Elementy murowe z betonu komórkowego (ABK)

Elementy z ABK stosuje się głównie do wznoszenia ścian, przy czym najwyższy jest udział w ścianach murowanych. Z betonu komórkowego wykonuje się również pustaki stropowe, płyty dachowe, płyty stropowe oraz inne elementy. Elementy z ABK, w tym ścienne, stosowane są w budownictwie prze­mysłowym, użyteczności publicznej, a przede wszystkim mieszkaniowym. Poszczególne firmy wypracowały i roz­winęły własne technologie produkcji i systemy budowania, część firm reali­zuje obiekty z betonu komórkowego od piwnicy aż po dach, a część wykonując z betonu komórkowego głównie ściany. Warto podkreślić, że z ABK budowa­ne są domy mieszkalne we wszyst­kich krajach europejskich, a także na innych kontynentach w różnych stre­fach klimatycznych, w tym w rejonach sejsmicznych, co świadczy o wielu zaletach tego materiału.
Właściwości techniczne obecnie produkowanych wyrobów z ABK sto­sowanych do wykonywania ścian po­zwalają na spełnienie określonych w rozporządzeniu Parlamentu Eu­ropejskiego i Rady nr 305/2011 [1] podstawowych wymagań w odniesie­niu do obiektów budowlanych a doty­czących:

1)  nośności i stateczności,

2)  bezpieczeństwa pożarowego,

3)  higieny, zdrowia i środowiska,

4)  bezpieczeństwa użytkowania i do­stępności obiektów,

5)  ochrony przed hałasem,

6)  oszczędności energii i izolacyjności cieplnej,

7)  zrównoważonego wykorzystania zasobów naturalnych.

Przedstawione wyżej wymagania są podstawą do opracowania mandatów oraz zharmonizowanych specyfikacji technicznych.

Wprowadzenie siódmego wymagania podstawowego dla obiektów budow­lanych oznacza, że muszą one być zaprojektowane, wykonane i rozebra­ne w taki sposób, aby wykorzystanie zasobów naturalnych było zrównowa­żone i zapewniało:

– recykling obiektów budowlanych oraz wchodzących w ich skład ma­teriałów i części po rozbiórce;

– trwałość obiektów budowlanych;

– wykorzystanie w obiektach budow­lanych przyjaznych środowisku su­rowców i materiałów wtórnych.

Rys. 1 Zużycie energii współczesnych produkcji różnych materiałów ściennych

Ogólna charakterystyka autoklawizowanego betonu komórkowego

W Polsce powstaje ok. 10% produkcji światowej ABK. O rozwoju i rosnącym zapotrzebowaniu na ABK w Polsce zadecydowały wyjątkowo korzystne w stosunku do innych materiałów ściennych jego właściwości fizycz­ne jako materiału izolacyjnego i kon­strukcyjnego. Analiza współczesnych technologii wytwarzania ABK wykazu­je, że proces ten wpisuje się w uwa­runkowania zrównoważonego rozwoju [2, 3, 4].

– Technologie te charakteryzują się małym zużyciem surowców oraz energii w stosunku do technologii wytwarzania innych materiałów bu­dowlanych (rys. 1). Wynika to z ma­łej gęstości ABK oraz odpowiednio prowadzonego procesu produkcyj­nego, w którym nie powstają odpa­dy, gdyż zarówno naddatki świeżej masy betonu ponad założony wy­miar, jak i woda odpadowa kiero­wane są z powrotem do procesu technologicznego. Do procesu kie­rowane są również odpady po pro­cesie autoklawizacji. Te ostatnie stosowane są także do wytwarza­nia nowych produktów, np. ciepłych zapraw (rys. 2).

– W procesie wytwarzania ABK nie powstają żadne materiały i sub­stancje, które mogłyby być szko­dliwe dla organizmów żywych lub środowiska. Ponadto w przypadku rozbiórki obiektów beton komórko­wy może być użyty ponownie w pro­cesie produkcji betonu komórkowe­go, ewentualnie do innego obiektu budowlanego, a także do budowy dróg. Można go łatwo przenosić w inne miejsca (jest lekki) i użyć jako materiał wypełniający wyrobiska, np. po eksploatacji kruszyw.

– Do wytwarzania ABK mogą być stosowane popioły lotne oraz inne surowce odpadowe, takie jak pia­ski odpadowe, wapno pokarbidowe, odpadowe surowce siarczanowe, łupki, żużle.

Wytwórnie betonów komórkowych oferują szeroki asortyment drobno­wymiarowych elementów ściennych o różnych klasach gęstości i wytrzy­małości oraz różnych wymiarach, spełniających wymagania aktualnych norm (rys. 3). Nowa generacja wyro­bów przy stosowaniu nowych tech­nik łączenia murów na cienkie spoiny (1-3 mm) lub ciepłe zaprawy pozwala na realizację obiektów budowlanych spełniających zaostrzone wymagania ochrony cieplnej budynków [6].

Rys. 2 Uproszczona cyrkulacja surowców i energii przy produkcji ABK o gęstości 500 kg/m³ [5] i [10]

Właściwości autoklawizowanego betonu komórkowego

Beton komórkowy mający półwieczną, ugruntowaną pozycję na rynku powi­nien tę pozycję utrzymać i promować się jakością i podwyższonymi para­metrami użytkowymi nawet w obliczu wprowadzania do sprzedaży kolejnych nowych materiałów. Podniesienie jako­ści betonu komórkowego jest realizo­wane głównie przez zmniejszenie do­puszczalnych odchyłek wymiarowychi podniesienie estetyki wyrobów. Pod­wyższenie parametrów użytkowych uzyskuje się przez wprowadzanie nowych ergonomicznych kształtów elementów i paletyzacji. Dążeniem do zmniejszenia gęstości wyrobu po­prawia się izolacyjność cieplną prze­grody. W działaniach skierowanych na podwyższenie właściwości technicz­nych autoklawizowanego betonu ko­mórkowego praktycznym kierunkiem jest podwyższanie wytrzymałości tworzywa, co szczególnie w konfron­tacji z ceramiką budowlaną wpłynąć może na szersze zastosowanie be­tonu komórkowego. Prace badawcze nad metodami podnoszenia wytrzy­małości i produkcja betonu komórko­wego o podwyższonej wytrzymałości powinny wyprzedzać zapotrzebowania rynku, gdyż wiadomo, że część in­westorów zażąda materiałów o wyż­szej wytrzymałości niż produkowane dotychczas. Jednym z kryteriów wyboru materiału ściennego, obok izolacyjności cieplnej i ceny, staje się wytrzymałość [2, 3, 7, 8]. W Polsce autoklawizowany beton komórkowy produkowany jest głównie w klasie gęstości 600, 500 i 400. Nielicz­ni producenci wytwarzają beton ko­mórkowy najniższych klas gęstości – 300 i 350. Badania wykazały, że beton komórkowy o gęstości 300­500 kg/m³ charakteryzuje się pra­wie liniową zależnością izolacyjności cieplnej od gęstości [7]. Umożliwia to wykonanie „ciepłych” ścian zewnętrz­nych jednowarstwowych, o współczynniku przenikania ciepła U poniżej 0,30 W/m²K (0,19-0,29 W/m²K). Za­letą tych ścian jest ich wystarczają­ca izolacyjność cieplna bez potrzeby dodatkowego ocieplania, przy spełnia­niu warunków bezpieczeństwa kon­strukcji, bezpieczeństwa pożarowego i ochrony przed hałasem.

W maju 2010 r Parlament i Rada Unii Europejskiej przyjęły znowelizo­waną dyrektywę Charakterystyka energetyczna budynków (dyrektywa nr 2010/31/UE opublikowana w Dz.U. UE z dnia 18 czerwca 2010). Główne zmiany w dyrektywie EPBD z 2010 r

w stosunku do pierwotnej wersji z 2002 r dotyczą m.in. [9]:

– wprowadzenia pojęcia budynku o niemal zerowym zużyciu energii;

– zdefiniowania sposobów raportowa­nia postępów we wdrażaniu zasad budownictwa zeroemisyjnego przez państwa członkowskie;

– określenia wspólnej dla krajów członkowskich metodologii oblicza­nia charakterystyki energetycznej budynków;

– stworzenia systemu kontroli świadectw charakterystyki ener­getycznej i sprawozdań z prze­glądów systemów ogrzewania i kli­matyzacji;

– wprowadzenia sankcji w przypadku naruszenia krajowych przepisów;

– zaostrzenia minimalnych wymagań dotyczących dopuszczalnych war­tości współczynnika przenikania cie­pła U oraz górnych wartości wskaź­nika zużycia energii pierwotnej EP, a także ich korekta i optymalizacja w odstępach czasu nie dłuższych niż co pięć lat – z uwzględnieniem lokalnych warunków klimatycznych o opłacalności ekonomicznej.

W Polsce podstawowe wymagania odnośnie do charakterystyki ener­getycznej budynku i jego elementów zamieszczone są w ustawie o charak­terystyce energetycznej budynków (weszła w życie 9 marca 2015 r). Projekt krajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynków o ni­skim zużyciu energii podaje definicję budynku o niskim zużyciu energii. Przez budynek o niskim zużyciu ener­gii należy rozumieć budynek, spełnia­jący wymogi związane z oszczędno­ścią energii i izolacyjnością cieplną zawarte w przepisach techniczno­-budowlanych, o których mowa w art. 7 ust. 1 pkt 1 ustawy z dnia 7 lipca 1994 r – Prawo budowlane (Dz.U. 2013 r poz. 1409 z późn. zm.), tj. szczególnie dział X oraz załącznik nr 2 do rozporządzenia Ministra Infra­struktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 75, poz. 690 z późn. zm.), które będą obowią­zywać od 1 stycznia 2021 r., a dla budynków zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własno­ścią – od 1 stycznia 2019 r.

Wyroby z ABK mogą być z powodze­niem stosowane zarówno do realiza­cji domów energooszczędnych – EA (wskaźnik sezonowego zapotrzebo­wania na ciepło w odniesieniu do po­wierzchni) nie przekracza 100 kWh/ (m² • rok), niskoenergetycznych – EA < 45 KWh/(m² • rok), jak i pasywnych – EA < 15 kWh/(m² • rok). Oprócz wymaganych parametrów użytko­wych elementów murowych ważnym czynnikiem jest ich prawidłowe wy­konanie, w szczególności wykonanie ściany bez mostków termicznych. Elementy murowe z ABK są łatwe do kształtowania na budowie, co umoż­liwia sprawną i skuteczną eliminację mostków termicznych związanych z niedokładnością elementów. Projek­tując nowy budynek lub występując o pozwolenie budowlane na remont budynku istniejącego, trzeba spełnić wymagania dyrektywy EPBD dotyczą­ce współczynników przenikania ciepła U oraz określonej wartości wskaźni­ka zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną (EP). Współczynnik przenikania ciepła ścian zewnętrznych (pionowych przegród nieprzezroczy­stych) nie będzie mógł być większy niż U = 0,25 W/(m²K) od początku 2014 r., U = 0,23 W/(m²K) od 2017 r. i U = 0,20 W/(m²K) od 2021 r.

Rys. 3 Przykładowy asortyment elementów z ABK
a) element o gładkich powierzchniach; b) element z wyprofilowanymi powierzchniami czołowymi do łączenia na pióro i wpust; c) element z wyprofilowanymi powierzchnia­mi czołowymi dodatkowo z uchwytem montażowym; d) blok modułowy; e) elementy nadproży i wieńców; f) elementy osłonowe instalacji; g) element ścien­ny; h) element wieńców z ociepleniem; i) elementy stropowe; j) nadproża

Wymagania dla elementów murowych z betonu komórkowego

Jak wynika z rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady nr 305/2011 [1], ocena i weryfikacja stałości właściwo­ści użytkowych wyrobów budowlanych w odniesieniu do ich charakterystyk są przeprowadzane zgodnie z jednym z pięciu systemów określonych w tym rozporządzeniu. Wymagania odnośnie do właściwości użytkowych zawarte są w normach zharmonizowanych, któ­re określają system oceny i weryfikacji właściwości użytkowych dla danego wyrobu i wymagania związane z tym systemem. Normą zharmonizowaną dla elementów murowych z ABK jest EN 771-4.

W październiku 2015 r. do zbioru Pol­skich Norm (w angielskiej wersji języ­kowej) wprowadzona została norma europejska EN 771-4:2015 jako PN­-EN 771-4+A1:2015-10 Wymagania dla elementów murowych. Część 4. Elementy murowe z autoklawizowanego betonu komórkowego.

Główne zmiany wprowadzone w od­niesieniu do poprzedniej normy EN 771-4:2011 są następujące:

1. Norma dotyczy również elementów murowych z ABK z warstwą izo­lacji w ścianach bez wymagań od­porności ogniowej oraz elementów uzupełniających. Elementy murowe mogą się składać z warstw o róż­nej gęstości, z których nie wszyst­kie są warstwami nośnymi. Określono kryteria oceny i weryfi­kacji stałości właściwości użytko­wych wyrobów objętych wymaga­niami niniejszej normy.

2. Norma PN-EN 771-4+A1:2015-10 nie narzuca producentom szcze­gółowych wymagań w zakresie kształtu, wymiarów, gęstości i wy­trzymałości, podaje natomiast:

– gęstość w stanie suchym jest zwy­kle mniejsza od 1000 kg/m³,

– wytrzymałość na ściskanie elemen­tów murowych producent powinien deklarować w N/mm²; w przypadku elementów murowych przewidzia­nych do zastosowania w elemen­tach nośnych nie powinna być ona mniejsza niż 1,5 N/mm².

3. Oprócz właściwości użytkowych ujętych w poprzedniej normie EN 771-4:2011 (maksymalne wymiary i tolerancje wymiarów, gęstość i wy­trzymałość na ściskanie, właściwości cieplne, trwałość (określaną przez odporność na zamrażanie i rozmra­żanie), ruch wilgoci (rozumiany jako skurcz), przepuszczalność pary wodnej, absorpcję wody, reakcję na ogień, wytrzymałość na ścinanie i przyczepność elementu w połącze­niu z zaprawą przy zginaniu) w nor­mie PN-EN 771-4+A1:2015-10 wprowadzone zostało badanie sub­stancji niebezpiecznych (p. 5.14).

4. W informacyjnym załączniku ZA do normy PN-EN 771-4+A1:2015-10, stanowiącym integralną część nor­my, podane są informacje dotyczą­ce jej powiązania z rozporządze­niem Parlamentu Europejskiego i Rady nr 305/2011.

W załączniku zostały przedstawione przykładowe deklaracje właściwości użytkowych (DoP), które wyraża­ją właściwości użytkowe elementów z betonu komórkowego w odniesieniu do zasadniczych charakterystyk tych wyrobów zgodnie z odpowiednimi spe­cyfikacjami technicznymi. DoP zawiera:

a) określenie typu wyrobu, dla które­go deklaracja została sporządzona;

b) system lub systemy oceny i wery­fikacji stałości właściwości użytko­wych wyrobu;

c) numer referencyjny i datę wydania normy zharmonizowanej lub euro­pejskiej oceny technicznej, która została zastosowana do oceny każdej zasadniczej charakterystyki;

d) w stosownych przypadkach – nu­mer referencyjny zastosowanej specjalnej dokumentacji technicz­nej oraz wymagania, które wyrób spełnia zgodnie z oświadczeniem producenta;

e) zamierzone zastosowanie lub za­stosowania wyrobu budowlanego, zgodnie z mającą zastosowanie zharmonizowaną specyfikacją tech­niczną;

f) wykaz zasadniczych charakterystyk określonych w zharmonizowanej specyfikacji technicznej dla deklaro­wanego zamierzonego zastosowa­nia lub zastosowań wyrobu;

g) właściwości użytkowe co najmniej jednej z zasadniczych charaktery­styk wyrobu;

h) właściwości użytkowe wyrobu bu­dowlanego, wyrażone w poziomach lub klasach, lub w sposób opisowy, w odniesieniu do jego zasadniczych charakterystyk, podlegających obo­wiązkowi zadeklarowania;

i) właściwości użytkowe wyrobu bu­dowlanego, wyrażone w poziomach lub klasach, lub w sposób opisowy, w odniesieniu do wszystkich za­sadniczych charakterystyk, co do których w miejscu, w którym pro­ducent zamierza wprowadzić wy­rób do obrotu, obowiązują przepisy odnoszące się do deklarowanego zamierzonego zastosowania lub zastosowań wyrobu budowlanego;

j) dla wymienionych w wykazie zasad­niczych charakterystyk, co do któ­rych nie są deklarowane żadne wła­ściwości użytkowe, skrót NPD (No Performance Determined – właści­wości użytkowe nieustalone);

k) jeżeli dla danego wyrobu budow­lanego wydano europejską ocenę techniczną, właściwości użytkowe tego wyrobu budowlanego, wyra­żone w poziomach lub klasach, lub w sposób opisowy, w odniesieniu do wszystkich zasadniczych charakte­rystyk zawartych w odnośnej euro­pejskiej ocenie technicznej.

Ponadto załącznik ZA do normy PN-EN 771-4+A1:2015-10 zawiera przykła­dy oznakowania CE elementów muro­wych z ABK.

Oznakowaniu CE towarzyszą:

– dwie ostatnie cyfry roku, w któ­rym zostało ono po raz pierwszy umieszczone,

– nazwa lub znak identyfikujący produ­centa i adres jego siedziby,

– niepowtarzalny kod identyfikacyjny typu wyrobu,

– numer referencyjny DoP,

– poziom lub klasa zadeklarowanych właściwości użytkowych,

– odniesienie do zastosowanej zharmo­nizowanej specyfikacji technicznej,

– w stosownych przypadkach numer identyfikacyjny jednostki notyfiko­wanej,

– zamierzone zastosowanie wyrobu określone w zastosowanej zharmo­nizowanej specyfikacji technicznej.

5. Norma uwzględnia podstawowe zasady dotyczące zbrojonych i nie- zbrojonych konstrukcji murowych zawartych w Eurokodzie 6.

Podsumowanie

Osiągnięty poziom przemysłu betonów komórkowych i jakość wytwarzanych elementów murowych powinny być umiejętnie wykorzystywane w zakresie budowania zgodnie z zasadą zrówno­ważonego rozwoju. Służą temu: sze­roki asortyment wyrobów, odpowiednie zaprawy do łączenia elementów oraz zaprawy do tynkowania, narzędzia oraz bezpłatny instruktaż na budowie inwe­stora. Czynniki te mają wpływ na szyb­ką realizację obiektów, znacznie zmniej­szają koszty budowy i późniejszą jego eksploatację.

dr inż. Katarzyna Łaskawiec

Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Literatura

1. Rozporządzenie Parlamentu Europej­skiego i Rady (UE) nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r ustanawiające zhar­monizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i uchylają­ce dyrektywę Rady 89/106/EWG, zwane Construction Products Regulation (CPR), Dz.U. UE L 88 z dnia 04.04.2011 r.

2. S. Balkovic, G. Zapotoczna-Sytek, Autoklawizowary beton komórkowy. Tech­nologia. Właściwości. Zastosowanie, Wydawnictwo PWN, Warszawa 2013.

3. G. Zapotoczna-Sytek, Zrównoważony rozwój a proces wytwarzania wyro­bów budowlanych,materiały III Mię­dzynarodowej Konferencji Naukowej „Energia i środowisko w technologiach materiałów budowlanych”, s. 259, Szczyrk 2004.

4. G. Zapotoczna-Sytek, Wpływ procesu technologicznego na jakość wyrobów z autoklawizowanego betonu komórko­wego,materiały z Konferencji Dni Beto­nu „Tradycja i nowoczesność”, s. 937, Wisła 2004.

5. D. Hums, Ecological aspects for the production and use of autociaved aerated concrete,Wittman (ed), Advances in Autoclaved Aerated Concrete, p. 271, Zurich 1992.

6. G. Zapotoczna-Sytek, Rozwój autoklawizowanego betonu komórkowego na tle 20 Konferencji „Jadwisińskich”, ma­teriały 20. Konferencji Naukowo-Tech­nicznej Jadwisin 2006, s. 389, Serock 2006.

7. C.A. Fudge, J.N. Hacker, UK housing and climat change: performance evaluation using AACAutoclaved Aerated Concrete – Limbachiya and Roberts (eds) Taylor&Francis Group, p. 131, London 2005.

8. M. Haas, The future of AAC – from a material scientist's point of view Autoclaved Aerated Concrete – Limba­chiya and Roberts (eds) Taylor&Francis Group, p.187, London 2005.

9. Dyrektywa Parlamentu Europejskie­go i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków.

10. G. Zapotoczna-Sytek, Współczesne technologie betonu komórkowego, prognozy w świetle zasad zrównowa­żonego rozwoju,materiały XIX Konfe­rencji Naukowo-Technicznej „Beton i prefabrykacja”, Jadwisin 2004.