Wapno – podstawowy składnik tynków

Spoiwo wapienne było i jest podstawowym składnikiem tynków w polskim budownictwie. Na ścianach wielu, zwykłych budynków, można bez trudu znaleźć przykłady tynków wapiennych (również zewnętrznych!) wykonanych w pierwszej połowie XX i do dzisiaj nie wymagających napraw.

Spoiwa wapienne jako spoiwa powietrzne stosowane są w budownictwie od tysięcy lat. Na ścianach rotundy Św. Feliksa i Adaukta na Wawelu jednego z najstarszych, na ziemiach polskich, zabytku budownictwa murowanego (ok 1000 lat!), zachowane fragmenty tynków wewnętrznych i zewnętrznych to typowe zaprawy wapienno-piaskowe.

Przez wieki podstawowymi materiałami wykorzystywanymi do wykonania zwykłych zapraw tynkarskich były wapno gaszone (hydratyzowane) i piasek. Wapno gaszone wiąże/twardnieje w wyniku reakcji z dwutlenkiem węgla znajdującym się w atmosferze (proces karbonatyzacji). Jako wyprawy wewnętrzne stosowane były również zaprawy wapienno-gipsowe. Stosunkowo niedawno, przed stu laty, obok zapraw tynkarskich wapiennych zaczęto stosować zaprawy cementowo-wapienne, a w niektórych przypadkach cementowe.

Tynki zewnętrzne na elewacjach północnych, a także północno-zachodnich są szczególnie narażone na działanie niekorzystnych warunków atmosferycznych. W takich niekorzystnych warunkach zaprawa wapienna, długo dochodząca do swej wytrzymałości, była niewystarczająco trwała. Rozwiązaniem było zastosowanie do zapraw obok spoiwa powietrznego (wapna gaszonego) również spoiwa hydraulicznego cementu portlandzkiego lub wykonywanie ich z cementu romańskiego czyli wapna hydraulicznego.

Tynki cementowo-wapienne dawniej i dziś

Tynki cementowo-wapienne są dzisiaj tradycyjnym i sprawdzonym sposobem wykańczania ścian murowanych. Z powodzeniem stosowane są zarówno na powierzchniach zewnętrznych jak i wewnętrznych. Tynki cementowo-wapienne są tynkami mineralnymi stosowanymi głównie na chłonne podłoża mineralne, ale praktyka pokazuje, że podobnie jak tynki wapienne, z powodzeniem znajdują zastosowanie do wykańczania również i innych powierzchni. Podstawowym składnikiem – spoiwem tych tynków jest wapno budowlane w różnych postaciach.

Zgodnie z PN-EN 998-1 i PN-B-10114 tynki cementowo-wapienne są tynkami zwykłymi, a czasami również lekkimi. Przez wiele lat przygotowywane były na budowie jako zaprawa tynkarska według przepisu. Dzisiaj częściej stosowane są jako wytworzona w zakładzie (wytwórni) sucha mieszanka, dostarczana na budowę w workach, do użycia wymagająca tylko dodania wody, zgodnie z instrukcją producenta.

Tynki zwykłe nakładane są ręcznie, tradycyjnymi metodami, ale coraz częściej również mechanicznie.

Tynki cementowo-wapienne w pierwszej połowie XX wieku

W pierwszej połowie XX tynki na ścianach i stropach były wykonywane z jednej strony jako warstwa ochronna i uszczelniająca przed warunkami panującymi w środowisku (zarówno wewnętrznym jak i zewnętrznym), a z drugiej ze względów estetycznych i architektonicznych w celu uzyskania odpowiedniej równej i gładkiej powierzchni również jako podkładu pod farbę (malowidła) czy też tapetę. Powierzchnia tynku nie powinna utrzymywać kurzu i robactwa. W przypadku elementów budynku wykonanych z materiałów nieogniotrwałych (np. drewno, trzcina) tynk miał za zadanie poprawić ogniochronność.

Jednym z najważniejszych warunków prawidłowego wykonywania wypraw było wykonywanie ich w budynku przykrytym dachem, na dostatecznie przeschniętych powierzchniach, a budowa była tak prowadzona, aby ściany wysychały od jesieni do wiosny.

Najpowszechniej stosowane były tynki wapienne – głównie do powierzchni wewnętrznych oraz tynki cementowo-wapienne głównie do powierzchni zewnętrznych. Wapno było uznawane za podstawowy składnik zapraw ze względu na uniwersalność i łatwość stosowania, trwałość, odporność na korozję biologiczną, samozabliźnianie, elastyczność i wiele innych. To wszystko utrwalone poprzez wielowiekowe pozytywne doświadczenia w stosowaniu wapna spowodowało, że jego używanie zawierało się w stosowanym do dzisiaj określeniu - sztuka budowlana.

Zaprawa wapienna do wypraw wewnętrznych była wykonywana w proporcji wapna gaszonego do piasku 1 : od 2 do 3, w zależności od jakości wapna. Jeżeli nie zostały określone proporcje zaprawy to pod pojęciem zaprawa wapienna rozumiano zaprawę o proporcji 1 : 2,5. Ta proporcja dotyczyła ciasta wapiennego nierozwodnionego bez domieszek. Jeżeli ciasto wapienne było chude i zawierało domieszki to należało odpowiednie zmniejszyć objętość piasku. Piasek powinien być luźno nasypany i suchy. W dobrze przygotowanej zaprawie ciasto wapienne powinno otoczyć poszczególne ziarna piasku. Wyprawy wapienne wykonywano w zależności od jakości podłoża i wymagań wynikających z przeznaczenia pomieszczeń jako jedno-, dwu- lub trzywarstwowe. Zwracano uwagę na to, że zaprawy wapienne nie narażone na silne działanie deszczu są trwałe i z czasem stają się znacznie mocniejsze. Zaprawa wapienna jako tynk twardnieje w normalnych warunkach w ciągu kilku tygodni. W niesprzyjających warunkach twardnienie było przyspieszane poprzez sztuczne osuszanie gazami zawierającymi CO2. Podkreślano wówczas, że na świeżo wykonane tynki niekorzystnie wpływa mróz, a bardzo niekorzystne są powtarzające się przymrozki.

Tynki cementowo-wapienne na przełomie XIX i XX wieku

Na przełomie XIX i XX wieku zaczęto stosować tynki z zapraw cementowo-wapiennych, a także cementowych. Stosunkowo szybko okazało się że zaprawy cementowe stwarzają trudności przy wykonaniu tynków (słaba urabialność) oraz problemy w użytkowaniu (duży skurcz i duża rozszerzalność cieplna). Wyprawy wykonane z zapraw cementowych mają brudny kolor i plamy na powierzchni. Dlatego ograniczono ich stosowanie do tych miejsc gdzie wymagana jest np. wysoka szczelność tynku.

Zaprawy cementowo-wapienne są znacznie lepiej urabialne od zapraw cementowych i jednocześnie są bardziej wytrzymałe od zapraw wapiennych. Należy zwrócić uwagę na to, że w zależności od tego ile wapna (w postaci ciasta wapiennego) dodano do zaprawy cementowej, w różny sposób wpływało to na wytrzymałość zaprawy. Jej wytrzymałość mogła być zarówno większa jak i mniejsza. Jeżeli do zaprawy cementowej o proporcji w granicach od 1 : 3 do 1 : 5 dodawane było ciasto wapienne w objętości ¼ objętości cementu, to wytrzymałość tak zmodyfikowanej zaprawy wzrastała do ok 25 %. Natomiast już dodatek do takich zapraw ciasta wapiennego w objętości ½ cementu, powodował już spadek wytrzymałości zaprawy. Z drugiej strony w przypadku „chudych” zapraw cementowych dodanie nawet większych ilości ciasta wapiennego zwiększało ich wytrzymałość. Przykładowo zaprawa cementowo-wapienna 1 : 1 : 7 ma taką samą wytrzymałość co zaprawa cementowa 1 : 5, a jednocześnie jest znacznie lepiej urabialna i do tego charakteryzuje się innymi bardzo dobrymi właściwościami typowymi dla zapraw wapiennych.

Oczywiście na wytrzymałość zaprawy wpływają również inne czynniki jak np. ilość wody, rodzaj i uziarnienie kruszywa, warunki atmosferyczne i inne. Jeżeli w zaprawie było więcej wapna niż cementu to jej wiązanie ulegało nawet kilkukrotnemu opóźnieniu. Dlatego zalecano stosowanie zapraw cementowo-wapiennych o proporcjach odpowiednio dobranych do warunków budowy i otoczenia. W normie PN/B-162 określono, że „jeżeli warunki wykonywania budowy nie określają proporcji to pod pojęciem zaprawa cementowo-wapienna należy rozumieć przy robotach tynkarskich zaprawę o proporcji 1 : 1 : 7 na objętości”

Wśród wymagań dla materiałów do robót tynkarskich podkreślono wówczas, że wapno powinno być jak najczystsze, bez siarczanów i chlorków, ciasto wapienne odleżałe w dole przynajmniej 1 rok i pobrane nie niżej niż 20 cm od dna dołu. Zaprawa tynkarska wapienna (1 : 2,5) powinna być stosowana na powierzchniach wewnętrznych, natomiast zaprawa cementowo-wapienna (od 1 : 1 : 7 do 1 : 2 : 6) stosowana może być zarówno na zewnątrz jak i wewnątrz, a także na stropach betonowych i ceglanych. Podkreślano, że do wypraw należy dawać zaprawy bardziej „tłuste” i plastyczne, ponieważ dostęp powietrza na całej powierzchni wystarcza do prawidłowego przebiegu procesu wiązania. Z drugiej strony niekorzystne jest stosowanie zarówno zapraw „chudych” jak i „przesadnie tłustych”. W pierwszym przypadku nadmiar piasku przyczynia się do kruszenia i odpadania tynku, a w drugim nadmiar wapna powoduje wydłużenie czasu wiązania i pogorszenie takich właściwości jak na przykład wytrzymałość i skurcz. Zbyt mała ilość piasku ilość piasku utrudnia dostęp suchego powietrzna i CO₂.

Zaprawy wapienno-gipsowe wytwarzano poprzez dodanie gipsu (w proporcji od 0,25 do 1 na 1 ciasta wapiennego - objętościowo) do gotowej zaprawy wapiennej. Zaprawa wapienno-gipsowa ma wyższą wytrzymałość od zaprawy wapiennej i jest stosowana do wykonywania gzymsów i elementów architektonicznych wypraw. Znacznie szybciej i mocniej wiąże z drewnem i trzciną oraz daje większą gładkość powierzchni tynku. Ilość dodawanego gipsu zależała od tego na jakie podłoże lub element budynku przeznaczona była zaprawa. Na powierzchnie wewnętrzne ścian dodawano ok 0,3 części gipsu na 1 część ciasta wapiennego. Na sufity pod stropami masywnymi odpowiednio ok 0,5 części gipsu, a na wyprawy trzcinowe sufitów ok 0,75 części gipsu. Gips przyspiesza wiązanie i w ten sposób zabezpieczano się przed odrywaniem zaprawy od sufitów.

W przypadku wykonywania wypraw zewnętrznych z zapraw z wapnem hydraulicznym, zalecano ich skład objętościowy od 1 : 2 do 1 : 3,5.

Zalecano wykonywanie tynków warstwowych z różnych rodzajów zapraw w zależności od podłoża. Poniżej podane są przykładowe proporcje zapraw tynkarskich. Należy zwrócić uwagę na to, że proporcje wykonania zapraw mogły się zmieniać, na przykład w zależności od jakości spoiwa, jakości i nasiąkliwości podłoża.

Zastosowanie wapna w zaprawach tynkarskich obecnie

Obecnie do produkcji tynków wykorzystywane są spoiwa wapienne wiążące zarówno w wyniku procesu karbonatyzacji jak i procesu hydraulicznego. Wapno wapniowe (powietrzne) praktycznie wykorzystywane jest jedynie przy renowacji obiektów zabytkowych.

Dodatek cementu, niezależnie od rodzaju wapna, powoduje że wiązanie następuje głównie w wyniku procesu hydraulicznego. Dobór i proporcje spoiw, a także ich właściwości oraz zastosowanie odpowiednich dodatków i/lub domieszek wpływają na właściwości użytkowe zaprawy. Warto zaznaczyć, że obecność wapna wiążącego również poprzez karbonatyzację powoduje, że w stwardniałym tynku znajduję się niezwiązane wapno. W wypadku zarysowań tynku niezwiązane wapno uzyskuje dostęp do dwutlenku węgla z powietrza, zaczyna się proces karbonatyzacji i „naprawiania” (zamykania) rys.

Tynki ze spoiwem (spoiwami) hydraulicznym w stosunku do tynków zawierających tylko spoiwo powietrzne, charakteryzują się większą wytrzymałością i odpornością na działanie wilgoci i wody opadowej. Dlatego mogą być stosowane zarówno wewnątrz w pomieszczeniach wilgotnych, jak i na elewacjach narażonych na silne działanie wód opadowych. Tynki wykonane z wapna wapniowego (powietrznego) mają niższą wytrzymałość, ale odznaczają się optymalną przepuszczalnością pary wodnej i odpornością na zabrudzenia. Dodatkowo ze względu takie właściwości jak odporność na korozję biologiczną i uszkodzenia mechaniczne i zarysowania są najlepszym rozwiązaniem jako wykończenie powierzchni wewnętrznych nie tylko pomieszczeń mieszkalnych, ale również użyteczności publicznej.

W warunkach budowy stosowanie dodatków/domieszek niesie ze sobą duże ryzyko i nie jest zalecane. Odpowiednie właściwości zaprawy uzyskuje się poprzez różnicowanie proporcji spoiw (wapna i cementu), a także różną konsystencję.

Natomiast w przypadku produkcji zaprawy tynkarskiej w wytwórni i dostarczania jej w postaci suchej mieszanki (w workach) nad prawidłowym doborem poszczególnych składników czuwa laboratorium zakładowe. Zaprawy przygotowane fabrycznie są najczęściej przeznaczone do określonego zastosowania (np. rodzaju podłoża) i powinny być przygotowywane (ilość wody zarobowej, sposób i czas mieszania) nakładane (np. liczba warstw) i pielęgnowane zgodnie z instrukcją producenta.

Trwałość tynków cementowo-wapiennych

Trwałość tynków cementowo-wapiennych przygotowanych odpowiednio do podłoża i warunków oraz prawidłowo nałożonych i pielęgnowanych, określa się na minimum 50-80 lat.

Tynki zwykłe tradycyjnie były i są nadal wykonywane jako jedno-, dwu- lub trójwarstwowe. Liczba warstw, rodzaj i proporcje składników zaprawy tynkarskiej wynikają z wielu uwarunkowań. Wynika to na przykład:

• położenia ściany w budynku (np. funkcji pomieszczenia);
• czy jest to powierzchnia zewnętrzna czy wewnętrzna;
• w jakim stopniu tynk będzie narażony na działanie czynników atmosferycznych i uszkodzenia mechaniczne.

Jedną z podstawowych funkcji tynku jest skuteczna ochrona muru, a w konsekwencji i budynku, przed destrukcyjnym wpływem warunków środowiskowych i oddziaływań zewnętrznych (woda, wilgoć, lód, zmiany temperatury i wilgotności, promieniowanie słoneczne, zanieczyszczenia chemiczne i mikrobiologiczne, uszkodzenia mechaniczne i inne). W wypadku jakichkolwiek uszkodzeń, znacznie łatwiejsze i tańsze jest naprawienie tynku, niż muru który jest przez niego chroniony.

Wpływ wapna na właściwości tynku

Wapno jest nadal jednym z najważniejszych spoiw stosowanych w zaprawach tynkarskich. Pozwala na spełnienie wszystkich zadań i wymagań jakie są stawiane przed tynkami zewnętrznymi i wewnętrznymi na ścianach wykonanych ze wszystkich powszechnie stosowanych materiałów budowlanych.

Producenci wapna oferują różne rodzaje wapna hydratyzowanego przeznaczonego również do wykonywania zapraw tynkarskich. Wapno hydratyzowane dostarczane jest w workach. Może być stosowane do łatwego wykonania na przykład zwykłej zaprawy cementowo-wapiennej w warunkach każdej budowy i późniejszego nakładania jej zarówno ręcznie jak i mechanicznie przy pomocy agregatów tynkarskich.

Wykonane z nich tynki cementowo-wapienne:

• Łączą się dobrze ze wszystkimi rodzajami powszechnie spotykanych podłoży, czyli mają odpowiednią przyczepność do różnych rodzajów murów i betonu.
• Są odporne na korozję biologiczną, rozwój pleśni i grzybów.
• Na elewacjach trwałe zabezpieczają mur, przed wpływem różnych czynników atmosferycznych i środowiskowych takich jak woda - deszcz, wilgoć, rosa, śnieg, lód, wiatr, zanieczyszczenia powietrza, zmiany temperatury i wilgotności, światło – promieniowanie słoneczne, mikroflora. Należy przy tym pamiętać, że znakomita większość elementów murowych z jakich są wykonywane ściany, nie jest na tyle trwała, aby można było pozostawić je bez zewnętrznej warstwy osłaniającej.
• Na powierzchniach wewnętrznych bardzo dobrze wyrównują niedokładności wykonania murów, są równym podkładem pod farby i tapety.
• Trwale zabezpieczają mur przed uszkodzeniami mechanicznymi.
• Odkształcają się podobnie jak podłoże.
• Zabezpieczają ścianę przed wnikaniem wilgoci, a z drugiej strony umożliwiają, w razie zawilgocenia muru, skuteczne i szybkie jego osuszanie.
• Są mrozoodporne.
• Są paroprzepuszczalne.
• Są ognioodporne. Należy pamiętać, że im cieńszy tynk, tym jego wpływ na ognioodporność ściany, np. uszczelnienie, jest mniejszy.
• Dodatek lekkiego kruszywa lub wypełniacza do zaprawy poprawia jej izolacyjność termiczną.
• Zmniejszają zawilgocenie muru poprzez odprowadzanie z niego wody.
• Dzięki swej grubości i masie poprawiają izolacyjność akustyczną.
• Dają możliwość prowadzenia instalacji elektrycznych bez koniczności wykonywania bruzd w warstwie konstrukcyjnej ściany.
• Są na tyle elastyczne, że mają znacznie większą odporność na zarysowania niż tynki cementowe i cienkowarstwowe.
• Przy dostatecznej zawartości wapna mają właściwość samozabliźniania, czyli zamykania powstających zarysowań.