Zabezpieczanie drewnianych więźb dachowych przed korozją biologiczną
Nowe więźby dachowe zabezpieczane są przed korozją biologiczną, a także przed pożarem, przez impregnację pod ciśnieniem, bezpośrednio w zakładzie produkcyjnym. Wyjątek stanowią więźby zakładane sposobem gospodarczym; impregnuje się je za pomocą smarowania z wykorzystaniem produktów biochronnych wielofunkcyjnych.
Stare więźby w większości nie były zabezpieczane antykorozyjnie, a tym bardziej przeciwogniowo. Czyni się to jednak obecnie, w rezultacie m.in. dużej łatwości pozyskania wielofunkcyjnych środków biobójczych i ogniochronnych. Propozycje rynkowe posiadają szeroki zakres. W Urzędzie Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych zgłoszono przeszło 3000 środków, z czego blisko 800 dotyczy ochrony konstrukcji drewnianych i murowych. Środki ogniochronne, aprobowane i certyfikowane przez Instytut Techniki Budowlanej, produkowane są i podlegają dystrybucji w stosunkowo małej ilości – około 60 propozycji.
Wymagania prawne odnoszące się do konstrukcji drewnianych
W projektowaniu konstrukcji drewnianych, a także podczas działań ekspertyzowych, podstawowe znaczenie posiadają: norma PN-B-03150 : 2000 [1] oraz rozporządzenie Ministra Infrastruktury, poz. 690, zawarta w Dz.U. nr 75 z 15 czerwca 2002 r. [2].
Norma ta wskazuje na ograniczenia wilgotności drewna do 12, 15 lub 18% w zależności od miejsca jego stosowania. Więźba dachowa wymaga nieprzekraczania 12% wilgotności masowej (jeśli włączona jest do pomieszczeń użytkowanych). Rozporządzenie Ministra Infrastruktury mówi natomiast, że:
„1. Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne zewnętrznych przegród budynku, warunki cieplno-wilgotnościowe, a także intensywność wymiany powietrza w pomieszczeniach powinny uniemożliwiać powstanie zagrzybienia.
2. Do budowy należy stosować materiały, wyroby i elementy budowlane odporne lub uodpornione na zagrzybienie i inne formy biodegradacji, odpowiednio do stopnia zagrożenia korozją biologiczną.
3. Przed podjęciem przebudowy, rozbudowy lub zmiany przeznaczenia budynku, w przypadku stwierdzenia występowania zawilgocenia i oznak korozji biologicznej, należy wykonać ekspertyzę mykologiczną i na podstawie jej wyników – odpowiednie roboty zabezpieczające.”
Mechanizmy korozji biologicznej – jakie są?
Systematykę czynników degradacyjnych środowisko o charakterze etiologicznym przedstawiono według J. Ważnego w pracach [3], [4].
W więźbach dachowych najczęściej występują grzyby domowe z podgromady podstawczaków (Basidiomycotina), których stopień agresywności korozyjnej umożliwia podział na 3 grupy. [5]
grupa I
– grzyb domowy właściwy (Serpula lacrymans – Merulius lacrymans)
– grzyb piwniczny (Coniophora puteana – Coniophora cerebella)
– grzyb domowy biały (Poria vaporaria)
– grzyb kopalniany (Paxillus panoides – Paxillus acheruntius);
grupa II
– wroślak rzędowy (Trametes serialis – Poria callosa)
– grzyb podkładowy (Lentinus lepideus – Lentinus squamosus)
– grzyb słupowy (Gloeophyllum sepiarium – Lenzites sepiaria)
– gmatwek dębowy (Dedalea quercina)
– hubczak różnobarwny (Coriolus versicolor);
grupa III
– grzyb składowy (Phlebia gigantea – Peniophora gigantea)
– powłocznik gładki (Corticium laeve – Corticium evolvens).
Do porażenia budynku może dojść za pośrednictwem zarodników, grzybni, sznurów, owocników lub porażonego drewna. Element porażający po natrafieniu na odpowiednie podłoże wytwarza strzępkę, która szybko rozwija się i tworzy grzybnię. Grzybnia rozpoczyna pobieranie pokarmu, a jednocześnie działa destrukcyjnie.
Grzybnia przechodzi z komórki do komórki poprzez jamki. Rzadko strzępki grzyba bezpośrednio przechodzą przez ścianki komórkowe, jak ma to miejsce u grzyba domowego właściwego (Serpula lacrymans) i kilku innych gatunków.
Nie wszystkie komórki drewna są jednakowo atakowane. Przypuszczalnie zależy to od różnych przeszkód fizycznych, jakie strzępki napotykają, a także od rozproszenia substancji pokarmowych w komórkach (chemotropizm).
Po osiągnięciu pewnego stopnia rozwoju, grzybnia wytwarza sznury i owocniki. Grzyby domowe mogą rozwijać się jedynie w określonych warunkach. Decyduje o tym: obecność pożywienia, odpowiednia wilgotność, odpowiednia temperatura, dostęp powietrza, brak światła, odpowiedni odczyn środowiska.
Grzyby domowe atakują drewno iglaste i liściaste. Zależnie od swoich naturalnych właściwości różne gatunki drewna są więcej lub mniej odporne. Grzyby znajdują w komórkach drewna dwa rodzaje substancji pokarmowych: składniki wnętrza komórek i składniki błon komórkowych. Składniki wnętrza komórek to związki białkowe, skrobia, tłuszcze, cukry, związki mineralne i inne. Ścianki komórkowe zbudowane są głównie z celulozy (błonnika), ligniny (drzewnika) i hemiceluloz.
Grzybnia początkowo korzysta z łatwo dostępnych materiałów odżywczych znajdujących się wewnątrz komórek. W chwili, gdy zabraknie pokarmu wewnątrz komórek, grzybnia zaczyna niszczyć ścianki.
Celuloza i lignina są to złożone związki chemiczne, trudne do przyswojenia przez grzyb, dlatego też rozkładane są na związki prostsze i łatwo przyswajalne, np. celulozę na cukry proste. W celu dokonania tej przemiany grzyby wydzielają enzymy powodujące rozkład celulozy i ligniny (hydrolityczne lub utleniające). Zaliczamy do nich przede wszystkim enzym rozkładający celulozę (zwany celulazą) i kompleks enzymów utleniających rozkładających ligninę, zwanych polifenoloksydazami. W wilgotnym środowisku za pomocą enzymów zachodzi przejście celulozy w glikozę według wzoru:
(C6H10O5)n + nH2O = enzym hydrolityczny = nC6H12O6
Glikoza zużywana jest przez grzyb do wszystkich procesów życiowych (budowy nowych komórek, wzrostu, rozmnażania, uzyskiwania energii przez utlenianie).
W wyniku dalszego działania enzymu utleniającego zachodzi utlenianie glikozy, z równoczesnym wydzielaniem ciepła zużytkowanego w procesach życiowych grzyba, dwutlenku węgla i wody, jako produktów przemiany materii, według wzoru:
C6H12O6 + 6O2 + enzym utleniający = 6CO2 + 6H2O + 674 kcal
Tego rodzaju proces rozkładu zachodzi tylko przy dostępie powietrza i w optymalnych warunkach. Gdy warunki reakcji odbiegają od optymalnych lub ilość powietrza jest za mała, wówczas (oprócz dwutlenku węgla i wody) otrzymujemy różne substancje organiczne, takie jak kwasy (szczawiowy, cytrynowy, bursztynowy, malonowy, jabłkowy itp.), alkohol, związki aromatyczne i inne. Klasy zagrożenia drewna grzybami domowymi przedstawiono w tabl. 1 [6].
Stare budynki są najczęściej mocno zawilgocone w części dachowej, a także w przyziemiu. W miejscach tych dość powszechnie występują grzyby domowe, a najczęściej: grzyb domowy właściwy (Serpula lacrymans) i grzyb piwniczny (Coniophora puteana) (60% przypadków). Występują również grzyby-pleśnie, liczne są grzyby z podgromady Ascomycotina, Deuteromycotina. Klasy zagrożenia drewna grzybami-pleśniami przedstawiono w tabl. 2 [6].
Niezwykle skromne wymagania pokarmowe grzybów-pleśni umożliwiają ich rozwój na powierzchniach ze śladową ilością materii organicznej. Łatwość przystosowania się zapewnia im rozwój w niskich temperaturach oraz na powłokach o nikłej wilgotności. Skutki wywołane nadmiernym rozwojem grzybów-pleśni są natury estetycznej, ekonomicznej, a przede wszystkim zdrowotnej. Zagrożenia zdrowotne wynikają z faktu, że grzyby te:
a) stanowią podstawową grupę alergenów inhalacyjnych,
b) wytwarzają mykotoksyny,
c) wydzielają do otoczenia związki lotne, niektóre z nich są silnie aromatyczne i szkodliwe dla ludzi.
Liczne alergeny grzybów-pleśni uzyskano zarówno z zarodników jak i z grzybni. Są to przeważnie białka o niskiej masie cząsteczkowej. Reakcje alergiczne wywołują także enzymy grzybów-pleśni. O podatności na alergie układu oddechowego decyduje udział frakcji respirabilnej zawartej w powietrzu. Do najczęściej wykrywanych grzybów w środowisku budynków będących przyczyną, np. alergicznego zapalenia pęcherzyków płucnych, należą Aspergillus fumigatus, Aspergillus sp. Alternaria sp., Penicillium sp., Cladosporium sp., Trichosporon sp. i Mucor sp.
Natomiast toksyny wytwarzane przez grzyby-pleśnie są produkowane przez grzybnię i magazynowane w podłożu oraz w konidiach. Podstawowe właściwości mykotoksyn to: mutagenność, teratogenność, kancerogenność, dermatotoksyczność, hepatotoksyczność, nefrotoksyczność, neurotoksyczność. W organizmie hamują one syntezę białek, zaburzają aktywność enzymów, zmniejszają krzepliwość krwi, osłabiają naturalną odporność antynowotworową oraz powodują ciągłe uczucie zmęczenia.
Mykotoksyny dostają się do organizmu człowieka drogą pokarmową lub inhalacyjną wraz z konidiami. Ta ostatnia możliwość jest najbardziej niebezpieczna, ponieważ toksyna może działać na makrofagi w tkankach płucnych, niszcząc je i czyniąc płuca podatnymi na inwazję innych czynników chorobotwórczych. Mykotoksyny nie mają właściwości antygenowych, nie wzbudzają więc reakcji obronnej systemu immunologicznego. Skutki mogą być opóźnione w czasie i zróżnicowane w zależności od polimorfizmu genetycznego.
Pomimo wysokiej szkodliwości mykotoksyn, objawy chorobowe nie muszą ujawnić się w każdym organizmie. Najważniejsze mykotoksyny produkowane przez grzyby-pleśnie występujące w środowisku człowieka to: aflatoksyna B1, ochratoksyna A, patulina, sterigmatocystyna, toksyna T-2, zearalenon (hormon) [7].
W badaniach oceniających stopień skażenia grzybami-pleśniami budynków mieszkalnych stwierdzono najwyższą częstotliwość występowania (na ścianach jak i w powietrzu) grzybów-pleśni rodzaju: Penicillium, Aspergillus, Fusarium i Chaetomium (70%), Cladosporium (około 20%), Alternaria (13%). Zidentyfikowane gatunki w większości nie są chorobotwórcze, ale mogą być szkodliwe dla organizmu człowieka przy osłabionym systemie immunologicznym.
W Polsce nie ma jak dotąd ścisłych norm określających dopuszczalny próg zanieczyszczenia powietrza grzybami-pleśniami. W prawie budowlanym [2] nie dopuszcza się do ich pojawiania się. W literaturze [7], [8], [9] prezentowane są propozycje kryteriów i progów. W więźbach dachowych grzyby-pleśnie występują przy dużym zawilgoceniu, np. przy przeciekach poprzez pokrycie dachowe.
Zniszczenia powodowane w drewnianych więźbach dachowych przez owady mają charakter mechaniczny. Spowodowane są przecinaniem anatomicznych elementów drewna podczas wygryzania chodników.
Klasy zagrożenia |
Ogólne sytuacje użytkowania |
Określenie narażenia na zawilgocenie ścian |
Warunki odsychania wilgoci |
Przykłady warunków i zastosowania |
G.D1 |
ponad ziemią, przykryte (sucho) |
żadne |
– |
wilgotność względna powietrza poniżej 75%; brak możliwości kondensacji wilgoci
– elementy ścian wewnętrznych pomieszczeń suchych budynku |
G.D.2 A |
ponad ziemią, przykryte (niebezpieczeństwo zawilgocenia) |
sporadyczne |
dobre |
wilgotność względna powietrza ponad 75%, możliwość okresowego zawilgocenia, łatwe wysychanie
– elementy ścian wewnętrznych pomieszczeń mokrych, elementy więźby dachowej z dobrą wentylacją poddasza,
– elementy wiat (belki, krokwie na wolnym powietrzu pod zadaszeniem) |
G.D2 B |
ponad ziemią, przykryte (niebezpieczeństwo zawilgocenia) |
sporadyczne |
utrudnione |
podsiąkanie wilgoci, długotrwałe zawilgocenie, brak wysychania lub wysychanie utrudnione,
– elementy podwalin, belki stropów pod pomieszczeniami mokrymi, krokwie koszowe itp. |
G.D3 A |
ponad ziemią, nie przykryte |
częste |
dobre |
bezpośrednie działanie opadów atmosferycznych, łatwe wysychanie
– elementy okładzin, elementy balkonów i loggii |
G.D.3 B |
ponad ziemią, nie przykryte |
częste |
utrudnione |
bezpośrednie działanie opadów atmosferycznych, możliwość okresowego zawilgocenia z możliwością kondensacji,
– elementy balkonów i loggii, słupy zewnętrzne konstrukcji, np. w kształcie V, itp. |
G.D4 |
w kontakcie z ziemią lub słodką wodą |
stałe |
– |
słupki balkonów wkopane w ziemię, pale drewniane, słupki pomostów przystani śródlądowych, itp. |
G.D5 |
w słonej wodzie |
stałe |
– |
słupy pomostów nadmorskich |
Tablica 1. Klasy zagrożenia drewna oraz warunki pracy drewna budowlanego dotyczące ochrony przed grzybami domowymi
Przy wilgotności drewna powyżej 20% umożliwiającej rozwój grzybów, niektóre gatunki owadów mogą wywoływać dodatkowo bardzo duże straty poprzez wprowadzanie symbiotycznych grzybów silnie niszczących drewno.
Owady mogą też powodować nietypowe uszkodzenia materiałów i obiektów stykających się z drewnem przez nie zasiedlonym. Dzieje się tak np. wówczas, gdy materiały te stanowią przeszkodę dla postaci doskonałych owadów (imago) opuszczających drewno. Uszkadzane są wówczas płyty i blachy ołowiane, blachy cynowe, miedziane, aluminiowe, cynkowe, płyty gipsowo-kartonowe, guma i polichlorek winylu, pianki poliuretanowe, dywany, wykładziny z tworzyw sztucznych. Niektóre zniszczenia tego typu prokurowane są zarówno przez gatunki owadów będących typowymi sprawcami zniszczeń elementów drewnianych w stanie powietrzno-suchym, jak też przez gatunki owadów nie zasiedlające drewna w budynkach (jak wykarczak sosnowiec i trzpiennikowate), które wprowadzono do domów mieszkalnych w zasiedlonym przez nie wcześniej surowcu drzewnym.
Bardzo licznie występują w rewaloryzowanych budynkach owady – techniczne szkodniki drewna, a mianowicie: spuszczel pospolity sp. (Hylotrupes bajulus L.) – w podwalinach, krokwiach i ścianach belkowych (zrębowych) oraz kołatki (Anobidae), w tym szczególnie często kołatek domowy (Anobium punctatum Deg.), kołatek uparty (Anobium pertinax L.), tykotek pstry (Xestobium rufovillosum Deg.) – w belkach stropowych i deskach podłogowych.
Bakterie są to organizmy o wymiarach około 1 µm, o budowie jednokomórkowej (bakterie właściwe) lub nitkowatej (promieniowce). Bakterie jednokomórkowe mają różne kształty, od kulistej, w kształcie walca (pałeczki lub laseczki) do spirali. Rozmnażają się bardzo szybko przez podział. Wiele rodzajów bakterii to organizmy patogenne, wywołujące choroby u ludzi, zwierząt i roślin.
Bakterie mogą rozwijać się na organicznych materiałach budowlanych, takich jak drewno, płyty pilśniowe, wiórowe, paździerzowe, tkaniny, wykładziny podłogowe, papier, papa, w miejscach ich silnego zawilgocenia. Powodują wówczas rozkład związków organicznych o charakterze zgnilizny, z wydzielaniem substancji o przykrym zapachu oraz powierzchniową korozję materiałów. W budynkach bakterie występują najczęściej w pomieszczeniach sanitarnych w pobliżu zlewów, na elementach podłogowych i podwalinach, ale także na powierzchniach z punktem rosy lub punktem pleśniowym.
Klasy zagrożenia |
Ogólne sytuacje użytkowania – możliwość zawilgocenia |
Prawdopodobieństwo rozwoju grzybów pleśniowych |
Opis przykładowych warunków użytkowania elementów i przykłady zastosowania |
GP. 1 |
wewnątrz budynków – żadna |
bardzo małe |
brak możliwości zawilgocenia elementów, przeciętna wilgotność względna powietrza poniżej 60%, bardzo dobra wentylacja elementów; – elementy ścian wewnętrznych w pomieszczeniach suchych, elementy stropowe pomiędzy pomieszczeniami suchymi |
GP. 2 |
wewnątrz budynków – sporadyczna |
małe |
możliwość zawilgocenia mała, okresowa: szybkie odsychanie, dobra wentylacja elementów – elementy konstrukcji ścian zewnętrznych, elementy stropów pod pomieszczeniami suchymi |
GP. 3 |
a) – wewnątrz budynków – sporadyczna |
duże |
możliwość dużego zawilgocenia, wilgotność względna powietrza wewnątrz budynków ponad 75%; wentylacja konstrukcji słaba, utrudniona; – elementy więźby dachowej (krokwie w stropodachach), elementy stropów pod pomieszczeniami mokrymi, elementy ścian pomieszczeń mokrych |
b) – na zewnątrz budynków – częsta |
duże |
zawilgocenie częste, okresowe; – elementy okładzin zewnętrznych |
GP – grzyby-pleśnie 1–3 – klasy zagrożenia |
Tablica 2. Klasy zagrożenia oraz warunki pracy drewna budowlanego dotyczące ochrony przed grzybami-pleśniami
Istnieją 3 stopnie degradacji drewna [3]:
D1 – pierwszy, wymagający jedynie usunięcia zniszczonego drewna z ewentualnym flekowaniem, występuje wówczas, gdy nośność konstrukcji nie jest zagrożona; wymaga to jednak przeprowadzenia obliczeń nośności konstrukcji,
D2 – drugi, wymagający usunięcia drewna i przeznaczenia go do wzniesienia budynków tymczasowych (o niewielkim obciążeniu elementów), co powoduje także potrzebę przeprowadzenia obliczeń i stwierdzenia niewystarczającej nośności elementów drewnianych w miejscu dotychczasowego stosowania, a wystarczającej nośności w innym obiekcie,
D3 – trzeci, wymagający usunięcia drewna i utylizacji w porozumieniu z władzami administracyjnymi i strażą pożarną, w wyodrębnionym miejscu lub w specjalnych spalarniach (dla drewna uprzednio impregnowanego antykorozyjnie).
Uszkodzenia spowodowane przez czynniki biologiczne powodują potrzebę zabezpieczenia drewna lub wymiany elementów.
Klasy zagrożenia |
Ogólne sytuacje użytkowania |
Prawdopodobieństwo zaatakowania i rozwoju owadów |
Opis przykładowych warunków użytkowania i elementów, przykłady zastosowania |
O.1 |
wewnątrz budynków |
małe |
- T < 10°C, W m < 10% - chłodnie, elementy niedostępne dla owadów (otynkowane, z okładzinami, np., z płyt gipsowych, pokryte lakierami, itp.) |
O.2 |
wewnątrz i na zewnątrz budynków |
duże |
- T > 10°C, W m > 10%, - elementy odkryte, łatwy dostęp owadów, elementy nie chronione innym materiałem |
O - owady, techniczne szkodniki drewna
1-2 - klasy zagrożenia
T - temperatura powietrza, W m - wilgotność masowa drewna |
Tabl. 3. Klasy zagrożenia oraz warunki pracy drewna budowlanego dotyczące ochrony przed owadami - technicznymi szkodnikami drewna
Dr inż. Jerzy Karyś
Politechnika Wrocławska
(numer 4/2007)
|