Korozja biologiczna wywołana przez glony. Porastanie elewacji budynków mieszkalnych

Artykuł w sposób kompleksowy przedstawia problem korozji biologicznej wywołanej przez glony aerofitycze, porastające elewacje budynków mieszkalnych wielorodzinnych, docieplanych metodą lekką-mokrą z termoizolatorem styropianowym.

Fot. 1, 2 i 3. Widoki w powiększeniu taksonów glonów porastających badane powierzchnie elewacji budynków mieszkalnych wielorodzinnych we Wrocławiu

Badaniom poddano budynki średniowysokie, do XI kondygnacji mieszkalnych, zlokalizowane we Wrocławiu. Budynki te wykonano w systemie wielkopłytowym szczecińskim - OWT oraz wielkoblokowym. Budynki mieszkalne wielorodzinne powstały w latach 1960-1970 i były termoizolowane w latach 1985-1995.

Ponadto w artykule podano przyczyny i skutki porastania elewacji budynków mieszkalnych przez glony ar eofityczne, rezultaty badań doświadczalnych oraz fotografie elewacji budynków mieszkalnych wielorodzinnych porośniętych glonami.

1. Wprowadzenie w problematykę. Przyczyny występowania glonów
Przedmiotem niniejszego artykułu są glony występujące na północnych elewacjach budynków mieszkalnych wielorodzinnych, docieplanych metodą lekką-mokrą z termoizolatorem styropianowym. Obserwacji poddano budynki średniowysokie, do XI kondygnacji mieszkalnych, zlokalizowane we Wrocławiu. Budynki te wykonano w systemie wielkopłytowym szczecińskim - OWT oraz wielkoblokowym. Budynki mieszkalne wielorodzinne powstały w latach 1960-1970 i były termoizolowane w latach 1985-1995.

Glony należą do grupy roślin jednokomórkowych i wielokomórkowych, beztkankowych, zróżnicowanych pod względem morfologicznym i ekologicznym. Zamieszkują one różne środowiska wodne i lądowe. Grupą glonów rosnących na przedmiotach znajdujących się ponad powierzchnią ziemi są aerofity. Taksony glonów występujące na tynkach budynków mieszkalnych, podobnie jak glony naskalne, tzw. litofity, pozyskują składniki mineralne z atmosfery, z opadów atmosferycznych i pyłów oraz kurzów. Zdolne są do asymilowania azotu pochodzącego z atmosfery. Glony cechuje dość duża odporność na zmienność warunków środowiskowych. Zdolne są do wytrzymywania dłuższych okresów suszy i upałów. W pobliżu parków zieleni, zadrzewień i zbiorników wodnych, gdzie wilgotność powietrza jest większa niż na otwartej przestrzeni, na elewacjach budynków, pokrytych tynkami o wyraźnej fakturze, szczególnie od strony północnej, glony aerofityczne znajdują dobre warunki siedliskowe do porostu.

Glony aerofityczne rozkładające materiały budowlane coraz częściej spotykane są w nowych budynkach mieszkalnych, nawet już w pierwszych latach użytkowania budynków. Związane jest to z licznymi błędami popełnionymi na etapie projektowania budynków, wykonawstwa, niewłaściwym użytkowaniem i niewłaściwym doborem materiałów budowlanych (często materiałów elewacyjnych) oraz systemów budowlanych i wykończeniowych.

Obecność glonów na elewacjach budynków mieszkalnych nie tylko pogarsza walory estetyczne elewacji budynków, ale przede wszystkim wpływa na trwałość elewacji i zdrowie osób przebywających w pobliżu.

W celu zmniejszenia zagrożenia spowodowanego występowaniem glonów na elewacjach budynków mieszkalnych, potrzebne jest m.in. dokładne poznanie i zbadanie odporności materiałów budowlanych i systemów elewacyjnych na działanie glonów.

W obecnym czasie, uwzględniając dość szybkie zmiany surowcowe, materiałowe i technologiczne, zachodzi konieczność określenia podstawowych parametrów charakteryzujących podatność materiałów budowlanych oraz systemów budowlanych i wykończeniowych stosowanych w budownictwie, na deprecjację i degradację mikrobiologiczną.

W niewłaściwie użytkowanych lokalach mieszkalnych często panują odpowiednie i sprzyjające warunki do rozwoju grzybów pleśniowych. Podstawowym czynnikiem warunkującym ich wzrost jest przede wszystkim nadmierna i długotrwała wilgotność względna powietrza, a tym samym również wszystkich materiałów i elementów wykończeniowych znajdujących się w danym budynku mieszkalnym. Powoduje to również przyspieszenie porastania elewacji budynków mieszkalnych przez glony aerofityczne.

Pojawienie się wykwitów glonów aerofitycznych na przegrodach budowlanych nie tylko obniża estetykę budynku, ale przede wszystkim jest dowodem na to, że rozpoczął się proces biodeterioracji.

Efektem tego procesu jest korozja biologiczna lub biodegradacja materiałów budowlanych i systemów budowlanych i wykończeniowych oraz emisja do atmosfery wytwarzanych przez glony metabolitów (mikotoksyn i związków lotnych), a także fragmentów glonów i zarodników. Stanowi to zagrożenie dla zdrowia ludzkiego, a w szczególności dla zdrowia osób mieszkających w pobliżu powrastanych elewacji budynków. Skutki tych zagrożeń dla zdrowia nie zawsze są natychmiast widoczne. Wiele skutków i powikłań zdrowotnych odczuwalnych jest w odległym czasie, nawet po kilkunastu latach.

Obecnie stosowane coraz powszechniej najnowocześniejsze materiały budowlane i systemy technologiczne dają możliwość przedłużania sezonu wykonywanych prac budowlanych i montażowych. Jednakże często niewłaściwa organizacja robót budowlanych, pośpiech w wykonywaniu prac i brak stosowania podstawowych zasad wiedzy i sztuki technicznej, prowadzą do gromadzenia się w nowo wznoszonym lub remontowanym budynku niepożądanej i szkodliwej wilgoci.

Problem ten jest na tyle ważny, że widoczne objawy skutków korozji biologicznej mogą pojawiać się w niedługim czasie po zakończeniu robót budowlanych. Wówczas trudno jest znaleźć osobę odpowiedzialną za taki stan rzeczy, a jeszcze trudniej jest wyegzekwować od takiej osoby odpowiednie odszkodowanie, które jest przeznaczone na sfinansowanie robót naprawczych, eliminujących przyczyny i skutki porastania glonów. Ważnym czynnikiem wpływającym na powstawanie tego rodzaju szkód są dość często występujące obecnie w Polsce anomalie pogodowe, tj. obfite i gwałtowne opady atmosferyczne.

2. Błędy powodujące porastanie elewacji przez glony
Do najczęściej popełnianych błędów związanych z wiedzą techniczną i sposobem prowadzenia robót budowlanych, które skutkują doprowadzaniem do tworzenia warunków korzystnych dla rozwoju biokorozji, w tym glonów, na powierzchniach przegród budowlanych, są:

1. wykonywanie robót „mokrych”, m.in. tynków, wznoszenie ścianek działowych, po zamontowaniu szczelnej stolarki okiennej. Roboty tego typu często prowadzi się w okresie jesienno-zimowym, kiedy okna są szczelnie zamykane,

2. brak odpowiedniego zabezpieczenia materiałów i elementów budowlanych przed gwałtownymi opadami atmosferycznymi. Do sytuacji takich dochodzi często przy prowadzeniu prac remontowych lub naprawczych pokrycia czy konstrukcji dachu. Intensywne opady atmosferyczne powodują zalanie stropów i ścian najwyższych kondygnacji, bowiem wykonawcy takich robót, licząc na utrzymującą się dobrą pogodę, często nie zabezpieczają dostatecznie odkrytego stropu i ścian przed zalaniem. Prowadzi to wówczas do silnego zawilgocenia pionowych i poziomych przegród budowlanych, a co za tym idzie, do intensywnego rozwoju grzybów pleśniowych i porostu glonów na ścianach budynków. Często takie uchybienia i niedopełnienie obowiązku zabezpieczenia odkrytego stropu i ścian przed zalaniem przez wykonawców, mają swój finał w sądzie, gdyż wykonawca nie poczuwa się do odpowiedzialności z tytułu zaistniałej sytuacji. Innym, dość często spotykanym problemem podczas prowadzenia prac remontowych związanych z odtwarzaniem lub naprawą izolacji poziomych i pionowych jest cykliczne zalewanie ścian piwnic. Prowadzone roboty wykopowe w wielu przypadkach nie posiadają żadnego systemu zabezpieczeń i odwodnień, co prowadzi do silnego zawilgocenia ścian piwnic i utrzymywania się w nich wody infiltrującej. Skutkuje to również intensywnym rozwojem grzybów pleśniowych i porostem glonów i mchów na ścianach budynków.

3. złe i nieodpowiednie składowanie materiałów i elementów na placu budowy. Problem ten jest szczególnie istotny, zwłaszcza przy materiałach izolacyjnych, takich jak wełna mineralna służąca do docieplania ścian budynku. Wbudowując silnie zawilgocony materiał termoizolacyjny i zamykając go szczelnie w przegrodzie budowlanej, nie tylko mocno traci się na izolacyjności cieplnej przegród, ale w istotnym stopniu przyczynia się do rozwoju glonów i grzybów pleśniowych, czyli do biokorozji.

4. wykonywanie prac elewacyjnych dociepleniowych w nieodpowiednich warunkach. Roboty takie powinny być prowadzone w przedziale temperatur od 5ºC do około 20ºC. Nie powinny być one także wykonywane na ścianach elewacji budynków narażonych na nadmierne nasłonecznienie lub nadmierne opady atmosferyczne. Przy wysokich temperaturach, znacznie przekraczających 20ºC, zwiększone parowanie wody zarobowej w materiałach wiążących powoduje m.in. obniżenie wytrzymałości i przyczepności materiału, zwiększenie porowatości i nasiąkliwości, zmniejszenie mrozoodporności i obniżenie odporności korozyjnej, zwiększenie skurczu i powstanie spękań, szybsze reakcje wiązań chemicznych, a co za tym idzie utratę wymaganej trwałości. Natomiast silne opady atmosferyczne powodują wymywanie materiału wiążącego i zmianę stosunku wody do spoiwa. Warunki atmosferyczne, jakie występują podczas prowadzenia robót dociepleniowych na elewacjach budynków, przy źle prowadzonych robotach i braku odpowiedniego zabezpieczenia elewacji przed wpływami atmosferycznymi, powodują bardzo mocne zawilgocenie warstwy termoizolacyjnej systemu dociepleniowego i są bardzo często przyczyną rozwoju glonów na elewacjach budynków i grzybów pleśniowych wewnątrz pomieszczeń mieszkalnych, czyli korozji biologicznej.

3. Aspekt finansowo-prawny złego wykonawstwa
Oddzielnym i istotnym aspektem jest dochodzenie odszkodowania i finansowego pokrycia szkód związanych z zalaniem budynków mieszkalnych podczas niewłaściwego wykonawstwa robót dociepleniowych w nieodpowiednich warunkach atmosferycznych. Należy w tym miejscu wziąć pod uwagę dwa rodzaje szkód: szkody wyrządzone inwestorowi i szkody na osobach trzecich.

Kodeks cywilny rozróżnia pojęcie szkody, wady oraz usterki. W przypadku szkody wyrządzonej inwestorowi, będącej wynikiem wad lub usterek złego wykonawstwa robót, jeśli szkoda zostanie zauważona w trakcie trwania robót budowlanych, to wykonawca może ją dość szybko i prosto zlikwidować, gdyż wiąże się z nieodebraniem końcowym robót, bez naprawy szkody. W przypadku, gdy szkody powstaną już po końcowym odbiorze robót, to likwidacja szkód przez wykonawcę następuje w wyniku rękojmi wynikającej z Kodeksu Cywilnego lub z tytułu udzielonej gwarancji inwestorowi. W tym przypadku umowa zawarta przez wykonawcę z inwestorem musi zawierać klauzulę o likwidacji szkód wynikających z wszelkich robót niezgodnych ze sztuką budowlaną lub wiedzą techniczną.

Jeśli chodzi o odszkodowanie za szkody wyrządzone podczas robót budowlanych przez wykonawcę na osobach trzecich, to jest ono wypłacane z ubezpieczenia OC wykonawcy. Jednak w tym przypadku ubezpieczyciel ubezpieczający wykonawcę, może odmówić wypłaty odszkodowania, gdy np. szkoda nosi znamiona działania tzw. „siły wyższej”, tj. w przypadku gwałtownych i nieprzewidzianych nawałnic lub opadów. Według większości ubezpieczycieli, za siłę wyższą uznaje się zdarzenie, którego nie mogło się przewidzieć i któremu nie mogło się zapobiec lub też któremu nie mogło się zapobiec i nie mogło się przeciwdziałać, a które uniemożliwia wykonawcy wykonanie w części lub w całości jego zobowiązań umownych.

4. Ekspertyzy mykologiczno-budowlane
Moim zdaniem, w opracowaniach ekspertyzowych dotyczących porastania glonów na elewacjach budynków większy nacisk opracowania powinno kłaść się na likwidację skutków porastanych przez glony elewacji niż na rozpoznanie samych przyczyn porastania. Bardzo często przyczyną porastania glonów na elewacjach budynków były bowiem nagłe i gwałtowne opady atmosferyczne, które doprowadziły do bardzo mocnego zawilgocenia warstwy termoizolacyjnej systemu dociepleniowego elewacji budynku. Brak nasłonecznienia elewacji budynku i jej ogrzewania powoduje szybkie porastanie przez glony, mchy i porosty. Znalezienie przyczyny w ekspertyzie mykologiczno-budowlanej jest o tyle istotne, że w przypadku stwierdzenia złego wykonawstwa lub zaniedbania przez wykonawcę, inwestor lub pokrzywdzone osoby trzecie mogą domagać się odszkodowania od wykonawcy robót elewacyjnych.

W opracowaniach ekspertyzowych, podany przebieg prac renowacyjnych, w większości przypadków sprowadza się do następujących etapów:

• etap I - ustalenie przyczyn technicznych porastania przez glony elewacji budynków,

• etap II - pomiar wilgotności masowej materiałów warstw dociepleniowych i stopnia zawilgocenia przegród budowlanych,

• etap III - likwidacja występujących objawów korozji biologicznej zgodnie z zaleceniami, tj. usunięcie glonów z powierzchni elewacji, z zachowaniem zasad bezpieczeństwa, a następnie aplikacja skutecznego dla wyizolowanych gatunków glonów środka chemicznego,

• etap III - roboty osuszeniowe,

• etap IV - roboty zabezpieczające,

• etap V - roboty wykończeniowe.

Zapobieganie porastaniu elewacji przez glony polega głównie na działaniach eliminujących potencjalne źródła zawilgocenia, zarówno na etapie projektowania, wykonawstwa, jak i eksploatacji budynku. Jeśli jedno z wymienionych działań jest nieskuteczne, to elewacje budynków zaczynają porastać glony. Wówczas konieczny jest właściwy sposób postępowania, opisany powyżej, w celu ich likwidacji. Kompleksowe podejście do tego zagadnienia wymaga ścisłej współpracy eksperta budowlanego z mikrobiologiem, a czasami z lekarzem alergologiem lub dermatologiem.

W uzasadnionych przypadkach konieczne jest zidentyfikowanie czynnika biologicznego, występującego na elewacjach budynków mieszkalnych. Wówczas przeprowadza się analizę laboratoryjną, pozwalającą stwierdzić, jakie gatunki i w jakim stopniu aktywności porastają badane powierzchnie elewacji budynków i jakim stopniu występują w powietrzu. Określa się także, jakie skutki zdrowotne mogą wywołać wśród osób zamieszkałych w pobliżu. Badania takie mogą być pomocne, np. w ustaleniu właściwej diagnozy stwierdzonych schorzeń i ich leczeniu. Wówczas wskazana jest współpraca z lekarzem alergologiem lub dermatologiem.

5. Metodyka badań glonów występujących na elewacjach budynków mieszkalnych we Wrocławiu. Opis przeprowadzonych badań
Materiał do badań „in situ” pobrano w roku 2009 roku z elewacji północnych budynków mieszkalnych wielorodzinnych, zeskrobując z powierzchni tynków warstwę glonów aerofitycznych z powierzchni ok. 15 cm². Na fot. 4-7 pokazano przykładowe widoki badanych powierzchni elewacji budynków mieszkalnych wielorodzinnych we Wrocławiu, porośniętych przez glony aerofityczne.

Rys. 4, 5, 6 i 7. Widoki badanych powierzchni elewacji budynków mieszkalnych wielorodzinnych we Wrocławiu, porośniętych przez glony aerofityczne

Wówczas przeprowadzono analizę jakościową i ocenę stopnia pokrycia glonów aerofitycznych w hodowli na pożywce Knopa z wyciągiem z torfu.

Natomiast w analizie mykologicznej, której głównym celem była identyfikacja glonów, oznaczono trzy taksony glonów z Chlorophyceae. Zdecydowanie dominującym gatunkiem na elewacjach budynków mieszkalnych i w hodowli, ze wszystkich badanych budynków, był Apatococcus vulgaris - takson kosmopolityczny, aerofityczny o szerokiej walencji ekologicznej. W próbach pobieranych na wysokości około 0,5 m, w pobliżu rynien, rur spustowych i wnęk murów, czyli w najbardziej wilgotnych miejscach, rozwinęły się zielenice nitkowate: Chlorohormidium flaccidum i falaccidum oraz przy wyraźnych naciekach wodnych, gatunek typowo wodny Ulothrix oscillarina, dość mocno odporny na wysychanie.

Na fot. 1, 2 i 3 pokazano w powiększeniu widoki taskonów glonów porastających badane powierzchnie elewacji budynków mieszkalnych wielorodzinnych we Wrocławiu.

W badanych próbach nie stwierdzono sinic, które często są komponentem zbiorowisk aerofitycznych.

Dokonując analizy glonów porastających elewacje budynków mieszkalnych, nie można opierać się jedynie na ocenie wizualnej wykwitów lub obecności charakterystycznego zapachu glonów. Niekiedy objawami rozwoju glonów są jedynie niewielkie wybrzuszenia powierzchni elewacji. Nie zawsze organizmy te rosną w postaci wyraźnych puszystych wykwitów. Analiza laboratoryjna i mykologiczna, pozwala nie tylko na stwierdzenie, czy mamy do czynienia z glonami, ale wykazuje również, w jakim stopniu glony opanowały już powierzchnię elewacji budynku.

Zebrane wykwity glonów do badań zwykle nie pochodzą od jednego gatunku, zazwyczaj powierzchnia kolonizowana jest przez zespół różnych organizmów.

6. Podsumowanie
Najistotniejszymi czynnikami ekologicznymi dla podstanych zbiorowisk glonów aerofitycznych są: wilgotność, temperatura i światło. Na elewacjach budynków długo nieczyszczonych lub długo nieodnawialnych, glony aerofityczne znajdują dobre warunki do rozwoju i bytowania, co pokazano na fot. 4, 5, 6 i 7. Aktywność fizjologiczna glonów aerofitycznych jest największa w okresach ciepłych i wilgotnych. Ponadto wyprawa tynków i ich faktura oraz ciemny kolor elewacji pochłaniający promieniowanie cieplne, powodują dobre warunki do porastania glonów.

Dodatkowo, styropian używany często do ociepleń ścian zewnętrznych budynków mieszkalnych, zatrzymuje na długi czas wilgoć w przegrodach budowlanych, co dodatkowo stwarza dogodne warunki do rozwoju nie tylko glonów, ale i mchów i innych porostów. Aerofity z zielenic Chlorophyta, takie jak Apatococcus vulgaris, raczej nie powodują silnych uszkodzeń tynków czy wypraw, lecz mocno zmieniają ich barwę i wydłużają czas wysychania ścian, co pokazano na fot. 1, 2 i 3.

Glony aerofityczne są organizmami pionierskimi. W okresach wilgotnych i ciepłych glony będą narastały warstwowo, tworząc podłoże-bazę dla innych organizmów, takich jak: porosty lub grzyby pleśniowe, które już w zdecydowany sposób mogą przyczyniać się do dużych uszkodzeń tynków lub wypraw. W długich okresach czasu i bardzo suchych okresach, glony mogą ustępować z elewacji budynków. Jednak po wystąpieniu korzystnych warunków do rozwoju, opisanych powyżej, powracają znowu.

W wyniku przeprowadzonej dokładnej obserwacji najstarszych realizacji dociepleń budynków mieszkalnych wielorodzinnych we Wrocławiu, istnieje konieczność ustalenia rzeczywistej trwałości tego typu robót budowlanych. Należy podkreślić, iż, jest to zagadnienie dość trudne do zrealizowania, wieloaspektowe, często związane z dyskomfortem estetycznym elewacji budynków mieszkalnych, tj. zmianą kolorystyki elewacji i różnymi przebarwieniami elewacji, degradacją materiału termoizolacyjnego i korozją biologiczną.

Literatura
[1] Hoła J., Książek M., Research on usability of sulphur polymer composite for corrosion protection of reinforcing steel in concrete. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2009, vol. 9, No 1, pp. 47-59.
[2] Karyś J., Kobiela S., Książek M., Stosowanie środków biochronnych i ogniochronnych w świetle obowiązujących przepisów prawnych i norm oraz przegląd aktualnych, dopuszczonych do stosowania środków ochronnych drewna. IV Warsztaty Rzeczoznawcy Mykologiczno-Budowlanego, Wrocław-Święta Katarzyna, 23-25 września 2004, s. 31-36.
[3] Klakočar-Ciepacz M., Książek M., Investigation of the intensity of corrosion processes influen by tensile stress for reinforcing steel covered with sulfuric coating. Chemicals in sustainable agriculture, Jesenik, 2003,
p.p. 761-765.
[4] Książek M., Problemy wykonywania hydroizolacji tarasów. Dachy Płaskie. 2009, nr 4.
[5] Książek M., Zacieki i pleśń - skutki wadliwej izolacji wodochronnej. Inżynier Budownictwa. 2007, 63, nr 3, s. 54-57.
[6] Książek M., Problemy związane z wykonywaniem izolacji wodochronnych tarasów. V Warsztaty Rzeczoznawcy Mykologiczno-Budowlanego, Wrocław, 12-14 października 2006, s. 117-123.

dr inż. Mariusz Książek
Adiunkt w Instytucie Budownictwa Politechniki Wrocławskiej
Sekretarz Generalny
Polskiego Stowarzyszenia
Mykologów Budownictwa
we Wrocławiu

---