BETON KOMÓRKOWY
Wstęp
Dlaczego beton komórkowy?
• Polska w roku 2000 z produkcją ponad 4,5 mln m
3
betonu
komórkowego wysunęła się na pierwsze miejsce w Europie, przed
Niemcami, chociaż jeszcze w 1998 r. minimalnie przegrywaliśmy z
nimi.
Produkcja
betonu
komórkowego
w Polsce w 1991 roku wynosiła 3 mln metrów sześciennych, zaś w
1999 osiągnęła prawie 4,5 mln metrów sześciennych przy spadku
budownictwa
w stosunku do 1991 roku. Największą produkcję betonu komórkowego
niezbrojonego wykonują:
Polska - 4.850,000 m
3
- 32 wytwórnie
Niemcy - 3.800,000 m
3
- 37 wytwórni
Anglia - 2.950,000 m
3
- 10 wytwórni.
•Materiał ten aktualnie oferowany przez przedsiębiorstwa posiada
znacznie lepszą niż jakość oferowany nawet kilka lat wcześniej.
Wynika
to
głównie
z zastosowania w 12 fabrykach nowego węzła krojenia, co umożliwiło
znaczną poprawę zwłaszcza gładkości powierzchni i dokładności
wymiarów (tolerancja od 0,5 mm do 1,0 mm). Można przyjąć że ok.
30% produkcji to wyroby nadające się do klejenia. Elementy te w
murze można łączyć za pomocą cienkiej zaprawy klejowej uzyskując
bardzo gładkie ściany. Do wykonania 1 m
2
potrzeba mało elementów,
ponadto rozprowadzenie zaprawy jest bardzo łatwe. Samą zaprawę
klejową można wymieszać na wznoszonej kondygnacji.
2
•Produkowane są również elementy profilowane (z wpustami i wypustami
oraz kieszeniami montażowymi), pozwalające na łączenie ich murze na
pióro
i wpust, dzięki czemu eliminuje się spoinę pionową.
•Właściwości izolacyjności termicznej betonu komórkowego redukują
potrzebę ogrzewania i chłodzenia zmniejszając tym samym emisję
dwutlenku węgla, często nie jest wymagane stosowanie dodatkowych
materiałów izolacyjnych. Dzięki swojej porowatej strukturze efektywność
termiczna betonu komórkowego jest 2-4 razy wyższa niż cegły
ceramicznej. Beton komórkowy charakteryzuje się także dobrą
izolacyjnością akustyczną
•Beton komórkowy ma najkorzystniejsze własności izolacji termiczne
(0,15 do 0,29 W/mK) przy równoczesnej znacznej wytrzymałości (2,0 do
7,0 MPa) nie osiąganej w innych, równie lekkich materiałach. Ma
porowatość całkowitą rzędu 60 do 80%. Około 20-40% stanowi ciało stałe
otaczające różnej wielkości pory, podobne do gąbki.
•Łatwość obróbki wyrobów z betonu komórkowego pozwala na dokładne
cięcie
co
minimalizuje
powstawanie
odpadów
i
daje
niską
pracochłonność.
•Zapotrzebowanie surowców i energii potrzebnej do wytworzenia 1m
3
betonu komórkowego jest niewielkie w porównaniu do innych materiałów
budowlanych. Podczas procesu produkcyjnego nie powstają żadne gazy
toksyczne ani zanieczyszczenie wody; odpady produkcyjne podlegają
całkowitemu recyklingowi. Wykorzystanie do produkcji popiołów lotnych
sprawia, że materiał ten można określić jako ekologiczny.
3
• Doskonała odporność ogniowa betonu komórkowego zapewnia
największe bezpieczeństwo ogniowe. Ze względu na swój całkowicie
mineralny skład, beton komórkowy jest klasyfikowany jako niepalny
materiał budowlany. Jest on zarówno ognioodporny do temperatury
1200°C oraz, w przeciwieństwie do innych materiałów budowlanych,
żaroodporny.
• Beton komórkowy może więc być stosowany na ściany ogniowe,
zabezpieczające przed rozprzestrzenianiem się ognia a tym samym
chroniąc życie i cenny dobytek. Zasadniczo ściana ogniowa powinna się
utrzymać przez 30-240 minut, natomiast badania wykazały, że ściana
ogniowa z betonu komórkowego o grubości zaledwie 150 mm może
przetrzymać co najmniej 360 minut.
• W warunkach rzeczywistego pożaru ściana ogniowa z betonu
komórkowego przetrzymała w stanie nienaruszonym nawet 120 godzin.
• Wykonywanie zewnętrznych ścian z betonu komórkowego, w
uzupełnieniu do wewnętrznych ścian ogniowych, znacząco wpływa na
bezpieczeństwo ogniowe, ponieważ większość pożarów zaczyna się na
zewnątrz.
• Beton komórkowy to materiał o największej izolacyjności cieplnej wśród
stosowanych do murowania ścian. Paroprzepuszczalność ścian z betonu
komórkowego umożliwia ich oddychanie, zapewniając pomieszczeniach
dobry mikroklimat. Mały ciężar własny ścian z betonu komórkowego
minimalizuje wymiary fundamentów, co oznacza kolejną oszczędność.
• Doświadczenia tureckie w strefie dotkniętej trzęsieniem ziemi dowodzą,
że beton komórkowy najlepiej wytrzymał wstrząsy sejsmiczne. Domy
wybudowane z niego uległy stosunkowo najmniejszym zniszczeniom.
4
Historia betonu komórkowego
Wytwarzanie betonu komórkowego z naturalnych surowców, odpowiednio
spulchnionych w celu uzyskania struktury komórkowej, znane było w końcu
XIX wieku. Najstarsze patenty, pochodzą z 1890 roku (Niemcy), z 1910 roku
(Norwegia), z 1921 roku (Dania), z 1924, 1931 roku (Szwecja). Spulchnianie
betonu komórkowego przez użycie proszku aluminiowego opracowali
Amerykanie Aylsworth i Dyer w 1914 r. Przemysłową produkcję podjęto
najwcześniej w Szwecji, gdzie na początku lat 30-tych XX wieku, chcąc
chronić lasy w królestwie król Szwecji nakazał rozpoczęcie poszukiwania
innych materiałów budowlanych o równie dobrych właściwościach
cieplnych, łatwo obrabialnych, niepalnych i trwałych. Rozwój betonu
komórkowego zapoczątkowała w 1929 roku firma Ytong w Szwecji, a w
1934 r. - firma Siporex, również w Szwecji. W 1943 r. do obu firm dołączyła
firma
Hebel
w Niemczech. Najkorzystniejszy sposób utwardzania betonu komórkowego
za pomocą pary wodnej w autoklawach opracował Szwed Erikson.
W Polsce już w 1949 r. w wytwórni cegły silikatowej w Redzie uruchomiono
pierwszą eksperymentalną produkcję betonu komórkowego. Prapremiera
produkcji tego materiału w Polsce odbyła się 15 lipca 1951 roku.
Produkcja
autoklawizowanego betonu komórkowego w Polsce ma już za sobą przeszło
pięćdziesięcioletnią tradycję. Wybudowano 30 wytwórni o zdolności
produkcyjnej ok. 5 mln m
3
rocznie. Ten rekordowy poziom produkcji
osiągnięto w 1975 r. Wyeksportowano 36 wytwórni o wydajności przeszło
4 mln m
3
(do Czech, Słowacji, dawnego ZSRR, Rumunii, Węgier, Egiptu,
Iraku, Indii i Chin). Opracowano i wdrożono system budownictwa z
elementów zbrojonych z betonu komórkowego (SEG).
5
Najważniejsze fakty z historii betonu komórkowego
Rok Nazwa
technolo
gii
Kraj
Podstawowe
spoiwo
Surowce,
kruszywo
Sposób przygotowania
surowców
191
4
USA
Patent na beton spulchniany przez wodór wydzielający się
wskutek reakcji proszku glinowego z wodorotlenkiem wapniowym
192
3
Szwecja Axel Eriksson przekazuje patent firmie „Skovde Stenhuggeri og
Kalkbruk
192
4
Szwecja Przemysłowa produkcja gazobetonu nieautoklawizowanego
192
9
Szwecja Zastosowanie autoklawizacji przy przemysłowej produkcji betonu
komórkowego. Pierwsza partia autoklawizowanego betonu
komórkowego
192
9
Ytong
Szwecja wapno palone
+ cement lub
żużel
wielkopiecowy
piasek kwarcowy,
piaskowiec,
kwarcyt, popioły
lotne, łupek
palony
w zależności od rodzaju
użytego kruszywa przemiał z
wodą na szlam lub suchy
wspólny przemiał ze spoiwem
194
3
Siporex
Szwecja cement
piasek kwarcowy |
ub piasek
kwarcowy + żużel
wielkopiecowy
przemiał piasku i żużla z wodą
na szlam
Hebel
Niemcy wapno palone
+ cement
piasek kwarcowy przemiał piasku z wodą na
szlam piaskowy
Calsilox Holandi
a
wapno palone
+ cement
piasek kwarcowy wspólny suchy przemiał
składników spoiwowych i
kruszywa
Dansk
Gasbeton
Dania
cement lub
wapno
piasek, popioły
lotne
6
Prace badawcze, normalizacyjne, publikacyjne i wdrożeniowe były i są
prowadzone oraz koordynowane przez Centralny Ośrodek Badawczo-
Rozwojowy Przemysłu Betonów CEBET i Instytut Techniki Budowlanej
ITB w Warszawie. W ostatnich latach znaczny udział w doborze prac
badawczych i normalizacyjnych jest podejmowany z inspiracji i na
zlecenia Stowarzyszenia Producentów Betonów. Beton komórkowy
występuje m.in. pod handlowymi nazwami „Gazobeton", „Unipol”
„Porobeton", „Siporex", „Belix", „Belit", „Termorex", „Ytong". W
Czechach i na Słowacji używa się nazwy porobeton. Angielski skrót
AAC – Autoclaved Aerated Concrete.
Pierwsze wytwórnie w Polsce przygotowane były wyłącznie do produkcji
elementów drobnowymiarowych. W kolejnych wykonywano szeroki
asortyment: od elementów drobnowymiarowych, poprzez średnio-
wymiarowe (dyle ścienne i płyty dachowe o długości do 3 m), aż do
wielkowymiarowych, jak dyle ścienne do 6 m i elementy w postaci
ścian kompletnie wykończonych z konfekcjonowaną stolarką. W latach
80-tych,
w wyniku deficytu materiałów Ściennych, w tym również betonu
komórkowego, powstał rynek producenta, któremu wygodniej było
wytwarzać drobnowymiarowe elementy z betonu komórkowego o
większych gęstościach objętościowych, czyli cięższe.
Po wprowadzeniu jednak ostrych rygorów w zakresie obowiązującego od
1992 r. współczynnika przenikania ciepła dla ścian na poziomie 0,45
W/(m
2
K) w krajowych zakładach betonu komórkowego dokonano wielu
modernizacji, które wpłynęły na poprawę jakości wyrobów (zwłaszcza
dokładności wymiarów) oraz przestawienie produkcji na odmiany
lekkie.
7
Technologia produkcji betonu komórkowego
Wytwarzanie betonu komórkowego w Polsce odbywa się według kilku
technologii. Jest to bez większego znaczenia dla odbiorców, gdyż każda
z technologii zapewnia uzyskiwanie wyrobów o prawidłowych
właściwościach. W Polsce składnikami betonu komórkowego są wyłącznie
krajowe surowce mineralne. Spoiwo stanowią: cement + wapno lub samo
wapno. Kruszywo stanowią: piasek lub mieszanina piasku z popiołem, lub
popiół powstający przy spalaniu węgla w elektrowniach. Środkiem
spulchniającym jest aluminium w postaci rozdrobnionej. Aluminium
wchodząc w reakcję z wodorotlenkiem wapnia, powstającym w wyniku
hydratyzacji wapna lub hydrolizy cementu, powoduje wydzielanie się
wodoru, który uchodząc z masy spulchnia ją i umożliwia powstanie
porów. W spulchnionej masie miejsce wodoru zajmuje powietrze.
Spoiwo, w zależności od technologii, poddawane jest przemiałowi w
młynach kulowo-rurowych z częścią kruszywa. Stosowane jest również
spoiwo bez dodatkowego przemiału. Kruszywo jest mielone w całości lub
w części. Piasek wymaga przemiału w całości. Przemiał w każdym
przypadku uaktywnia składniki, dzięki czemu otrzymuje się beton o
wysokiej jakości.
Po odpowiednim przygotowaniu składników, dokładnym odmierzeniu
i wymieszaniu, płynna masa wylewana jest do form o objętości ca 3 lub
6 m
3
. Masa zajmuje około połowy objętości formy. Później następuje
wyrastanie masy w komorach lub halach o odpowiedniej, stałej
temperaturze. Forma wypełnia się w całości betonem komórkowym.
8
Po wyrośnięciu i związaniu z bloku masy zdejmowany jest nadrost.
W procesie dojrzewania masa staje się na tyle sztywna, że można
zdjąć ściany boczne formy i poddać masę krojeniu. Blok dzielony jest
na żądane wymiary za pomocą krajalnicy, umożliwiającej uzyskanie
prawidłowych kształtów elementów, w tym również profilowanych z
wpustami
i
wypustami,
z zachowaniem minimalnych tolerancji wymiarowych i dużej gładkości
powierzchni.
Dzięki pionowemu ustawieniu krojonego bloku, a co za
tym idzie skróceniu strun, precyzyjnym prowadnicom osiąga się dużą
dokładność.
9
• Kolejno wykonuje się podgrzewanie wstępne, które następuje w
komorach
o
podwyższonej
temperaturze.
Stopniowe
nagrzewanie
przed
autoklawizacją zapobiega tworzeniu się naprężeń wewnętrznych
w materiale.
• Pokrojone zestawy bloków kierowane są do autoklawów , gdzie
poddawane zostają utwardzaniu w parze wodnej o ciśnieniu 1,1 - 1,3 MPa
i
temperaturze
180
-
190
o
C.
Dzięki procesowi autoklawizacji beton komórkowy uzyskuje odpowiednią
wytrzymałość,
mrozoodporność,
trwałość
itp.
W Polsce większość fabryk betonu komórkowego, pracuje na technologii
przy użyciu piasku, a jedynie kilka przy stosowaniu popiołów lotnych,
powstających w elektrowniach przy spalaniu węgla.
10
Schemat wytwórni betonu komórkowego
11
Przy ustalaniu receptury na beton komórkowy najważniejszą sprawą
jest właściwy dobór składników spoiwa i kruszywa, ich jakość,
proporcje i właściwe wstępne przygotowanie. Mikroporyzacja
tworzywa następuje wskutek wydzielającego się wodoru. Skład i
przygotowanie składników musi zapewnić możliwość właściwego
"wyrośnięcia masy" przed autoklawizacją, czyli zapewnić przebieg
zjawisk fizykochemicznych, w których wyniku powstanie ciało
porowate, na tyle sztywne, że można je pokroić i następnie poddać
autoklawizacji. I w tym etapie jeśli składniki zostały niewłaściwie
dobrane jakość uzyskanego wyroby będzie nie zadawalająca. W
porowatym betonie komórkowym można wyraźnie wyróżnić trzy
grupy porów o różnym promieniu: 1- pory o promieniu 50 do 5
mikrometrów - tzw. makropory, pory powietrzne; 2 - pory o promieniu
5 mikrometrów do 50 nm - tzw mezopory, pory makrokapilarne; 3 -
pory o promieniu mniejszym od 50 nm - tzw mikropory
wewnątrzziarnowe. Rozkład porów może być różny w zależności od
gęstości materiału i sposobu jego przygotowania. Różnice
porowatości, zmiana rozkładu porów i powierzchni właściwej wpływają
zasadniczo na właściwości betonu komórkowego. Najlepiej, jeżeli
proszek aluminium (jedyny znany i skutecznego środek porotwórczy
do produkcji betonu komórkowego) produkowany jest w tak zwanej
technologii ciągłej (gwarantującej absolutną powtarzalność własności
produkowanego materiału) i atmosferze obojętnej (bezpieczeństwo
produkcji)
oraz
mieszany
w
mieszalniku,
który
zapewnia
homogeniczność
partii
proszku.
12
Projektowanie betonów komórkowych w technologii
UNIPOL i badanie ich właściwości
• Określić aktywność proszku glinowego i zawartość glinu metalicznego,
porównać otrzymane wyniki z wymaganiami normowymi (PN-H-
97021:1998/Ap1:1999)
• Wybrać wariant technologii: piaskowy lub popiołowy i odmianę (400-
700)
• Ustalić masę suchych składników m w 1m
3
projektowanego betonu
(uwzględniając 2% przyrost masy wskutek związanej wody)
• W
zależności
od
wybranego
wariantu
technologii
i
odmiany
betonu
określić
optymalny
stosunek
kruszywa
do
spoiwa (K/Sp) z wykresu
• obliczyć
ilość
spoiwa,
przy
czym
zależnie
od
wybranego
wariantu
technologii
przyjąć
skład
spoiwa
zgodnie
z
tabelą
obok,
gdzie
a
jest
udziałem
składników
wiążących
w
spoiwie.
Ilość spoiwa obliczyć wg wzoru
• obliczyć ilość kruszywa K = m – S [kg]
wariant piaskowy
wariant popiołowy
a
Sp
K
m
S
1
13
• obliczyć ilość wody W = S·w/s [dm
3
], założyć w/s, w przypadku
wariantu piaskowego część wody wprowadza się w szlamie piaskowym
Wsz. Do dalszych obliczeń przyjąć gęstości zgodnie z poniższą tabelą
Skład spoiwa
Wariant popiołowy
Wariant piaskowy
Cement
18%
27%
Wapno palone
32%
34,5%
Gips dwuwodny
10%
-
Popioły
40%
-
Piasek
-
38,5%
w/s
0,46-0,54
0,46-0,48
Materiał
Gęstość, kg/m
3
szlam piaskowy
1,62
piasek
2,6-2,8
popioły lotne
2,0-2,4
cement
2,8-3,2
wapno palone
3,1-3,3
gips
2,5-2,7
14
• obliczyć objętość gazu [dm
3
] potrzebną do spulchnienia masy,
zakładając 3% narost objętości masy betonowej Vg z zależności
• obliczyć masę proszku glinowego G [g] niezbędną do spulchnienia
masy
gdzie Vp – objętość wodoru z 1 g proszku glinowego w reakcji
z wodorotlenkiem wapniowym, cm
3
; A – udział glinu metalicznego
w proszku glinowym
• W świeżej, jeszcze płynnej mieszance, proszek glinowy w
środowisku zasadowym, jakie daje wapno, wytwarza gaz – wodór,
według reakcji: 3Ca(OH)
2
+ 2Al + 6H
2
O → 3CaO⋅Al
2
O
3
⋅6H
2
O + 3H
2
• wykonać próbny zarób i określić konsystencję mieszanki betonowej
przyrządem Gardnera
• obserwować proces wyrastania masy betonu komórkowego i
określić temperaturę zarobu podczas przygotowania i wyrastania
• przygotowaną masę pozostawić do autoklawizacji
W
S
K
V
S
K
g
1030
A
V
V
G
p
g
15
Badanie właściwości wyrobów z
autoklawizowanego betonu komórkowego
• przeprowadzić badania: parametrów geometrycznych bloczka z
betonu komórkowego (cały bloczek lub płytka), gęstości
objętościowej (30 próbek 100×100×100mm), wytrzymałości na
ściskanie (6 próbek 100×100×100mm), podciągania kapilarnego
(3 próbki 100×100×100mm), współczynnika przewodzenia ciepła,
wytrzymałości na ściskanie sklerometrem ABA
• obliczyć wytrzymałość gwarantowaną, jednorodność gęstości
betonu, porównać wyniki badania wytrzymałości metoda niszczącą
i nieniszczącą
• przeprowadzić
badania
długoterminowe:
mrozoodporności,
nasiąkliwości, wilgotności, skurczu i przewodzenia pary wodnej.
16
Cechy betonu komórkowego
• Wytrzymałość na ściskanie zależna jest od gęstości objętościowej
(odmiany), kierunku zgniatania próbek w stosunku do kierunku wyrostu
masy w formie oraz od stopnia zawilgocenia. W zależności od
wytrzymałości na ściskanie produkuje się betony różnych marek; wg
polskich norm są to marki: 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 7,0. Marka to
średnia wytrzymałość na ściskanie w stanie suchym, określona na
kostkach o wym. 100x100x100 mm w kierunku prostopadłym do wyrostu
masy. W normach europejskich, wytrzymałość określa się w stanie
wilgotności
ustabilizowanej
6,2%
w stosunku do masy. Wytrzymałość ta stanowi 0,8 wytrzymałości na
ściskanie w stanie suchym. Wytrzymałość przy wilgotności 6,2%
wprowadzona została do normy na projektowanie konstrukcji murowych
PN-B-03002:1999.
• Odsychanie - szybkość odsychania czyli ustabilizowania się wilgotności
w przegrodach z betonu komórkowego wynosi 1,5-2 lat a przy wyjątkowo
niesprzyjających warunkach 2-3 lat. Przy wilgotności powietrza
wewnętrznego od 40 do 60% wilgotność ustabilizowana przegród z
betonu komórkowego wynosi zwykle 1,5-5% masy (bezpośrednio po
autoklawizacji 22-35%). Wolniej odsycha beton komórkowy popiołowy.
• Odporność na działanie pleśni, bakterii i grzybów - beton
komórkowy mimo swej porowatości jest odporny na działanie pleśni,
bakterii, grzybów. Badania mikrobiologiczne betonu komórkowego
zalanego w czasie powodzi w 1997 r. wykazały, że przy zapewnieniu
odsychania nawet w tak ekstremalnych warunkach jak powódź nie
następuje rozwój mikroorganizmów (bakterii, grzybów, pleśni).
17
• Mrozoodporność - beton komórkowy jest materiałem odpornym
na działanie mrozu, na zagrożenie mrozowe i nie ulega destrukcji
pod wpływem działania cyklicznych zamrażań. Pozytywnie wpływa
na mrozoodporność struktura betonu komórkowego.
• Trwałość - beton komórkowy nie ulega korozji chemicznej ani
biologicznej. Poprawnie wyprodukowany i wbudowany jest
materiałem o stabilnych właściwościach. Potwierdziły to wieloletnie
badania starzeniowe i trwałość budynków z betonu komórkowego
wznoszonych w Polsce prawie 50 lat temu a na świecie nawet 70
lat temu. Pamiętać jednak należy, że beton komórkowy posiada
specyficzne własności, odbiegające pod wieloma względami od
analogicznych własności betonu kruszywowego z uwagi na
porowatą strukturę, stosowanie autoklawizacji i wrażliwość na
zmiany wilgotności i temperatury otoczenia.
• Zasadowość betonu komórkowego sprawia, że szybko zobojętnia
on środowisko kwaśne wytwarzane przez czynniki biologiczne
(grzyby, pleśnie)
• Korzystne cechy betonu komórkowego sprawiają, że w 2002 roku
miał 40% udziału w polskim rynku materiałów budowlanych.
18
• Zaprawa powinna mieć izolacyjność cieplną betonu
komórkowego lub grubość łączącej spoiny powinna być tak
mała aby nie obniżać wartości cieplnej całej ściany. Do
murowania jednorodnych ścian zewnętrznych z elementów
z betonu komórkowego nie należy więc używać zwykłych
zapraw
cementowo-wapiennych.
Ich
współczynnik
przewodzenia ciepła mieści się granicach 1,0 - 1,2 W/mK.
Beton komórkowy ma znacznie lepszą izolacyjność cieplną
od tych zapraw. Na spoinach z zapraw cementowo-
wapiennych tworzą się mostki termiczne mogące prowadzić
do przemarzania ścian. Pogarsza się więc wówczas
izolacyjność całej ściany. Do murowania jednorodnych ścian
zewnętrznych z betonu komórkowego należy używać
zapraw ciepłochronnych. Najczęściej stosowana jest
zaprawa Termor. W jej skład wchodzą: spoiwo cementowo-
wapienne, mączka z betonu komórkowego, granulki
styropianu średnicy do 4 mm oraz dodatki modyfikujące.
ZAPRAWY DO BETONU KOMÓRKOWEGO
Zaprawy tradycyjne
19
• Opracowano zaprawę produkowaną fabrycznie, która
charakteryzuje się współczynnikiem - na poziomie 0,15 W/mK
w stanie wilgotności naturalnej 8% (a w stanie suchym na
poziomie 0,13 W/mK), a więc ma lepszą izolacyjność cieplną
niż Termor, a jednocześnie zachowuje wytrzymałość na
ściskanie na poziomie 3 MPa. Termor N ma bardzo dobre
właściwości robocze - urabialność, lepkość, przyczepność do
podłoża, co ułatwia murowanie, zwłaszcza wypełnianie spoin
pionowych. Zaprawa o nazwie Termor N powinna być
stosowana do najlżejszych odmian betonu komórkowego, aby
spełniony został warunek iż materiał łączony ma zbliżoną
charakterystykę cieplną.
20
Tabela 1 Ciepłochronne zaprawy murarskie produkowane fabrycznie
Właściwości
Izogra
n
Termor Termor
N
Gęstość nasypowa [kg/m
3
]
700
565
500
Gęstość zaprawy bezpośrednio po przygotowaniu
[kg/m
3
]
900-
1100
1270
700
Gęstość po 28 dniach dojrzewania w stanie
suchym [kg/m
3
]
850
Max.
855
580
Konsystencja (zanurzenie stożka) [cm]
7,0-
8,5
7,0-
8,5
8,5-9,0
Wytrzymałość zaprawy na zginanie po 28 dniach
dojrzewania [MPa]
2,0
2,0
1,15
Przyczepność zaprawy do betonu komórkowego po
28 dniach dojrzewania [MPa]
0,3
0,3
0,3
Wytrzymałość zaprawy na ściskanie po 28 dniach
dojrzewania [MPa]
3,0
min.
3.0
3,0
Nasiąkliwość zaprawy po 28 dniach dojrzewania [%
masy]
44,0
44,0
44,0
Mrozoodporność zaprawy określona
wytrzymałością na ściskanie po 15 cyklach [%]
80
80
80
Współczynnik przewodzenia ciepła [W/mK]
0,25
0,2
0,15*
*przy 8% wilgotności, a w stanie suchym 0,13 W/mK
21
W czasie murowania zaprawa stopniowo tężeje. Murarz powinien
więc ją co jakiś czas zamieszać, co sprawi że będzie rzadsza. Nie
należy natomiast dolewać ciągle wody do tężejącej zaprawy
gdyż sprawi to, że przy końcu murowania zaprawa będzie zbyt
wodnista (nadmierna ilość wody obniża wytrzymałość zaprawy).
Grubość spoin z zapraw ciepłochronnych powinna wynosić do 15
mm. Jeżeli ściany mają być tynkowane w sposób tradycyjny -
zaleca się pozostawienie niewypełnionych spoin do głębokości 1
cm od lica ściany. Pod tynki pocienione należy spoiny wyrównać i
zatrzeć
równo
z
licem
ściany.
Użycie ciepłochronnych zapraw obniża o ok. 10% wytrzymałość
konstrukcji murowej na ściskanie porównaniu z zaprawami
zwykłymi.
Projektant
uwzględnia
to
obliczeniach
przy
wymiarowaniu murów zgodnie z wymaganiami normy PN-B-
03002:1999.
22
Zaprawy klejowe
Zaprawami klejowymi łączy się elementy z betonu komórkowego
charakteryzujące się dużą dokładnością wymiarów i kształtów. Zgodnie z PN-B-
19301:1997 są to elementy oznaczone litera D, a wg norm niemieckich PP.
Zaprawy klejowe są produkowane również postaci suchych mieszanek na bazie
cementu. Przygotowanie zapraw na budowie polega na wymieszaniu zapraw z
wodą w pojemniku za pomocą mieszadła mechanicznego aż do uzyskania
jednolitej konsystencji. Nakładanie cienkiej warstwy zaprawy odbywa się za
pomocą specjalnych ząbkowanych kielni dostosowanych do szerokości bloczka.
Elementy, na które nakłada się zaprawę klejową, musza być oczyszczone z
pyłów. Murowanie należy wykonywać temperaturze 5-30
o
C. Kiedy prace
prowadzone są temperaturze wyższej od 20
o
C podłoże należy lekko zwilżyć
wodą aby zapobiec odciąganiu wilgoci z zaprawy. Grubość cienkiej spoiny
powinna
wynosić
1-3
mm.
Przy
wykonywaniu
murów
z betonu komórkowego na cienkie spoiny bardzo ważne jest precyzyjne
wypoziomowanie pierwszej warstwy muru. Wprowadzenie cienkich spoin do
konstrukcji murowych spowodowało zwiększenie ich nośności. Zostało to
uwzględnione w normie dotyczącej zasad projektowania i obliczania konstrukcji
murowych PN-B-03002:1999.
Na jeden metr kw. bloczków z betonu komórkowego grubości 36 cm zużywa się:
• ok.8 kg zaprawy klejowej (firma Atlas - deklaruje zużycie kleju KB-15 ilości
ok.12 kg/m
2
ściany przy spoinie grubości 3 mm)
• ok.18 kg zaprawy ciepłochronnej (np. Termor)
• ok.40 kg zaprawy cementowo-wapiennej.
Są to ilości suchych składników zapraw. Na rynku krajowym pojawiają się różne
rodzaje nowych zapraw. Przed ich nabyciem należy zwracać uwagę, czy zostały
dopuszczone do stosowania w Polsce, oraz czy są przeznaczone do łączenia
elementów z betonu komórkowego.
23
Tabela 2 Propozycje producentów zapraw klejowych (do murowania na cienkie
spoiny)
Parametry/produkt
KB-15
(Atlas
)
CT21
(Henkel
)
Zaprawa
murarsk
a do
cienkich
spoin
(Hebel)
Zaprawa
murarsk
a do
cienkich
spoin
(Solbet)
Celbex
Zaprawa
murarsk
a do
cienkich
spoin
(Ytong)
Zaprawa
murarska
do
cienkich
spoin
(Unsil,
Niemce
k.
Lublina)
Gęstość nasypowa
[kg/m
3
]
1400
1400
-
1330
1300-
1500
1300-
1500
1250-
1450
Przyczepność [MPa]
0,15
0,5
-
1,2
zniszczeni
e w
podłożu
0,5
Konsystencja [cm]
-
6-8
-
Ok. 7
7-9
10
7,5-8,5
Wytrzymałość na
ściskanie w stanie
suchym [MPa]
5
8
10-20
10
6
10
15
Wytrzymałość na
ściskanie w stanie
mokrym [MPa]
-
-
7,5
8
5
7
-
Czas gotowości
zaprawy do murowania
[h] *)
4
3
4
4
3
4
4
Czas korygowania [min]
**)
-
5
7
ok. 10
7
7
ok. 10
*) Jest to tzw. czas przerobu, w ciągu którego zaprawa powinna być zużyta. Przy
temperaturze otoczenia wyższej od 250C czas ten należy skrócić.
**)Jest to czas, w ciągu którego można korygować położenie ułożonego bloczka na tej
zaprawie.
24
Wznoszenie ścian z betonu komórkowego
Ściany zewnętrzne z betonu komórkowego mogą być jednorodne (bez potrzeby stosowania
warstwy izolacyjnej) oraz warstwowe. Wymagane jest, aby domach jednorodzinnych
maksymalna wartość współczynnika ciepła ściany zewnętrznej-jednorodnej wynosiła
0,50 W/(m
2
K), a dla warstwowej 0,30 W/(m
2
K). Do wykonywania ścian jednorodnych
zewnętrznych nośnych należy stosować beton komórkowy lekkich odmian 400 lub 500
marki minimum 3 MPa. Najpraktyczniejsze jest wykonywanie takich ścian z bloczków o
grubości odpowiadającej planowanej grubości ściany. Do murowania jednorodnych ścian
zewnętrznych nie należy używać zapraw cementowo-wapiennych, bowiem tworzą one
mostki zimna. Łączenie elementów za pomocą zaprawy klejowej wymaga stosowania
cienkich spoino grubości 1-3 mm. Przy murowaniu ścian na zaprawy ciepłochronne
dopuszcza się grubość spoiny nawet do 10 mm.
Beton komórkowy może być stosowany do różnych rozwiązań ścian warstwowych
z użyciem materiału izolacyjnego (styropianu lub wełny mineralnej). Pozwala to na
zastosowanie cięższych odmian (powyżej 500), betonu komórkowego. Przy wykonywaniu
izolowanych ścian (warstwowych) z betonu komórkowego można stosować tradycyjne
zaprawy cementowo-wapienne.
Ściany wewnętrzne nośne ze względu na konieczność spełniania warunków nośności
i izolacyjności akustycznej korzystne jest stosowanie cięższych odmian betonu
komórkowego (powyżej 500), najczęściej z elementów o grubości 24 cm.
Ściany działowe mogą być wykonywane z płytek o grubości 6,8 lub 12 cm, z różnych
odmian betonu komórkowego. Sposób murowania ścian wewnętrznych nośnych
i działowych powinien być identyczny jaki przyjęto dla ścian zewnętrznych. Przy
murowaniu wszystkich ścian z betonu komórkowego należy przestrzegać prawidłowego
wiązania (podobnie jak przy murowaniu z cegieł) z zachowaniem zasady mijania się
spoin pionowych dwóch kolejnych warstwach muru co najmniej o 6 cm.
25
Wznoszenie ściany krok po kroku czyli blok po
bloczku
Ściany z bloczków rodzaju M na zaprawie
ciepłochronnej
Układamy izolację. Na wypoziomowany
fundament należy ułożyć izolację
przeciwwilgociową
(folia,
papa
izolacyjna itp.). Pierwszą warstwę
bloczków
należy
murować
na
podkładzie z zaprawy cementowo-
wapiennej ułożonym za pomocą
kielni
Układanie bloczków. Prawidłowość
układania bloczków w narożach
budynku oraz wzdłuż ścian należy
sprawdzić za pomocą poziomicy
oraz rozpiętych linek murarskich.
Nierówności
ułożenia
poszczególnych bloczków należy
korygować za pomocą młotka
gumowego.
26
Nakładanie
zaprawy.
Na
oczyszczoną
powierzchnię nakłada się za pomocą kielni
zaprawę ciepłochronną. Grubość spoin
poziomych po dociśnięciu bloczka powinna
wynosić 10±2 mm a spoin pionowych 8±2
mm
Korygowanie
położenia
bloczków
w
konstrukcji ściany. Prawidłowość ułożenia
bloczków w kolejnych warstwach należy
sprawdzić za pomocą poziomicy oraz linek
murarskich
rozpiętych
wzdłuż
ścian.
Nierówności
ułożenia
poszczególnych
bloczków należy korygować przy pomocy
młotka gumowego.
NARZĘDZIA DO WZNOSZENIA ŚCIAN Z BETONU KOMÓRKOWEGO
Niezbędnik murarza. Do murowania ścian z bloczków i
płytek
z betonu komórkowego używa się podstawowych narzędzi
murarskich: kielni, pionu, poziomicy, sznura, kastry na
zaprawę. Należy również zaopatrzyć się w pędzel do
zwilżania
powierzchni
elementów.
Do
korygowania
ustawienia bloczków w murze używa się młotka gumowego
zamiast tradycyjnego młotka murarskiego. Młotkiem
gumowym można korygować ustawienie bloczka z betonu
komórkowego nie powodując jego uszkodzenia przy
uderzaniu
27
Zestaw narzędzi do murowania tradycyjnego (z lewej) i
klejenia
(z prawej)
Do przygotowania zaprawy klejowej potrzebne jest
mieszadło (końcówka mieszadłowa) mocowana w
wiertarce
Do przycinania bloczków i płytek służy piła
z brzeszczotem z węglików spiekanych,
ewentualnie zwykła piła do drewna
28
Do wykonywania bruzd na przewody instalacyjne służą
ręczne bruzdowniki lub specjalne wiertła do wiertarek.
Specjalnymi wiertłami można również wykonać otwory w
ścianach na przewody wodno-kanalizacyjne
Otwory o różnych średnicach do osadzania kołków
rozporowych oraz do montowania puszek podtynkowych
instalacji elektrycznej można w ścianie z betonu
komórkowego nawiercać przy pomocy ręcznej wiertarki
(bez udaru) wyposażonej w odpowiednie nasadki (tzw.
otwornice)
Najłatwiej przycina się elementy z betonu komórkowego
na pile taśmowej z taśmą przystosowaną do cięcia
betonu
Linię cięcia należy wyznaczyć za pomocą
węgielnicy
trójramiennej
przyłożonej
do
powierzchni bloczka
29
Do nakładania zaprawy służy specjalna
kielnia, a do jej rozprowadzania używa się
kielni (szufelki) ząbkowanej o szerokości
równej szerokości bloczka. Dodatkowo
może być potrzebna szpachelka
W razie potrzeby do podszlifowania lub
podstrugania
bloczków
używa
się
specjalnie wykończonych pacek
Chwytak do zgodnego z unijnymi
przepisami
transportu
bloczków.
Ramiona
urządzenia
ściskają
boki
niesionego bloczka z siłą proporcjonalną
do jego ciężaru
30
Beton komórkowy a
promieniotwórczość
• Zjawisko promieniowania jonizującego stanowi nieodzowny składnik
ekologiczny biosfery ziemskiej, warunkujący prawidłowy rozwój istot
żywych. Promieniowanie to pochodzi z kosmosu oraz z naturalnych
pierwiastków promieniotwórczych, znajdujących się w skorupie ziemskiej.
Zagrożenie może stanowić promieniowanie gamma, działające na całe
ciało oraz promieniowanie alfa, działające na układ oddechowy. Źródłami
promieniowania gamma wewnątrz budynku są: naturalne pierwiastki
promieniotwórcze
znajdujące
się
w
wyrobach
budowlanych
produkowanych z surowców i odpadów pochodzenia mineralnego oraz
zawarte w podłożu gruntowym, a także część promieniowania
kosmicznego, przenikająca przez ściany, dach i stropy. Radon i pochodne
jego rozpadu, będące źródłem promieniowania alfa, pochodzą głównie z
gruntu (ok.75%) oraz - w znacznie mniejszym stopniu - z tychże wyrobów
budowlanych. Chcąc więc zapewnić odpowiednie warunki higieniczno-
zdrowotne w pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi lub
zwierząt, trzeba wyeliminować stosowanie wyrobów budowlanych
zawierających potas K40, rad Ra226, tor Th228 oraz - w przypadkach
dużego stężenia radonu Rn222 w powietrzu pomieszczeń, zastosować
rozwiązania techniczno-budowlane, zmniejszające infiltrację radonu z
podłoża do budynku.
Miarą ryzyka biologicznego jest otrzymana przez człowieka dawka
promieniowania mierzona w milisiwertach (mSv). Przypadająca w
ostatnich latach na statystycznego Polaka przeciętna roczna dawka ok. 3
mSv spowodowana jest:
31
• Naturalnymi izotopami znajdującymi się w otoczeniu
człowieka 1,65 mSv w tym od radonu 1,2 mSv
• Badaniami medycznymi 0,65 mSv
• Promieniowaniem kosmicznym 0,3 mSv
• Izotopami inkorporowanymi w człowieku 0,25 mSv
• innymi czynnikami ok. 0,05 mSv.
Warto zwrócić uwagę na znaczne dawki pochodzące od
radonu, stosunkowo duże dawki będące skutkiem badań
medycznych oraz zaskakująco niskie dawki (pozycja "inne
czynniki") otrzymywane obecnie wskutek działalności
wszystkich
elektrowni
jądrowych
i wybuchów atomowych (próbnych i awaryjnych).
Wymagania krajowe określone są w dwóch ustawach: Prawo
budowlane i prawo atomowe oraz w rozporządzeniach
wykonawczych.
Zgodnie
z
przepisami
budynki
przeznaczone na stały pobyt ludzi powinny spełnić
następujące warunki:
32
• Dawka
graniczna
(nadwyżka)
promieniowania
jonizującego,
spowodowana
stosowaniem
wyrobów
powszechnego
użytku,
emitujących takie promieniowanie, nie może przekroczyć wartości 1
mSv (jednego milisiwerta) na rok (1mSv/y),
• Budynek nie może być wykonany z wyrobów budowlanych, w których
przekroczone są graniczne zawartości naturalnych pierwiastków
promieniotwórczych,
• Średnie roczne stężenie radonu w powietrzu w pomieszczeniach nie
może przekraczać 200 bekereli na metr sześcienny (Bq/m
3
) w
budynkach oddanych do użytku po roku 1997 oraz 400 Bq/m
3
w
budynkach pozostałych.
Mając na uwadze wspomniane dwa rodzaje narażenia istot żywych na
promieniowanie (całe ciało, bądź układ oddechowy), przyjęto za
podstawę oceny wyrobów budowlanych oznaczane laboratoryjnie
dwa współczynniki kwalifikacyjne f1 oraz f2. Metody badań i
szczegółowe kryteria oceny ujęte są w instrukcjach ITB 234/95 oraz
352/98. Wprowadzona od 1980 roku do norm i procedur wydawania
aprobat technicznych zasada kontroli promieniotwórczości naturalnej
surowców i wyrobów budowlanych zapewnia spełnienie wymagań
higieniczno
zdrowotnych,
zarówno
krajowych
jak
i stosowanych w krajach UE.
Porównanie, określonych w latach 1980 95 przez ITB, współczynników f1
powszechnie stosowanych w kraju wyrobów budowlanych pokazano
na kolejnym rysunku.
33
Średnie
oraz
maksymalne
i
minimalne
wartości
współczynników
f1
niektórych
wyrobów budowlanych: 1 – beton
komórkowy piaskowy, 2 – cegła
silikatowa, 3 – beton zwykły, 4 –
keramzytobeton, 5 – cegła i
wyroby
ceramiczne,
6
–
żużlobeton,
7 – beton komórkowy popiołowy
zielony – wartości minimalne,
pomarańczowy – średnie, niebieski
– maksymalne
Jak widać na rysunku współczynnik f1 betonu komórkowego
produkowanego przy użyciu piasku nie przekracza wartości 0,2 i
pozwala zaliczyć ten materiał do grupy o wyjątkowo niskiej
promieniotwórczości. Współczynnik f1 betonu komórkowego z
popiołów lotnych jest wprawdzie wyższy, ale nie przekracza
granicznej wartości 1 i pod względem promieniotwórczości
praktycznie nie różni się od cegły ceramicznej powszechnie
uznawanej za materiał "najzdrowszy". Na podstawie analizy wyników
wieloletnich, prowadzonych przez CEBET badań polskich betonów
komórkowych, stwierdzono, że nie występują istotne zmiany tego
współczynnika w czasie. Do identycznych wniosków prowadzi analiza
określonych wartości współczynnika f2, który nie powinien
przekroczyć
wartości
185
Bq/kg.
34
Średnie oraz
maksymalne
i
minimalne
wartości
współczynnikó
w f1 betonów
komórkowych
popiołowych
z lat 1983-
1994.
Ocena
poziomu
promieniowania
w
budynkach
z
betonu
komórkowego
- z dotychczas wyrywkowo prowadzonych pomiarów kontrolnych
wynika, że średni roczny równoważnik dawki promieniowania gamma
na
mieszkańca
w takim budynku wynosi 0,8 mSv, nie przekracza więc granicznej
wartości
1 mSv/y i jest o ok. 10% niższy niż w budynkach murowanych z cegły
ceramicznej. Jest to spowodowane mniejszą masą 1 m
2
ściany z
betonu komórkowego oraz znacznie większym stężeniem radu Ra
226 w wyrobach ceramicznych. Podobnie pozytywne okazały się
wyniki
pomiaru
radonu,
z wyjątkiem tych przypadków gdy do budynku infiltrowały większe
wartości radonu z podłoża gruntowego.
35
Reasumując należy stwierdzić, że mit o zagrożeniu promieniowaniem
jonizującym zdrowia mieszkańców w budynkach z betonu
komórkowego
nie
znajduje
potwierdzenia
w
faktach.
Tło
promieniowania
gamma
z
reguły
jest
w takich budynkach niższe. O stężeniu zaś radonu decyduje jego ilość
w podłożu gruntowym. Na często powtarzające się pytanie czy
budowanie
z betonu komórkowego popiołowego "wyjdzie nam na zdrowie" należy
odpowiedzieć, że przeciętny poziom promieniowania w budynku z
takiego betonu nie będzie wyższy niż w budynku z cegły ceramicznej
a
więc
i zdrowie nie będzie zagrożone (wg oprac. prof. dr inż. Lesława
Brunarskiego).
Odporność ogniowa betonu
komórkowego
•Przesłanki do podjęcia na przełomie lat 1999/2000 badań odporności
ogniowej ścian murowanych z elementów z autoklawizowanego
betonu
komórkowego:
poprzednie wytyczne oparto na wynikach badań zagranicznych z lat
siedemdziesiątych dla ścian z betonu komórkowego murowanych
zaprawami zwykłymi na pełne spoiny (Instrukcja Nr 221 ITB z 1979 r.
Wytyczne oceny odporności ogniowej elementów konstrukcji
budowlanych), wprowadzone zostały nowe techniki łączenia
elementów w ścianie zaprawami klejowymi na cienkie spoiny, ujęte w
normie. Przeprowadzono badania odporności ogniowej w zakresie,
który pozwolił na opracowanie przez Instytut Techniki Budowlanej
klasyfikacji ogniowej ścian z betonu komórkowego zgodnie z
najnowszymi wymaganiami.
36
Badano ściany różnej grubości, o wysokości 3 m i szerokości 1,77 ÷
3,28 m. Badania przeprowadzono w Zakładzie Badań Ogniowych
Instytutu Techniki Budowlanej przy współpracy COBRPB Cebet. Beton
komórkowy zastosowany do wykonania badanych ścian odpowiadał
wymaganiom normy PN89/B06258. Pod względem cech zewnętrznych
(bloczki i płytki) odpowiadały wymaganiom normy PNB19301: 1997
jak dla elementów do wykonywania murów z cienkimi spoinami.
Badania dotyczyły ścian nośnych i nienośnych (osłonowych
i działowych) wykonanych z bloczków z autoklawizowanego betonu
komórkowego odmian 400, 500, 600 lub 700 spełniających
wymagania norm PN89/B06258 i PNB19301:1997, przy czym bloczki
mogą być wykonywane na kruszywie piaskowym lub popiołowym lub
piaskowopopiołowym. Do wykonywania murów mogą być stosowane
zaprawy
zwykłe,
lekkie
(ciepłe
o gęstości nie większej niż 1500 kg/m
3
) lub zaprawy do cienkich
spoin. Czołowe powierzchnie łączonych bloczków mogą być gładkie
lub formowane na pióro i wpust. Ściany mogą być otynkowane lub
nieotynkowane. Klasyfikację tę podano na podstawie badań ścian o
wysokości 3 m i w zasadzie wysokość ta nie powinna być
przekraczana. Tylko w przypadku ścian o grubości 30 cm
i 36 cm można dopuścić wysokość 6 m, jednak pod warunkiem, że
stopień wykorzystania naprężeń nie przekroczy 0,6. Badania
wykazały bardzo dobrą odporność ogniową ścian z betonu
komórkowego.
37
Porównanie
wyników
badań
odporności
ogniowej
ścian
z
wymaganiami wskazuje, iż ściany murowane z elementów z
autoklawizowanego betonu komórkowego spełniają wymagania
stawiane materiałom budowlanym pod względem odporności
ogniowej dla najwyższej klasy odporności pożarowej budynków.
Właściwości cieplne betonu
komórkowego
Współczynnik przewodzenia ciepła betonu komórkowego wzrasta z
gęstością materiału; wynika to z faktu, że w materiałach porowatych
przewodzenie ciepła odbywa się przez szkielet materiału i powietrze
w porach; przy wzroście gęstości maleje udział objętościowy porów.
Innymi słowy współczynnik przewodzenia ciepła betonu komórkowego
wzrasta
proporcjonalnie
do
wzrostu
gęstości.
Zawilgocenie
materiału,
zwłaszcza
w
obszarze
wilgotności
ponadsorpcyjnej, powoduje wzrost współczynnika ciepła, ponieważ
woda w porach znacznie lepiej przewodzi ciepło od powietrza. Istnieje
przy tym duże zróżnicowanie wartości współczynnika przewodzenia
ciepła betonu komórkowego od składu surowcowego; z reguły jest on
niższy dla betonów komórkowych popiołowych, a wyższy dla betonów
komórkowych
piaskowych.
38
Na zlecenie Stowarzyszenia Producentów Betonów w Zakładzie Fizyki
Budowli ITB wykonano badania współczynnika przewodności cieplnej
betonu
komórkowego
anonimowych
producentów.
Badania
prowadzone przez prof. J.A. Pogorzelskiego wykazały, że występują
duże różnice wartości deklarowanych współczynnika λ betonu
komórkowego
piaskowego
i popiołowego, oraz że występują różnice między producentami.
Dla przykładu, beton komórkowy odmiany 400 w różnych normach,
w zależności od wilgotności charakteryzuje współczynnik λ = 0,10 do
0,17 W/mK, zaś producenci deklarują wartości λ = 0,08 do 0,12
W/mK. W badaniach uzyskano wartości λ = 0,085 do 0,115 W/mK.
Część producentów może więc deklarować niższe wartości
przewodności cieplnej swojego betonu komórkowego w stosunku do
propozycji
zmian
w PN-89/B-06258 i potwierdzać je w procesie certyfikacji.
Pozostaje to w zgodzie z normą PN-ISO wprowadzającą dwie wartości
współczynników
przewodzenia
ciepła
materiałów:
wartość deklarowana λ, służąca kontroli jakości produkcji,
odpowiadająca warunkom laboratoryjnym (w stanie suchym),
wartość obliczeniowa λ, służąca projektowaniu, odpowiadająca
warunkom stosowania materiałów budowlanych.
Ponownie
pojawia
się
problem
większego
współczynnika
przewodzenia zapraw
39
Grubość przegrody, aby
współczynnik przenikania
ciepła U osiągnął wartość 0,30
W/m
2
K
Nazwa materiału
Grubość przegrody
[cm]
Beton komórkowy
36,5
Porotherm
44,0
Pustak gipsowy
ok. 96
Cegła kratówka
ok. 110
Cegła ceramiczna
pełna
ok. 176
Cegła sylikatowa
ok. 240
Beton zwykły
ok. 345
40
Izolacyjność akustyczna betonu
komórkowego
Jeżeli ściana zewnętrzna jest przegrodą masywną (a za taką, z
punktu widzenia akustycznego, traktuje się ściany z betonu
komórkowego), to norma PN-B-02151-3:1999 pozwala przyjąć, że
wpływ bocznej transmisji dźwięku na izolacyjność akustyczną ściany
zewnętrznej
w
budynku
jest
pomijalny.
Jednak ściany jednorodne (pojedyncze) z betonu komórkowego o
odmianie do 700 i grubości nawet 360 mm nie osiągają izolacyjności
akustycznej, która zapewniałaby spełnienie wymagań normowych dla
ścian międzymieszkaniowych w budynkach wielorodzinnych i
jednorodzinnych
(przy
zabudowie
szeregowej).
Wymagania normowe mogłyby być spełnione przy zastosowaniu
przegród międzymieszkaniowych o grubości powyżej 24 cm i betonu
komórkowego
odmian
cięższych
od
700.
Pozytywny efekt można by prawdopodobnie osiągnąć przy
zastosowaniu ścian podwójnych niesymetrycznych z betonu
komórkowego odmiany nie mniejszej niż 600, przy czym grubość
ścian składowych nie powinna być mniejsza niż 180 mm + dylatacja
między nimi min. 50 mm z wełny mineralnej o gęstości nie mniejszej
niż
80
kg/m
3
.
W przypadku wymagań akustycznych stawianym ścianom działowym
w obrębie mieszkania (w budynku wielorodzinnym oraz w budynkach
jednorodzinnych o standardzie podstawowym) można przyjąć, że:
41
• wymaganie w stosunku do ścian między pokojami i
pomieszczeniami sanitarnymi spełni ściana grubości 120 mm z
betonu odmiany 600 i odmian cięższych,
• wymaganie w stosunku do pozostałych ścian działowych
(minimalne) spełni ściana grubości 60 mm z betonu odmiany 600 i
odmian cięższych - zaleca się ścianę grubości 120 mm. Podane
rozwiązania ścian działowych ze względu na boczne przenoszenie
dźwięku są nieco bardziej korzystne niż ściany z elementów
gipsowych lub ceramicznych z elementów drążonych. Badania
izolacyjności akustycznej przeprowadzone przez ITB wykazały, że
przy obliczeniach izolacyjności akustycznej ścian przyjmować
należy te same zależności (zgodnie z zależnościami prawa masy)
niezależnie od tego czy to jest beton komórkowy z krajowych
wytwórni czy z firmy YTONG-Ostrołęka. Przegrody z obu tych
betonów komórkowych pod względem akustycznym zachowują się
podobnie. (wg oprac. prof. dr hab. inż. Barbary Szudrowicz).
42
Cena 1 m
3
betonu komórkowego różnych odmian
• Różnice w cenie betonu komórkowego są niewielkie i spowodowane są
większym zużyciem środka spulchniającego w przypadku lżejszych
odmian.
• Ściany jednorodne dla spełnienia wymogów ochrony cieplnej (U < 0,50
W/m
2
K) wymagają zastosowania bloczków odmiany 400, 500
• Przykładowa kalkulacja 1 m
2
ściany jednorodnej grubości 36 cm
z bloczków odmiany 400 zawiera następujące składniki:
-
bloczki
59
x
24
x
36
cm
-
zaprawa
ciepłochronna
-
transport
- robocizna
43
Cena 1 m
2
ściany jednorodnej z betonu
komórkowego odmiany 400 w rozbiciu na
poszczególne składniki
• Ściany warstwowe (U poniżej 0,30 W/(m
2
K) murowane są zazwyczaj
z bloczków odmiany 500 lub 600 grubości 24 cm, izolacji ze
styropianu lub wełny mineralnej grubości 5 do 10 cm oraz trzeciej
warstwy grubości 12 cm z płytek betonu komórkowego ewentualnie
z cegły. Na cenę 1 m
2
ściany warstwowej składają się:
-
bloczki
59
x
24
x
36
-
izolacja
z
wełny
mineralnej
lub
styropianu
- płytki z betonu komórkowego lub cegły grubości jednej cegły
-
zaprawa
-
transport
- robocizna
44
Cena 1 m
2
ściany warstwowej z betonu komórkowego
odmiany 500 w rozbiciu na poszczególne składniki
• Porównanie przeciętnych cen rynkowych 1 m
3
betonu
komórkowego z 1 m
3
cegły ceramicznej pełnej, dziurawki,
kratówki lub pustaków szczelinowych Max/200 wykazuje, że
beton komórkowy jest tańszy od wymienionych materiałów
ceramicznych od 29,1 do 203,9%. 1 m
3
bloczków z betonu
komórkowego odmiany 500-700 o wymiarach 59x24x24
kosztuje średnio 143,38 zł/m
3
, podczas gdy inne
wymienione materiały w granicach 191,60 do 302,56 zł/m
3
.
45
Efektywność ekonomiczna betonu
komórkowego
• Ponieważ beton komórkowy jest 2-3 razy lżejszy od materiałów
ceramicznych o tej samej objętości (z wyjątkiem ceramiki poryzowanej) na
efektywność stosowania tego materiału składa się również niższy koszt
transportu. Bezpośrednie porównanie ceny ścian zewnętrznych o tej samej
grubości z betonu komórkowego i materiałów ceramicznych nie oddaje
wszystkich efektów, ponieważ nie porównuje się tu walorów izolacyjności
cieplnej. Ściany murowane z cegieł wymagają bowiem zawsze izolacji
cieplnej (z wyjątkiem ceramiki poryzowanej), natomiast ściany z betonu
komórkowego - nie zawsze. Beton komórkowy średnio w ok. 78%
wykorzystywany jest w budownictwie mieszkaniowym, w tym w większości
w indywidualnym budownictwie jednorodzinnym.
• Zastosowanie betonu komórkowego do murowania ścian zewnętrznych
jednorodnych oraz wewnętrznych nośnych i działowych - zamiast
ceramicznych - w domu jednorodzinnym o powierzchni użytkowej 100 m
2
oznacza korzyść w granicach 10-11 tys. zł, a łącznie z uwzględnieniem
rezygnacji z izolacji cieplnej około 14 tys. zł. Poza efektami wynikającymi
z ceny materiałów i kosztów transportu istotne korzyści wynikają z niskiej
pracochłonności wymurowania ścian. Pracochłonność wymurowania 1 m
2
ścian budynków o porównywalnej grubości (1 cegły i 1,5 cegły) z bloczków
betonu komórkowego jest od 44% do 112% niższa od pracochłonności
wymurowania ścian z innych materiałów.
• W przykładowym domu jednorodzinnym o powierzchni 100 m
2
pracochłonność jest niższa o około 325 godzin, co przy 20 zł/roboczo-
godzinę daje inwestorowi korzyść około 6500 zł.
46
• Pamiętać należy, że ceramika poryzowana osiąga ciężar 800 –
1000 kg/m
3
, czyli dwukrotnie większy niż beton komórkowy
odmiany 400 lub 500. Oznacza to konieczność stosowania
większych grubości ścian jednowarstwowych (średnio o 8 cm). W
Polsce beton komórkowy produkowany jest w odmianach o
gęstości od 300 kg/m
3
(tzn. gęstości objętościowej 250 kg/m
3
). Z
odpowiednio wykonanych np. bloczków o dużej dokładności
wymiarowej przy zastosowaniu zaprawy klejowej, możliwe jest
wznoszenie jednowarstwowych ścian o grubości 36 cm i
współczynniku przenikania ciepła nawet poniżej u0= 0,30 W/m
2
K.
Autoklawizowany beton komórkowy odmiany 400 może być
zaliczany do materiałów termoizolacyjnych dla których za górną
granicę
przyjmuje
się
wartość
λ = 0,175 W/mK.
• Ogólnym dążeniem w technice jest uzyskiwanie materiałów jak
najlżejszych przy możliwie najwyższej wytrzymałości. W betonie
komórkowym znaleziono rozsądny kompromis między lekkością a
wytrzymałością przy korzystnej izolacji termicznej.
47
Asortyment wyrobów z betonu komórkowego
• Bloczki i płytki o powierzchni gładkiej lub na "pióro-wpust"
oraz
z kieszeniami
• elementy nadproży i wieńców w kształcie U
o dł. 290 – 600 mm, wys. 240 mm
i szer. 240 – 420 mm oraz 175 - 365 mm
• elementy docieplające wieniec (beton kom.
+ styropian) dł. 499 – 590 mm,
wys. 199 – 240 mm, szer. 100 – 160 mm
• Bloczek o wymiarach 24x24x59cm
zastępuje objętościowo 20 cegieł
i 2,8 pustaka MAX
• elementy termoizolacyjne (beton kom.
+ styropian) dł. 590 mm, wys. 240 mm
szer. 200 – 380 mm
48
• cegiełki z betonu komórkowego dł. 240, wys.120, szer.65-420
[mm]
• elementy osłonowe instalacji wentylacyjnych, kominowych i
sanitarnych
dł. 192-480, wys.300 i 600 szer. 192-360 [mm]
• elementy stropowe do wypełniania stropów gęstożebrowych
dł. 300 i 600, wys. 192, szer. 520 [mm]
• elementy stropowe wypełnione betonem komórkowym
dł. w module co 300 mm od 2400 - 6000 (mm)
• płyty dachowe dł. 2990, wys. 120, szer. 590 [mm]
• Producenci betonu komórkowego oferują odbiorcom wyroby (M) do
łączenia na zwykłe spoiny oraz o zawężonych tolerancjach (D) do
łączenia na cienkie spoiny.
49
Przykład wykorzystania betonu komórkowego do budowy domu SYSTEM
ŚNIADOWO
50
Producenci betonu komórkowego
na terenie województwa
lubelskiego
• GRUPA PREFABET S.A. oddział Długi Kąt 23-460
Józefów, Długi Kąt tel. (0-84) 687-83-99, fax 687-80-37
• H+H POLSKA Sp. z o.o. ZAKŁAD PUŁAWY 24-100
Puławy,
ul. E. Kwiatkowskiego 2 tel. (0-22) 51-84-130, fax 51-84-
134
• SOLBET Sp. z o.o. SOLBET LUBARTÓW S.A 21-100
Lubartów, ul. Nowodworska 18 tel. (0-81) 855-62-51, fax
855-62-57
www.solbet-lubartow.com.pl
• Przedsiębiorstwo Produkcji Materiałów Budowlanych
NIEMCE S.A. 21-025 Niemce k/Lublina, ul.Ceramiczna 6
tel. (0-81) 756-14-19, fax 756-16-27
www.ppmb-niemce.com.pl
51
Wady autoklawizowanego betonu komórkowego
(ABK)
• Beton komórkowy dostarczany jest na plac budowy w postaci gotowych wyrobów
(najczęściej drobnowymiarowych). Powoduje to zwiększenie pracochłonności
(konieczność łączenia, scalania oraz docinania elementów)
• Elementy stropowe zawierające ABK w formie wypełnienia jedynie częściowo
poprawiają parametry izolacji termicznej stropu
• Konieczność stosowania do wznoszenia ścian (celem uniknięcia mostków
termicznych) zapraw ciepłochronnych (o ograniczonej wytrzymałości)
• Jest to materiał wymagający od producentów i odbiorców kultury technicznej, gdyż
mimo swoich cech wytrzymałościowych odznacza się pewną kruchością (szczególnie
czułe są tu elementy profilowane). Stąd jego transport jak i składowanie wymagają
odpowiedniego zabezpieczenia przed uderzeniami i obijaniem.
• Należy go chronić przed wtórnym nadmiernym zawilgoceniem na placach budów i w
przegrodach budynków, gdyż wilgoć wywiera ujemny wpływ na własności izolacyjne
i może spowodować uszkodzenia spowodowane działaniem mrozu. Aby beton
komórkowy uchronić wystarczy go składować pod przykryciem, mury otynkować a w
pomieszczeniach zapewnić odpowiednią wentylację do odsychania z wilgotności
poautoklawizacyjnej.
52
Badania betonu komórkowego
CEBET zaproponował podjęcie (po 29-ciu latach od przeprowadzenia 1-
szej serii badań w tym zakresie) tematu pt. "Badania cieplno-
wilgotnościowe
i trwałościowe murów i elementów z betonu komórkowego "
zaplanowane kompleksowo i na kilka lat. Badania te objęły badane
właściwości betonu komórkowego, popiołowego i piaskowego
pobranych z 10-ciu obiektów wybudowanych 20-40 lat temu. W
wyniku tych badań zakładano uzyskanie danych na temat:
• jak kształtuje się wilgotność eksploatacyjna w przegrodach z betonu
komórkowego wytwarzanego według różnych technologii (piaskowa,
popiołowa) i czy jej wielkość i rozkład w przegrodzie może stanowić
przyczynę powstania uszkodzeń (np. mrozowych)
• czy autoklawizowany beton komórkowy jest materiałem stabilnym pod
względem struktury mineralnej i czy ewentualnie jej zmiany w czasie
nie spowodują destrukcji prowadzącej do utraty podstawowych
właściwości takich jak wytrzymałość i mrozoodporność,
• jak kształtuje się skład mineralny i struktura porowatości betonu
komórkowego po dłuższym okresie eksploatacji.
53
• Podczas pobierania prób betonu komórkowego z obiektów zakładano
dokonanie oceny zachowania się budynków.
• W latach 1961-1971 prowadzone były w CEBET badania nad
zagadnieniem
trwałości
polskich
autoklawizowanych
betonów
komórkowych produkowanych w skali przemysłowej. Dotyczyły one
tworzywa betonu komórkowego oraz przegród z betonu komórkowego
głównie w budynku doświadczalnym i kilku budynków mieszkalnych.
Podczas badań tworzywa badaniami był objęty beton komórkowy
typowy dla tego okresu odmiany 07 (700) produkowany w skali
przemysłowej zakładów krajowych, wg technologu PGS, BLB i Unipol.
Podstawowe badania prowadzone były na betonie komórkowym
pobranym z jednego odlewu produkcyjnego. Materiał ten zabezpieczono
od bezpośrednich opadów i składowano w magazynie. W chwili
pobierania betonu komórkowego do badań określone były jego
właściwości wyjściowe - "zerowe", a w każdym następnym roku; w ciągu
8-9 lat starzenia się betonu komórkowego, właściwości te były
sprawdzane,
a uzyskane wyniki porównywane z wynikami zerowymi. Sprawdzeniu
podlegały: gęstość, wytrzymałość na ściskanie, skurcz, mrozoodporność,
współczynnik przewodzenia ciepła λ,
sorpcja i podciąganie kapilarne.
W celu ustalenia przyczynowości zjawisk i różnego zachowania się
betonu komórkowego w czasie starzenia rozszerzono badania o
strukturę mineralną i strukturę porowatości.
54
• Uzyskane wyniki z badań wskazywały, że beton komórkowy w polskich
warunkach klimatycznych jest materiałem trwałym. Wytrzymałość na
ściskanie betonu komórkowego jako funkcji wieku wykazuje nie tylko
stabilność, ale również tendencję do jej polepszenia się. Wyniki badań
mineralogiczno-petrograficznych nie tłumaczą w sposób jednoznaczny
przypadków wzrostu wytrzymałości na ściskanie i towarzyszącego mu
wzrostu gęstości objętościowej betonu komórkowego w czasie,
sugerują one natomiast możliwość występowania pewnej zależności
między wytrzymałością na ściskanie i zawartością kalcytu. Wskazuje
na to stwierdzona na podstawie badań tendencja zarówno do wzrostu
wytrzymałości betonu komórkowego jak i zawartości w nim kalcytu w
czasie starzenia się. Zaobserwowany wzrost zawartości węglanu
wapnia w czasie starzenia wiąże się z powolnym procesem rozkładu faz
hydrokrzemianów
wapnia
pod
wpływem
CO
2
z
powietrza
atmosferycznego, w wyniku czego powstaje węglan wapnia i żel
krzemionkowy.
• Beton komórkowy wykazuje w czasie starzenia się polepszenie
izolacyjności cieplnej. Jest to wynikiem zmniejszania się zawilgocenia w
czasie i ustalonej funkcyjnej zależności λ = f /w,t/
• Beton komórkowy o zawilgoceniu poniżej 30% masy, a więc w stanie
zawilgocenia kapilarnego jest materiałem odpornym na działanie
mrozu.
55
• Przy zawilgoceniu betonu komórkowego powyżej 30% masy istnieje
potencjalna
możliwość
wystąpienia
w
betonie
komórkowym
uszkodzeń, spowodowanych działaniem mrozu. Wielkość tych
uszkodzeń jest funkcją ilości wody powyżej 30% masy. Wynika stąd
konieczność skoncentrowania maksymalnego wysiłku na zapobieganiu
procesowi gromadzenia się dużych ilości wilgoci w elementach z
betonu komórkowego.
• Beton komórkowy posiada korzystną charakterystykę pełzania
w zestawieniu z innymi lekkimi materiałami budowlanymi.
Charakteryzuje się on mianowicie znacznie mniejszym pełzaniem od
betonu z lekkim kruszywem wapiennym i zbliżonym do odkształceń
pełzania keramzytobetonu, pomimo, że keramzytobeton posiada około
czterokrotnie większą wytrzymałość.
• W praktyce eksploatacyjnej przy zawilgoceniu powierzchniowych
warstw przegród z betonu komórkowego nie większym niż ok. 2%
masy wartość zmian liniowych nie przekracza 0,65 mm/m.
• Betony komórkowe wykazują w czasie starzenia się zwiększoną
zdolność podciągania kapilarnego a tym samym zwiększoną zdolność
do zawilgocenia się wskutek opadów atmosferycznych. Wskazuje to na
konieczność stosowania odpowiednich powłok ochronnych na
przegrodach zewnętrznych z betonu komórkowego.
56
• Badania wilgotności przegród z betonu komórkowego prowadzone przez
badaczy zagranicznych, krajowych w tym również CEBET wykazały, że
w zawilgoceniu przegród budowlanych z betonu komórkowego rozróżnia
się
dwa
okresy:
- okres wilgotności nieustabilizowanej, w którym występuje odsychanie
przegród niezależnie od pory roku i warunków atmosferycznych, oraz
- okres wilgotności ustabilizowanej, w którym wilgotność przegród ulega
jedynie niewielkim zmianom sezonowym.
• Okres wilgotności nieustabilizowanej, czyli okres odsychania przegród
z betonu komórkowego przyjmowany jest na ogół przez różnych autorów
jako równy 2-3 lata. Jak już wspomniano, w okresie tym następuje
odsychanie przegród z betonu komórkowego niezależnie od pory roku
i warunków atmosferycznych, przy czym intensywne odsychanie
następuje głównie w okresie pierwszych 8-12 miesięcy. Czas niezbędny
do ustabilizowania się wilgotności w przegrodach z betonu komórkowego
jest tym dłuższy im większa jest gęstość tego materiału oraz im większa
jest grubość przegrody.
• Po wstępnym okresie stabilizacji wilgotność przegród z betonu
komórkowego ulega jedynie zmianom sezonowym - w czasie zimy
wzrasta, latem maleje.
57
• Zmiany w sezonowym zawilgoceniu przegród z betonu komórkowego
mają charakter zbliżony do sezonowych zmian wilgotności względnej
powietrza zewnętrznego z tym jednak, że są przesunięte w czasie.
• Wielkość ustabilizowanej wilgotności przegród jest również w
znacznym stopniu zależna od mikroklimatu. Przy bardzo dużej
wilgotności względnej powietrza wewnętrznego (> 80%) przegrody z
betonu komórkowego wykazują zawilgocenie o ok. 5% większe w
porównaniu
z
przegrodami
w pomieszczeniach suchych.
• Wielkość wilgotności ustabilizowanej w przegrodach z betonu
komórkowego zależna jest również, w pewnym stopniu od technologii
produkcji, a ściślej mówiąc od rodzaju kruszywa stosowanego przy
produkcji
tego
materiału,
a mianowicie - jest ona mniejsza w przypadku betonu komórkowego
produkowanego na bazie piasku, większa natomiast w przypadku
stosowania popiołów lotnych.
• Według badań przeprowadzonych w CEBET średnia wilgotność
ustabilizowana w przegrodach z betonu komórkowego kształtowała się
od
3 do 8% masy, literatura francuska określa wielkość wilgotności
ustabilizowanej na 6 ÷ 10% masy, angielska 5 ÷ 6% masy.
• Rozkład wilgotności ustabilizowanej w przekroju przegrody nie jest
zupełnie równomierny, lecz różnice w wielkości zawilgocenia w
poszczególnych warstwach są niewielkie.
58
• Należy zwrócić uwagę, że proces odsychania przegród z betonu
komórkowego pozbawionych wypraw zewnętrznych następuje
szybciej.
W okresie wilgotności ustabilizowanej przegrody te nie wykazują
większego zawilgocenia w porównaniu z przegrodami z wyprawami
zewnętrznymi.
• Omawiane wyniki badań prowadzonych przez CEBET dotyczyły
przede wszystkim przegród w budynku doświadczalnym. Na
podstawie tych badań oprócz wielkości wilgotności i jej rozkładu
sformułowano wnioski dotyczące czasu odsychania, wpływu
klimatu
zewnętrznego
i
wewnętrznego
i usytuowania przegrody w stosunku do stron świata.
• Ponadto zostały przeprowadzone badania wilgotności w kilku
budynkach mieszkalnych. Ściany powyższych budynków wykonane
były z bloczków betonu komórkowego technologii BLB (piaskowa).
59
Badania w 1999 roku obejmowały:
• wytypowanie 10-ciu obiektów na terenie kraju ze ścianami
wykonanymi
z
betonu
komórkowego
piaskowego
i
popiołowego
eksploatowanych przez okres 20 - 40 lat
• pobór z powyższych obiektów próbek betonu komórkowego
metodą odwiertów, a w miarę możliwości pobór bloczków i płytek
• wykonanie
dla
pobranych
próbek
badań:
-
wilgotności
i
jej
rozkładu
w
przekroju
muru,
- składu mineralnego (analiza rentgenowska, analiza termiczna,
badania
mikroskopowe),
- struktury porowatości mikrobiologicznych (na obecność bakterii i
grzybów),
- wytrzymałości i mrozoodporności - jeśli udało się pobrać całe
elementy
z obiektów budowlanych
• ocenę uzyskanych wyników badań
60
Średni rozkład wilgoci w przekroju przegród w budynkach
eksploatowanych z okresu wilgotności ustabilizowanej
61
Podsumowanie wyników badań z 1999
roku
• Uzyskane wyniki w zakresie wilgotności eksploatacyjnej przegród
zewnętrznych z betonu komórkowego pozwalają na stwierdzenie, że
wilgotność ustabilizowana w budynkach mieszkalnych w przypadku
betonów komórkowych piaskowych nie przekracza 3% masy, a betonów
popiołowych jest nieco wyższa i wynosi średnio ~ 4,5% masy.
Zawilgocenie na tym poziomie uznać można jako charakterystyczne dla
przegród eksploatowanych w warunkach średnio wilgotnych. Uzyskane
wyniki mają bardzo duże znaczenie dla oceny właściwości izolacyjnych
przegród
z betonu komórkowego. Przy tak małym zawilgoceniu przegrody z betonu
komórkowego
charakteryzują
się
dobrymi
właściwościami
termoizolacyjnymi, co po stwierdzeniu na większej ilości prób pobranych
z obiektów powinno być wzięte pod uwagę przy projektowaniu budynków
z wykorzystaniem jako materiału ściennego autoklawizowanych betonów
komórkowych.
• Badania mineralogiczne wykazały, że betony komórkowe po latach nie
różnią się jakościowo od próbek z bieżącej produkcji natomiast mają:
-
wyższą
zawartość
kalcytu,
-
niższą zawartość tobermorytu aniżeli "świeże" betony. Mniejsza ilość
tobermorytu świadczy o karbonatyzacji - tobermoryt pod wpływem CO
2
z powietrza ulega rozkładowi w węglan wapnia (kalcyt) i żel
krzemionkowy. Stwierdzono, że karbonatyzacja zachodzi równomiernie w
całym przekroju (objętości) ściany. Jest to oznaka, że ściany z betonu
komórkowego oddychają.
62
• Badania wykazały, że po latach może dojść nawet do zaniku
tobermorytu przy sprzyjających warunkach dostępu powietrza.
Przykładem jest próbka betonu KR-1. Badania betonu z tej próbki
wykazały, że ma on przy gęstości objętościowej w stanie suchym 725
kg/m
3
, wytrzymałość na ściskanie 4,2 MPa i jest w pełni mrozoodporny.
• Zróżnicowana wytrzymałość na ściskanie zbadanych 6-ciu próbek
betonu komórkowego nie znalazła, w badanych przypadkach,
odzwierciedlenia
w strukturze mineralogicznej i porowatości. Czy w czasie starzenia
następowały zmiany w wytrzymałości na ściskanie i czy towarzyszyły
im zmiany strukturalne nie można stwierdzić, gdyż nie dysponowano
wynikami "zerowymi".
• Badania mikrobiologiczne wykazały albo brak wzrostu zawartości
grzybów lub wzrost jedynie pojedynczych kolonii grzybów należących
do różnych rodzajów, obrazujących normalne zanieczyszczenie
pochodzące
z obecnych w powietrzu zarodników grzybów.
• Oględziny ścian budynków, zarówno otynkowanych jak i nie
otynkowanych, z których pobierano próbki do badań, wykazały, że
beton komórkowy nie podlegał widocznym gołym okiem procesom
starzenia.
63
•
Kontynuacja przeprowadzonych w 1999 roku badań wilgotności
eksploatacyjnej przegród zewnętrznych z betonu komórkowego. Badania
miały na celu uzyskanie odpowiedzi w jakim stopniu zmienia się
wilgotność eksploatacyjna w tych przegrodach w okresach jesiennych
i wiosennych i czy w kolejnym roku wilgotność ta jest zasadniczo różna.
•
Pobranie próbek betonu komórkowego ze ścian zewnętrznych budynków
w których prowadzone były badania w 1999 roku oraz w miarę możliwości
rozszerzenie o nowo wytypowane budynki (eksploatowane przez okres 20
- 45 lat) z betonu komórkowego piaskowego i popiołowego. Pobór próbek
metodą odwiertów z całego przekroju ściany w okresie: jesień 2000 r.
i wiosna 2001 r.
•
Określenie dla pobranych próbek betonu komórkowego wilgotności
w całym przekroju muru
•
Ocena zachowania się budynków po wieloletniej eksploatacji z których
pobrane były próbki betonu komórkowego do badań wilgotności
•
Ocena uzyskanych wyników badań wilgotności.
Badania w 2000 i 2001 roku obejmowały:
64
• Obiekty ze ścianami z betonu komórkowego z których pobrano próbki
do badań wilgotności i jej rozkładu w przekroju przegrody, wybudowane
zostały w różnych regionach kraju przed 20-tu do 35 laty. Obiekty te to
8 budynków mieszkalnych (w tym 1 letniskowy zamieszkały w okresie 3-
4 miesiące w ciągu roku), 4 budynki z pomieszczeniami biurowymi i 1
obiekt
z pomieszczeniami fabrycznymi (zbrojarnia). W stosunku do poborów
w r. 1999 powiększono ilość obiektów o budynek biurowy i budynek
mieszkalny.
• Sposób poboru i zabezpieczenia próbek był analogiczny jak w
badaniach
w roku 1999. Ze wszystkich obiektów pobrano metodą odwiertów próbki
warstw o grubości co 5 cm na całej grubości przegrody. Pobrane próbki
betonu komórkowego w postaci proszku zabezpieczone zostały przed
utratą wilgoci. Próba zastosowania opracowanego przez ITB
dielektrycznego miernika wilgotności typu DMW-2 w odniesieniu do
betonu komórkowego nie sprawdziła się - miernik nie zapewniał
zadowalającej dokładności wyników badań.
• W trakcie poboru próbek betonu komórkowego ze ścian budynków
obserwowano i oceniano stan techniczny ścian. Nie stwierdzono
żadnych nieprawidłowości i niekorzystnego wpływu czasu i sposobu
eksploatacji na jakość przegrody.
65
Średni rozkład wilgoci w przekroju przegród w budynkach eksploatowanych z
okresu badań jesień 2000 – wiosna 2001
W badanych ścianach tynk tradycyjny ściśle związany był z betonem
komórkowym i nie można było oddzielić go od podłoża. Tynki nie były
popękane. Tam, gdzie przez ponad dwadzieścia lat ściana nie była
otynkowana również nie zaobserwowano żadnych nieprawidłowości w postaci
złuszczeń, ubytków lub nalotów. Oględziny ścian wykazały, że zarówno
otynkowany jak i nie otynkowany beton komórkowy nie podlegał widocznym
gołym okiem procesom starzenia.
66
Wilgotności średnie, minimalne i maksymalne ścian z betonu
komórkowego
Rodzaj betonu
komórkoweg
o
Pora roku
Jesień 2000 r.
Wiosna 2001 r.
Wilgotność % masy
Wilgotność % masy
średnia
min
max
średnia
min
max
Piaskowy
2,4
1,2
3,5
2,6
1,2
3,5
Popiołowy
3,9
2,5
5,7
4,3
3,0
5,9
Średnie wilgotności w przekroju ściany jesienią 2000 r. i wiosną 2001
r.
Wilgotność
Pora roku
Zagłębienia punktu poboru próbki w
murze [cm]
(liczone od strony zewnętrznej)
5
10
15
20
Średnia wilgotność w
przekroju dla betonu
piaskowego [%]
jesień 2000
r.
2,4
2,4
2,3
2,4
Średnia wilgotność w
przekroju dla betonu
popiołowego [%]
4,2
3,8
4,0
3,9
Średnia wilgotność w
przekroju dla betonu
piaskowego [%]
wiosna
2001 r.
2,7
2,6
2,7
2,7
Średnia wilgotność w
przekroju dla betonu
popiołowego [%]
4,7
4,5
4,3
3,9
67
Omówienie i ocena wyników badań z
jesieni 2000 r. i wiosny 2001 r.
• Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że przegrody
ścienne (zewnętrzne) z betonu komórkowego ze zbadanych obiektów
charakteryzują się wyrównanym rozkładem wilgoci w poszczególnych
przekrojach (wyjątki zdarzają się rzadko – przypadek gdy wilgotność na
głębokości 5 cm była najwyższa - wynosiła 5,7% - był to jednak budynek
nieotynkowany).
• Średnia wilgotność ścian z betonu komórkowego piaskowego wynosi
2,5% masy (przy czym w jesieni 2,4% a wiosną 2,6%). Z betonu
komórkowego popiołowego średnia wilgotność ścian wynosi 4,5% (przy
czym w jesieni 3,9% a wiosną 4,3%).
• Z powyższego wynika, iż nie ma znaczących różnic w wilgotnościach
przegród z betonu komórkowego w okresie jesiennym (po lecie)
i wiosennym ( po zimie). Porównując rozkłady wilgoci w przekroju muru
w okresie jesiennym i wiosennym stwierdzono nieznacznie większe
zawilgocenie w przekroju od strony zewnętrznej.
• Uzyskane wyniki wilgotności przegród średnio 2,5% dla przegród z
betonu komórkowego piaskowego i 4,5% dla przegród z betonu
komórkowego popiołowego można uznać jako charakterystyczne dla
przegród z betonu komórkowego. Potwierdziły się wyniki uzyskane w
badaniach wcześniejszych. Przy takim zawilgoceniu, przegrody z betonu
komórkowego
charakteryzują
się
dobrymi
własnościami
termoizolacyjnymi.
68
Normy związane z betonem komórkowym
• PN-H-97021:1998/Ap1:1999 Aluminium. Proszek płatkowy do
produkcji betonu komórkowego
• PN-EN 678:1998 Oznaczanie gęstości w stanie suchym
autoklawizowanego betonu komórkowego
• PN-EN 679:1998 Oznaczanie wytrzymałości na ściskanie
autoklawizowanego betonu komórkowego
• PN-EN 772-15:2002 Metody badań elementów murowych. Część
15: Oznaczanie współczynnika przepuszczania pary wodnej
elementów murowych z autoklawizowanego betonu komórkowego
• PN-EN 1351:1999 Oznaczanie wytrzymałości na zginanie
autoklawizowanego betonu komórkowego
• PN-EN 1353:1999 Oznaczanie wilgotności autoklawizowanego
betonu komórkowego
• PN-89/B-06258/Az1:2001 Autoklawizowany beton komórkowy
(Zmiana Az1)
• PN-B-19301:2004 Prefabrykaty budowlane z autoklawizowanego
betonu komórkowego. Elementy drobnowymiarowe
• PN-B-19320:1999
Badania
nieniszczące.
Metoda
badania
wytrzymałości
na
ściskanie
autoklawizowanego
betonu
komórkowego sklerometrem ABA
69
Doc. dr inż. Zapotoczna-Sytek Genowefa
Elżbieta
• Badania przydatności popiołów lotnych ze spalania węgli w kotłach
fluidalnych do produkcji autoklawizowanego betonu komórkowego (ABK)
Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Betonów "CEBET"
R04 (N506) – Budownictwo
zakwalifikowany
• Badanie przyczyn zarysowania murów z autoklawizowanego betonu
komórkowego
Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Betonów "CEBET"
R04 (N506) – Budownictwo
niezakwalifikowany
• Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Betonów "CEBET"
Z-ca Dyrektora ds. Naukowo-Badawczych
• V-ce Prezes ds. naukowo-technicznych Stowarzyszenia Inżynierów
i Techników Przemysłu Materiałów Budowlanych SITPMB
• Książka „Buduję dom z betonu komórkowego” wydana przez Centralny
Ośrodek Informacji Budownictwa nagrodzona została w maju 2001 roku
nagrodą Ministra Rozwoju Regionalnego i Budownictwa za publikację
z dziedziny budownictwa.
• Współautor patentów „Sucha mieszanka klejowa zaprawy murarskiej,
zwłaszcza do łączenia elementów z betonu komórkowego” i
„
Urządzenie do zwiększania efektywności procesu autoklawizacji betonu
komórkowego”
70
Obliczyć wytrzymałość w
przeliczeniu na kg masy różnych
materiałów (stal, drewno, beton,
gazobeton)
• Por. Witold Kucharczuk, Sławomir Labocha:
Konstrukcje zespolone stalowo-betonowe
budynków, Arkady 2007, s. 26: (…) stosunek
wytrzymałości na ściskanie do ceny jednostkowej
jest wyższy w przypadku betonu niż stali.
• Mieszanką tych składników wypełnia się formy,
nadające jej jeszcze przed obróbką cieplną
kształt bloków. W świeżej, jeszcze płynnej
mieszance, proszek glinowy w środowisku
zasadowym, jakie daje wapno, wytwarza gaz –
wodór, według reakcji: 3Ca(OH)2+ 2Al + 6H2O →
3CaO⋅Al2O3⋅6H2O + 3H2
Document Outline