Wpływ jakości wbudowania stolarki otworowej z drewna na jej trwałość użytkową

Aktualne badania naukowe i doświadczenia fachowe, potwierdzają, że obecnie nowoczesne okna i drzwi wykonane z drewna tzw. "klejonki", spełniają wszystkie wymagania techniczne, stawiane stolarce otworowej w budownictwie nie tylko mieszkaniowym. Podstawowym jednak warunkiem jest prawidłowe jej wbudowanie w otwory budowlane, właściwe użytkowanie i prawidłowa jej okresowa konserwacja. Szczególnie istotne są warunki klimatyczne wewnętrzne i zewnętrzne pomieszczeń budynku w budowie i jakość wbudowania, ponieważ one decydują o trwałości stolarki w użytkowaniu. Otwory budowlane przed montażem stolarki powinny być odpowiednio przygotowane, posiadać odpowiednie wymiary i kąty. Szerokość każdego otworu powinna być większa o 3-4 cm od szerokości ościeżnicy (po 1-2 cm z każdej strony), zaś wysokość o 6-8 cm. Kąty otworów powinny posiadać 90 stopni, a przekątne mogą się różnić tylko o 1 cm. Poza tym niedopuszczalne jest obudowywanie ościeżnicy, w czasie budowania murów, ponieważ grozi to nawilgoceniem stolarki i przemieszczaniem się naprężeń z konstrukcji murowych na stolarkę, która wówczas nie może w pełni spełniać swoich funkcji użytkowych. Wynika to z tego, że ciasno osadzona stolarka, powoduje, że wszelkie ruchy (odkształcenia) elementów budynku przenoszą się na ramę ościeżnicy, powodując jej uszkodzenia, a przede wszystkim stwarzają trudności w otwieraniu i zamykaniu skrzydeł okiennych.

Poza wieloma obowiązującymi wymaganiami w zakresie poprawnego wbudowania stolarki otworowej, wykonanej z drewna jak; prawidłowego ustawienia ościeżnicy w otworze, trwałego jej zamocowania i zastosowania właściwych izolacji przeciwwilgotnościowych i np. cieplnych, charakteryzujących się współczynnikiem izolacyjności cieplnej 1,9, należy przeprowadzić dokładną regulację okuć obwiedniowych. Przed tymi jednak ważnymi czynnościami, należy przede wszystkim sprawdzić czy budynek został technicznie przygotowany do wykonania prac montażowych stolarki otworowej tj. czy wykonane zostały wszystkie prace mokre; tynkarskie i posadzkarskie wewnątrz budynku? W praktyce zawodowej, co z przykrością należy stwierdzić, zdarzają się przypadki, co jest największym błędem, osadzanie okien z drewna w otworach budynku, w okresie jesienno-zimowym (fot. 1) bez wykonania prac tynkarsko-posadzkarskich. Takie postępowanie ekip montażowych odpowiedzialnych za jakość wbudowania stolarki i jej trwałość z tego tytułu, jest wysoce niedopuszczalne i powoduje poważne zniszczenie stolarki.

fot.1

Powszechnie wiadomo, że z chwilą wykonywania prac murarskich wewnątrz pomieszczeń budynku, następuje proces zawilgacania powietrza i tworzy się mikroklimat mokry sięgający nawet 95% względnej wilgotności powietrza. W wyniku tego, następuje zachwianie się równowagi higroskopijnej drewna stolarki otworowej, która zwiększa wilgotność nawet do 24%. Z kolei ponadnormatywna wilgotność drewna powoduje, że drewno pęcznieje i zwiększa odpowiednio swoje wymiary, co powoduje zrywanie spoin klejowych na połączeniach czopowych (ramiaków), spowodowane rozszerzalnością objętościową elementów konstrukcyjnych i przemieszczaniem się ich względem siebie.
Rozmiary spęcznienia drewna stolarki mogą być różne i są uzależnione od stopnia nawilgocenia i budowy anatomicznej drewna oraz kierunku przebiegu włókien. Z nauki o drewnie, wiadomo, że zjawisko pęcznienia drewna ściśle jest powiązane ze zjawiskiem kurczenia się, które występuje podczas wysychania drewna. Stąd współczynnik kurczliwości i pęcznienia drewna ma te same wartości i oznacza, że jest to wielkość skurczu lub spęcznienia liniowego lub objętościowego, odpowiadająca zmianie wilgotności drewna o 1%

rys.1

Przebieg krzywych kurczliwości drewna np. sosnowego, które jest powszechnie stosowane w elementach konstrukcyjnych stolarki otworowej, obrazują również wykresy (rys.1). Jak wynika z danych zawartych w tabeli i na wykresach, to największy skurcz występuje w układzie objętościowym i stycznym kierunku przebiegu włókien. Stąd ramiaki wykonane z drewna tzw. "klejonki" dla potrzeb stolarki okiennej (fot. 2) są cennym materiałem konstrukcyjnym, ponieważ ramy wykonane z tego materiału są odporniejsze na zjawiska pęcznienia i kurczenia się ich drewna. Elementy warstwowo sklejane działają w sposób tłumiący na te niekorzystne zjawiska.

rys.2

Znając np. wymiary ramiaka, który uległ spęcznieniu oraz wartość współczynnika kurczliwości i wilgotność drewna można w przybliżeniu wyliczyć wzorem matematycznym jego liniowe spęcznienie:
Dane do wyliczeń
S - spęcznienie liniowe drewna ramiaka o szerokości 60 mm,
SZ - szerokość ramiaka np. wzdłużnego skrzydła okna (60 mm),
WD - wilgotność drewna ramiaka w chwili badania - (24%),
WT - wilgotność techniczna drewna ramiaka (zgodna z PN - 14%),
PS - współczynnik spęcznienia (kurczliwości) drewna sosnowego ramiaka - (0,31),

Z wyliczeń opartych na danych i zaczerpniętych z ekspertyzy jakościowej autora, wynika, że ramiak wzdłużny o szerokości 60 mm, skrzydła okiennego powiększając wilgotność powyżej normatywnej o 10% spęczniał w wyniku zawilgocenia o 1,86 mm. Jest to wartość wymiarowa, która wystarczy do zlikwidowania dopuszczalnego luzu lub przekroczenia dopuszczalnej odchyłki wymiarowej zgodne z PN i może uniemożliwić lub utrudnić otwieranie skrzydła okiennego.

Zawilgocona i spęczniała stolarka otworowa w otworach budynku, w pierwszej fazie charakteryzuje się takimi wadami technicznymi jak;
- skrzydła okienne nie otwierają się i nie zamykają,
- w układach konstrukcyjnych skrzydeł i ościeżnic wyczuwa się naprężenia,
- występują przebarwienia w powłokach malarskich,
- występują plamy powstałe w wyniku rozwoju grzyba sinizny.
Praktyka zawodowa wykazała również, że po fazie zamoczenia i spęcznienia drewna stolarki otworowej, następuje faza wysychania jej. Proces wysychania na ogół trwa powoli, ponieważ drewno nawilgaca się szybciej niż traci wilgotność. Wynika to z jego budowy anatomicznej i takich czynników hamujących jak powłoki malarskie oraz anizotropia zjawiska kurczenia się. W wyniku anizotropii skurczu drewna, ramiaki stolarki nie tylko zmniejszają swoje wymiary, ale ulegają zjawisku paczenia się, które jest następstwem nierównomiernego skurczu.

rys.3

Wprawdzie ramiaki sklejane z trzech elementów tzw. "klejonka" są odporniejsze na zjawisko paczenia, ale badania techniczne wykazały już nieraz, że są również podatne, szczególnie wbudowane w drzwiach czy oknach tarasowych, balkonowych (fot. 3). Stąd w miarę wysychania drewna w stolarce otworowej uwidaczniają się takie wady jak;
- spaczenia, a nawet zwichrowania ramiaków (fot. 4),
- rozszczelnienia na szczelinach przylgowych,
- luzy w połączeniach czopowych złącz narożnikowych,
- częściowa utrata przyczepności powłok malarskich,
- przebarwienia i plamy powłok malarskich,
- szorstkość, złuszczenia i odpryski powłok malarskich,
- korozja okuć okiennych czy drzwiowych.

rys.4

Wszystkie wady jakie ujawniają się po procesie wysychania drewna stolarki otworowej są niedopuszczalne, a szczególnie dotyczące zniszczenia powłok malarskich, ponieważ powodują one utratę własności odpornościowych na działanie wilgoci w postaci opadów atmosferycznych oraz promieni słonecznych, szczególnie promieni UV. Zmiany wymiarowe i zniszczenia powłok malarskich, następują na skutek procesu kurczenia się drewna podczas jego wysychania. Powstałe naprężenia w czasie skurczu, niszczą wiązania adhezyjne powłok malarskich i powodują utratę przyczepności warstwy malarskiej podkładowej do drewna lub nawierzchniowej do podkładowej. Zjawiska te występują, szczególnie wówczas kiedy stolarka nie jest wykończona właściwymi lakierami pigmentowymi, białymi o grubości 100-120 mikronów, które po utwardzeniu dają powłokę malarską hydrofobową, paroprzepuszczalną, elastyczną i odporną na promienie UV.
Doprowadzenie zawilgoconej stolarki otworowej do pierwotnego stanu technicznego, by spełniała swoje funkcje użytkowe jest bardzo trudne i wymaga szeregu napraw, wymian elementów konstrukcyjnych, a nawet całych zespołów okiennych. W każdym przypadku z jakimi spotkał się autor w ramach odbiorów jakościowych, winę wadliwego wbudowania stolarki otworowej, szczególnie okien, ponosił wykonawca prac montażowych. Zalecenia co do usunięcia wad są zawsze takie same, pozostawienie stolarki do czasu obniżenia jej wilgotności do normatywnej. Natomiast po osiągnięciu jej, należy dokonać dokładnego odbioru jakościowego i określić jej stan techniczno-użytkowy. W odbiorze zgodnie z PN, należy uwzględnić takie zagadnienia jak; stabilność konstrukcji i wymiary, prostokątność i płaskość skrzydeł, sprawność działania i regulacja okuć oraz stan techniczny powłok malarskich.
W protokole odbioru muszą być również zalecenia co do sposobu i technologii usunięcia stwierdzonych wad technicznych i usterek.
W artykule przedstawiłem najważniejsze zagadnienia i zjawiska fizyczno-techniczne jakie zachodzą w drewnie stolarki otworowej, w przypadku wadliwego jej wbudowania, by uczulić na te tematy, przede wszystkim ekipy montujące stolarkę oraz nadzorujących - inspektorów nadzoru i kierowników budowy. Poza tym każdy inwestor - przyszły użytkownik, powinien również czynić starania, by jego okna zostały zamontowane właściwie, zgodnie z zaleceniami ich producenta, ponieważ to gwarantuje dobrą trwałość użytkową na wiele lat.

Inż. Zbigniew Gęsiński
Fot. autora
Rys. F. Krzysik - Nauka o drewnie