Wpływ Wilgotności na Właściwości Materiałów Budowlanych

Szczegóły: Opublikowano: 07. December 2025

Nieuwzględnienie wpływu temperatury i wilgotności na wymiary budynków oraz naturalnych procesów kurczenia się i pęcznienia materiałów murowych może prowadzić do poważnych uszkodzeń ścian. Uszkodzenia budynków mogą także wynikać z nieprawidłowego połączenia elementów o odmiennych właściwościach fizyko-mechanicznych, na przykład konstrukcji murowej i stalowej.

Zmiany Wymiarów Materiałów Budowlanych

Zmiany wymiarów materiałów budowlanych zachodzą niezależnie od naszej woli, dlatego należy zaakceptować ich występowanie. Problemy pojawiają się, gdy ruch konstrukcji murowej zostaje zablokowany, co prowadzi do przekroczenia wytrzymałości i konieczności dylatowania budynku.

Nieumiejętne zablokowanie ruchu konstrukcji murowej, na przykład przez brak dylatacji lub zastosowanie zbyt wąskiej szczeliny dylatacyjnej, zwykle kończy się zarysowaniem konstrukcji murowej. Dla dużej grupy budynków, ze względu na ich złożoność oraz szeroką gamę zastosowanych materiałów budowlanych, nie jesteśmy do końca w stanie przewidzieć i policzyć wszystkich zmian, jakie będą miały miejsce.

Wszystkie materiały budowlane zwiększają swoje wymiary i kurczą się w rytm zmian temperatury otoczenia. Teoretycznie zmiany te są odwracalne. W konstrukcjach murowych, gdzie występuje zablokowanie ruchu związanego ze zmianą temperatury, pojawiają się naprężenia.

Temperatura a Konstrukcje Murowe

Jeśli jesteśmy już przy zmianach konstrukcji murowych powodowanych przez temperaturę, to należy zwrócić szczególną uwagę na projektowanie narożników budynków. W tych miejscach bardzo często widoczne są uszkodzenia, wynikające z koncentracji naprężeń termicznych. Dylatację powinno umieszczać się w bezpośrednim sąsiedztwie narożnika.

Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu

Tablica 11 normy murowej podaje współczynniki ekspansji termicznej dla materiałów budowlanych, lecz nie podaje tej wartości dla zapraw. Współczynnik rozszerzalności termicznej zapraw zależy od rodzaju zastosowanego lub zastosowanych spoiw. Przyjmuje się, że współczynnik ten waha się w granicach od 7,0 (zaprawa wapienna) do 13,5x10-6/K (zaprawa cementowa).

Wilgotność a Właściwości Materiałów

Za wyjątkiem metali, materiały budowlane pochłaniając wilgoć zwiększają swoją objętość. Dla jednych zmiany te są nieodwracalne, dla innych odwracalne lub częściowo odwracalne.

Cegła Ceramiczna

Cegła ceramiczna - temu materiałowi należy poświęcić więcej miejsca, ponieważ w normie murowej przyjęto, że ceramika się kurczy, stąd też w Tablicy 11 normy znalazła się wartość -0,2 mm/m, gdy tymczasem źródła amerykańskie i kanadyjskie podają, że ceramika rozszerza się. Okazuje się, że zarówno twórcy polskiej normy jak i Amerykanie czy Kanadyjczycy mogą mieć rację.

W cegle ceramicznej występują dwa rodzaje zmian. Tuż po wyciągnięciu cegły z pieca rzeczywiście występuje niewielki skurcz materiału, związany ze spadkiem temperatury. Od momentu, gdy temperatura cegły zrówna się z temperaturą otoczenia, w wyniku pochłaniania wilgoci z atmosfery rozpoczyna się kolejny etap związany ze zmianą wymiaru cegły i jest nim zwiększanie się jej objętości.

Stwierdzono, że jest to proces stały i nieodwracalny, o stopniowo zmniejszającej się szybkości. Największe zmiany objętości obserwuje się w ciągu pierwszych kilku tygodni „życia” cegły (do 50%). Również później zachodzą zmiany jej objętości, choć nie są one tak dramatyczne jak w początkowym okresie - pozostałe 50% zostaje osiągnięte w ciągu pierwszych 15 lat „życia” cegły.

Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum

Wielkość i szybkość ekspansji cegły, a z nią również konstrukcji murowej uzależniona jest m.in. od składu surowcowego cegły, w mniejszym stopniu od temperatury wypału. Na proces ten wpływ ma również sposób formowania cegły. Cegły, które posiadają luźną, mało zwartą strukturę wykazują większe zmiany objętościowe niż cegły prasowane o gęstej, zwartej strukturze.

Krystalizacja Soli

Krystalizacja soli wiąże się z dodatnimi zmianami objętości. Jeśli proces ten odbywa się wewnątrz materiału budowlanego, to rezultatem krystalizacji może być poważne uszkodzenie materiału (cegły, okładziny ściennej, tynku). Tego typu procesy są trudne do przewidzenia, co do ich lokalizacji jak i wielkości zmian objętości. Dlatego lepiej jest tego typu zjawiskom zapobiegać.

Ochrona Przed Wilgocią

Jednym z podstawowych problemów współczesnego budownictwa stała się ochrona przed wilgocią, zarówno jako woda zgromadzona w gruncie czy z opadów atmosferycznych, ale również jako para wodna wytwarzana w trakcie użytkowania budynków. O ile dwa pierwsze są do rozwiązania za pomocą odpowiednich warstw izolacji przeciwwodnej, o tyle ostatni jest kwestią parametrów fizycznych zastosowanych materiałów konstrukcyjnych. Chodzi głównie o ich paroprzepuszczalność czyli zdolność do odprowadzania pary wodnej z murów, jak i nasiąkliwość, która z kolei decyduje o ilości wody, którą dany materiał może zgromadzić, a więc pośrednio także na czas jego schnięcia.

Porównanie Materiałów Ściennych

Zgodnie z badaniami przeprowadzonymi przez instytut techniki budowlanej [1], zarówno ilość gromadzonej wody, jak i zdolność do jej odsychania może różnić się diametralnie dla różnych powszechnie stosowanym materiałów ściennych. Jeśli przeanalizujemy trzy najpopularniejsze obecnie na rynku materiały używane do budowy domów jednorodzinnych, czyli ceramikę poryzowaną, beton komórkowy i bloczki silikatowe - okaże się, że już na etapie produkcji pojawiają się poważne różnice.

Elementy z ceramiki poryzowanej mają tzw. wilgoć technologiczną na poziomie zaledwie 1%. Nieco więcej bo około 3% mają bloczki silikatowe. Natomiast elementy z autoklawizowanego betonu komórkowego charakteryzuje wilgoć wbudowana na poziomie aż 30%. Jeszcze bardziej imponująco prezentują się różnice, jeśli porównamy stany maksymalnego nasycenia wodą. W wypadku ceramiki poryzowanej jak i silikatów jest to stosunkowo niski poziom odpowiednio 20% i 15%. Beton komórkowy osiąga maksymalne nasycenie wodą aż 60%.

Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności

Niemniej jednak jak wynika z badań ITB [1] najdłużej wysychającym materiałem jest beton komórkowy, następnie silikaty i zdecydowanie najszybciej oddająca parę wodną ceramika poryzowana. Z testów naukowych wynika, że w zależności od technologii czas osiągania przez ściany stabilnego poziomu wilgotności dla betonu komórkowego i silikatów wynosi od 2 do 3,5 roku.

Wpływ Zawilgocenia na Zdrowie

Aby jednak zrozumieć problemy, z jakimi wiąże się zawilgocenie ścian, należy rozważyć kilka aspektów. Sprawą pierwszą i chyba najważniejszą, bo mogącą bezpośrednio zagrażać życiu i zdrowiu użytkowników, jest wzmożony rozwój grzybów pleśniowych. Są na nie narażone zarówno budynki o zawilgoconej konstrukcji, jak i źle wentylowane. Grzybów strzępkowych potocznie określanych mianem pleśni występuje ponad 400 gatunków. Wszystkie należą do pospolitych alergenów uczulających drogą wziewną i powodują głównie nieżyt błony śluzowej nosa i astmę oskrzelową, ale mogą także wywoływać alergiczne zapalenie pęcherzyków płucnych.

Jedną z grup produktów wytwarzanych przez rozmnażające się w pomieszczeniach grzyby są także niezwykle szkodliwe dla zdrowia i życia człowieka toksyny - w tym także rakotwórcze. Grzyby do rozwoju potrzebują wilgoci, a ich zarodniki do wykiełkowania - obecności ciekłej wody. Jako graniczną wilgotność masową murów powyżej której istnieje ryzyko rozwoju niepożądanych mikroustrojów przyjmuje się wartość 5-6% [2].

Można więc przyjąć, na podstawie wcześniej przytoczonych danych, że ściany z betonu komórkowego przy swojej wilgotności fabrycznej stanowią już duże niebezpieczeństwo. Zdecydowanie lepiej wygląda sprawa w wypadku ścian ceramicznych szczególnie tych murowanych na cienkie spoiny, gdyż w takich konstrukcjach ilość wody doprowadzana z zaprawą jest bliska zeru. Tak czy tak jedynym materiałem zapewniającym z całą pewnością suche ściany wolne od szkodliwych pleśni już w pierwszym roku użytkowania pozostaje ceramika poryzowana.

Wpływ Wilgoci na Nośność

Jak dowodzą badania przeprowadzone przez ITB [4], nośność elementów z poszczególnych materiałów także zmienia się w zależności od nasycenia wodą. Najbardziej w wypadku betonu komórkowego. Przy „fabrycznym”, 30% nasyceniu wodą traci on 20-30% nośności. W nasyceniu pełnym jest to już ponad 40% zmniejszona wytrzymałość na ściskanie. Mniej liniowo, ale również niezbyt dobrze wygląda spadek wytrzymałości bloczków silikatowych.

Produkcyjne nasycenie wodą na poziomie 3% powoduje skokowy spadek wytrzymałości o około 30%. Dalsze nasycanie do poziomu maksymalnego powoduje dalszy spadek wytrzymałości o kolejne kilkanaście procent. Najciekawsze efekty przyniosło jednak badanie próbek ceramiki poryzowanej. Okazało się, że zmiana wilgotności od stanu całkowicie suchego do 0,75% wilgotności fabrycznej przynosi w wypadku tego materiału zmiany nośności o wartość oscylującą między 1 a 5%.

Dalsze zwiększanie wilgotności przynosi już co prawda spadek nośności, jednak stosunkowo niewielki, wynoszący w stosunku do materiału suchego zaledwie 6 - 11% przy pełnym nasyceniu. Aby obraz był pełen dodać należy, że beton komórkowy i silikaty najgorsze parametry nośne mają dokładnie w momencie, kiedy są one najbardziej potrzebne, czyli w trakcie budowy i wykonywania ciężkich prac montażowych, obciążających ściany znacznie bardziej niż normalne użytkowanie.

Ekonomia Budowy i Użytkowania

W tym celu warto przeanalizować dwa aspekty. Pierwszym jest wpływ zawilgocenia elementów ściennych na parametr izolacyjności termicznej ściany. Drugim natomiast ilość energii potrzebna na wysuszenie przegród do stabilnego poziomu wilgotności - energię tą musi w końcu wyprodukować domowy system grzewczy, zapłaci więc za nią inwestor.

Żeby prezentacja wyników badań była bardziej czytelna posłużymy się w tym wypadku jednakowymi modelowymi budynkami o powierzchni 130 m2 , zbudowanymi z wszystkich trzech omawianych materiałów. Po ich przeanalizowaniu okazuje się, że ilość energii potrzebnej na odparowanie wilgoci technologicznej ze ścian różni się diametralnie, od zaledwie 462 kWh w wypadku ceramiki, przez 2 765 kWh dla silikatów, aż do 7 340 kWh dla betonu komórkowego [3]. To prawie szesnastokrotna różnica, bardzo łatwa do bezpośredniego przeliczenia na złotówki.

Sama izolacyjność termiczna materiału znacząco spada głównie w wypadku zawilgoconego betonu komórkowego. To z kolei także oznacza zwiększone straty ciepła przez przegrody zewnętrzne przez okres schnięcia ścian co w połączeniu z energią potrzebną na osuszenie ścian daje spore zwiększenie kosztów ogrzewania budynków w pierwszych latach ich użytkowania.

Po zestawieniu wyników wielu badań przeprowadzonych przez profesjonalne jednostki naukowe, wyłania się całościowy obraz wpływu zawilgocenia elementów ściennych na parametry użytkowe obiektów i ich normalizację w czasie. Różnice między poszczególnymi materiałami są bardzo wyraźne, zarówno pod względem ekonomicznym, technicznym jak i zdrowotnym. We wszystkich analizowanych przypadkach podkreślić należy doskonałe wyniki dla ścian ceramicznych. Jednoznacznie dowodzą, że materiał ceramiczny znacznie przewyższa swoich konkurentów i stanowi zdrowe i bezpieczne rozwiązanie dla budownictwa.

Właściwości Fizyczne Materiałów Budowlanych

W budownictwie wykorzystuje się wiele materiałów o ściśle określonych właściwościach, tzw. cechach technicznych materiału, które decydują o ich zastosowaniu. Dzielą się one na trzy grupy: fizyczne, mechaniczne oraz chemiczne. Skupimy się na cechach fizycznych, które określane są podczas badań elementów konstrukcji budowlanych.

Gęstość materiału: Stosunek masy materiału do jego objętości w określonych warunkach temperatury i ciśnienia.
Porowatość: Wielkość i ilość pustych przestrzeni (porów) wewnątrz materiału.
Wilgotność materiału: Stosunek masy wody zawartej w materiale do jego masy w stanie suchym.
Nasiąkliwość: Zdolność pochłaniania wody przez dany materiał.
Przewodność cieplna: Zdolność przekazywania ciepła od jednej powierzchni materiału do drugiej.
Odporność na zamrażanie: Wytrzymałość danego materiału nasączonego wodą na wielokrotne zamarzanie i odmarzanie bez widocznych zmian czy uszkodzeń.

Wilgotność w Przemyśle Poligraficznym i Opakowaniowym

Właściwa wilgotność jest czynnikiem jakości dla wielu różnych procesów produkcyjnych w branży poligraficznej i opakowaniowej. Odpowiednia wilgotność ma kluczowe znaczenie w przetwarzaniu papieru, kartonu, folii, etykiet i innych materiałów.

Krytyczną dolną granicą powstawania ładunków elektrostatycznych jest wilgotność papieru wynosząca 40% i wilgotność względna 45-50%. Jeśli wartości te nie zostaną osiągnięte, powstające siły przyciągania mogą prowadzić do zasysania kilku arkuszy jednocześnie ze stosu maszyny poligraficznej i powodowania zakłóceń w przepływie materiału.

Papier jest półprzewodnikiem i wskutek pochłaniania wilgoci może zwiększać przewodność. Przy dostatecznie dużej wilgotności przewodność papieru poprawia się na tyle, że odprowadzanie ładunków elektrycznych nie stanowi żadnego problemu.

Wilgotność Drewna

Drewno jest materiałem higroskopijnym, co oznacza, że pochłania i oddaje wilgoć z otoczenia. Z tego powodu właściwa wilgotność drewna konstrukcyjnego i budowlanego jest podstawą trwałości każdego projektu.

Cechy Drewna Wpływające na Wilgotność

Drewno charakteryzują dwie cechy wpływające na jego wilgotność: higroskopijność i nasiąkliwość.

Higroskopijność: Zdolność do wchłaniania wilgotności z powietrza.
Nasiąkliwość: Zdolność do wchłaniania wody (lub innych cieczy) przez drewno, które jest w tej cieczy zanurzone.

Wilgotność drewna wpływa, a właściwie decyduje o jego właściwościach. Zbyt wilgotne drewno jest podatne na rozwój grzybów, ale przede wszystkim kurczy się podczas suszenia, a podczas nasiąkania wodą pęcznieje. Najczęściej skutkuje to uszkodzeniami powierzchni.

Idealna Wilgotność Drewna

Idealna wilgotność drewna jest różna i zależy od rodzaju drewna oraz jego przeznaczenia.

Dla elementów montowanych wewnątrz pomieszczeń: 6 do 10 %.
Dla elementów drewnianych, mających stały kontakt z powietrzem zewnętrznym: wyższa wilgotność.

Pomiar Wilgotności Drewna

Istnieje kilka sposobów pomiaru wilgotności drewna:

Metoda suszarkowo-wagowa: Polega na pobraniu próbki, zważeniu jej i umieszczeniu w suszarce elektrycznej-laboratoryjnej.
Metoda elektrometryczna: Polega na pomiarze oporu elektrycznego, który jest zmienny w zależności od poziomu wilgotności drewna.

Do pomiarów wilgotności metodą elektromagnetyczną służą wilgotnościomierze. Wśród nich najczęściej spotykany typ wilgotnościomierza do drewna to model oporowy. Alternatywą jest wilgotnościomierz pojemnościowy.

Wilgotność a Materiały Higroskopijne

Przy niskiej wilgotności powietrza produkty o właściwościach higroskopijnych będą się kurczyć, wysychać lub psuć, co spowoduje spadek ich jakości, utratę właściwości mechanicznych, mniejszą trwałość i wagę, co za tym idzie wartość sprzedażową. Wilgotność względna powietrza to kluczowy czynnik w praktycznie każdej branży procesie produkcyjnym, od produkcji żywności, przez obróbkę drewna, po przemysł chemiczny.

O materiale zrównoważonym z otaczającą go atmosferą mówi się, że osiągnął stan wilgotności równowagowej (EMC). Taki materiał, jeżeli będzie przechowywany prawidłowo, razem z otaczającym go powietrzem osiągnie wilgotność względną w stanie równowagi (ERH), co będzie oznaczało stabilny stan.

Surowce, takie jak drewno, włókno celulozowe będą pochłaniać wilgoć z otoczenia i oddawać ją. Jeżeli otaczające je powietrze będzie bardziej suche, materiał higroskopijny straci wilgoć. Wilgotność względna w stanie równowagi: materiał w stanie równowagi higroskopijnej nie będzie tracił ani pochłaniał wilgoci z otoczenia.

Skutki Zawilgocenia Budynków

Wilgoć wpływa niekorzystnie i destrukcyjnie na mury, tynki oraz termoizolacyjność budynku. Skutki zawilgocenia są również niezmiernie uciążliwe dla użytkowników nieruchomości. Codzienne czynności w połączeniu z niewłaściwie wykonaną wentylacją prowadzą do gromadzenia się wilgoci.

Skutki zawilgocenia przekładają się w dużej mierze na termoizolacyjność oraz ogólny stan techniczny obiektu. Woda, która przedostała się do ścian, zimą zwiększa swoją objętość, powodując rozsadzanie budulca, a tym samym obniżenie jego trwałości. Największe szkody powodują sole zawarte w wodzie, krystalizujące po jej odparowaniu i rozsadzające tynk. Wilgoć sprzyja również rozwojowi pleśni i grzybów, które powodują korozję biologiczną zgubną dla tynków i okładzin ścian.

W przypadku ściany jednowarstwowej, wykonanej z betonu komórkowego lub silikatów, zawilgocenie murów skutkuje obniżeniem współczynników izolacji cieplnej - czyli ściana z założenia mająca chronić przed chłodem traci swoje cenne właściwości termoizolacyjne.

Usuwanie Wilgoci

Usuwanie wilgoci najczęściej odbywa się poprzez wietrzenie pomieszczeń lub przy pomocy wentylacji mechanicznej. Jednak sposoby te nie sprawdzają się w przypadku dużego zawilgocenia lub w sytuacji, kiedy wilgoci należy pozbyć się w szybkim tempie.

Jeśli zauważamy odchodzenie tynków, charakterystyczne plamy na ścianach - nie czekajmy. To wyraźny znak, że warto skorzystać z profesjonalnej pomocy.

Podsumowanie

Wilgotność ma istotny wpływ na właściwości materiałów budowlanych. Zrozumienie tych zależności jest kluczowe dla zapewnienia trwałości i bezpieczeństwa budynków. Należy uwzględniać wpływ wilgotności na wymiary materiałów, ich nośność oraz ryzyko rozwoju grzybów pleśniowych. Dobór odpowiednich materiałów i technik budowlanych, a także kontrola wilgotności w trakcie użytkowania budynku, są niezbędne dla uniknięcia problemów związanych z zawilgoceniem.

tags: #wilgotność #a #właściwości #materiału #wpływ