Prieskumy a diagnostika stavieb so zvýšenou vlhkosťou

Prieskumy a interpretácie ich výsledkov

Základným predpokladom všetkých sanačných zásahov je odstránenie zdrojov nežiaducej vlhkosti, to znamená zabránenie zatekaniu zrážkovej a splaškovej vody do objektu, zamedzenie kumulácie vlhkosti v okolí objektu, odstránenie príčin nadmerného vlhnutia a zmáčania konštrukcií zrážkovou vodou alebo vodou z topiaceho sa snehu a obmedzenie priameho kontaktu konštrukcií so zdrojmi vlhkosti v maximálnej možnej miere. V opačnom prípade by výsledkom mohol byť zbytočne razantný návrh sanačných opatrení bez požadovaných výsledkov. Vhodnou úpravou tepelno-vlhkostného režimu budovy alebo zateplením konštrukcií možno zamedziť kondenzácii vlhkosti na povrchu a vnú­tri konštrukcií. Vzlínajúcu vlhkosť a bočné prenikanie vlhkosti z priľahlého terénu do zapustených stien však zvyčajne nemožno odstrániť a musí sa vykonať dodatočná izolácia muriva.

Stavebno-historické prieskumy

Posúdenie stavieb a ich konštrukcií musí vychádzať z dôkladnej znalosti technických riešení historických konštrukcií charakteristických pre danú historickú etapu, zo znalosti možnej materiálovej skladby konštrukcií a znalosti tradičných výrobných a spracovateľských postupov.

V prípade historických objektov je v rámci prieskumu vlhkostných pomerov žiaduce identifikovať a správne pochopiť často poškodené pôvodné izolačné, vetracie alebo odvodňovacie systémy. Poznanie pôvodného či staršieho riešenia, jeho technických parametrov a funkčnosti slúži na zistenie príčin prípadných porúch stavby a na ich odstránenie a súčasne umožňuje obnovenie funkcie izolačného systému.
Základným údajom historického prieskumu je vek objektu, jeho hlavné vývojové fázy a prestavby a s nimi súvisiace zmeny dispozície a stavebných materiálov. Súčasťou vstupných údajov je opis materiálu muriva, omietok, zistenie miest použitia iného materiálu (výplne, domurovky) a spôsoby väzby.

Ďalej treba skúmať predchádzajúci spôsob využitia objektov, pretože tomu zodpovedalo aj dobové dispozičné, konštrukčné a materiálové riešenie (napr. obranné priekopy pomáhali znížiť hladinu podzemnej vody a, naopak, drevené základové konštrukcie boli zámerne stále zavodňované). Funkcie jednotlivých miestností výrazne ovplyvňovali formy a podmienky vlhnutia (stajne, sladovne, pivnice, sklady soli, liadku atď.). Dôležité sú údaje o polohe kuchýň, záchodov a pod. Určenie polohy starých studní (a to aj zrušených) je nutnou časťou historického prieskumu, pretože vodná para difunduje z vodnej hladiny do priestorov pivníc.
Z histórie objektu sú dôležité fakty o tzv. historickom chátraní objektu, ktoré upresňujú výskyt a prejavy vlhkostných porúch, ako sa zmenili podmienky pôsobenia vlhkosti, resp. prečo ochranný systém zlyhal. Ide najmä o zodpovedanie týchto otázok:

• kedy sa začali prejavovať vlhkostné poruchy,
• či bolo toto vlhnutie prechodné, alebo trvalé,
• či sa vlhkosť začala prejavovať v súvislosti so stavebnými zásahmi v okolí objektu,
• či a kedy boli pivnice zaplavované.

Niekedy už z názvu miesta vyplýva zvýšené riziko výskytu porúch spôsobených vzlínajúcou vlhkosťou (napr. Kostol Panny Márie Na Mláke, ulice V jazierkach, Na rybníčku).

Stavebnotechnické prieskumy

Výsledkom prieskumu fyzického stavu objektu je opis a zaznamenanie prejavov vlhkosti, stanovenie pravdepodobných príčin vzniku porúch a spolupôsobiacich vplyvov.
Prieskum v teréne je zameraný na:

• umiestnenie objektu v širšom okolí (svahovitosť terénu, blízkosť vodných tokov a nádrží),
• stav okolitej zástavby a jej vplyv na sledovaný objekt (napr. zemné práce ovplyvňujúce hladinu podzemnej vody, výskyt identických porúch na okolitých objektoch),
• stav bezprostredného okolia objektu (odkvapové chodníky, spevnené a trávnaté plochy, spôsob ich odvodnenia, výskyt náletovej zelene, difúzne nepriepustné plochy, údržba),
• vzájomné výškové pomery dotknutých podlaží a priliehajúceho terénu.

Vlhnutie muriva môžu spôsobovať aj pôvodné alebo dodatočné izolácie, ak:

• sú dožité,
• boli porušené dodatočnými zásahmi, a tým čiastočne alebo úplne vyradené z funkcie (zamurovanie vetracích otvorov, porušenie systémov novou dispozíciou, zasypanie pivníc, parotesniace nátery, obklady, cementové omietky),
• boli nevhodne navrhnuté alebo realizované.

Stavebnofyzikálne prieskumy

Sú objektívnym dokladom skutočného stavu materiálu. Tieto prieskumy zahŕňajú informácie o vlhkostných pomeroch v exteriéri a interiéri stavby, o stave muriva, klimatologické informácie, informácie o dlhodobom vplyve vonkajšieho a vnútorného prostredia, v ktorom sa stavba nachádza a ktoré má vplyv na jej životnosť a nezriedka vyžaduje aj špecifické zásahy a opatrenia. Stavebnofyzikálne prieskumy sú väčšinou spojené s laboratórnymi rozbormi a sústreďujú sa na:

• stanovenie vlhkosti materiálu,
• určenie chemického zloženia muriva,
• posúdenie základovej pôdy objektu z hľadiska podmienok na vzlínanie vlhkosti.

V rámci stavebnofyzikálneho prieskumu sa špecifikujú aj prevádzkové podmienky objektu:

• účel jednotlivých miestností (vlhké prevádzky),
• tepelno-vlhkostné parametre (teplota a relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu),
• spôsob vetrania a vykurovania.

Tie sú potom podkladom na rozhodnutie o ochrane muriva proti kondenzovanej vode.

Stanovenie vlhkosti materiálu

Rozloženie vlhkosti v konštrukcii a jej časové zmeny sú jednou z kľúčových informácií na posúdenie stavu konštrukcií. Zodpovedné stanovenie diagnózy vlhkého muriva musí vychádzať z čo najpresnejších informácií, predovšetkým z objektívneho zistenia skutočného vlhkostného stavu muriva.

Pred meraním vlhkosti materiálu v praxi treba vždy starostlivo zvážiť všetky okolnosti, ktoré budú meranie ovplyvňovať, požadovanú presnosť meraní a nároky na výsledky. Podľa toho sa rozhodne, ktorá metóda merania vlhkosti je v daných podmienkach najvhodnejšia. V praxi sa často používa nepriama metóda – najmä elektrická, ale aspoň časť vzoriek sa overí deštruktívnou metódou – gravimetrickou. Nepriame metódy udávajú hodnoty vlhkosti muriva iba do hĺbky niekoľkých centimetrov pod povrchom konštrukcie, medzi ich výhody však patrí to, že murivo nenarušia a výsledky meraní sú známe okamžite. Meracie prístroje sú jednoduché a ľahko prenosné. Pri všetkých nepriamych metódach treba prístroje väčšinou vopred kalibrovať – zistiť závislosť vlhkosti od meraného parametra. Ako etalón na porovnanie týchto metód slúži gravimetrická metóda.

Gravimetrická (vážková) metóda

Vážková metóda sa považuje za štandardnú a najpresnejšiu. Možno ju použiť na meranie vlhkosti ľubovoľného materiálu. Jej najväčšou výhodou je nezávislosť od ďalších fyzikálnych parametrov. Princíp tejto metódy je založený na stanovení percenta straty hmotnosti vzorky po jej vysušení.

Odber vzoriek

Vzorky sa odoberajú v rámci terénneho prieskumu a pri ich odbere sa musí zohľadniť najmä:

• spôsob odberu vzoriek a zhodnotenie miery ovplyvnenia kvality vzoriek rôznymi spôsobmi odberu,
• množstvo odoberaných vzoriek a ich veľkosť z hľadiska reprezentatívnosti (v porovnaní s celou stavebnou konštrukciou) na získanie relevantných analytických výsledkov pri súčasnom minimálnom poškodení konštrukcie,
• miesta odberu vzoriek na ďalšie vyhodnotenie,
• časové obdobie odberu.

Na stanovenie vlhkostného režimu objektu sa odoberajú vzorky z miest, ktoré sú z hľadiska vlhkostného namáhania typické alebo kde sú prejavy vlhnutia zreteľné (rozrušené a vlhké omietky so zníženou súdržnosťou k podkladu, miesta s výkvetmi solí alebo s výskytom mikroorganizmov). Porovnateľné sú iba údaje zistené zo vzorky rovnakého materiálu; aj v rovnomerne vlhkom murive bude rozličná vlhkosť tehál a malty. Vlhkosť zvyčajne preniká rýchlejšie a do väčšej hĺbky maltou a zasahuje iba kraje tehál alebo kameňa.

Z hľadiska objektívneho posúdenia sa odporúča vykonávať prieskumy vlhkosti v rozdielnom časovom období – v období častých zrážok a v období sucha. Počas dažďa sa preukázateľne objaví rad súvislostí a príčin zvýšenej vlhkosti objektu (zlý stav odkvapov, dažďových zvodov a pod.). Prieskumy majú časovo obmedzenú vypovedajúcu schopnosť.

Príčiny porúch možno zvyčajne diagnostikovať podľa rozloženia vlhkosti v murive. Základným určujúcim faktorom na rozhodovanie o sanácii vlhkého muriva je hmotnostná vlhkosť muriva (obr. 2).

Obr. 2 Príčiny vlhnutia muriva podľa rozloženia vlhkosti v murive (1):
a – vzlínajúca vlhkosť, b – povrchová kondenzácia na vnútornej strane muriva, c – vzlínajúca vlhkosť a kondenzovaná vlhkosť, d – hygroskopická vlhkosť, e – prienik dažďovej vody

Sanácia stavieb z hľadiska vlhkosti neznamená úplné odstránenie vlhkosti z konštrukcií. Stavebné materiály majú svoju ­prirodzenú vlhkosť v závislosti od materiá­lových charakteristík a relatívnej vlhkosti okolitého vzduchu. Pri vysokých relatívnych vlhkostiach vzduchu je prirodzená vlhkosť materiálu s vysokým obsahom malých pórov už taká vysoká, že pomocou klasických stavebných opatrení nemožno prakticky zaistiť hygienické požiadavky na využitý priestor. Tie možno v obmedzenej miere dosiahnuť napr. úpravou vnútorného vzduchu (vykurovaním, vetraním). Pri hodnotení vlhkostného režimu objektu z hľadiska užívateľa a z hľadiska použitých materiálov si treba uvedomiť, že vyššia vlhkosť zabudovaného stavebného materiálu nemusí vždy znamenať konštrukčnú chybu. Klasifikácia vlhkosti muriva je daná najmä potrebami daného spôsobu využívania.

Chemizmus vlhkého muriva

Salinita

Prieskum salinity veľmi úzko súvisí s prieskumom vlhkosti, pretože soľ je v stavebných materiáloch transportovaná vo forme vodného roztoku. Zväčšený obsah solí v murive zvyšuje vlhkosť muriva. Soli robia murivo hygroskopickým a menia kapilárne vlastnosti stavebných materiálov, upchávajú na povrchu muriva póry a tým zmenšujú prirodzené odparovanie vlhkosti z povrchu muriva. Hranice vlhkosti zvyčajne nekorešpondujú s hranicou zasolenia, koncentrácia solí býva v omietkach aj v murive vysoká a dosahuje 0,5 až 1,0 m nad hranicou vlhkostnej mapy.

V murive sa bežne stanovujú tri anióny, ktorých soli sú najčastejšou príčinou deštrukcie muriva a omietok – sírany, chloridy a dusičnany. Časť síranov sa dostáva do muriva zo zeminy, chloridy zo solí používaných v zime na solenie komunikácií a dusičnany zase ukazujú na prítomnosť fekálií (bývalé záchody, stajne, hnojiská atď.). Ďalšia časť chemikálií preniká do muriva z ovzdušia. Zo stanovenia druhu a množstva solí rozpustných vo vode možno určiť spôsob migrácie vody do muriva (dážď, splašky, zatekanie z chodníka, vzlínanie mineralizovanej spodnej vody a pod.).

Zhodnotenie obsahu solí v murive závisí nielen od hĺbky odberu (soli sa najviac koncentrujú na povrchu v odparovacej zóne), ale aj od druhu solí a rezistencie materiálu danej väčšinou jeho pórovitosťou.
Ak namerané hodnoty zasolenia výrazne prekračujú stupeň vysokej záťaže v hodnotách dusičnanov alebo chloridov alebo ak hodnoty zasolenia vnútri muriva či omietky presahujú jedno percento, treba murivo odsoliť.

Znalosť obsahu síranov v murive je dôležitá na posúdenie agresivity prostredia na vápennú a cementovú maltu. S chemizmom zavlhnutého muriva súvisia aj elektrické vlastnosti muriva a podzákladia. Obsah solí ovplyvňuje priamo elektrický odpor týchto látok (v technickej praxi sa používa označenie merný odpor). Na odporúčanie aplikácie elektroosmotickej metódy treba rozsah prieskumov ešte rozšíriť – ide najmä o meranie elektrického potenciálu v murive a v zeminách, zisťovanie elektrolytickej vodivosti muriva.

Faktor pH

Hodnota pH muriva klesá v závislosti od veku objektu. Nové murivo s čerstvým vápnom v malte má zásaditý charakter a hodnotu pH okolo 11, murivo po niekoľkých desaťročiach má pH 7 až 8, historické murivá mávajú kyslú reakciu a pH v rozsahu 4 až 6.
Výsledky meraní hodnôt pH odobratých vzoriek muriva poskytujú tieto informácie:

• či je murivo z hľadiska chemizmu homogénne, alebo bolo v posledných desaťročiach opravované (opravy majú vždy výrazne zásaditý charakter),
• či a nakoľko je murivo odvápnené (strata súdržnosti spojovacích materiálov, údaj na rozhodovanie o nasadení chemických metód sanácie),
• z akého podkladu vzlína voda spôsobujúca vlhkosť muriva,
• vhodnosť použitia elektroosmotickej metódy, ktorá závisí od kyslosti muriva.

Geologické a hydrogeologické prieskumy

Na stanovenie vlhkostnej diagnózy objektu má vplyv tak stav podložia, na ktorom je stavba založená, ako aj procesy, ktoré v ňom prebiehajú a môžu byť zdrojom porúch a zvýšenej vlhkosti. Na zistenie povahy a charakteru podložia sa vykonáva špeciálny geologický a hydrogeologický prieskum. Jeho výsledky umožňujú rozpoznať príčiny porúch či identifikovať riziká a ohrozenie z hľadiska ďalšieho časového obdobia. Tento prieskum býva veľmi často hlavným podkladom na rozhodnutie, či treba z hľadiska vlhkostnej sanácie razantný stavebný zásah do konštrukcií (použitie mechanických a injektážnych sanačných metód), alebo sa objekt môže sanovať kombináciou neinvazívnych metód (vzduchoizolačných, elektrofyzikálnych, aplikáciou omietkových systémov a ďalších nepriamych a doplnkových spôsobov sanácie).

Prvoradou úlohou prieskumu je zistiť možný výskyt hladiny podzemnej vody pod terénom a pod základmi stavby a posúdiť základovú pôdu objektu (jej druh a priepustnosť). Zistenie hydrogeologických charakteristík je dôležité najmä v prípadoch:

• keď hladina podzemnej vody trvalo alebo epizodicky siaha do blízkosti základovej škáry,
• keď sa v podloží vyskytuje napätá hladina podzemnej vody,
• ak treba zistiť, či je podzemná voda v danej lokalite agresívna.

Záver geologického a hydrogeologického prieskumu musí obsahovať zhodnotenie podmienok na vzlínanie vlhkosti a určenie, či zloženie pôdy v tejto oblasti umožňuje zhromažďovanie vody, či bude trvalé, alebo nárazové a za akých podmienok k nemu bude dochádzať.

Niekedy sa v nepriepustných vrstvách podzákladia vytvára účinkami priesakov atmosférickej vody občasná hladina podzemnej vody, čím sa stavba dostáva pod vplyv hladiny tlakovej vody. Táto voda vzlína do muriva stavebných objektov a značne sa podieľa na celkovej bilancii vlhnutia muriva. Vodná para difunduje od hladiny podzemnej vody smerom k povrchu terénu a ďalej do muriva objektu. Základové kamenné murivo je studené, vzduch s vodnou parou sa pri pohybe hore ochladzuje pod rosný bod a vodná para na povrchu muriva kondenzuje.

Koncepčný návrh sanačných opatrení

Otázka voľby efektívnej sanačnej metódy je vzhľadom na ich veľký počet a vzájomnú funkčnú a technologickú nesúrodosť veľmi zložitá. Účinnosť navrhnutej sanácie treba zaistiť vhodnou kombináciou rôznych metód a opatrení. Ako sú kombinované príčiny vlhkosti, tak sa zvyčajne kombinujú aj návrhy technológií dodatočných hydroizolácií. V súčasnosti sa používa rad sanačných metód, ktoré možno podľa fyzikálnych princípov ich pôsobenia zhrnúť do štyroch skupín:

• vzduchové metódy – zaisťujú prirodzené prúdenie vzduchu a zväčšenie odparovacej plochy konštrukcie,
• mechanické metódy – prerušujú kapilárny systém muriva vložením izolácie do vytvorenej škáry,
• injektáže – murivo sa napustí izolačným roztokom a tým sa zmenia jeho vlastnosti (zúžením kapilár alebo vytvorením hydrofobicity),
• elektrofyzikálne metódy – jednosmerný elektrický prúd potláča vodu vzlínajúcu z podzákladia.

Návrh sanácie vlhkého muriva možno – z technologického a ekonomického hľadiska a s ohľadom na spoľahlivosť a životnosť navrhnutého riešenia – vykonať alternatívne v dvoch zásadne odlišných úrovniach:

• neinvazívne s podmienenou účinnosťou (zlepšenie systému vetrania, sanačné omietky a pod.), ktoré v prípade nefunkčnosti bude doplnené nasledujúcim stupňom riešenia,
• invazívne – radikálne riešenie (mechanické a injektážne metódy).

Koncepcia obnovy hydroizolačného systému musí vždy obsahovať zdôvodnenie zvolených metód dodatočnej hydroizolácie a vysušovania muriva stavby. Súčasťou projektu sú aj návrhové požiadavky na vnútorné prostredie a vymedzenie spôsobu využitia priestorov po vykonaní sanácie. Komplexný návrh sanačných opatrení súčasne predpisuje technologický postup ich realizácie.

doc. Ing. Eva Burgetová, CSc.
Obrázky: z použitej literatúry

Tento článok vznikol vďaka podpore Výskumného zámeru MSM 6840770001 Spoľahlivosť, optimalizácia a trvanlivosť stavebných materiálov a konštrukcií.

Autorka pracuje na Stavebnej fakulte ČVUT v Prahe na Katedre konštrukcií pozemných stavieb. Špecializuje sa na stavebný prieskum, rekonštrukciu historických budov a sanáciu vlhkého muriva. V tejto oblasti sa venuje pedagogickej a vedeckovýskumnej činnosti a publikuje v odborných periodikách.
Literatúra:
(1)    Massari, G. – Massari, I.: Risanamento igienico dei locali umidi, Hoepli Milan, 1974.