Ploché střechy - 5. část. Mikrobiologická degradace v souvrstvích plochých střech z období 60. až 80. let.

Na plochých střechách objektů z období šedesátých až osmdesátých let byl podrobně zkoumán fyzický stav materiálů jednotlivých funkčních vrstev, přičemž hlavní pozornost byla zaměřena na laboratorní zjišťování obsahu mikroorganizmů, které mohou mít negativní vliv na životnost nově přidávaných materiálů v rámci rekonstrukce střešního pláště.

Experimentální analýza fyzického stavu materiálů ve střešních souvrstvích byla provedena na vzorcích pocházejících z jednoplášťových plochých střech panelových objektů, přičemž na objektech byl nejprve zmapován celkový stav střešního pláště, podrobně prozkoumán stav hydroizolační vrstvy a zkontrolován stav nosné střešní konstrukce v podstřešních prostorách. Pro rozbor v laboratoři byly odebrány vzorky vždy ze všech vrstev těchto plášťů. Vzorky pocházely ze skladeb obdobného konstrukčního charakteru a jejich základním společným znakem bylo, že v souvrstvích nebyla navržena parotěsná vrstva, protože její celkový fyzický stav v ploše střechy a i její funkci by nebylo možné za daných podmínek u stávajícího střešního pláště náležitě ověřit. Navíc by funkční parotěsná vrstva snížila či podstatně omezila možný vstup vodní páry z interiéru do střešního souvrství a tím by tato souvrství byla z hlediska možného výskytu mikroorganizmů pravděpodobně méně riziková. Výskyt vlhkosti v materiálech střešního souvrství by byl omezen a závisel by hlavně na fyzickém stavu a funkci hydroizolačního souvrství. V laboratoři ČVUT Fakulty stavební byly prováděny rozbory všech odebraných vzorků materiálů z hlediska obsahu mikroorganizmů a následně ve specializované akreditované laboratoři firmy ELDIAG byl proveden pomocí chromatografické analýzy rozbor produktů, emitovaných ze vzorků hydroizolačního asfaltového souvrství.

Cíl rozboru odebraných vzorků

Rozbor jednotlivých vzorků materiálů odebraných ze střešních souvrství byl zaměřen na zjištění jejich fyzického stavu a u všech odebraných stavebních materiálů byl proveden rozbor, jehož cílem bylo zmapovat výskyt obsahu mikroorganizmů, jejich četnost a vzájemné souvislosti výskytu. Otisky povrchu odebraných vzorků byly provedeny na bakteriologické živné půdy. Ke kultivaci byl použit MPA agar č. 2 a CZD agar (Imuna Šárišské Michalany). Identifikace izolovaných mikroorganizmů byla provedena dle klasifikace bakterií.

Stav zkoumané střechy

Jedním ze zkoumaných objektů byl bytový dům s jednoplášťovou střechou, bez parotěsné vrstvy, s odvětrávacím systémem kanálků, vytvořených mezerami mezi jednotlivými plynosilikátovými deskami.

Stav střechy byl podle vyjádření správců domu po funkční stránce uspokojivý, bez problémů se zatékáním a bez jiných obvyklých negativních projevů v podstřešních prostorách. Při vizuálním průzkumu byla zjištěna středně pokročilá degradace pláště a hlavně jeho hydroizolační vrstvy. Hydroizolační vrstvu tvořily asfaltové pásy s nosnou vložkou nasákavou (1. a 4. vrstva - IPA) a nenasákavou (2. a 3. vrstva - Sklobit a Foalbit). Na povrchu hydroizolační vrstvy bylo zřetelné narušení povrchu pásu, vyskytovaly se zde drobné kaverny, místa s chybějící horní krycí asfaltovou vrstvou a středně rozsáhlé trhliny. Výskyt vzduchových boulí zaznamenán nebyl a lze tedy předpokládat, že vlhkostní režim souvrství pláště mohl příznivě ovlivňovat systém vzduchových odvětrávacích kanálků, vhodně orientovaný ke světovým stranám (podélná fasáda objektu je orientována na východ a západ) a zřejmě dostatečně účinný. Odebrané vzorky materiálů jednotlivých vrstev pocházely z oblasti se středně narušenou hydroizolací a vzdálené cca 150 mm od střešního vtoku.

Skladba souvrství střešního pláště

• hydroizolační vrstva: asfaltové pásy - 4 vrstvy - IPA (lepenková vložka), Sklobit (nosná skelná vložka), Foalbit (nosná hliníková vložka), IPA (lepenková vložka),
• podkladní vrstva: cementový potěr tl. 30 mm,
• tepelně izolační vrstva: plynosilikátové desky tl. 150 mm,
• spádová vrstva: škvára min. tl. 30 mm,
• nosná konstrukce: železobetonový stropní panel tl. cca 200 mm.

Zjištěný stav jednotlivých složek souvrství

Na povrchu hydroizolační vrstvy nebyly nalezeny stopy údržby asfaltovými a reflexními nátěry. Horní asfaltový pás IPA s nasákavou lepenkovou nosnou vložkou byl narušený, zkřehlý, se značnou lámavostí. Střední vrstvy s nenasákavými vložkami - skelnou a hliníkovou byly kompaktní a nedrolivé. Spodní pás byl velmi nekompaktní, drolivý, nosná vložka již bez funkce. Mezi všemi asfaltovými vrstvami byla zaznamenána vlhkost. Laboratorní rozbor souvrství opět potvrdil velice masivní výskyt bakterií (Bacillus sp.) a plísní (mikromyceta Mucor sp.),

Vyrovnávací a podkladní vrstva z cementového potěru byla relativně pevná a kompaktní. Laboratorní rozbor potvrdil přítomnost kolonií bakterií.

Tepelně izolační vrstva z plynosilikátových desek byla ve velmi dobrém stavu, materiál byl zachovaný. Při laboratorním rozboru nebyl v této vrstvě zaznamenán žádný výskyt bakterií a plísní.

Spádová vrstva vytvořená ze sypané škváry byla bez známek vlhkosti, avšak materiál byl téměř prachového charakteru. Laboratorní rozbor potvrdil výskyt bakterií.

Chromatografická analýza

Při laboratorních rozborech byl v odebraných materiálech zjištěn výskyt mikroorganizmů, přičemž jejich hustota a četnost se zásadním způsobem lišila podle materiálu a jeho polohy v celém souvrství. Jako důkaz existence aktivního výskytu mikroorganizmů v hydroizolačním souvrství a hlavně jako důkaz aktivity a „života" výše uvedených mikroorganizmů byl následně proveden velmi podrobný laboratorní rozbor asfaltového souvrství pomocí chromatografické analýzy. Chromatografická analýza je metoda využívaná v analytické a preparativní chemii, při které se dělené složky směsi distribuují mezi fázi stacionární (nepohyblivou) a mezi fázi mobilní (pohyblivou), která plynule protéká jedním směrem a unáší složky směsi. Při plynové chromatografii se do směsi vpouští plyn, který unáší jednotlivé složky směsi různou rychlostí, neboť jsou různě zadržovány stacionární fází. Na konci se umístí měřící zařízení, které zaznamenává koncentrace každé složky či objemu mobilní fáze. Odebrané vzorky byly analyzovány ve specializované akreditované laboratoři firmy ELDIAG na plynovém chromatografu Hewlett Packard 5840.

Rozbor výsledků analýzy

Z naměřených hodnot emisí - produktů je patrné, že s časem postupně docházelo ke zvyšování množství emisí některých plynů - hlavně oxidu uhličitého, částečně dusíku a naopak k poklesu obsahu kyslíku. Jedná se o charakteristické projevy vyskytujících se mikroorganizmů. U vzorku č. 5 byl zaznamenán navíc i výskyt metanu, který potvrdil předpoklady, stanovené na základě laboratorních rozborů. Metan zřejmě vzniká na vrub CO₂ uvolněného při oxidaci organického substrátu, např. kyseliny máselné, časté při anaerobních oxidacích, což je typické pro poměry v asfaltovém souvrství. Ověřování přítomnosti aktivních mikroorganizmů ve stavebním materiálu metodou měření tvorby CO₂ je běžné potvrzení jejich výskytu a svědčí o probíhajících metabolických procesech v materiálu. Na tomto základě lze konstatovat přítomnost aktivních mikroorganizmů. U vzorku č. 2 byl v počátcích kultivace zaznamenán i acetylen, propan a propylen, ale v pozdějších fázích měření tyto zplodiny zmizely. U vzorků č. 3 a č. 4 nebyla patrna žádná mikrobní aktivita.

Z výše uvedených rozborů stavu střešních souvrství je patrno, že na nich dochází k četným projevům degradace.

Zjištěné skutečnosti

• vizuální stav jednotlivých zkoumaných materiálů byl zcela rozdílný a v relativně nejhorším fyzickém stavu byla vždy hydroizolační vrstva z asfaltových pásů z oxidovaného asfaltu s nosnými vložkami z nasákavých i nenasákavých materiálů,
• nejvíce narušen byl vrchní pás, kde místy zcela chyběla horní krycí vrstva, vyskytovaly se četné trhliny, kaverny, puchýře, kry odlupujícího se asfaltu, netěsné spoje pásů, ojediněle boule apod. Stav zdegradované hydroizolační vrstvy umožňoval vstup vody do souvrství střešního pláště, byl zaznamenám masivní výskyt mikroorganizmů, přičemž nejhorší situace byla u pásů s nosnou vložkou z nasákavého materiálu,
• nejmasivnější výskyt plísní byl podobně jako u bakterií zaznamenán v prostoru asfaltového souvrství a v některých monolitických betonových vrstvách a v násypech. Plísněmi byly napadeny rovněž vrstvy bezprostředně sousedící s uvedenými problémovými vrstvami. V ostatních materiálech, např. v tepelně izolačních byl výskyt mikroorganizmů výrazně nižší,
• na možné projevy degradace v souvrstvích mohou mít vliv rovněž chemické procesy, které vznikly v důsledku chybného projektového návrhu, nevhodných materiálových kombinací způsobených nedostatečnou znalostí vlastností použitých materiálů - v té době nově zaváděných a jejich vzájemných interakcí. Negativně mohou působit na hydroizolační vrstvu i některé vnější chemické vlivy.

Závěr

Vznik, rozvoj a stupeň četných poruch celistvosti hydroizolační vrstvy z asfaltových pásů, zatékání a současný výskyt zkondenzované vlhkosti v prostoru souvrství střešního pláště ovlivňují fyzický stav a funkci všech ostatních vrstev ve střešním plášti. Nejproblémovější částí z celého střešního souvrství je hydroizolační vrstva, složená z pásů z oxidovaného asfaltu a s nasákavými nosnými vložkami. V těchto materiálech probíhají pomalé chemické i biologické degradační procesy, které ovlivňují fyzický stav a funkčnost. Na výše uvedená laboratorní zjištění navázala další experimentální část, ve které byly zkoumány materiálové varianty skladby pro rekonstrukce a jejich optimalizace. Výsledky těchto provedených laboratorních simulací budou popsány v některém z následujících čísel tohoto časopisu.