Techniczne zużycie dociepleń ścian

Zabiegi termorenowacyjne stanowią obecnie najpopularniejsze działania remontowe w budownictwie ogólnym. Od około 10 lat docieplenia ścian budynków wykonywane są nowoczesnymi metodami technologicznymi, ze wzrastającą przewagą metody lekkiej mokrej.
Zarządcy, bądź właściciele budynków, decydując się na wykonanie docieplenia traktują je najczęściej jako zabieg jednorazowy – przynoszący efekty w całym dalszym okresie eksploatacji obiektu. Tymczasem należy się spodziewać, ze trwałość dociepleń będzie niższa, niż spodziewany okres użytkowania docieplanych budynków.
Trwałość docieplenia rozumiana jest tutaj jako zdolność utrzymania zamierzonych właściwości termoizolacyjnych. Na podstawie doświadczeń zagranicznych oraz deklaracji firm autorskich wyprowadzających stwierdzenia z dotychczasowej eksploatacji dociepleń, ich trwałość można określić na minimum 30 lat. Ze względu na trwałość teoretyczną, określoną jako okres utrzymania cech technicznych przez najmniej trwały składnik elementu, oczekuje się okresu użytkowania dociepleń w granicach 50–70 lat, w zależności od zastosowanego rozwiązania materiałowo-technologicznego, [3].

Rozbieżności w określeniu okresów użytkowania skłoniły do przeprowadzenia badań własnych, polegających na obserwacji stanu technicznego dociepleń wykonanych metodą lekką mokrą po roku 1990, a na ich podstawie wnioskowaniu o okresie przydatności docieplenia.
Cel badań mieści również w sobie rozpoznanie potrzeb konserwacyjnych i remontowych dociepleń. Określenie częstotliwości remontu pozwoli bowiem na wydłużenie trwałości, a przy tym pozwoli na uwzględnienie kosztu użytkowania docieplenia w ekonomicznych obliczeniach efektywności termorenowacji. W artykule przedstawione zostaną wyniki dotychczasowych badań sprowadzone do wartości średniej stopnia technicznego zużycia dociepleń ścian kilkudziesięciu budynków w kolejnych, początkowych latach eksploatacji.

Przedmiot badań i metoda obserwacji

Przedmiotem badań są budynki mieszkalne wzniesione w przeważającej części w latach siedemdziesiątych m.in. w Legnicy, Lubinie, Polkowicach, Wrocławiu i Wschowie w wielkopłytowych systemach budowania W-70, Wk-70 i WWP, z wielowarstwowymi ścianami osłonowymi na wysokość 5 kondygnacji i wielowarstwowymi ścianami szczytowymi. Docieplenia ścian wykonano metodą lekką mokrą z zastosowaniem materiałów różnych firm. Budynki uszeregowano w grupy według lat użytkowania docieplenia – tabl. 1. Badania stanu technicznego dociepleń wykonano metodą wizualną, w miarę możliwości rozszerzoną o diagnostykę dźwiękową. Docieplenia wykonane były bez stosowania kołków rozprężnych do mocowania warstw fakturowych płyt osłonowych.
Zaobserwowane uszkodzenia przypisano do przyczyn wewnętrznych, pochodzących od stanu poszczególnych warstw struktury docieplenia lub stanu warstwy fakturowej stanowiącej jego podłoże oraz do przyczyn zewnętrznych, na które składają się użytkowe uszkodzenia mechaniczne. Do uszkodzeń o przyczynach wewnętrznych zakwalifikowano miejscowe oderwania płyt styropianowych, odkształcenia płyt styropianowych, szpary między płytami, uskoki na złączach płyt, odspojenie siatki, lokalne odsłonięcie siatki, odbarwienie warstwy fakturowej, niejednolitą grubość i uziarnienie faktury, rysy i odpryski w warstwie fakturowej.

Metoda określenia stopnia technicznego zużycia dociepleń

Celem obserwacji dociepleń jest doprowadzenie do liczbowej oceny stopnia technicznego zużycia badanych dociepleń dla wybranych grup okresów użytkowania docieplenia. Ocena ta ma następnie posłużyć do prognozowania trwałości docieplenia oraz prognozowania okresów międzyremontowych przy założonym rzeczowym zakresie remontu. Aktualny etap pracy obejmuje wyznaczenie stopnia technicznego zużycia dociepleń.
Do wyznaczenia stopnia technicznego zużycia elementu można stosować dwie grupy metod. Jedną z nich stanowią tzw. metody czasowe traktujące zużycie jako wyliczalną funkcję trwałości i dotychczasowego okresu użytkowania opisane formułami odpowiednimi do warunków utrzymania elementu. Druga metoda, zwana szczegółową, polega na indywidualnej ocenie stanu elementu. Przeprowadzone badania dociepleń pozwalają na zastosowanie tej drugiej metody.
W metodzie szczegółowej istotnym zagadnieniem jest transformacja jakościowego opisu stanu technicznego elementu na liczbową ocenę stopnia technicznego zużycia. Najczęściej stosuje się pięcioklasowy opisowy podział zużycia z przypisaniem do poszczególnych klas odpowiednich przedziałów procentowo wyrażonego stopnia technicznego zużycia, [5].

Opisy zużycia sporządzone są na różnych poziomach uogólnienia, od charakterystyk budynków do charakterystyk poszczególnych elementów budowli. Dotyczą one jednak elementów o tradycyjnych rozwiązaniach technicznych, stąd opis zużycia tynków i okładzin zewnętrznych jest najbliższą analogią opisu zużycia docieplenia. Oznaki zużycia tynków i okładzin zewnętrznych charakteryzujące się widocznymi rysami włoskowatymi z ewentualnym łuszczeniem się farby ocenia się, np. [2], jako stan dobry przypisując mu stopień zużycia 0÷15%. Równe i gładkie powierzchnie tynków, lecz z widocznymi szczelinami odpowiadają stanowi zadowalającemu o stopniu zużycia 16–30%.

Następnie wyróżnia się stany: średni, mierny i zły, przy stopniach zużycia 31–50%, 51–70% i 71–100%. Warto równocześnie zauważyć, że trwałość tradycyjnie wykonanych tynków i okładzin zewnętrznych, także z zapraw szlachetnych, określana jest na 40–60 lat.
Przedstawione opisy zużycia i ich odpowiedniki liczbowe trudno uznać za dostatecznie dokładne dla celu podjętych badań. Przy tym proces niszczenia dociepleń przebiega inaczej i w dużej części spowodowany jest innymi przyczynami, niż proces niszczenia tynków zewnętrznych.
Obserwacja zużycia dociepleń doprowadziła do przyjęcia, aby opis zniszczenia przypisać do poszczególnych warstw strukturalnych, natomiast stopień zużycia docieplenia (Szd) wyrażać jako stosunek powierzchni uszkodzonej (Pu) do całkowitej powierzchni docieplenia ściany (Pc), według formuły:

Docieplenia - Techniczne zużycie dociepleń ścian

Opis stopnia zużycia docieplenia według formuły (1) jest odwzorowaniem adekwatnym do celu badań, który kieruje uwagę na skutek zużycia w postaci osiąganej trwałości i okresów międzyremontowych.
W opracowaniu wyników badań stopień technicznego zużycia obliczono odrębnie dla poszczególnych budynków uznając, że w dużej mierze wpływają nań czynniki indywidualne, jak rozwiązanie projektowe docieplenia, stan podłoża, techniczny poziom realizacji, czy też warunki atmosferyczne w trakcie wykonywania robót. W przestrzeni grupy badanych budynków zużycie wynikające z poszczególnych czynników może być uważane za zmienną losową, a całość zużycia można interpretować w postaci zmiennej losowej stanowiącej sumę zmiennych losowych. Na mocy centralnego twierdzenia Lapunowa, np. [1], rozkład tej zmiennej jest zbliżony do rozkładu normalnego. Założenie to wykorzystano do statystycznego opisu wartości średniej stopnia technicznego zużycia dociepleń w wyróżnionych latach użytkowania przy zastosowaniu rozkładu t-Studenta. Wyniki zamieszczono w tabl. 2.

Wnioskowanie o trwałości dociepleń na podstawie ich stopnia technicznego zużycia w początkowym okresie użytkowania
Wnioskowanie o trwałości dociepleń przeprowadzono dwiema metodami. Pierwsza z nich polega na wyprowadzeniu trwałości z porównania stopnia technicznego zużycia dociepleń uzyskanego z badań własnych ze stopniem zużycia odpowiednim do okresu użytkowania docieplenia wyliczonym według formuł czasowych, np. [4]. Druga metoda obejmuje interpretację dotychczasowego zużycia dobranymi funkcjami prognostycznymi, a następnie odwzorowania przyszłych stanów dociepleń według przebiegu tych funkcji. W obu metodach przedmiotem rozważań był wyprowadzony z badań własnych stopień technicznego zużycia dociepleń Szd w postaci wartości przedziału ufności, (według tabl. 2).

Badanie zakresu porównywalności z metodami czasowymi wskazało na odpowiedniości liczbowe z formułami opisującymi stopień technicznego zużycia elementu przy złych warunkach użytkowania (Sz1) oraz przy prawidłowych warunkach użytkowania (Sz2), wg:

gdzie: t – dotychczasowy okres użytkowania elementu, w latach, T – trwałość elementu, w latach.

Analiza porównawcza wyprowadzonych z badań własnych wartości stopnia zużycia dociepleń Szd (tabl. 2) z wielkościami według formuł (2), (3) – Sz1, Sz2, według lat użytkowania wygląda następująco:
• po pierwszym roku:
Szd = x = 2,23 (1,37; 3,09) º Sz1(T=40) = 2,5 º Sz1(T=50) = 2,0; º Sz2(T=30) = 1,72; (%),
• po dwóch latach:
Szd = x = 4,82 (3,65; 5,99) º Sz1(T=40) = 5,0 º Sz1(T=50) = 4,0; (%),
• po trzech latach:
Szd = x = 7,2 (5,13; 9,27) º Sz1(T=40) = 7,5 º Sz1(T=50) = 6,0; º Sz2(T=30) = 5,5; (%),
• po czterech latach:
Szd = x = 8,9 (5,85; 11,95) º Sz1(T=40) = 10,0 º Sz1(T=50) = 8,0; º Sz2(T=30) = 7,11; (%),
• po sześciu latach:
Szd = x = 10,25 (6,76; 13,74) º Sz1(T=50) = 12,0 º Sz2(T=30) = 12,0; º Sz2(T=40) = 8,62; (%).

Weryfikacja porównań liczbowych według rzeczywistych warunków utrzymania dociepleń kieruje uwagę na porównywalność z wynikami dotyczącymi złych warunków utrzymania (Sz1). W badanych budynkach nie stwierdzono bowiem konserwacji czy remontu dociepleń w początkowych sześciu latach użytkowania. Powyższe wskazuje na określenie trwałości dociepleń na 40–50 lat.

Podobny wynik uzyskano przy zastosowaniu funkcji prognostycznych. Spośród rozważanych funkcji wyniki badań dobrze interpretowane są funkcjami: liniową, potęgową i logarytmiczną (rys. 1). Przy dalszej analizie funkcja logarytmiczna okazuje się jednak nieprzydatna. Prognoza otrzymana przy użyciu funkcji liniowej i funkcji potęgowej potwierdza wynik porównania z formułami czasowymi, tj. ocenę trwałości dociepleń na 40–50 lat.

Przyjęcie powyższych informacji o trwałości docieplenia prowadzi do wniosku o spodziewanych 14–17-letnich okresach międzyremontowych odpowiadających stopniu technicznego zużycia docieplenia około 30%. Z racji przyjętej metody pomiaru stopnia technicznego zużycia wymienione 30% dotyczy powierzchni docieplenia, natomiast rzeczowy zakres remontu może obejmować naprawę różnych warstw strukturalnych. Należy zauważyć, że proponowane planowanie remontów dociepleń dotyczy populacji budynków wielokondygnacyjnych, dla których trudno jest zwiększyć częstotliwość napraw z racji znaczącego w koszcie remontu udziału rusztowań i innego sprzętu pomocniczego.

Wnioski przedstawione w referacie traktuje się jako wstępne. Zostały wyprowadzone z sześcioletniego zaledwie okresu użytkowania dociepleń. Uaktualnienie wyników prowadzone będzie wraz z kontynuacją badań w zakresie obserwacji tych samych budynków w kolejnych następnych latach oraz w zakresie liczbowego powiększenia poszczególnych grup budynków.

Literatura
[1] Karyś J., Analiza trwałości wybranych rozwiązań materiałowo-technologicznych dociepleń budynków mieszkalnych, Zał. nr 2 w „Technologiczna i ekonomiczna ocena dociepleń budynków mieszkalnych”. Autor: Marcinkowska E., Instytut Budownictwa Politechniki Wrocławskiej, Raport serii SPR nr 1/95.
[2] Winniczek W., Winniczek W., Wycena budynków i budowli podejściem odtworzeniowym, CUTOB PZITB, Wrocław, 1993.
[3] Hajdasz H., Sposoby ustalenia zużycia technicznego budynków i budowli, Katowice, Promiks, 1991.
[4] Feller W., Wstęp do rachunku prawdopodobieństwa, Warszawa, PWN, 1966.
[5] Thiery J., Zalewski J., Remonty budynków i wzmacnianie konstrukcji, Warszawa, Arkady, 1982.

Tablica 1. Charakterystyka badanych budynków wg lat użytkowania docieplenia.

Lp. badanego obiektu	System wzniesienia budynku	Zakres docieplenia	Powierzchnia docieplenia
Lp. badanego obiektu	System wzniesienia budynku	Zakres docieplenia	całkowita (m2) Pc	uszkodzona (%) Pu
1	2	3	4	5
grupa I – okres użytkowania docieplenia 1 rok
1	wielkoblokowy	ściany osłonowe	1200	2
2	wielkoblokowy	ściana osłonowa	310	3
3	wielkoblokowy	ściana osłonowa	300	4
4	wielkoblokowy	ściana osłonow	720	0
5	wielkoblokowy	ściany osłonowe	600	0
6	wielkoblokowy	ściany osłonowe	600	3
7	wielkoblokowy	ściana szczytowa i osłonowa	1200	5
8	wielkopłytowy	ściany szczytowe i osłonowe	2050	0
9	wielkopłytowy WWP	ściany osłonowe	1151	2
10	wielkoblokowy	ściana szczytowa i osłonowe	1370	3
11	wielkopłytowy	ściany szczytowe i osłonowe	2350	3
12	wielkopłytowy WWP	ściana osłonowa	768	0
13	wielkopłytowy WWP	ściany osłonowe	1500	4
grupa II – okres użytkowania docieplenia 2 lata
1	wielkoblokowy	ściany osłonowe	1150	4
2	wielkopłytowy	ściana osłonowa	1237	5
3	wielkoblokowy	ściana szczytowa	170	0
4	wielkoblokowy	ściany szczytowe i osłonowe	1560	5
5		ściany szczytowe i osłonowe	382	8
6	wielkopłytowy WWP	ściany osłonowe	615	6
7		ściany szczytowe i osłonowe	425	5
8	wielkopłytowy	ściany szczytowe i osłonowe	1260	9
9	wielkoblokowy	ściana i osłonowa	370	8
10	wielkoblokowy	ściana szczytowa i osłonowa	388	0
11	wielkoblokowy	ściany szczytowe i osłonowa	960	5
12	wielkoblokowy	ściana szczytowa	170	9
13	wielkoblokowy	ściana szczytowa	170	7
14	wielkoblokowy	ściana szczytowa i osłonowa	230	0
15	wielkopłytowy WWP	ściana szczytowa	154	8
16	wielkopłytowy WWP	ściany osłonowe	1771	4
17	wielkopłytowy Wk-70	ściany osłonowe	929	0
18	wielkopłytowy W-70	ściana szczytowa	165	7
19	wielkopłytowy WWP	ściany osłonowe	653	2
20	wielkopłytowy Wk-70	ściany osłonowe	565	6
21	wielkopłytowy WWP	ściany osłonowe	664	0
22	wielkopłytowy W-70	ściana szczytowa	140	8
grupa III – okres użytkowania docieplenia 3 lata
1	wielkopłytowy	ściany szczytowe i osłonowe	1186	6
2	wielkopłytowy	ściany szczytowe	330	10
3	wielkoblokowy	ściany szczytowe	316	5
4	wielkopłytowy	ściana osłonowa	1230	9
5	wielkoblokowy	ściana szczytowa	155	6
grupa IV – okres użytkowania docieplenia 4 lata
1	cegła żerańska	ściany szczytowe	325	10
2	wielkopłytowy Wk-70	ściany szczytowe	330	11
3	wielkoblokowy	ciany szczytowe	340	13
4	wielkopłytowy WWP	ściany szczytowe	310	0
5	cegła żerańska	ściana szczytowa	175	10
6	cegła żerańska	ściany szczytowe	341	9
7	wielkoblokowy	ściana szczytowa	171	15
8	wielkopłytowy	ściany szczytowe	332	7
9	wielkopłytowy	ściany szczytowe	377	0
10	wielkopłytowy	ściana szczytowa	188	14
grupa V – okres użytkowania docieplenia 6 lat
1	wielkopłytowy W-70	ściany szczytowe	339	17
2	wielkopłytowy	ściany szczytowe	323	12
3	wielkopłytowy Wk-70	ściana szczytowa	162	0
4	wielkopłytowy	ściana szczytowa	164	36
5		ściany szczytowe	329	11
6	cegła żerańska	ściana szczytowa	155	5
7		ściana szczytowa	159	15
8		ściany szczytowe	217	10
9	wielkopłytowy	ściany szczytowe	328	9
10	wielkopłytowy W-70	ściana szczytowa	169	0
11		ściany szczytowe	340	11
12	wielkopłytowy Wk-70	ściana szczytowa	158	3
13		ściany szczytowe	316	26
14	wielkopłytowy	ściany szczytowe	329	8
15	wielkopłytowy	ściana szczytowa	166	8
16		ściany szczytowe	332	0
17		ściana szczytowa	188	10
18	wielkopłytowy WWP	ściany szczytowe	333	7
19		ściany szczytowe	382	0
20	wielkopłytowy	ściana szczytowa	165	17

Tablica 2. Opis statystyczny stopnia technicznego zużycia dociepleń wg rozkładu t-Studenta.

Szd Wielkości obliczane	Udział powierzchni uszkodzonej (Pu) w całkowitej powierzchni docieplenia budynku (Pc), Szd (%)
	Czas użytkowania docieplenia
	1 rok	2 lata	3 lata	4 lata	6 lat
1	2	3	4	5	6
x	2,23	4,82	7,20	8,90	10,25
p.u. (a = 0,90)	(1,37; 3,09)	(3,65; 5,99)	(5,13; 9,27)	(5,85; 11,95)	(6,76; 13,74)
p.u. (a = 0,95)	(1,15; 3,31)	(3,37; 6,27)	(4,42; 9,98)	(5,04; 12,76)	(5,94; 14,56)