Mur to konstrukcja wykonana z elementów murowych, łączonych ręcznie z użyciem zapraw budowlanych. Elementy murowe mogą być ceramiczne, wapienno-piaskowe, ze zwykłego betonu, z lekkich betonów kruszywowych, z betonu komórkowego i z naturalnych kamieni. Z kolei obiekt, w którym ściany konstrukcyjne wykonane są z murów, nazywamy budynkiem murowanym.

Ściany to elementy konstrukcyjne przenoszące obciążenia (przede wszystkim pionowe) i oddzielające pomieszczenia między sobą lub od środowiska zewnętrznego. W zależności od usytuowania ścian w budynku, wyróżnia się ściany zewnętrzne i wewnętrzne. Ściany zewnętrzne – ze względu na funkcje statyczne – mogą być ścianami nośnymi lub osłonowymi.

Ściany nośne przenoszą obciążenia pochodzące z dachu, ze stropów i balkonów na fundamenty. Ściany zewnętrzne dodatkowo przenoszą obciążenia poziome od parcia i ssania wiatru. Natomiast ściany osłonowe nie są obciążone stropami. Wśród ścian wewnętrznych wyróżnia się ściany nośne i działowe. Osobny rodzaj stanowią ściany kominowe. W dalszej części niniejszego artykułu zostaną omówione ściany wykonane z ceramicznych elementów murowych.

Ściany zewnętrzne

W okresie ostatnich 20 lat innowacje w budownictwie murowym dotyczyły – oprócz elementów wykończeniowych – właściwie jedynie ścian zewnętrznych. Pozostałe elementy konstrukcyjne budynków, tj. fundamenty, ściany wewnętrzne nośne, stropy i dachy nie uległy większym zmianom.

Głównym powodem postępu technicznego w tej dziedzinie jest stawianie ścianom bardzo ostrych wymagań związanych z zapewnieniem bezpieczeństwa konstrukcji, wysokiej izolacyjności technicznej i akustycznej, odporności na oddziaływanie środowiska zewnętrznego i odporności ogniowej.

Dodatkowe uwarunkowania, które należy zapewnić to:
• możliwość kształtowania przestrzeni i architektonicznego wyrazu;
• ekonomika, trwałość i łatwość montażu;
• wymagania ochrony środowiska naturalnego;
• kształtowanie mikroklimatu w budynku i ochrona zdrowia jego mieszkańców.

ŚCIANA JEDNOWARSTWOWA
1 - mur z elementów ceramicznych np. pustaków poryzowanych
2 – tynk cementowo-wapienny zewnętrzny
3 – tynk wapienny wewnętrzny

ŚCIANA DWUWARSTWOWA (OCIEPLONA)
1 – mur z pustaków ceramicznych
2 – termoizolacja (np. styropian, wełna mineralna)
3 – wykończenie wewnętrzne (np. tynk, boazeria, płyty gipsowo-kartonowe)
4 – warstwa ochronna

ŚCIANA TRÓJWARSTWOWA
1,2,3,4 – jak dla ściany dwuwarstwowej
5 – murowana warstwa zewnętrzna np. z cegły budowlanej

ŚCIANA WIELOWARSTWOWA ZE SZCZELINĄ WYPEŁNIONĄ WARSTWĄ POWIETRZA
1,2,3 – jak dla ściany dwuwarstwowej
4 – warstwa zewnętrzna osłonowa np. mur z klinkieru
6 – szczelina wypełniona warstwą powietrza

Rys.1. Schematy ścian zewnętrznych

Ściany jednowarstwowe

Ściany jednowarstwowe wymurowane są z jednego rodzaju elementów murowych na całej grubości ściany. Dla spełnienia wymogów normy „Ochrona cieplna budynków”, wyroby do budowy tego rodzaju ścian winny się charakteryzować dobrymi własnościami cieplno-wilgotnościowymi. Wyroby o takich parametrach to ceramiczne pustaki poryzowane.

Konstrukcja tych wyrobów pozwala na szybkie murowanie ścian bez spoin pionowych w systemie na suchy styk lub na wpust-wypust, przy zastosowaniu zapraw i tynków ciepłochronnych o współczynniku przenikania ciepła U = 0,31 W/m²K przy długości pustaków L = 440 mm oraz – U = 0,35 W/m²K przy L = 360 mm, a przy zastosowaniu spoin cementowo-wapiennych: U = 0,40 ÷ 0,45 W/m²K przy długości pustaków L = 398 mm.

Ściany dwuwarstwowe

Rys. 2. Przykładowe rozwiązanie ściany dwuwarstwowej

Ściany dwuwarstwowe (ściany ocieplone) to mury wykonane z jednorodnego rodzaju elementów murowych, do których od strony zewnętrznej mocuje się izolację termiczną i lekką zewnętrzną okładzinę chroniącą termoizolację przed zniszczeniem. Przykładowe rozwiązanie ściany ocieplonej przedstawiono na rysunku 2.

Głównym zadaniem znajdującej się od strony wewnętrznej warstwy murowej jest przeniesienie obciążeń ze stropów i innych elementów konstrukcyjnych na fundamenty. Warstwa ta przenosi również ciężar termoizolacji i zewnętrznej okładziny.

Umieszczenie termoizolacji od strony zewnętrznej, chroni ścianę zimą przed przemarzaniem, a latem - przed nadmiernym jej nagrzaniem. Zastosowanie izolacji termicznej o odpowiedniej grubości pozwala w prosty sposób na uzyskanie wartości współczynnika przenikania ciepła U do wartości nawet poniżej 0,30 W/m²K.

W zależności od wytrzymałości zastosowanych elementów murowych, ściany te nadają się zarówno do budynków parterowych, jak i wysokich. Ściany te charakteryzują się łatwością wykonawstwa: najpierw muruje się jednorodną warstwę nośną wszystkich ścian budynku, następnie mocuje się materiał termoizolacyjny i na końcu wykonuje się zewnętrzną warstwę ochronną. Wadą tego rozwiązania jest stosunkowo mała trwałość. Cienka warstwa ochronna (osłonowa) nie chroni w zadowalający sposób termoizolacji przed zniszczeniem na skutek działania czynników zewnętrznych, takich jak: mróz, wiatr i uderzenia.

Ściany trójwarstwowe

Ściany trójwarstwowe składają się z dwóch warstw murowych wymurowanych w odległości 5 ÷ 15 cm od siebie i połączonych ze sobą kotwami. Powstałą między murami szczelinę wypełnia się całkowicie lub częściowo materiałem termoizolacyjnym.

W tego typu ścianie występuje wyraźny rozdział funkcji poszczególnych jej warstw:
• warstwa wewnętrzna – konstrukcyjna – przenosi obciążenia pionowe i poziome;
• warstwa środkowa – termoizolacyjna – zapewnia odpowiednią izolacyjność cieplną ściany jako przegrody zewnętrznej;
• warstwa zewnętrzna – osłonowa – chroni ścianę przed wpływami zewnętrznymi.

Ściany trójwarstwowe charakteryzują się tak samo dobrymi wskaźnikami wytrzymałościowymi i termoizolacyjnymi, jak ściany dwuwarstwowe, przy dużo większej ich trwałości (ok. 100 ÷ 150 lat). W związku z tym, że każda warstwa ściany trójwarstwowej ma inne zadanie do spełnienia, możliwe jest optymalne ich zaprojektowanie, a tym samym optymalizacja całej przegrody.

Wewnętrzna warstwa konstrukcyjna

Wewnętrzna warstwa konstrukcyjna przenosi na fundamenty obciążenia pionowe od konstrukcji dachu i stropów oraz obciążenia poziome (np. parcie wiatru), przekazywane za pośrednictwem kotew z warstwy osłonowej. Jednocześnie nie jest ona narażona na wpływ czynników atmosferycznych.

Dlatego też, praktycznie jedyny wymóg stawiany tej warstwie, to odpowiednia wytrzymałość na ściskanie. W celu poprawienia izolacyjności całej przegrody, warstwę nośną wykonuje się z pustaków, które oprócz odpowiedniej wytrzymałości, charakteryzują się również dobrą izolacyjnością termiczną. Warstwę tę wykonuje się z pustaków szczelinowych typu: Max, U i Sz oraz z cegieł kratówek (K-2, K-3), a bardziej obciążone fragmenty muru (np. filarki międzyokienne) – z cegły pełnej. Zastosowanie konkretnego rodzaju wyrobu zależy w dużej mierze od lokalnych tradycji i dostępności na rynku.

Zewnętrzna warstwa osłonowa

Zadaniem zewnętrznej warstwy osłonowej jest ochrona ściany przed wpływami atmosferycznymi i przenoszenie obciążeń poziomych od parcia i ssania wiatru na inne elementy konstrukcji budynku. Warstwa ta nie jest obciążona stropami. Elementy warstwy osłonowej muszą być odporne na działanie mrozu i wilgoci atmosferycznej oraz duże wahania temperatury. Z tego względu, najlepiej nadają się tu cegły elewacyjne (licowe) i klinkierowe. W tym przypadku, ściany oczywiście nie tynkuje się od zewnątrz. Możliwe jest również wykonanie warstwy osłonowej ze zwykłej cegły pełnej lub kratówki. Konieczne jest wówczas ułożenie tynku lub innej warstwy wykończeniowej np. płytek elewacyjnych.

Szczelina

Szczelina wewnątrz ściany może być całkowicie lub częściowo wypełniona materiałem termoizolacyjnym. Materiał termoizolacyjny w postaci płyt lub mat mocuje się do wewnętrznej, konstrukcyjnej ścianki za pomocą kotewek i „szpilek” z nakładką dystansową lub jest on przyklejany miejscowo. W Polsce praktycznie tylko styropian, wełna mineralna i szklana mają odpowiednią skuteczność izolacyjną i – z tego względu – zaleca się stosowanie tych materiałów do ścian warstwowych.

Rys. 3. Przykładowe rozwiązanie ściany trójwarstwowej ze szczeliną wypełnioną materiałem termoizolacyjnym

Najbardziej prawidłowe jest projektowanie ścian warstwowych ze szczeliną niewypełnioną w pełni materiałem termoizolacyjnym, a więc – z pozostawieniem pustej szczeliny wypełnionej warstwą powietrza. Szczelina ta, usytuowana od strony zewnętrznej, powinna być przewietrzana (wentylowana) powietrzem napływającym z zewnątrz przez puste, niewypełnione zaprawą „spoiny” w dolnej warstwie muru i wypływającym górą pod okapem. Zadaniem tej szczeliny jest odprowadzenie pary wodnej (pochodzącej z wnętrza domu), wykraplającej się na styku ścianki osłonowej i termoizolacji, dzięki czemu nie dochodzi do jej zawilgocenia. Brak wentylowanej szczeliny może powodować zawilgocenie materiału termoizolacyjnego, również na skutek przedostającej się wilgoci bezpośrednio ze ścianki zewnętrznej od opadów atmosferycznych. Zawilgocenie termoizolacji znacznie pogarsza izolacyjność cieplną ściany, prowadzi do zwiększenia strat ciepła w pomieszczeniach, a tym samym – do zwiększenia kosztów ogrzewania budynku. Ponadto, elementy murowe stykające się przez dłuższy czas z zawilgoconą termoizolacją w okresach obniżonych temperatur są narażone na destruktywne działanie zamarzających, znajdujących się w porach muru drobin wody. Natomiast w okresie letnim, szczelina wypełniona warstwą powietrza wentyluje i chłodzi warstwę muru osłonowego (np. z klinkieru), zapobiegając powstawaniu nadmiernych naprężeń termicznych w tej warstwie, mogących prowadzić do zarysowań termicznych przy dużym nasłonecznieniu.

Skutecznie działająca wentylacja szczeliny wypełnionej warstwą powietrza, znacznie zwiększa trwałość całej ściany. Przestrzeń wentylowana powinna mieć szerokość minimum 4 cm. Otwory wlotowe powietrza u dołu i wyloty u góry ściany powinny mieć łączny przekrój 10 cm² na pasmo muru o szerokości 1 m. Otwór wlotowy można uzyskać np. przez niezapełnienie spoiny pionowej między cegłami lub wmurowując cegłę kratówkę albo dziurawkę na rąb w ściance osłonowej i nie tynkując ściany w tych miejscach. Na rysunkach 3,4 i 5 przedstawiono przykładowe rozwiązania wielowarstwowych ścian zewnętrznych.

Rys. 4. Przykładowe rozwiązanie ściany wielowarstwowej z wentylowaną szczeliną wypełnioną warstwą powietrza

Rys. 5. Przykładowe rozwiązanie ściany wielowarstwowej z wentylowaną szczeliną wypełnioną warstwą powietrza o warstwie zewnętrznej z cegły klinkierowej

Kotwy

Wspomniano już wyżej, że warstwy murowe w ścianach wielowarstwowych łączy się za pomocą kotew, których celem jest przenoszenie obciążeń poziomych od wiatru z warstwy osłonowej na wewnętrzną warstwę konstrukcyjną. Kotwy powinny być wykonane ze stali nierdzewnej. Łączny przekrój kotew powinien wynosić 0,6 cm² na 1 m² ściany i powinno ich być nie mniej niż 5 na 1 m² muru, przy maksymalnej odległości między nimi 75 cm w poziomie i 50 cm w pionie. W narożnikach oraz przy otworach okiennych i drzwiowych należy ułożyć dodatkowe kotwy. Schemat rozmieszczenia kotew przedstawiono na rysunku 6, a w tabeli 1 ujęto ich rozstaw w zależności od szerokości szczeliny i grubości ścianki osłonowej.

Oprócz właściwego rozstawu kotew, istotne jest również ich położenie w przekroju ściany. Ponieważ ścianka osłonowa i ścianka konstrukcyjna murowane są z różnych elementów, nie zawsze dobranych pod względem wysokości, należy dążyć do tego, aby te spoiny, w których umieszcza się kotwy, miały równy poziom.

W poziomach, gdzie jest to niemożliwe, należy wygiąć kotwy ze spadkiem na zewnątrz (w celu odprowadzenia ewentualnych skroplin jak najdalej od termoizolacji).

Minimalna długość zakotwienia kotew w warstwach murowych wynosi 50 mm.

W murach z wentylowaną szczeliną wypełnioną warstwą powietrza, kotwy powinny być zaopatrzone w kapinos i tak ułożone w murze, aby kapinos znajdował się w tej szczelinie. Zadaniem kapinosa jest niedopuszczenie do przepływu wody po kotewce ze ścianki osłonowej do konstrukcyjnej.

Woda zatrzymuje się na kapinosie i skapuje w wentylowaną szczelinę wypełnioną warstwą powietrza, skąd częściowo jest odparowywana, a jej nadmiar, który gromadzi się na dole na warstwie izolacji przeciwwilgociowej, odprowadzany jest na zewnątrz ściany przez otwór odpływowy.

Rys. 6 Schemat rozmieszczenia kotew w ścianie warstwowej

WIDOK
A) kotwa
B) otwór okienny
s - szerokość szczeliny wypełnionej warstwą powietrza

PRZEKRÓJ
1 - mur zewnętrzny
2 - mur wewnętrzny
3 - dopuszczalne wygięcie kotwy
4 - prawidłowe położenie kotwy

mgr inż. Jarosław Trambacz
Biuro Obsługi Inwestycji „Cerprojekt” w Poznaniu
Ceramika Budowlana nr 4/2004