Przejdź do treści głównej
Rokiel - część 1
  • Artykuł

Materiały, dobór, wykonanie – hydroizolacja fundamentów (część I)

Materiały hydroizolacyjne i ich zastosowania

Wprowadzenie: decyzje od gruntu

Wybór odpowiedniej hydroizolacji fundamentów decyduje o trwałości całego budynku – błąd na tym etapie może oznaczać kosztowne naprawy w przyszłości. Co jednak istotne, właściwy dobór nie zaczyna się od materiału, lecz od analizy warunków gruntowo-wodnych i określenia klasy obciążenia wodą
W tej serii artykułów rozwiejemy mity dotyczące hydroizolacji fundamentów i pokażemy, jak podejmować świadome decyzje techniczne, które oszczędzą czas, pieniądze i nerwy na lata. W części I naszego cyklu wyjaśniamy, jak prawidłowo przełożyć warunki gruntowo-wodne na dobór izolacji lekkiej lub ciężkiej oraz jakie systemy najlepiej sprawdzają się w poszczególnych klasach DIN 18533. Artykuł otwiera serię praktycznych wskazówek projektowych i wykonawczych, które pozwolą uniknąć typowych błędów.

Algorytm doboru krok po kroku

Kryteria niezawodności konstrukcji

Konstrukcje i elementy konstrukcyjne powinny być projektowane, budowane i utrzymane w taki sposób, aby nadawały się do użytku w sposób ekonomiczny w okresie eksploatacji [10]. W szczególności, konstrukcje powinny spełniać poniższe wymagania z odpowiednim stopniem niezawodności:

  • Powinny odpowiednio przenosić wszystkie spodziewane oddziaływania (wymagania wynikające ze stanów granicznych użytkowania);

  • Powinny przenosić skrajnie duże oraz często powtarzane oddziaływania, pojawiające się podczas budowy i przewidywanego użytkowania (wymagania wynikające ze stanów granicznych zniszczenia);

  • Nie powinny wykazywać uszkodzeń w stopniu nieproporcjonalnym do pierwotnej przyczyny w wyniku takich wydarzeń, jak powódź, obsunięcie terenu, pożar, wybuch, lub w rezultacie błędów ludzkich (wymaganie odporności konstrukcji).

Odpowiedni stopień niezawodności należy określić, biorąc pod uwagę możliwe konsekwencje utraty niezawodności, jak również koszt, zakres wysiłków i czynności niezbędnych do ograniczenia ryzyka zniszczenia. Zabiegi, które powinny być podjęte, aby osiągnąć odpowiedni stopień niezawodności obejmują:

  • wybór ustroju nośnego, właściwe projektowanie i analizę;
  • wdrożenie polityki jakości;
  • uwzględnienie w projekcie wymagań dotyczących utrzymania i trwałości; zastosowanie środków ochronnych (...).

Czynniki analizy: warunki i detale

Koncepcję zabezpieczenia wodochronnego fundamentów można pokazać w postaci algorytmu przedstawionego na rysunku poniżej.

W niezbędnej do przeprowadzenia analizie należy uwzględnić:

  • warunki gruntowo-wodne,
  • obecność agresywnych wód gruntowych,
  • rozwiązanie konstrukcyjne budynku (rodzaj fundamentu, występowanie podpiwniczenia, wysokość kondygnacji piwnicznej itp.),
  • obecność dylatacji, przejść rurowych itp. trudnych i krytycznych miejsc.
null

Przy projektowaniu zabezpieczeń wodochronnych uwzględnić należy ponadto:

  • rodzaj i stan podłoża (równość, możliwość powstania rys, wilgotność, wysezonowanie, itp.),

  • możliwości aplikacyjne w konkretnym obiekcie,

  • kompatybilność materiałów hydroizolacyjnych (możliwość wykonania szczelnych połączeń),

  • technologię uszczelnienia przejść rurowych, dylatacji, itp.

Przeanalizujmy poszczególne jej elementy. 

Rodzaj gruntu (luźna skała klastyczna)

Współczynnik wodoprzepuszczalności
gruntu (współczynnik filtracji) k [m/s]

Rumosz, żwir, piasek gruby10 ÷ 10⁻³
Piaski różnoziarniste10⁻³ ÷ 10⁻⁴
Piaski drobnoziarniste10⁻⁴ ÷ 10⁻⁵
Piaski pylaste i gliniaste10⁻⁵ ÷ 10⁻⁶
Gliny, iły piaszczyste10⁻⁶ ÷ 10⁻⁸
Iły, gliny ilaste>10⁻⁸

Obciążenia i rodzaj izolacji

Konsekwencją podziału gruntów pod względem wodoprzepuszczalności jest podział na stopnie obciążenia wodą oraz rodzaje izolacji.

Stopnie obciążenia wodą

artykuł M. Rokiel 1.2
  • obciążenie wilgocią zawartą w gruncie (rys. 1)
    Warunkiem jego występowania jest posadowienie budynku w niespoistym i dobrze przepuszczalnym gruncie (możliwość szybkiego wsiąkania wody opadowej w grunt poniżej poziomu posadowienia budynku i wykluczenie wystąpienia wysokiego poziomu wód gruntowych) – współczynnik wodoprzepuszczalności gruntu (współczynnik filtracji) k > 10⁻⁴ m/s.

null
  • obciążenie niezalegającą wodą opadową (rys. 2)
    Przypadek występuje, gdy w poziomie posadowienia i poniżej występują grunty spoiste uniemożliwiające szybkie wsiąkanie wody opadowej (k ≤ 10⁻⁴ m/s), przy czym jej nadmiar jest odprowadzany przez skutecznie działający drenaż.

null
  • obciążenie zalegającą wodą opadową (rys. 3)
    Warunkiem jego występowania jest posadowienie budynku w gruntach o niskiej wodoprzepuszczalności (k ≤ 10⁻⁴ m/s), co skutkuje wywieraniem parcia hydrostatycznego na hydroizolację przez spiętrzającą się okresowo wodę opadową. Maksymalny poziom wody gruntowej musi znajdować się maksymalnie 30 cm poniżej spodu płyty (ławy) fundamentowej.

null
  • obciążenie wodą pod ciśnieniem (rys. 4)
    Sytuacja ta ma miejsce przy wysokim (powyżej poziomu posadowienia) poziomie wód gruntowych lub przy długotrwałym oddziaływaniu na fundamenty wody pod ciśnieniem.

Izolacja lekka czy ciężka?

Rodzaje izolacji:

  • izolacja przeciwwilgociowa (izolacja typu lekkiego) jest wskazana tylko na fundamentach obciążonych wilgocią. Może być również wykonana przy obciążeniu niezalegającą wodą opadową, pod warunkiem wykonania trwałego i skutecznego w trakcie eksploatacji drenażu odprowadzającego nadmiar wody opadowej.

  • izolację przeciwwodną (izolację typu ciężkiego) wykonuje się, gdy występuje obciążenie zalegającą wodą opadową oraz wodą pod ciśnieniem.

null

Częste błędy w kwalifikacji obciążeń

Częstym błędem jest bezkrytyczne przyjmowanie obciążenia wilgocią w sytuacji, gdy podczas badań gruntowych nie stwierdza się wysokiego poziomu wody w otaczającym gruncie (konsekwencją są często trudne i kosztowne do usunięcia zawilgocenia czy wręcz przecieki do obiektu). Obecność w podłożu przewarstwień z warstw trudno przepuszczalnych dla wody (rysunek obok) jednoznacznie wskazuje na konieczność wykonania izolacji typu ciężkiego.

Zaprojektowane parametry a skuteczność

Podany w tabeli podział materiałów hydroizolacyjnych na materiały stosowane przy obciążeniu wilgocią/wodą jest bardzo ogólny. Na możliwość zastosowania (skuteczność) materiału czy rozwiązania technologiczno-materiałowego wpływ mają także zasadnicze charakterystyki (parametry i właściwości) materiałów hydroizolacyjnych. Zagadnienie to, w ogóle pominięte w polskiej literaturze technicznej, precyzyjnie ujmują normy serii DIN 18533 ([1]÷[3]) dotyczące uszczelnienia stykających się z gruntem części budynków. Przy określeniu klas obciążenia wilgocią/wodą biorą one pod uwagę:

  • poziom terenu,

  • obliczeniowy poziomu wody gruntowej (HGW), czyli maksymalny poziom wody gruntowej który należy przyjąć do wymiarowania hydroizolacji,

  • poziom wody powodziowej (HHW), czyli poziom wody odpowiadający podtopieniu lub powodzi - gdy nadziemne części budynku mogą być obciążone okresowo pojawiająca się wodą wywierającą parcie hydrostatyczne.

Klasy obciążenia wodą wg DIN 18533 (W1–W4) w praktyce

Wspomniane powyżej klasy obciążenia wilgocią/wodą zdefiniowane są następująco:

W1: Wilgoć i woda bezciśnieniowa

  • W1.1-E - obciążenie ścian i płyty fundamentowej wilgocią. Występuje wtedy, gdy budynek/budowla posadowiona jest w gruncie przepuszczalnym i wykopy fundamentowe zostały zasypane również przy użyciu wodoprzepuszczalnego gruntu (k > 10⁻⁴ m/s). Poziom wody gruntowej musi być przynajmniej o 50 cm poniżej płaszczyzny izolacji poziomej lub dolnej krawędzi izolacji pionowej i nie może dochodzić do podnoszenia się poziomu wody w gruncie, niezależnie od przyczyny. Jest to w zasadzie wariant identyczny z pokazanym na rys 1.

  • W1.2-E. Różnica względem wariantu W1.1-E polega na przepuszczalności gruntu i obecności drenażu. Budynek posadowiony jest w gruncie słabo przepuszczalnym (k ≤ 10⁻⁴ m/s) ale woda opadowa odbierana jest przez drenaż. Wymogiem bezwzględnym jest poziom wody gruntowej przynajmniej o 50 cm poniżej płaszczyzny izolacji poziomej i nie może dochodzić do podnoszenia się poziomu wody w gruncie, niezależnie od przyczyny. Jest to tzw. obciążenie wodą bezciśnieniową. Jest to w zasadzie wariant identyczny z pokazanym na rys 2.

W2: Umiarkowane i intensywne parcie wody

  • W2.1-E - umiarkowane obciążenie wodą. Wariant ten występuje, gdy:

    • przypadek 1: Mamy tu do czynienia z czasowym obciążeniem zalęgającą wodą opadową. Budynek posadowiony jest w gruncie słabo przepuszczalnym, bez drenażu, najniższa pozioma płaszczyzna izolacji wodochronnej znajduje się nie głębiej niż 3 m poniżej poziomu terenu oraz powyżej poziomu wody gruntowej a poziom zalegającej wody opadowej (spiętrzonej np. na skutek opadów) nie jest wyższy niż poziom terenu (parcie słupa wody ≤ 3 m, obliczeniowy poziom wody gruntowej/poziom wody popowodziowej jest równy z poziomem terenu)..

    • przypadek 2: Mamy tu do czynienia z obciążeniem wodą gruntową. Obliczeniowy poziom wody gruntowej znajduje się maksymalnie 3 m powyżej poziomu najniższej izolacji poziomej. Nie ma tu określonego współczynnika wodoprzepuszczalności gruntu.

    • przypadek 3: Mamy tu do czynienia z obciążeniem wodą popowodziową. Oddziaływanie wody powodziowej - do 3 m słupa wody (poziom wody powodziowej znajduje się maksymalnie 3 m powyżej poziomu najniższej izolacji poziomej)

  • W2.2-E - intensywne obciążenie wodą. Wariant ten występuje, gdy:

    • przypadek 1: Mamy tu do czynienia z czasowym obciążeniem zalęgającą wodą opadową. Budynek posadowiony jest w gruncie słabo przepuszczalnym, bez drenażu, najniższa pozioma płaszczyzna izolacji wodochronnej znajduje się więcej niż 3 m poniżej poziomu terenu a poziom zalegającej wody opadowej (spiętrzonej np. na skutek opadów) nie jest wyższy niż poziom terenu (parcie słupa wody > 3 m)

    • przypadek 2: Mamy tu do czynienia z obciążeniem wodą gruntową lub powodziową. Obliczeniowy poziom wody gruntowej/powodziowej znajduje się 3 m lub więcej powyżej poziomu najniższej izolacji poziomej.

W3: Stropodachy w gruncie

  • W3-E to obciążenie wodą bezciśnieniową na stropodachach w gruncie. Przypadek ten dotyczy konstrukcji stropodachów nie obciążonych ani wodą zalęgającą ani gruntową/powodziową (najniższy punkt konstrukcji musi znajdować się przynajmniej 30 cm powyżej obliczeniowego poziomu wody gruntowej/wody powodziowej) a maksymalne spiętrzenie spływającej wody nie może przekraczać 10 cm. Woda opadowa musi być odprowadzana warstwami wodoprzepuszczalnymi i/lub odpowiednim spadkiem. W przeciwnym razie wariant ten należy traktować jak W2.2-E

GOK – poziom terenu,
HGW – obliczeniowy poziom wody gruntowej
HHW – obliczeniowy poziom wody powodziowej

null

W4: Strefa cokołowa i podciąganie kapilarne

  • W4-E to obciążenie wodą rozbryzgową w strefie cokołowej oraz wodą podciąganą kapilarnie w ścianach wewnętrznych i stykających się z gruntem. Norma jednoznacznie definiuje strefę cokołową: 20 cm poniżej oraz 30 cm powyżej poziomu terenu, czyniąc jednakże zastrzeżenie, że jest to możliwe o ile z obliczeniowego poziomu wody gruntowej i/lub powodziowej nie wynika inaczej (w takiej sytuacji miarodajny jest przypadek W2-E).

GOK – poziom terenu
HGW – obliczeniowy poziom wody gruntowej
HHW – obliczeniowy poziom wody powodziowej

null

Warianty W2.1-E (umiarkowane obciążenie wodą) oraz W2.2-E (intensywne obciążenie wodą) odpowiadają w zasadzie obciążeniu zalegającą wodą opadową oraz wodą pod ciśnieniem znajdującą się w gruncie (budynek "stoi w wodzie"). Zróżnicowanie polega na głębokości posadowienia i maksymalnym parciu wody, konsekwencją czego jest zróżnicowanie zaleceń dotyczących rodzaju materiału i parametrów powłok wodochronnych.

Punktem wyjścia przy przyporządkowywaniu materiału do możliwości jego zastosowania w określonej klasie obciążenia wilgocią lub wodą nie są wymagania norm serii PN-EN, lecz zdefiniowanie minimalnych lub maksymalnych parametrów (zasadniczych charakterystyk) materiałów lub systemów wodochronnych.

Dobór materiałów wg DIN 18533

W tabelach poniżej pokazano przyporządkowanie wg normy [1] materiałów wodochronnych do klasy oddziaływania wody i uszczelnianego elementu. Należy zauważyć ograniczenie przez ww. normę [1] zastosowania mas KMB (do parcia wody nie większego niż 3 m) jak również ograniczenie zastosowania szlamów w gruncie w praktyce do izolacji przeciwwilgociowej. Z technicznego punktu widzenia parametry mas KMB i szlamów firmy NEXLER ze względu na szczelność rzędu 50 m słupa wody pozwalają na ich zastosowanie praktycznie przy każdym obciążeniu fundamentów wodą pod ciśnieniem.

Rodzaje materiałów wodochronnych stosowanych przy klasie oddziaływania wody:

  • W1-E [1] 
Uszczelniany elementRodzaj materiału
Płyta dennaRolowe materiały bitumiczne i polimerowo-bitumiczne
Rolowe materiały z tworzyw sztucznych i kauczuku
Masy PMBC (KMB), mieszanki asfaltowo-mineralne
Szlamy mineralne
Ściana fundamentowaRolowe materiały bitumiczne i polimerowo-bitumiczne
Rolowe materiały z tworzyw sztucznych i kauczuku
Masy PMBC (KMB)
Szlamy mineralne
  • W2-E [1]
Ciśnienie wodyRodzaj materiału
Do 3 mRolowe materiały bitumiczne i polimerowo-bitumiczne
Rolowe materiały z tworzyw sztucznych i kauczuku
Masy PMBC (KMB),
Powyżej 3 mRolowe materiały bitumiczne i polimerowo-bitumiczne
Rolowe materiały z tworzyw sztucznych i kauczuku

Projekt i wykonawstwo — decyzje krytyczne

Konstrukcja części podziemnej obiektów jest wypadkową przyjętej koncepcji konstrukcji budynku, analizy obciążeń, rodzaju, stanu i parametrów wytrzymałościowych podłoża oraz warunków gruntowo-wodnych. Abstrahując od przypadków posadowienia obiektu na palach, generalnie spotyka się dwa warianty posadowienia konstrukcji:

  • obiekt posadowiony jest na płycie fundamentowej

  • obiekt posadowiony jest na ławach i stopach fundamentowych a podłoga wykonana jest w postaci osobnej płyty na podłożu gruntowym.

Sama izolacja może być wykonana jako powłoka przeciwwilgociowa lub przeciwwodna, stosuje się także rozwiązania w postaci białej wanny (konstrukcja z betonu wodonieprzepuszczalnego).

Najczęstsze błędy i ryzyka

Hydroizolacja typu lekkiego - oszczędność czy ryzyko?

Ze względu na powyższe sposób zaprojektowania i wykonania powłok wodochronnych nie może być przypadkowy. Obciążenie wilgocią (jeżeli rzeczywiście występuje, a wbrew pozorom jest to dość rzadki przypadek) nie jest wystarczającym przyczynkiem, aby wykonać jedynie izolację typu lekkiego. Szczególnym takim przypadkiem jest posadowienie budynków na płycie fundamentowej. Dotyczy to zarówno budynków jednorodzinnych (często spotykaną sytuacją jest ich posadowienie na płycie, w poziomie otaczającego terenu) jak i użyteczności publicznej, przemysłowych czy garaży podziemnych. Cechą wspólną posadowienia na płycie jest obecność izolacji wodochronnej pod płytą fundamentową. Oznacza to, że do powłoki hydroizolacyjnej pod płytą nie ma dostępu. Izolacja zatem musi być wykonana ze stuprocentową skutecznością, niezależnie od obciążeń wilgocią/wodą oraz mechanicznych.

Garaże podziemne: zalecane systemy

W przypadku garaży podziemnych w ogóle błędem jest wykonywanie izolacji przeciwwilgociowej. Nie można wykluczyć, że gdy głębokie posadowienie nowo powstałych budynków może zakłócić dotychczasowy przebieg podziemnych cieków wodnych i zmienić warunki gruntowo-wodne, co skutkuje pojawieniem się obciążenia wodą. Dlatego do wykonania zabezpieczenia wodochronnego garaży podziemnych w praktyce stosuje się:

  • rolowe materiały bitumiczne takie jak polimerowo-bitumiczne papy czy membrany samoprzylepne

  • bezspoinowe materiały mineralne i bitumiczne (masy KMB, masy hybrydowe, elastyczne szlamy)

  • rolowe materiały z tworzyw sztucznych i kauczuku

  • konstrukcje typu biała wanna

W przypadku budynków mieszkalnych posadowionych na płycie ułożonej w poziomie posadowienia terenu do zagadnień hydroizolacyjnych dochodzą kwestie odpowiedniego zabezpieczenia ciepłochronnego (termoizolacja może być umiejscowiona pod płytą fundamentową).

Parametry materiałów vs normy

Nie oznacza to jednak, że każdy z ww. materiałów nadaje się do wykonania powłok wodochronnych. Bardzo rzadko, albo wręcz w ogóle, nie przeprowadza się analizy parametrów materiału hydroizolacyjnego (takich jak przyczepność, elastyczność/zdolność mostkowania rys, odporność na obciążenia mechaniczne, itp.), tymczasem w obrębie tej samej grupy materiałów mogą występować znaczne różnice w zasadniczych charakterystykach (parametrach/właściwościach).

Sytuacji nie ułatwia brak aktualnych norm, wytycznych i zaleceń podających zasady konstruowania zabezpieczeń przeciwwodnych. Normy europejskie definiują wprawdzie pewne wymagania stawiane materiałom hydroizolacyjnym dzieląc je na klasy, nic nie mówią jednak o możliwości zastosowania materiału (a w niektórych przypadkach wręcz wprowadzają w błąd). Wynika ono bowiem nie ze spełnienia wymagań normowych ale z analizy warunków brzegowych i właściwości technicznych oraz parametrów materiałów wodochronnych.

Materiały hydroizolacyjne firmy NEXLER projektowane są pod kątem cech i właściwości, których celem jest:

  • maksymalne ułatwienie aplikacji,

  • poszerzenie możliwości aplikacyjnych

  • zwiększenie bezpieczeństwa ich stosowania, także w ekstremalnych warunkach eksploatacyjnych poprzez:

    • nadanie cech i parametrów spoza obszaru uznawanego za typowy dla danej grupy produktów,

    • nadanie lub rozbudowanie cech użytkowych istotnych w trakcie użytkowania, podwyższających trwałość eksploatacyjną rozwiązań.

Co dalej w serii?

W kolejnych częściach zostaną omówione zagadnienia dla bitumicznych materiałów rolowych oraz materiałów bezspoinowych.

______________________________________________

Bibliografia

[1] DIN 18533-1:2017-07 Abdichtung von erdberührten Bauteilen Abdichtung von erdberührten Bauteilen - Teil 1: Anforderungen, Planungs- und Ausführungsgrundsätze

[2] DIN 18533-2:2017-07 Abdichtung von erdberührten Bauteilen - Teil 2: Abdichtung mit bahnenförmigen Abdichtungsstoffen

[3] DIN 18533-3:2017-07 Abdichtung von erdberührten Bauteilen - Teil 3: Abdichtung mit flüssig zu verarbeitenden Abdichtungsstoffen

[4] Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen mit mineralischen Dichtungsschlämmen, Deutsche Bauchemie e. V. 2020

[5] Richtlinie für die Planung und Ausführung von Abdichtungen mit polymermodifizierten Bitumendickbeschichtungen (PMBC), Deutsche Bauchemie e. V. 2018

[6] Specyfikacja techniczna wykonania i odbioru robót budowlanych. Roboty hydroizolacyjne. Izolacje przeciwwilgociowe i wodochronne części podziemnych i przyziemi budynków. wyd. II, OWEOB Promocja – 2017

[7] Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych. Poradnik projektanta, kierownika budowy i inspektora nadzoru. Praca zbiorowa, Verlag Dashofer, Warszawa 2018

[8] Rokiel M.– Hydroizolacje podziemnych części budynków i budowli. Projektowanie i warunki techniczne wykonania i odbioru robót, wyd. IV, Grupa MEDIUM, Warszawa 2019

[9] Rokiel M. – Poradnik. Hydroizolacje w budownictwie. Projektowanie. Wykonawstwo., wyd.III, Grupa MEDIUM, 2019 r

[10] PN-ISO 2394:2000 Ogólne zasady niezawodności konstrukcji budowlanych

null

Pozostałe artykuły z kategorii Hydroizolacja fundamentów, które mogą Cię zainteresować

  • No image availableArtykuł

    Zarządzanie marginesem błędu w hydroizolacji fundamentów

    Normy, grunt, woda i realia placu budowy spotykają się tam, gdzie szczelność fundamentów musi pozostać pewna nie tylko dziś, ale także przez kolejne lata eksploatacji obiektu.

  • No image availableArtykuł

    Jak chronić się przed rakotwórczym Radonem?

    Radon to niewidoczny, bezwonny i bezsmakowy gaz radioaktywny, który może przenikać do naszych domów i miejsc pracy, stanowiąc poważne zagrożenie dla zdrowia. Długotrwałe narażenie na wysokie stężenia radonu jest drugą najczęstszą przyczyną raka płuc po paleniu tytoniu. Warto zatem zrozumieć, czym jest radon, jakie niesie zagrożenia oraz jak skutecznie się przed nim chronić.

  • No image availableArtykuł

    Pamiętaj o tym przy budowie fundamentów

    Fundamenty to podstawa każdego budynku. Choć wydają się solidne i odporne na uszkodzenia, ich trwałość w dużej mierze zależy od właściwej ochrony przed wodą. Zaniedbanie hydroizolacji może skutkować poważnymi problemami – od zawilgoceń, przez pęknięcia i rozwój pleśni, aż po osłabienie całej konstrukcji. Jak zatem skutecznie zabezpieczyć fundamenty przed szkodliwym działaniem wody?