Z wieloletnich badań wynika, że wilgotność ścian budynku wykonanych z ABK po pierwszym sezonie grzewczym i systematycznym wietrzeniu pomieszczeń jest zbliżona do wilgotności ustabilizowanej (ok. 5-8%).
Beton komórkowy, który dzięki walorom eksploatacyjnym ma półwieczną ugruntowaną pozycję na rynku, wobec nowych wprowadzanych do sprzedaży materiałów powinien tę pozycję utrzymać i promować się jakością i podwyższonymi parametrami użytkowymi. Podniesienie jakości jest realizowane głównie przez zmniejszenie dopuszczalnych odchyłek wymiarowych i podniesienie estetyki wyrobu. Podwyższenie parametrów użytkowych uzyskuje się przez wprowadzanie nowych ergonomicznych kształtów elementów i paletyzacji. Dążeniem do zmniejszania gęstości wyrobu poprawia się izolacyjność cieplną przegrody. W działaniach skierowanych na podwyższenie właściwości technicznych autoklawizowanego betonu komórkowego (ABK) praktycznym kierunkiem jest podwyższanie wytrzymałości tworzywa, co może wpłynąć na zwiększenie stosowania betonu komórkowego. Zmiany klimatu oznaczają łagodniejsze zimy oraz cieplejsze i suchsze lata w różnych częściach Europy. Czynniki te mogą prowadzić do podwyższenia ryzyka powodzi. Ponadto krótkie intensywne deszcze stają się coraz częstsze, nierzadko powodując poważne lokalne powodzie, szczególnie w miastach o wysokiej gęstości zaludnienia i niedostatecznych systemach odwodniających [1].
Przegrody w obecnie wznoszonych budynkach powinny spełniać nie tylko wymagania związane z trwałością, ale również muszą się charakteryzować odpowiednimi właściwościami fizycznymi cieplno-wilgotnościowymi, akustycznymi, ogniowymi. Spełnienie wymagań cieplnych stawianych przegrodom zewnętrznym budynku sprowadza się przede wszystkim do zapewnienia im właściwej izolacyjności oraz pojemności cieplnej [2, 3]. Określenie wilgotności eksploatacyjnej w murach z betonu komórkowego jest ważne ze względu na ocenę jakości cieplnej obiektów wykonanych z tego materiału. Wpływ zawilgocenia jest uwzględniany także przy projektowaniu przegród zewnętrznych z betonu komórkowego [4].
Na zagadnienia związane z wymianą ciepła i wilgoci zwraca się również uwagę w kontekście oszczędności energii [5].
Zastosowanie betonu komórkowego w budownictwie jednorodzinnym
Wilgotność betonu komórkowego
W wyniku powodzi, która miała miejsce w lipcu 1997 r., wiele budynków w Polsce znalazło się pod wodą od kilku do kilkunastu dni. Było to przesłanką do przeprowadzenia badań, które wykazały, że zależność między wytrzymałością betonu komórkowego w stanie suchym i zawilgoconym w elementach zalanych w czasie powodzi jest analogiczna do określonej w badaniach statystycznych dla elementów schnących naturalnie od poautoklawizacyjnej wilgotności produkcyjnej do ustabilizowanej w budynku. Stosunek wytrzymałości w stanie wilgotnym do stanu wytrzymałości w stanie suchym zmniejsza się intensywnie do zawilgocenia wynoszącego 25%. Dalsze zawilgocenie nie powoduje intensywnego spadku wytrzymałości na ściskanie. Struktura porowatości i skład mineralny betonu komórkowego nie uległy zmianie w wyniku zalania ścian z tego materiału podczas powodzi [6, 7].
Aby zapewnić właściwe warunki odsychania budynków, należy:
– elementy z ABK zabezpieczyć przed wpływami atmosferycznymi (przy składowaniu i w czasie budowy użyć osłony z folii), ale nie szczelnie, aby umożliwić oddychanie;
– po zbudowaniu stworzyć warunki umożliwiające szybkie wysychanie ścian przez ogrzanie pomieszczeń i intensywne osuszanie;
– bezwzględnie wyeliminować skoncentrowane działanie wody, np. źle ukształtowane i nieszczelne rynny.
Uwarunkowane zmianami wilgotnościowymi zmiany objętości zależą od mikrostruktury ABK, które kształtują się w środowisku pary nasyconej w procesie autoklawizacji. Wskazane jest uzyskanie dobrze wykrystalizowanej i stabilnej struktury krystalicznej. Obecność porów o kształcie zbliżonym do kulistego oraz odpowiedniej budowie mikrostrukturalnej ABK, przede wszystkim tobermorytu o budowie włóknistej, korzystnie wpływa na kształtowanie się jego wytrzymałości. Porowatość taka ma równie korzystny wpływ na mrozoodporność ABK, gdyż pory w betonie komórkowym nie ulegają całkowitemu nasyceniu wodą [3]. Podstawowym czynnikiem decydującym o mrozoodporności ABK w warunkach eksploatacyjnych jest jego stopień zawilgocenia. Zawilgocenie ABK nie powinno przekraczać 30% masy. Jeśli trwałe eksploatacyjne zawilgocenie w przegrodach budowlanych z ABK przekroczy 30% masy, mogą wystąpić uszkodzenia betonu [6].
Średnia wilgotność dla przegród z ABK dla betonu piaskowego wynosi 3% oraz dla popiołowego – 4,5%. Są to wilgotności ustabilizowane. Przy takim zawilgoceniu przegrody z ABK charakteryzują się dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi. Bardzo ważne jest, aby materiał, z którego wykonana jest przegroda budowlana, był w stanie wilgotności sorpcyjnej (powietrznosuchej). Ewentualne zawilgocenie kapilarne może mieć tylko charakter przejściowy. Badania wilgotności przegród z betonu komórkowego wykazały, że w zawilgoceniu przegród budowlanych wyróżnia 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 oddychania przegród z betonu komórkowego przyjmowany jest na ogół na 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.
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 w pewnym stopniu od technologii produkcji, a ściślej mówiąc od rodzaju kruszywa stosowanego przy produkcji tego materiału.
Rozkład wilgoci ustabilizowanej w przekroju przegrody nie jest zupełnie równomierny, lecz różnice w wielkości zawilgocenia w poszczególnych warstwach są niewielkie.
Należy zwrócić uwagę, że proces odsychania przegród z betonu komórkowego pozbawiony wypraw zewnętrznych następuje szybciej. W okresie wilgotności ustabilizowanej przegrody te nie wykazują większego zawilgocenia w porównaniu z przegrodami z wyprawami zewnętrznymi.
Tabl. 1 Właściwości związane z transportem pary wodnej przy wilgotnościach powietrza po dwóch stronach każdej z próbek na poziomach 0% i 50%
|
Badana właściwość |
Deklarowana gęstość ABK [kg/m3] |
|||||
|
300 |
350 |
400 |
500 |
550 |
600 |
|
|
Współczynnik oporu dyfuzyjnego pary wodnej |
6,17 |
7,72 |
9,52-9,61 |
6,25-9,85 |
5,81-10,68 |
6,17 |
Paroprzepuszczalność betonu komórkowego
Za ustabilizowanie się przegrody pod względem wilgotnościowym odpowiedzialna jest cecha paroprzepuszczalności materiału.
Badania przeprowadza się zgodnie z normą PN-EN ISO 12572:2004 Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe materiałów i wyrobów budowlanych – Określanie właściwości związanych z transportem pary wodnej. Badanie się odbywa w komorze termowilgotnościowej o temperaturze powietrza na poziomie 20±2°C oraz względnej wilgotności powietrza na poziomie 45-50%. Każdą z badanych próbek ABK umieszcza się nad desykantem znajdującym się w szklanym naczyniu.
Badanie prowadzi się do uzyskania stałego przyrostu masy, tzn. ustabilizowania się strumienia powietrza przechodzącego przez próbkę. Wyniki badań z lat 2014-2015 podano w tabl. 1.
Dla ABK gęstości 500 kg/m przeprowadzono podobne pomiary, zmieniając poziomy wilgotności po obu stronach próbek. Przebadane zestawy to wilgotności powietrza po obu stronach każdej z próbek na poziomie 53% i 80% oraz 80% i 94%. Wyniki tych pomiarów przedstawiono w tabl. 2.
Wpływ paroprzepuszczalności obserwuje się w budynku przede wszystkim w pierwszych czterech latach po zakończeniu budowy, czyli w czasie kiedy budynek wysycha z wilgoci technologicznej. Jak wiadomo, w początkowej fazie eksploatacji budynku wilgotność przegród budowlanych jest zawsze podwyższona, niezależnie od użytych materiałów. Wpływ na to mają ciągle jeszcze powszechne „mokre” technologie robót budowlanych oraz prace wykończeniowe w trakcie budowy. Beton komórkowy, jak już wspomniano, jest materiałem porowatym, co zwiększa jego zdolności absorpcyjne. W związku z tym ściany z betonu komórkowego powinny być w trakcie budowy zabezpieczane przed nadmiernym i długotrwałym zawilgacaniem Uniemożliwianie wnikania wilgoci w głąb ściany, już podczas użytkowania budynku, gwarantuje zastosowanie zabezpieczenia powierzchni zewnętrznych, np. przez ich otynkowanie.
Po wspomnianym czasie (cztery lata) paroprzepuszczalność ścian w budynku nie ma praktycznie znaczenia.
Tabl. 2 Właściwości związane z transportem pary wodnej przy różnych wilgotnościach powietrza po dwóch stronach próbek
|
Warunki termo-wilgotnościowe |
20±2°C 53%, 80% |
20±2°C 80%, 94% |
|
Badana właściwość |
Deklarowana gęstość ABK |
|
|
500 |
500 |
|
|
Współczynnik przenoszenia |
0,315 | 0,607 |
|
Współczynnik oporu dyfuzyjnego |
6 |
3 |
Odporność na grzyby i pleśnie
Badania obecności grzybów w próbkach betonu komórkowego pobranych w postaci pyłu z eksploatowanych budynków [7] wykonano przez identyfikację szczepów grzybów uzyskanych w posiewach oraz obliczano ogólną liczbę kolonii wyhodowanych na każdej z płytek z podłożem. W dwóch próbkach nie uzyskano wzrostu grzybów, a w pozostałych uzyskano wzrost pojedynczych kolonii grzybów należących do różnych rodzajów, obrazujących normalne zanieczyszczenie pochodzące z obecnych w powietrzu zarodników grzybów, będących stałym składnikiem powietrza. Należy dodać, że grzyby są wszechobecne w otaczającym środowisku, występują w powietrzu, glebie i wodzie.
Jak wynika z opinii ekspertów, rozwój pojedynczych kolonii grzybów jest praktycznie na każdym rodzaju materiału budowlanego i w wyniku kontaktu z atmosferą następuje zawsze.
Podsumowanie
Wilgotność ustabilizowana w budynkach w przypadku betonów komórkowych nie przekracza 3% masy. Zawilgocenie na tym poziomie uznać można za charakterystyczne dla przegród eksploatowanych w warunkach średnio wilgotnych. Ma to duże znaczenie dla oceny właściwości izolacyjnych przegród z betonu komórkowego. Przy tak małym zawilgoceniu przegrody z betonu komórkowego charakteryzują się dobrymi właściwościami termoizolacyjnymi.
dr inż. Katarzyna Łaskawiec
Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych ZTB CEBET
Literatura
1. D. Hums, Ecological aspect for the production and use for autodaved aerated concrete,Proceedings of the 3RD Rilem International Symposium on Autoclaved Aerated Concrete Switzerland, 1992.
2. J.P. Laurent, C. Guerre-Chaley, Influence of water content and temperatura on the thermal conductivity of autoclaved aerated concrete, „Materials and Structures” nr 28/1995.
3. N. Narayanan, K. Ramamurthy, Structure and properties of aerated concrete: a raviaw, „Cement & Concrete Composites” nr 22 (5)2000.
4. G. Zapotoczna-Sytek, J. Zmywaczyk, P. Koniorczyk, Thlckness effect curve in autoclaved aerated concrete, 16th European Conference on Thermophysical Properties, Londyn 2002.
5. G. Zapotoczna-Sytek, Rola autoklawizowanego betonu komórkowego w budownictwie mieszkaniowym, „Materiały Budowlane” nr 9/2007.
6. J. Bodzak, M. Dragan, M. Łaś, G. Zapotoczna-Sytek, Zachowanie się betonu komórkowego w ścianach budynków po powodzi w lipcu, „Przegląd Budowlany” nr 4/1999.
7. G. Zapotoczna-Sytek, B. Górska, T. Rybarczyk, Zachowanie się betonu komórkowego w ścianach budynków zalanych podczas powodzi w lipcu 1997 roku (na podstawie badań prowadzonych w latach 1997-1998), „Poradnik dla projektujących i budujących z betonu komórkowego” nr 1 (11)/2009.
