Building and Environment, svazek 16, č. 3, strany 193-199, 1981. Vytisknuto ve Velké Británii
0360--1323181/030193-07502.0010 © 1981 Pergamon Press Ltd.
Pohyb vody v porézních stavebních materiálech III. Použití testu sorptivity u izolace proti vlhkosti injektáží chemických látek R. J. GUMMERSON* C. HALL W. D. HOFF Použití testu sorptivity se doporučuje jako metoda hodnocení účinnosti použitého způsobu izolace proti vlhkosti chemickou injektáží. Prezentovaná testová data se týkají laboratorně ošetřených cihel pomocí injektážní kapaliny na bázi stearanu hlinitého.
1. ÚVOD VZLÍNAJÍCÍ VLHKOST je obecným problémem ve starších budovách a její eliminace tvoří důležitou součást každého procesu sanace. Tradiční metoda nápravy spočívá ve vložení nové izolace proti vlhkosti z nepropustného materiálu (asfaltová lepenka, polymer nebo kov) do stěny. Existuje několik způsobů provádění těchto prací. Pokud se použije tento způsob asanace, musí se stěna opatřit izolační vrstvou proti vlhkosti, která je zcela nepropustná a má stejnou kvalitu jako u nové budovy. Tyto tradiční metody řešení problému vzlínající vlhkosti mají jistě velmi dobré výsledky z hlediska izolace proti vlhkosti, ale jejich implementace může být velmi drahá a nevýhodou může být, že přitom dochází k malým pohybům v konstrukci. Problémy s instalací tradiční izolační vrstvy proti vlhkosti také narůstají u nestandardního zdiva a u silných stěn. Všechny tyto okolnosti podpořily používání netradičních metod boje proti vzlínající vlhkosti ve stávajících budovách a takovéto metody, které lze široce označit jako metody chemické injektáže, se používají ve velké míře. Dochází přitom k minimálnímu narušení konstrukce a obtěžování obyvatel budovy; ošetření injektáží je rychlé a z hlediska nákladů konkurenceschopné. Používá se řada postupů; některé používají navrtávání otvorů do cihlového zdiva v rovině izolační vrstvy proti vlhkosti a vstřikování vhodného roztoku pod tlakem; jiné metody spíše než tlakovou injektáž využívají gravitační aplikaci. Některé postupy používají vstřikování kapaliny spíše do malty než do samotných cihel. *Broom's Barn Experimental Station, Higham, Bury St. Edmunds, Suffolk IP28 6NP, U.K. Department of Building, University of Manchester Institute of Science and Technology (Stavební fakulta, Univerzita v Manchesteru, Institut pro vědu a technologii) , PO Box 88, Manchester M60 IQD, U.K.
Pro různé metody chemické injektáže se vyrábí řada chemických roztoků a několik výrobků má schválení od Agrément Board (Úřad pro normalizaci). British Chemical Dampcourse Association (Britská asociace pro chemické izolování proti vlhkosti) vydala zásady správné výrobní praxe [1] na provádění izolace proti vlhkosti chemickou injektáží. Práce popisovaná v tomto tiskovém materiálu směřuje k vyvinutí vhodné obecné testovací metody pro hodnocení účinnosti u všech použitých způsobů ošetření. Nezabývá se hodnocením relativní výhodnosti různých skupin chemických sloučenin a alternativních formulací pro injektážní systémy. Vytvoření takového testu by mohlo nakonec vést k vhodným doporučením pro příslušné zásady správné výrobní praxe. Práce popisovaná v tomto tiskovém materiálu se týká pouze testovací metody pro postup provádění izolace proti vlhkosti injektáží do cihel a netýká se testování takových systémů, kde se spíše než cihly ošetřuje maltové lože. Při vyvíjení vhodné testovací metody je důvodné předpokládat, že účinnost konkrétního ošetření bude pravděpodobně velmi silně záviset na množství injektované kapaliny a její distribuci v každé z ošetřených cihel. Obecně závisí množství injektované kapaliny na době injektáže, použitém tlaku, struktuře pórů ošetřovaných cihel a počátečním obsahu vody v nich. U některých systémů založených na gravitačním přivádění kapaliny se její injektovaný objem sleduje přímo. U tlakových systémů se obecně množství injektované kapaliny neměří přímo, ale odhaduje se podle doby injektáže; kromě toho vizuální sledování saturace cihly kapalinou může pomoci operátorovi při posuzování, kdy je injektáž hotová. U všech systémů lze racionálně očekávat, že distribuce kapaliny může být ovlivněna do určité míry počátečním obsahem vody v injektovaných cihlách.
193
R.J. Gummerson, C. Hall a W. D. Hoff Obsah vody v cihlách před injektáží je v praxi proměnlivý; rozhodně u některých zdí jsou cihly v úrovni izolační vrstvy proti vlhkosti doslova nasycené vodou. S přihlédnutím k výše uvedeným faktorům se navrhuje použít jako užitečnou a přímou testovací metodu měření sorptivity [2] ošetřených (a neošetřených) cihel. Test sorptivity poskytuje přímou indikaci schopnosti cihly absorbovat a přenášet vodu kapilaritou, právě ty vlastnosti, jaké se chemická injektáž snaží změnit. Vyjmout k testu jednotlivé cihly ze stěny je poměrně jednoduchá záležitost, hlavním požadavkem před měřením sorptivity je jejich plné vyschnutí. Měření sorptivity přímo sleduje účinnost konkrétního ošetření použitého u dané zdi; test sorptivity se může také použít u série pokusů ke stanovení vhodného rozvržení časů injektáže pro daný typ cihly. 2. LABORATORNÍ TESTY 2.1 Tlaková injektáž kapaliny Hlavní část experimentální činnosti popsaná v tomto materiálu se týká měření sorptivity cihel, u kterých byla provedena injektáž pod tlakem kapalinou na izolaci proti vlhkosti za různých podmínek a porovnání těchto měření se sorptivitou podobných neošetřených cihel. V této studii se použily čtyři druhy cihel. Všechno byly plné cihly bez jakýchkoli otvorů. Cihly označené ve výsledkové tabulce jako typ 1 a typ 2 byly cihly normální kvality z obyčejné hlíny. Cihly typu 3 byly regenerované ručně vyráběné cihly, jaké se často nachází ve starších budovách podstupujících rekonstrukci. Cihly typu 4 byly plné lícové cihly normální kvality s vysokou porézností klasifikované jako vhodné pro všechny podmínky expozice s výjimkou drsných podmínek. Normálně by se nepoužívaly v úrovni izolační vrstvy proti vlhkosti, ale byly vybrány spíše jako extrémní příklad pro zkoumání dopadů ošetření injektáží u cihel s výjimečně vysokou sorptivitou. V cihlách použitých v experimentech byly vyvrtané dva otvory o průměru 10 mm do příslušné hloubky v delší úzké straně, do kterých bylo možné zavést vstřikovací trysky jako při obvyklém ošetřování v praxi. Pouze u jedné cihly byly vyvrtány v delší úzké straně tři otvory. Všechny cihly byly vysušeny na konstantní hmotnost při 105 °C. Některé z nich pak mohly získat různý obsah vody namočením nebo saturací ve vakuové komoře. Tyto cihly byla poskytnuta dostatečně dlouhá doba, aby se obsah vody v každé cihle rovnoměrně rozdělil. U cihel se provedla injektáž při tlaku cca 100 liber na čtverečný palec vhodnou impregnační kapalinou na bázi stearanu hlinitého v parafinovém rozpouštědle. Protože se injektáž prováděla v laboratoři u samotných cihel jednotlivě, bylo možné při injektáži pozorovat všechny jejich povrchy. Většinou se doba injektáže omezila na 10 min nebo méně, i když se delší časy použily u dvou cihel typu 1. U mnohých z regenerovaných ručně vyráběných cihel bylo možné
aplikovat injektáž jen kratší dobu, protože přebytečná kapalina začala u těchto cihel vytékat z malých pórů a trhlin. Cihly se ihned po injektáži zvážily. Injektované cihly byly ponechány v laboratoři cca 5 měsíců, aby vyschly. Toto bylo nutné, aby se parafinové rozpouštědlo (a v případě na počátku vlhkých cihel i voda) mohlo odpařit. Nepovažovalo se za vhodné cihly pro urychlení vysychání zahřívat, protože by to mohlo způsobit degradaci injektované látky a v žádném případě toto nepředstavuje pochody v praxi. Po vyschnutí všech cihel se změřila jejich sorptivita. Tyto hodnoty sorptivity bylo pak možné porovnat s hodnotami sorptivity stejných cihel před ošetřením nebo podobných neošetřených cihel. U všech testů uvedených v tomto materiálu se měřila sorptivita pomocí metody, která byla podrobně popsána v dřívějším čísle [2]. V zásadě toto vyžadovalo měření hmotnosti vody absorbované lícní stranou dané cihly kapilárním vzlínáním v závislosti na času. Cihly byly umístěny do nádoby lícní stranou v kontaktu s vodou; cihly se vážily v časových intervalech a sklon přímky v grafu absorbované hmotnosti vody v závislosti na odmocnině času umožnily vypočítat sorptivitu podle vztahu
i = St 1/2 kde i je objem vody absorbované jednotkovým průřezem a S je sorptivita. 2.2 Kapilární absorpce kapaliny K těmto testům byla jedna cihla od každého typu umístěna do nádoby s obsahem impregnační kapaliny tak, že lícní strana byla ve styku s povrchem kapaliny. Provádění experimentu bylo tak identické se standardním testem sorptivity s tím rozdílem, že místo vody se použila impregnační kapalina. Teoreticky by 1/2 se absorpce kapaliny měla řídit podle funkce t , a rychlost absorpce by přitom měla být závislá na 1/2 poměru (σ/η) [2], kde σ je povrchové napětí a η je viskozita kapaliny. Ve většině případů byly cihly z nádoby s kapalinou vyndány dříve, než fronta smáčení kapaliny zcela prostoupila tloušťkou cihly. Tímto způsobem byly některé cihly ošetřeny kapalinou jen částečně. Po absorpci kapaliny mohly cihly přirozeně uschnout v laboratoři a následně byla u nich testována absorpce vody. 3. POZOROVÁNÍ A VÝSLEDKY
3.1 Ošetření tlakovou injektáží Cihly byly v průběhu injektáže pečlivě sledovány. U suchých cihel mohl být prostup fronty smáčení kapaliny nejdříve zpozorován na lícní straně cihly v přímce injektážních otvorů. Pokud injektáž pokračovala po dostatečně dlouhou dobu, tato oblast cihly nasáklá kapalinou se pomalu zvětšovala, dokud se zvlhčené zóny sousedících otvorů nepřekryly v jednom směru a nedosáhly konců
194
Pohyb vody v porézních stavebních materiálech – III
195
cihel v druhém směru. Výsledky ukazují, že množství kapaliny, kterou bylo možné injektovat v daném čase, kolísalo v závislosti na různých typech cihel a někdy i mezi cihlami stejného typu. I když ideální injektáž by měla probíhat dostatečně dlouho pro úplné nasycení cihly kapalinou, jak je popsáno výše, považovali jsme za racionální z hlediska těchto experimentů sledovat vliv spíše méně perfektního ošetření. U většiny cihel byla injektáž ukončena po 10 minutách. U cihel s počátečním obsahem vody je pozorování procesu injektáže obtížnější, i když injektáž vlhkých cihel mnohem více odpovídá situaci u většiny budov. Je-li cihla nasycená vodou, pak jakákoli kapalina vtlačovaná do cihly musí nahradit část vody v pórech. Je to prakticky vidět, protože se cihla po aplikování tlaku začne potit. Pokud je počáteční obsah vody v cihle menší než saturace, vyrážení vlhkosti na povrchu cihly má prodlevu, dokud se část kapaliny do cihly nenatlačí, ale princip zůstává stejný. Pohyb dvou nemísitelných kapalin ve struktuře pórů cihly je složitý proces, ale u těchto experimentů bylo pozorováno, že při injektáži u vlhkých cihel vystupovala na povrchu jak voda, tak ošetřující kapalina. Podrobnější pozorování pohybu různých druhů impregnačních kapalin na izolaci proti vlhkosti u vlhkých cihel provedl a komentoval Sharpe [3]. Je třeba zdůraznit, že pocení cihly během injektáže není důkazem toho, že je cihla nasycená impregnační kapalinou. Schnutí ošetřených cihel bylo poměrně zdlouhavým procesem a graf na obrázku 1 ukazuje, jak hmotnost původně suché cihly klesala s časem, tak jak se parafinové rozpouštědlo impregnační kapaliny v podmínkách prostředí laboratoře odpařovalo. Všechny injektované cihly mohly uschnout ve stoje na konci, takže pět stran bylo zcela přístupných vzduchu. Vysušování kapalina (a vody) z cihly ve zdi by bylo mnohem pomalejší, než situace na obrázku 1, protože je odkrytá pouze jedna, možná dvě strany. Výsledky ošetření injektáží ukazuje tabulka 1. V této tabulce jsou zaznamenány změny hmotnosti každé cihly vyplývající z ošetření injektáží. Protože impregnační kapalina má nižší hustotu
(cca 0,8 g cm-3) než voda, došlo u některých z cihel k poklesu hmotnosti po injektáži, protože část vody v pórech byla nahrazena kapalinou. V tomto programu se nepovažovalo za nutné měřit před injektáží sorptivitu každé cihly, ale tam, kde se to provedlo, jsou výsledky uvedeny v tabulce. Další údaje o sorptivitě byly získány v laboratoři autorů u neošetřených cihel pro každý ze čtyř druhů uvedených v této tabulce. Z těchto údajů vyplývá, že neošetřené cihly typu 1 vykazují poměrně proměnlivou sorptivitu S pohybující -1/2 se obecně v rozsahu 0,7-1,5 mm min . Sorptivita cihel typu 2 je mnohem konzistentnější než u typu 4. Regenerované ručně vyráběné cihly jsou rovněž velice rozdílné, jak by se u cihel tohoto typu dalo očekávat a jejich sorptivita u neošetřených se pohybuje od 0,75 do 2,2 mm min-1/2. Několik cihel v tabulce příslušně označených má velmi nízké hodnoty sorptivity menší než 0,1 mm min-1/2. To představuje velmi malou jímavost vody. Např. cihla se sorptivitou 0,02 mm min 1/2 absorbovala 4 g za 100 min, zatímco cihla se -1/2 sorptivitou 0,1 mm min absorbovala 29 g za 100 min. Tato velmi malá množství absorbované vody obecně souvisí s velmi ohraničeným působením jako např., pokud nebyl roh cihly zcela naimpregnován a touto neošetřenou hranou se absorbovalo velmi malé množství vody. Je jasné, že pro všechny praktické účely jsou takové cihly zcela odolné proti vlhkosti. Cihly, které vykázaly vyšší hodnoty sorptivity, měly tendenci absorbovat vodu spíše rovnoměrněji. Jinými slovy to nevypadalo, že by absorpce vody byla spojená se zcela neošetřenými oblastmi v cihlách, ale spíše se sníženou, ale stejnoměrnou absorpcí vody celou cihlou. Pravděpodobně je to z toho důvodu, že část pórovité struktury zůstala neošetřená. Např. cihly typu 4 vykazovaly značnou sorptivitu po ošetření (ačkoli se sorptivita snížila o řád) a absorpce vody ošetřenou cihlou se zdála být velmi rovnoměrná. Obrázky 2, 3, 4 a 5 ukazují grafy sorptivity pro každý typ jak neošetřených, tak ošetřených cihel. Tyto grafy obecně nepředstavují účinek ideálního ošetření proti vlhkosti na sorptivitu, ale slouží jako demonstrace toho, jak testy sorptivity mohou ukázat, do jaké míry bylo u dané cihly ošetření efektivní. Tak obrázek 2 ukazuje výsledky injektáže u dvou různých cihel typu 1. Obrázek 3 ukazuje typické výsledky u cihel typu 2, u kterých proběhla spíše omezená injektáž. Obrázek 4 ukazuje výsledky dvou různých regenerovaných cihel a situaci, jak u různých cihel tohoto typu stejné časy injektáže mohou na jedné straně zajistit poměrně uspokojivé ošetření a mnohem menší zlepšení na straně druhé. Obrázek 5 ukazuje typické výsledky u cihel typu 4, kde je u charakteristik absorpce vody značné snížení jímavosti vody, ale sorptivita je i po ošetření stále významná.
Obr. 1. Graf zachycující vysychání injektované cihly typu 1 v laboratorních podmínkách na stole. Cihla byla na počátku suchá a bylo aplikováno 203 g kapaliny. Celkový úbytek rozpouštědla činil cca 190 g (5% roztok).
3.2 Měření kapilární absorpce Kapilární absorpce kapaliny do suché cihly typu 3 je porovnána s kapilární absorpcí vody u podobné cihly na obrázku 6.
195
R.J. Gummerson, C. Hall a W. D. Hoff č.
Tabulka 1. Výsledky injektáže u čtyř typů plných cihel z pálené hlíny ošetřených impregnační kapalinou Sorptivita Hmotnost Zbytkový Doba injektáže Změna suché cihly obsah vody u (min) hmotnosti po Neošetřená Ošetřená cihla (kg) neošetřené injektáži (g) cihla -1/2 cihly (wt%) (mm min )
Typ 1. Plné cihly z pálené hlíny běžné kvality 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
2,849 2,841 2,836 2,686 2,903 2,848 2,893 2,718 2,866 2,827 2,723
12 13 14 15
2,735 2,782 2,752 2,773
0 0 0 0 1,1 9,8 15,4 15,7 16,5 17,4 21,4
20 10 2 l0 l0 l0 l0 l 15 6 3,3
+ 212,5 + 209,3 + 82,3 + 248,3 + 215,4 + 65,1 - 33,7 - 3,2 - 25,9 - 23,2 - 28,9
1,14 1,35 0,76
0,08* 0,02* 0,75 0* 0,01* 0,74 0,27 1,42 0,53 0,08* 0,69
1,69 1,80 1,77 1,66
0,65 0,97 1,14 1,27
0,79
Typ 2. Plné cihly z pálené hlíny běžné kvality 0 0 3,1 16,3
10 10 10 10
+ 126,8 + 110,9 + 74,4 - 5,2
Typ 3. Regenerované ručně vyráběné cihly (průměrné hmotnostní naplnění pórů vakuovou absorpcí 21 %) 16 17 18 19 20 21 22 23 24
3,438 3,077 3,059 2,875 3,530 3,103 3,150 2,931 3,106 Typ 4. Plné lícové
0 2,2 2,2 3,5 4,4 4,5 8,0 8,3 16,2
10 3 11 4 1 5 1 2 3
+ 263 + 235 + 147 + 160 - 17 + 139 + 46 + 125 + 36
1,56 1,78
2,13
cihly z pálené hlíny nevhodné do podmínek s vysokou expozicí (průměrné hmotnostní naplnění pórů vakuovou absorpcí 32,6%)24 2,155 0 10 26 27
2,154 2,138
0,27 0 0
10 5
+ 364,8 + 324,9
v rozsahu 2,4-2,7
0,16 0,10 0,88 0,14 0,27 0,18 0,99 0,29 1,41 + 335,8 0,25 0,22
*Ošetřené cihly s velmi malými hodnotami sorptivity. Tato cihla má 3 injektážní otvory. Označuje vakuově saturovanou cihlu.
Obr. 3. Kapilární absorpce vody lícní stranou u cihly typu 2 (cihla 12) před a po injektáži impregnační kapaliny.
Obr. 2. Kapilární absorpce vody lícními stranami u dvou cihel typu 1 před a po ošetření proti vlhkosti. Horní graf se týká cihly 5 a dolní graf cihly 6. Cihla 5 by vytvořila zcela uspokojivou izolační vrstvu proti vlhkosti. Ošetření cihly 6 se ukázalo jako spíše méně uspokojivé.
Absorpce kapaliny se řídí podle funkce t1/2 a sorptivita pro kapalinu je cca poloviční ve srovnání s vodou, jak lze očekávat z poměru (σ/η)1/2 pro tuto kapalinu. Měření sorptivity vody u cihel ošetřených tímto způsobem bylo zvláště zajímavé.
196
Pohyb vody v porézních stavebních materiálech - III
197
Pokud byla lícní strana, kterou byla kapalina absorbována, ve styku s vodou, k žádné absorpci vody nedocházelo (sorptivita = 0). Pokud byla opačná strana ve styku s hladinou vody (u cihly, která byla ošetřena jen částečně a u impregnační kapaliny) voda postupovala cihlou, dokud se nedostala do oblasti cihly, do které prostoupila impregnační kapalina. Poté absorpce skončila.
Obr. 4. Kapilární absorpce vody lícními stranami u dvou regenerovaných cihel před a po injektáži impregnační kapaliny. Horní grafy se týkají cihly 16 a dolní grafy cihly 18. Ošetření cihly 16 se zdá být poměrně uspokojivé, ale cihla 18 vykazuje menší zlepšení.
Obr. 5. Kapilární absorpce vody lícní stranou typické cihly typu 4 v porovnání s kapilární absorpcí vody u podobně ošetřené cihly (cihla 27). Je zde značné snížení sorptivity jako výsledek ošetření, ale ošetřená cihla stále absorbuje významné množství vody.
4. DISKUZE Při použití systému konvenční tlakové injektáže ukazují výsledky získané u obyčejných cihel typu 1 s injektáží po dobu 10 min nebo delší, že takto ošetřené cihly mají velmi nízkou nebo nulovou sorptivitu. Jedna cihla, která při testu sorptivity neabsorbovala vůbec žádnou vodu, měla tři injektážní otvory, které zajistily rovnoměrnější distribuci kapaliny, než dva otvory a výsledkem byla také aplikace většího množství kapaliny za 10 minut. Nicméně další čtyři cihly měly velmi nízké hodnoty sorptivity a absorbovaly pouze minimální množství vody. Takto ošetřené cihly by nepochybně zajistily zcela uspokojivou ochranu proti vlhkosti. Cihly typu 2 neabsorbovaly tolik kapaliny jako cihly typu 1 při stejně dlouhé aplikaci. Nicméně oba typy cihel měly podobnou poréznost, jak bylo změřeno při testu absorpce vody ve vakuové nádobě a neošetřené cihly typu 1 a typu 2 mají podobné hodnoty sorptivity. Je nutné ovšem poznamenat, že vnitřní praskliny a jiné odlišnosti mikrostruktury, které by měly malý vliv na tyto parametry, přesto ovlivní prostup kapaliny cihlou pod tlakem. Je racionální předpokládat, že cihly obdobné poréznosti vyžadují aplikaci obdobného množství kapaliny k dosažení podobných výsledků u absorpce vody. U těchto cihel typu 1, které dosáhly nízké sorptivity, se injektovalo cca 200-220 g kapaliny. Přerušením aplikace po 10 minutách u cihel typu 2 se množství absorbované kapaliny snížilo na cca 110-130 g. Snížení sorptivity u těchto cihel bylo po ošetření menší než u typu 1 po podobné době aplikace a to nutně vede k závěru, že cihly typu 2 vyžadují delší dobu injektáže k dosažení plné odolnosti proti vlhkosti. Cihly typu 4, které měly velmi porézní, ale stejnorodou strukturu, absorbovaly při ošetřování velké množství kapaliny, ale hodnoty jejich sorptivity po ošetření, i když zredukované faktorem 10, byly stále významné. Lze se domnívat, že u takto výjimečně porézní cihly by nebylo možné zvýšit odpuzování vody více, než v tomto případě, pokud by zde nebyly výsledky testů sorptivity u cihel stejného typu, které absorbovaly kapalinu kapilární vzlínavostí. Prozatímní závěr musí takový, že tyto cihly vyžadují ještě delší časy injektáže. Nehomogenita a rozdílnosti vnitřní struktury pórů byly daleko zjevnější u regenerovaných použitých cihel typu 3. V některých případech nebylo možné příliš prodloužit čas injektáže, protože přebytečná kapalina unikala z trhlin, nebo vytékala z poškozených míst v cihlách. U některých z těchto cihel bylo docíleno nízkých hodnot sorptivity při krátkých časech injektáže. U těchto starých cihel je možné,
Obr. 6. Kapilární absorpce impregnační kapaliny lícní stranou cihly typu 2 v porovnání s kapilární absorpcí vody lícní stranou u podobné cihly.
197
R.J. Gummerson, C. Hall a W. D. Hoff že vnitřní praskliny vzniklé tím, jak se hlína hází nebo tvaruje při výrobě, pomohly rychlejšímu prostupu kapaliny cihlou. U cihel typu 1 a typu 2 výsledky ukazují, že nejnižší hodnoty sorptivity vykazují obvykle ty cihly, které absorbovaly při injektáži největší množství kapaliny. Ovšem v případě starých cihel se nezdá, že čas injektáže je spolehlivým ukazatelem množství injektované kapaliny. Výsledky získané u cihel, které obsahovaly značné množství vody, spíše kolísaly a to naznačuje, že je obtížnější docílit zcela účinné odolnosti proti kapilárnímu vzlínání u jednotlivých cihel, pokud jsou v době injektáže vlhké. Přesto naše výsledky ukazují u takovýchto cihel značné snížení sorptivity. Výsledky získané u těchto cihel demonstrují význam testu sorptivity pro posuzování účinnosti daného ošetření. Účinnost každého systému izolace proti vlhkosti založeného na používání hydrofobních sloučenin závisí na tom, jakým způsobem je vnitřek pórů absorbujícího materiálu pokryt hydrofobní látkou. Pokud cihla absorbuje kapalinu kapilární absorpcí, jako tomu bylo u našich experimentů se vzlínající kapalinou, je důvodné předpokládat, že všechny póry budou kapalinou smočené. Všechny póry v cihle jsou dostatečně malé, aby došlo ke značnému nasávání kapaliny, a nejmenší póry mají největší sací sílu. Tak se i jemné póry naimpregnují hydrofobní látkou. Výsledky testů odpuzování vody u suchých cihel, které absorbovaly kapalinu tímto způsobem, jsou s tímto pohledem zcela konzistentní. Tyto cihly neabsorbovaly ošetřenou plochou žádnou vodu a i když byla absorpce kapaliny omezena, aby kapalina prostoupila cihlou jen zčásti, absorpce vody opačnou neošetřenou stranou ustala, jakmile došlo u cihly k základnímu nasycení vodou až k ošetřené zóně. Tento výsledek také naznačuje, že jakákoli redistribuce kapaliny po absorpci je minimální navzdory dlouhé době schnutí, jak bylo zmíněno dříve. Je tudíž docela dobře možné naimpregnovat cihlu proti vlhkosti menším množstvím kapaliny, než jaké se používá při ošetřování injektáží, za předpokladu, že se kapalina dostala do všech pórů v celé rovině průřezu cihly. Rozdíly v sorptivitě u některých injektovaných cihel, zvláště u typu 2 a typu 4 a cihel podobného druhu, které jednoduše absorbovaly kapalinu lícní stranou, musí mít příčinu v tom, jakým způsobem kapalina proniká do pórů při tlakové injektáži. Například cihla typu 4, která absorbovala pouze 74 g kapaliny lícní stranou kapilární vzlínavostí, byla po ošetření zcela odolná proti vzlínání vody touto stranou. Naopak injektované cihly podobného typu absorbovaly vodu i po injektování 350 g kapaliny. Při aplikaci pod tlakem je pravděpodobné, že kapalina přednostně prochází většími póry a trhlinami a malé póry absorbují nějakou kapalinu, jen pokud je zde její potřebný přebytek. Jemné póry vždy budou absorbovat kapalinu snadněji z volného povrchu kapaliny.
Tak je možné injektovat impregnační kapalinu do cihly, aby se cihla dostatečně saturovala kapalinou a přesto ještě některé malé póry zůstanou neošetřené. Čím je množství injektované kapaliny vyšší, tím je vyšší pravděpodobnost, že budou ošetřeny i malé póry. To potvrzují i naše výsledky, které ukazují, že injektáž může zajistit zcela uspokojivé ošetření u suchých cihel. Z elementárního hlediska není jasné, do jaké míry může injektáž zajistit úplnou izolaci proti vlhkosti, pokud se provádí u cihly značně nasycené vodou. Část vody je vytlačena při injektáži, ale v principu se zdá být obtížnější zajistit průnik kapaliny do všech pórů. Je potřebné větší množství dat z ošetřování vlhkých cihel. Možná bude nutné v extrémních případech po určité době vysychání po prvním ošetření provést novou injektáž stěny. Výsledky ukazují, že test vodní sorptivity je vhodným způsobem měření stupně dosažené izolace proti vlhkosti u jednotlivých cihel ošetřených injektáží. Při použití tohoto testu k hodnocení nápravného opatření aplikovaného u dané budovy je možné vyjmout ze zdi ošetřenou a neošetřenou cihlu a změřit a porovnat jejich sorptivitu. Mezi ošetřenými cihlami se mohou vyskytnout značné výkyvy, a proto může být potřebné provést test u několika vzorků. Výsledky uváděné v tomto materiálu ukazují, že takovéto odchylky mohou mít příčinu v původním obsahu vody v cihlách v době injektáže. Výsledky také naznačují, že různé typy cihel vyžadují různou dobu injektáže, aby došlo k uspokojivému nasycení cihel kapalinou. Je ovšem třeba zdůraznit, že laboratorní výsledky popisované v tomto materiálu nepředstavují nezbytně vyčerpávající studii. Sortiment typů cihel a složení kapaliny je značný a v praxi se vyskytují velké rozdíly v obsahu vody v cihlách a jsou možné různé doby injektáže. Nicméně test sorptivity je považován za úspěšnou metodu sledování účinnosti procesu izolování proti vlhkosti. Mělo by být stejně dobře možné jej aplikovat u systémů s gravitační injektáží. Bylo by prospěšné mít k dispozici větší objem experimentálních dat k vytvoření základny pro stanovení norem kvality. Ústřední otázkou při vytváření takových norem je to, jak účinnou bariéru potřebujeme mít k odstranění problému viditelné vzlínající vlhkosti. U každé zdi bez izolační vrstvy proti vlhkosti vzlíná voda působením kapilárních sil a v principu může být vysoký obsah vlhkosti v mnohametrových výškách, pokud nedochází k vysušování evaporací. Ve všech situacích v praxi dochází stále k evaporaci z povrchu stěn a to napomáhá zmírnit vliv vzlínající vlhkosti. Jakékoli nápravné opatření musí alespoň omezit vzestupný pohyb vody do té míry, aby vysychání evaporací bylo rychlejší, než vzestupný pohyb vody. Pokud je tato podmínka splněna, stěna bude postupně vysychat. Skutečnost, že problém vzlínající vlhkosti může být výsledkem poměrně křehké rovnováhy mezi vysycháním evaporací a kapilární vzlínavostí byla diskutována i jinde [4]. Protože vysychání je pomalý proces, obvykle se na části zdi intenzivně zasažené
198
Pohyb vody v porézních stavebních materiálech – III
vzlínající vlhkostí aplikuje speciální omítkový systém k zabránění tomu, aby povrch omítky v průběhu procesu vysychání viditelně navlhnul. V této fázi nelze doporučit číselně vyjádřenou hodnotu sorptivity, kterou nelze překročit, má-li se ve zdivu vytvořit účinná izolační vrstva proti vlhkosti. Výsledky v tabulce 1 ukazují, že některé cihly mají sorptivitu po ošetření až 0,1 mm min-1/2 nebo nižší. Tyto hodnoty jsou srovnatelné s technickými cihlami a bezpečně by zajistily zcela uspokojivou izolační vrstvu proti vlhkosti. Ovšem u zdí i hodnoty S vyšší než tyto, ale stále ještě výrazně nižší než u neošetřených cihel, mohou rovněž poskytnout uspokojivou ochranu proti vlhkosti. Je nutné podotknout, že při injektáži pásu cihlového zdiva nateče přebytečná kapalina často do maltových spár obklopujících cihlu a také do zdiva pod úrovní injektáže. Část této přebytečné kapaliny se může absorbovat lícními stranami sousedících cihel spíše působením kapilarity, jako při laboratorním testu kapilární absorpce. Tyto okrajové dopady také dále brání kapilárnímu vzlínání ve stěně a dále napomáhají vytvoření uspokojivé sanace. V podmínkách modelování procesu vzlínající vlhkosti je test sorptivity relativně extrémní metodou, protože cihly ve stěně v úrovni izolační vrstvy proti vlhkosti nejsou ve styku s volným vodním povrchem, ale s vlhkými maltovými spoji a vlhkým zdivem nad zemí a pod zemí. Ovšem pokud sorptivita ošetřených cihel není výrazně nižší než u cihel neošetřených, zásah nebude účinný. Sorptivita proto není jen užitečným ukazatelem účinnosti ošetření, ale také prostředkem sledování pokusů pro stanovení vhodného ošetření a časů pro různé druhy cihel. 5. ZÁVĚRY Laboratorní studie ukazují, že test sorptivity je užitečným testem pro hodnocení účinnosti použité chemické injektáže k vytvoření izolace proti vlhkosti. Měl by se používat jako srovnávací měření ošetřených a neošetřených cihel. Výsledky laboratorních testů ukazují, že
199
systém tlakové injektáže může poskytnout zcela uspokojivou izolaci proti vlhkosti, pokud se do cihel rovnoměrně aplikuje dostatečné množství kapaliny. Touto metodou je možné cihly učinit zcela odolnými proti vzlínání vody kapilárním působením. Účinnost každého hydrofobního ošetření je závislá na proniknutí kapaliny do pórů všech velikostí v celém průřezu ošetřované cihly. K tomu dochází nejefektivněji v laboratoři ve zcela umělé situaci kapilární absorpce u suché cihly. K dosažení podobné distribuce kapaliny tlakovou injektáží vyžaduje injektáž do cihly v dostatečném množství, aby došlo k vnitřnímu nasycení. Jinak může dojít k obtékání jemných pórů pronikající kapalinou. Naše testy naznačují, že u některých cihel může být nutné použití dlouhých časů aplikace v trvání možná až 20 minut nebo i déle. U jiných cihel mohou být zcela uspokojivé kratší časy injektáže. Na základě výsledků uváděných v tomto materiálu se zdá, že injektáž cihel s poměrně vysokým obsahem vody – situace, která může někdy nastat u starých zdí vystavených vzlínající vodě – vede k menšímu snížení sorptivity, než jakého může být dosaženo při injektáži obdobných suchých cihel a obdobných časech. To má jasnou spojitost s účinností vypuzování vzduchu a vody pronikající kapalinou za různých podmínek. Některé údaje k těmto komplexním procesům již uváděl Sharpel [3], který inter alia vyvodil závěr, že nejvyšší účinnosti vypuzení se dosáhne při nejnižší rychlosti průtoku vnikající kapaliny. Příslušné shrnutí BRE [4] doporučuje, aby se injektáž vlhkých zdí prováděla v sušších ročních obdobích a tím se může vhodně napomoci minimalizování problému s vlhkými cihlami. Přesto jsou naše výsledky důkazem, že lze dosáhnout uspokojivého ošetření vlhkých cihel. V tomto případě to ovšem zjevně vyžaduje větší rozpracování. Použitý test sorptivity v této studii by položil vyhovující základ k provedení testů většího rozsahu s výběrem typů cihel s různým obsahem vody a injektáží za různých podmínek s různými impregnačními roztoky. Poděkování - Autoři děkují Radě pro vědecký výzkum za finanční podporu.
LITERATURA
1. British Chemical Dampcourse Association, Code of Practice, Installation of Chemical Damp Proof Courses. British Chemical Dampcourse Association (1978). 2. R.J. Gummerson, C. Hall and W. D. Hoff,Water movement in porous building materials--II. Hydraulic suction and sorptivity of brick and other masonry materials. Build. Envir. 15, 101-108 (1980). 3. R.W. Sharpe, Injection systems for damp proofing. Build. Envir. 12, 191-197 (1977). 4. Building Research Establishment, Rising damp in walls: diagnosis and treatment. Digest 245 (1981).
199
