu pacy zębatej

Fot. 2. Powierzchnia płyty styropianowej przed przyklejeniem do podłoża, powleczona zaprawą klejową z zachowaniem metody pasmowo-punktowej

Warstwa bazowa (wierzchnia) kleju

Odpowiednie zabezpieczenie warstwy termoizolacyjnej od strony zewnętrznej związane jest z „niedoskonałościami” termoizolacji stosowanej w metodzie BSO. Ani styropian, ani wełna mineralna nie zachowują odporności na takie uszkodzenia mechaniczne jak wgniecenia. Dodatkowo wełnę charakteryzuje duża nasiąkliwość, natomiast powierzchnie styropianu wystawione na działanie promieniowania UV wymagają dodatkowych zabezpieczeń. W tej warstwie zatapiana jest siatka zbrojąca wykonana zazwyczaj z włókna szklanego. Jest to newralgiczna czynność rzutująca na trwałość systemu, nadająca mu odpowiednią sztywność, odporność na uszkodzenia mechaniczne, a jednocześnie niedopuszczająca do powstawania zarysowań i zapewniająca ścianie elewacyjnej odpowiednie oddychanie. Przed przystąpieniem do prac należy przygotować zaprawę klejową (bądź masę) dokładnie według instrukcji producenta kleju/ systemodawcy; w przypadku zaprawy – dwukrotnie mieszając ją z wodą, z wykorzystaniem masy – mieszając z cementem. Dopiero tak przygotowane składniki systemu ociepleniowego nadają się do nakładania. Bywają sytuacje, gdy jeden rodzaj kleju może służyć zarówno do przyklejania warstwy termoizolacyjnej, jak i zatapiania siatki. Takie rozwiązania na ogół traktowane są jako wyższe jakościowo, a więc i droższe. Zazwyczaj w przypadku klejów do przyklejania termoizolacji wymagania są jednakże nieco niższe od wymagań dla warstw bazowych, które muszą mieć większą elastyczność.

Przy uprzednim zastosowaniu mechanicznego mocowania termoizolacji warstwę bazową kleju można nakładać dopiero po zakończeniu fazy mocowania, w przeciwnym wypadku mogą wystąpić zjawiska obniżające jakość. W takich wypadkach klej „zaciąga się” na całej powierzchni termoizolacji, nakładając na niej warstwę 2–3 mm, a następnie zatapia się w nim siatkę zbrojącą z zachowaniem wymaganych szerokości odpowiednich zakładów. Jej zatapianie należy wykonać w taki sposób, aby całkowicie umieścić ją wewnątrz warstwy kleju (fot. 5).

.

Fot. 3. Płaszczyzna ściany elewacji powlekana zaprawą klejową za pomocą metody maszynowej. Strumień zaprawy klejowej podawanej z elastycznego przewodu zachowuje na ścianie charakterystyczną formę sinusoidalną

W razie stwierdzenia nierównomiernego zatopienia siatki można za pomocą zaprawy klejowej nałożyć dodatkową warstwę zakrywającą siatkę. Grubość takiej warstwy kleju jest różna w zależności od przyjętego rozwiązania. Nowoczesne kleje (z większą zawartością polimerów i wysokogatunkowej celulozy) pozwalają na wykonanie warstwy o grubości 2– 3 mm. Starsze rozwiązania nakazują stosować grubości 3–5 mm. Odstępstwem od tej reguły jest wykonywanie warstw bazowych podwójnie zbrojonych lub zbrojonych tzw. siatką pancerną (o wyższej gramaturze). Warstwy takie mogą być wykorzystywane jako podłoże pod płytki ceramiczne. W przypadku klasycznego BSO zapewniają wyższą odporność na uszkodzenia mechaniczne.

WYMAGANIA normowe

Podobnie jak wszystkie składniki systemu BSO również zaprawy klejące oraz klejowe podlegają badaniom w systemie (układzie) oraz badaniom identyfikacyjnym. Obecnie w Polsce wykonuje się badania na podstawie trzech dokumentów odniesienia, w których zamieszczono metodykę badań oraz wymagania stawiane systemom ociepleniowym i ich składnikom. Najważniejsze, bo zgodne z prawem UE, są Wytyczne do Europejskich Aprobat Technicznych ETAG nr 004/2000 „Złożone systemy izolacji cieplnej z wyprawami tynkarskimi”. Na podstawie badań według tego dokumentu można się ubiegać o wydanie europejskiej aprobaty technicznej, tzw. ETA. Innymi ciągle obowiązującymi dokumentami są Zalecenia Udzielania Aprobat Technicznych ZUAT-15/V.03/2003 „Zestawy wyrobów do wykonywania ociepleń z zastosowaniem styropianu jako materiału termoizolacyjnego i pocienionej wyprawy tynkarskiej” oraz ZUAT-15/V.04/2003 „Zestawy wyrobów do wykonywania ociepleń z zastosowaniem wełny mineralnej jako materiału termoizolacyjnego i pocienionej wyprawy tynkarskiej”. W przypadku obydwu tych dokumentów obecnie uzgadniane są poprawki precyzujące część wymagań w związku z wprowadzaniem wyrobów termoizolacyjnych o różniących się cechach w stosunku do produktów stosowanych dotychczas. Badania według ZUAT-ów pozwalają o ubieganie się o krajowe aprobaty techniczne. Oprócz tych dokumentów można spotkać również dwie normy europejskie mające status polskich norm: PN-EN 13499:2005 „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Zewnętrzne zespolone systemy ocieplania (ETICS) ze styropianem. Specyfikacja” oraz PN-EN 13500:2005 „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Zewnętrzne zespolone systemy ocieplania (ETICS) z wełną mineralną. Specyfikacja”.

Fot. 4. Przykład ocieplenia wielopiętrowego bloku mieszkalnego styropianem i wełną mineralną. Połączenie obu materiałów izolacyjnych wynika z przepisów budowlanych, które nakazują na wysokościach ponad 25 m (§216 pkt 6 rozporządzenia MI w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie) docieplanie elewacji jedynie wełną mineralną. Prezentowane są stadia wykonywania BSO. Od prawej: czyszczenie podłoża, przyklejanie termoizolacji zaprawą klejącą, kołkowanie termoizolacji, wykonanie warstwy bazowej – zbrojonej siatką z włókna szklanego, nałożenie gotowej wyprawy tynkarskiej w kolorze łososiowym.

Pomimo że obydwie normy podają metodykę badawczą (częściowo) oraz wymagania, z uwagi na brak ustanowienia dla nich mandatu oraz brak perspektyw ich harmonizacji są one dokumentami martwymi i z tego powodu w dalszej części niniejszej publikacji brak do nich odniesień. Podstawowe wymagania stawiane klejom służącym do przyklejania warstw termoizolacyjnych w systemach BSO przedstawiono w tabeli 1, natomiast w tabeli 2 zamieszczono wymagania stawiane zaprawie/ masie klejowej służącej do wykonywania warstwy bazowej.Oprócz wymienionych wymagań należy pamiętać, że warstwa bazowa (klejowa) wpływa również na wyniki uzyskiwane przez cały układ. Dotyczy to przede wszystkim odporności na uderzenie, odporności na przebicie (Perfotest) oraz oporu dyfuzyjnego. Dodatkowe sprawdzenie kleju służącego do zatapiania siatki z włókna szklanego związane jest z określeniem wytrzymałości na rozerwanie, wydłużenia przy zerwaniu oraz statycznego modułu sprężystości dla kleju po stwardnieniu w dwojakich warunkach: 1) laboratoryjnych i 2) po przeprowadzeniu cykli hydrotermicznych (po starzeniu 80 cykli temperatura–wilgoć + 5 cykli z mrozem) oraz współpracy kleju z siatką zbrojenia (tzw. pasek), na podstawie którego ocenia się typową rozwartość rys w trakcie próby zrywania.

Istotne w badaniach klejów jest ich poprawne zidentyfikowanie, a więc określenie:

• gęstości objętościowej, składu granulometrycznego, zawartości popiołu oraz zawartości suchej substancji w przypadku mas klejowych/klejących,
• składu granulometrycznego i zawartości popiołu w przypadku zapraw (proszków),
• gęstości objętościowej i zdolności do retencji wody w przypadku świeżej zaprawy.

Fot. 5. Przykład poprawnego powlekania zaprawą klejową strefy graniczących ze sobą pasm siatki zbrojącej. Aby zachować ciągłość warstwy kleju na stykach i przeciwdziałać w takich miejscach tworzeniu się spękań, przyległe pasma siatki nakłada się na zakład, a miejsca takie bardzo dokładnie przeciera zaprawą klejącą.

Tabela 1. Wymagania dotyczące klejów służących do mocowania warstw termoizolacyjnych do podłoża według procedur ETAG i ZUAT

*) Instytut Techniki Budowlanej, Zakład Nowych Technik Wykończeniowych

**) Politechnika Poznańska, Instytut Konstrukcji Budowlanych

1) Publikacja stanowi krótki zarys zagadnień związanych z klejami stosowanymi w BSO, jednakże nie nawiązuje do wymagań wykonawczych oraz najczęściej spotykanych nieprawidłowości, od których w znacznej mierze zależy jakość i trwałość wykonanych warstw klejowych.

dr inż. Paweł Sulik*)

Jacek Sawicki

Konsultacja naukowa:

dr inż. Mariusz Gaczek**)