Kombinace klasických stavebních opatření a metody mírné elektroosmózy

Problémy s vlhkostí nebývají nové a už v historii budov se je naši předkové snažili řešit - často s pomocí materiálu, který byl ve své době módní. Mezi ně patří betony a různé cementové vysprávky soklů a stěn. Z hlediska dalšího pronikání vlhkosti a z hlediska památkové ochrany se jeví tyto úpravy jako nevhodné. Existují však úpravy, kterým tyto ?utěsněné? plochy nevadí. Téměř vždy se jedná o kombinaci metod.

Příčiny poruch zdiva

Nadměrnou vlhkostí je porušováno zejména zdivo těsně nad úrovní terénů a v celé oblasti suterénů. Budovy bývaly zakládány a ochraňovány proti pronikání vody v podmínkách daných v době výstavby. K izolacím byly využívány zejména přírodní materiály (kamenné desky, ostře pálené keramické vložky: cihly, jíly apod.). Materiály, které byly v době výstavby moderní, jako například různé živičné povlaky, ztrácejí velmi rychle svou účinnost. V zásadě lze příčiny poruch zdiva staveb, které byly izolované dříve, rozdělit na:

• nedostatečné, ale vhodné původní izolace;
• vhodné a dostatečné původní izolace, které již dožily;
• nedostatečné, účinné izolace, které však neodpovídají potřebám využívání v současné době (suterény, komerční využití, restaurační zařízení, byty);
• nedostatečné a nevhodné izolace jak v návrhu, tak v provedení.

Na stěny budov působí zejména voda, která do konstrukcí volně vtéká, vzlíná z podzákladí, je produkována provozem a kondenzuje vlivem tepelně technických vlastností stěn. Úroveň hladiny spodní vody a hladiny, která kolísá vlivem klimatických vlivů, je dána zejména situací budovy a druhem a vlastnostmi zemin v místě založení.

¤ Památkově chráněná stavba, zámek Liblice; fotografie původního stavu

Možnosti výběru odvlhčovacích metod

Výběr nejvhodnějšího odvlhčení zdiva musí být přiměřený, adekvátní k poznanému stavu a zejména také k účinnosti té které metody. Nezanedbatelné a často rozhodující jsou náklady na realizaci sanace.
Zcela zásadním prvkem v rozhodování je úvaha o nutnosti sanačního zásahu. Ta může být formulována například otázkou:

• Jaké jsou cíle eventuálních odvlhčovacích prací? Je potřeba zajistit bezporuchový vzhled ploch zdiva, fasád, nebo skutečně zdivo vysušit?
• Jak dlouhou dobu by mělo mít realizované opatření účinnost? Nestačí dlouhodobě provizorní řešení?
• Jaké stavební souvislosti předpokládá ta daná metoda a jak je úměrná hodnotě domu?

Zvolit nejvhodnější a přiměřenou odvlhčovací metodu znamená znát její účinnost a všechny stavební podmínky při jejím použití. Obvyklé dělení sanačních opatření na stavební, chemické a elektrické je dnes již velmi málo použitelné. Opatření se navzájem kombinují a lze říci, že vždy jedno z nich je základním. Pro běžné stavebníky zůstává volba nejvhodnější sanační metody často velkou hádankou a výsledek návrhu odborného pracoviště může být často málo pochopitelný.

Čím je návrh metody omezen

Přes veškerou snahu a odborné zázemí autora návrhu sanace se při schvalovacím procesu často celá akce vrátí na začátek. Je to způsobeno připomínkami z hlediska investora, ale u památkově chráněných staveb zejména a nejčastěji stanoviskem zástupce památkové péče.
V procesu návrhu nejvhodnější a přiměřené sanační metody, která zajistí vysušení zdiva, je základním bodem analýza vycházející z poznaného stavu. Analýzu stavby zpracovává autor na základě průzkumů, které jsou opět přiměřeně podrobné a hlavně orientované k následnému využití stavby. Často se již v předprojektové přípravě stává, že uvažovaný způsob užívání prostor je současnému stavu zdiva nepřiměřený. V nejhorším případě je navíc příliš nákladný. V tomto okamžiku je nutná diskuze autora architektonicko-stavební části, budoucího uživatele a specialisty návrhů sanace. Ať tato diskuze dopadne jakkoliv, za konečný efekt, tj. za vysušení zdiva ve stupni, v jakém je vyžadováno, a za další prevenci proti poruchám je plně zodpovědný projektant. Z praxe vyplývá, že majitelé staveb (investoři, uživatelé, zástupci prováděcích firem) nebývají ochotni tuto záruku převzít.

Druhy sanačních metod z hlediska jejich zásahu do konstrukcí

Dodatečné úpravy, které snižují vlhkost konstrukcí, více nebo méně zasahují do zdiva. Velkým oddílem jsou stavební úpravy, které vesměs řeší zmenšení negativního vlivu podmínek stavby, tj. jejího okolí. Do této kategorie lze zařadit snížení vlivu okolní vody například pomocí drenážních systémů anebo vytváření jílových vrstev při patách zdí, nad stropy a klenbami apod.
Snad nejoblíbenějšími úpravami jsou, v jistém smyslu, destruktivní úpravy. Mezi ně patří podřezání zdiva, vytváření chemických infuzních clon atd.
Sanační úpravou, která nejenom že zabrání vodě, aby vnikla do zdiva, ale i ?odsouvá? vodu již do zdiva nahromaděnou, jsou metody elektroosmotické. Ty jsou předmětem prvního dílu článků o problematice dodatečných izolací zdiva.

¤ Památkově chráněná stavba, zámek Liblice; detail ukládání kladných elektrod v místě architektonického prvku

Elektroosmotické metody

Velmi často jsou před majiteli staveb, resp. před projektanty rekonstrukce, situace, které nejsou (z hlediska zvýšené vlhkosti stěn) prakticky řešitelné žádnou stavební ani chemickou metodou. Bývají totiž vyloučeny úpravy stavební, jako jsou výkopy, odkopy, vybourávání apod., ale jsou i vyloučeny takové úpravy, které stavbu výrazně prodražují (například šachovnicovitě rozvržené infúzní clony).
Jestliže je tedy třeba snížit množství vlhkosti ve zdivu a současně do něj minimálně zasahovat, je možné použít některou z metod založených na elektroosmotických jevech. Ty jsou vlastní zavlhčenému zdivu, které je složeno z porézních pevných částí a z pórů, vyplněných vodou - tekutou složkou. Při pohybu pevných těles v elektrolytech vzniká elektrické pole a naopak: jestliže jsou pórovitá tělesa vystavena průchodu elektrického proudu, dává se do pohybu voda. Elektroosmotické metody tedy kalkulují s vodivostí stavebního materiálu, která je podpořena vlhkostí a salinitou. Zjednodušeně lze říci, že čím je obsah vody ve zdivu větší, tím je zdivo elektricky vodivější, a naopak - při vysušování se zvyšuje elektrický odpor.
Elektroosmóza je jako jev známá již od počátku 19. století, avšak k vysoušení zdiva byla použita poprvé v roce 1940. Dnes se užívá s velkým úspěchem v různých modifikacích na celém světě a je neustále jednak metodicky, jednak materiálově zdokonalována.
Problémem jsou totiž právě použité materiály, které u některých druhů vlhkostí korodují a tím ztrácejí funkčnost. Vysušování elektroosmózou je variantně založené na:

• pasivním proudu na bázi přirozeného minusového potenciálu země;
• aktivním principu, kdy je do zdiva vnášen elektrický proud.

Na stavebním trhu se uplatňuje celá řada aktivních, účinnějších metod. Jsou dodávány ?na klíč? specializovanými firmami, které svoje dílo zaručují v rozmezí od pěti do deseti let. Po ukončení záruční doby metody pracují dál a délka jejich životnosti je ovlivněna zejména použitými materiály. U některých metod lze s trochou nadsázky říci, že jejich funkčnost se přibližuje životnosti stavby a jejího zařízení.
Obecně se tedy jedná o zabudování kladných elektrod a elektrod záporných, včetně systému napájení tak, aby se pomocí elektrického pole nadměrná vlhkost ?posouvala? do určených oblastí (míst a okolí elektrod záporných). Metoda je zvlášť účinná v kombinaci s jinými hlavními nebo doplňujícími úpravami.

Příklad použití kombinace metod u památkově chráněné stavby - zámek Liblice

Barokní zámek, který pochází z konce 17. a začátku 18. století, je postaven podle návrhu italského architekta G. B. Alliprandiho. Jedná se o komplex budov s velkým čestným dvorem, orientovaným vstupní branou k severu. Hlavní budova je tvořena válcovitým středem, ke kterému přiléhají dva rizality bočních křídel. Vedlejší budovy - hospodářské mají jednoduchou dvoutraktovou dispozici, vždy s centrální hlavní budovou. Zámek je již víc než půl století majetkem Akademie věd České republiky - Střediska společných činností. Všechny budovy prošly v letech 2002-2007 rozsáhlou rekonstrukcí, jejíž součástí byla sanace zdiva spodní stavby z hlediska vlhkosti.
V době návrhu sanace projektant konstatoval, že stav zdiva z hlediska poruch způsobovaných vysokým zavlhčením byl ustálený, avšak kritický. Zvláště porušované oblasti byly u hlavní budovy v části východní a u centrální části, včetně schodišťového tělesa. Nejvíce byly vlhkostí poškozovány obvodové stěny a části vnitřních stěn západního křídla. U hospodářských budov byly vlhkostí výrazně porušovány všechny obvodové stěny ?zadní? a v části do čestného dvora zejména oba rizality. Hlavní příčinou vnikání vody do konstrukcí byla voda vzlínající z podzákladí a voda naakumulovaná v okolním terénu. Na všechny budovy byly zpracovávány podrobné průzkumy, včetně nutného měření vlhkosti a salinity, která se nejevila jako zásadní problém.

Návrh sanace

Sanace hlavní budovy a východní hospodářské budovy (východní trakt je v současné době ještě v rekonstrukci) byla navržena jako kombinace dvou radikálních opatření:

• odvlhčení zdí vytipovaných částí budov systémem mírné elektroosmózy;
• provedení celoplošných dutinových podlah v úrovni přízemí.

Vedlejší opatření byla opět kombinací úprav:

• sanační omítky, jako součást elektroosmózy a jako samostatná sanace;
• drenážní systém nejbližšího okolí budov a celkového pozemku.

Metoda mírné elektroosmózy

Zvolený systém používá k vybudování elektrického pole napětí (max. 6 V), jehož průměrná pracovní velikost je cca 2,8 V. V systému kapilár (skrze který dochází ke stoupání vlhkosti ve zdivu) je odsouvána vlhkost, včetně části vodorozpustných solí směrem dolů, pomocí trvalého elektrického napětí. Vlastní řešení je založeno na zabudování kladných a záporných navzájem propojených elektrod. Obě elektrody jsou napájeny z vlastního řídicího centra - skříňky, která je připojena do elektrické sítě.
Anody (kladný pól) jsou tvořeny velkoplošně prvky (tvaru mřížek šířky 250 mm) chráněnými vodivým lakem. Na zeď se uloží zaomítnutím. Systém rozvržení těchto pásových elektrod je dán návrhem. Síťové prvky systému budou uloženy zejména na fasádách v určené výšce, částečně i na zdech vnitřních.
Katody (záporný pól) jsou tvořeny speciálními tyčemi uloženými do vývrtů. Jsou kolmé, umístěny v bezpečné hloubce, pod podlahami suterénů.
Řídicí přístroj funguje zcela bez nároků na obsluhu a je umístěn v prostoru poblíž elektrických rozvodnic, například pod schodištěm. Digitální displej, umožňující kdykoliv odečíst funkci zařízení a postup vysoušení zařízení, je v trvalém provozu.

Dutinový systém

Druhým radikálním sanačním opatřením je aplikace tzv. dutinových podlah. Jedná se o provedení celoplošných mezer, v nichž je pohyb vzduchu zajištěn systémem vdechových a výdechových otvorů. Tato úprava je dále kombinována drenážním systémem podél obvodů budov a provedením sanačních omítek. O těchto úpravách bude pojednáno podrobněji v dalších dílech seriálu.

Závěr

Přestože proces elektroosmotického vysoušení je záležitost relativně dlouhodobá a postupná, je jednoznačně ve srovnání s ostatními sanačními metodami nejrychlejší. Zámek Liblice je dnes (vyjma východních hospodářských budov) v plném provozu a provedená kombinace odvlhčovacích opatření se jeví jako velmi účinná. Účinnost je třeba také posoudit z hlediska náročných interiérů, mobiliáře a technického a elektronického vybavení zámku.

Základní údaje o stavbě
Projektant celkové rekonstrukce: Ateliér A.T.D. - Ing. arch. Letenský
Autor návrhu sanace: Ing. Michael Balík, CSc.

¤ Zámek Liblice, hospodářské budovy - schéma poruch zdiva z hlediska vlhkosti

¤ Zámek Liblice, hlavní budova - schéma poruch zdiva z hlediska vlhkosti

¤ Zámek Liblice, situace - hlavní objekt s oválným středem, hospodářské budovy a čestný dvůr

¤ Zámek Liblice - hlavní budova, schéma sanačních opatření

¤ Zámek Liblice, hospodářská budova - sanační návrh, řez

¤ Zámek Liblice, hospodářská budova - detail sanačního návrhu

¤ Typický detail sanačního opatření