Co to jest beton komórkowy?

Transkrypt

1 Zeszyt 1. Co to jest beton komórkowy? Opracowanie: mgr inż. arch. Zbigniew Babiński prof. dr inż. Lesław Brunalski dr hab. inż. Mirosław Kosiorek prof. ITB prof. dr hab. inż. Jerzy A. Pogorzelski dr inż. Janina Siejko dr inż. Barbara Szudrowicz prof. ITB prof. dr hab. arch. Witold Werner dr inż. Grzegorz Woźniak doc. dr hab. Genowefa Zapotoczna-Sytek STOWARZYSZENIE PRODUCENTÓW BETONÓW 9

2 Spis treści zeszytu 1. Co to jest beton komórkowy? 1.1. Historia (opr. dr inż. Janina Siejko i mgr inż. arch. Zbigniew Babiński) lat historii pewnego szwedzkiego wynalazku prapremiera w Polsce druga młodość Produkcja i transport (opr. doc. dr inż. Genowefa Zapotoczna-Sytek) Z czego produkowany jest beton komórkowy? Jak powstają elementy budowlane? Jak beton komórkowy trafia na budowę? Jak składować beton komórkowy? Stan aktualny w zakresie wprowadzania wyrobów z betonu komórkowego do obrotu Beton komórkowy pod lupą Podstawowe właściwości betonu komórkowego (opr. doc. dr inż. Genowefa Zapotoczna-Sytek) Czy nam to wyjdzie na zdrowie? Cała prawda o promieniotwórczości (opr. prof. dr inż. Lesław Brunarski) Czy beton komórkowy ochroni nas przed zimnem i gorącem? (opr. prof. dr hab. inż. Jerzy A. Pogorzelski) Czy beton komórkowy ochroni nas przed wilgocią? (opr. prof. dr hab. inż. Jerzy A. Pogorzelski) Czy beton komórkowy ochroni nas przed ogniem? Odporność ogniowa ścian z betonu komórkowego (opr. dr hab. inż. Mirosław Kosiorek - prof. hab. i dr inż. Grzegorz Woźniak) Czy beton komórkowy ochroni nas przed hałasem? (opr. dr inż. Barbara Szudrowicz - prof. ITB) Beton komórkowy i środowisko - kilka słów o ekologii (opr. doc. dr inż. Genowefa Zapotoczna-Sytek) Jeśli beton komórkowy jest taki lekki to czy jest wytrzymały? (opr. doc. dr inż. Genowefa Zapotoczna-Sytek) Czy domy z betonu komórkowego są trwałe? (opr. doc. dr inż. Genowefa Zapotoczna-Sytek) Czy to się nam opłaci? (opr. prof. dr hab. arch. Witold Werner) Czy beton komórkowy jest materiałem drogim? Czy beton komórkowy jest materiałem pracochłonnym?

3 CO TO JEST BETON KOMÓRKOWY? Historia LAT HISTORII PEWNEGO SZWEDZKIEGO WYNALAZKU Beton komórkowy choć jest jednym z najpowszechniej stosowanych materiałów budowlanych, ma stosunkowo niedługą historię. Opracowanie podstawowych zasad jego wytwarzania miało miejsce u schyłku XIX wieku, a pierwsze patenty z nim związane zarejestrowano w Niemczech w 1890 roku, w 1910 roku w Norwegii, w 1921 roku w Danii, i wreszcie w Szwecji w latach 1924 i Najistotniejszymi wydarzeniami w historii betonu komórkowego było: opracowanie przez Amerykanów Aylswortha i Dyera metody spulchniania betonu komórkowego przy użyciu proszku aluminiowego, która pomimo wielu lat badań w tej dziedzinie jest nadal stosowana przez wszystkich producentów betonu komórkowego; wynalezienie przez szwedzkiego architekta Axela Erikksona najkorzystniejszego sposobu utwardzania betonu komórkowego w autoklawach za pomocą gorącej pary wodnej. Pomimo wcześniejszych osiągnięć i wynalazków to właśnie rok 1923 jest traktowany jako rok narodzin betonu komórkowego na rynku materiałów budowlanych. Swoje powstanie zawdzięcza on kryzysowi energetycznemu, jaki miał miejsce przed ponad siedemdziesięcioma laty w Szwecji. Wtedy bowiem ogłoszono w tym kraju drastyczne ograniczenie zużycia drewna na cele budowlane. Zaczęto więc gorączkowo poszukiwać materiału, który łączyłby w sobie zalety drewna, takie jak: wysoka izolacyjność cieplna, naturalne pochodzenie surowców, lekkość i łatwość obróbki, a jednocześnie byłby wolny od jego wad, a więc był niegnijący i niepalny. Pierwszym, który dokonał tej sztuki, był pracujący w mieście Yxhults architekt A. Erikkson. Jako pierwszy na świecie rozpoczął on przemysłową produkcję betonu komórkowego, oficjalnie rejestrując nowy materiał budowlany pod nazwą Ytong. Pod względem ilości różnych nazw określających ten sam materiał, beton komórkowy nie ma sobie równych. W naszym kraju znany jest on przede wszystkim jako gazobeton, unipol, belit, belix, termorex, a także najpowszechniej jako: Siporex - jako nazwa wyrobu szwedzkiej firmy, Hebel - niemieckiej, oraz wspomniany wcześniej Ytong. 11

4 1. CO TO JEST BETON KOMÓRKOWY? PRAPREMIERA W POLSCE W Polsce już w roku 1949 w wytwórni cegły silikatowej w Redzie uruchomiono pierwszą eksperymentalną produkcję betonu komórkowego. Prapremiera, czyli rozpoczęcie produkcji przemysłowej, odbyła się 15 lipca 1951 roku. Pierwsze wytwórnie betonu komórkowego w naszym kraju uruchamiane były na licencji szwedzkiej. W roku 1956 rozwiązano umowy licencyjne i w wyniku własnych badań opracowano polskie technologie produkcji [1]. Produkcja betonu komórkowego tak w kraju jak i za granicą rozwijała się bardzo intensywnie, osiągając w 1967 roku 14 mln m³ w skali światowej, a już w roku mln m³ i utrzymuje się na tym samym poziomie [4]. Polska należy do wiodących producentów tego materiału. Jak wynika z załączonego wykresu produkcja betonu komórkowego w kraju osiągnęła w 1975 roku 5 mln m³, w roku ,85 mln m³, a w ,5 mln m 3. Należy odnotować, że od 1975 roku, pomimo długoletniego okresu spadku ilości budowanych obiektów, zapotrzebowanie na beton komórkowy utrzymuje się wciąż na wysokim poziomie, a udział w rynku materiałów ściennych wynosi ponad 40%. [mln.m3] Wielkość produkcji betonu komórkowego w Polsce (mln.m 3 ) [lata] Rys Rozwój produkcji betonu komórkowego w Polsce (w milionach metrów sześciennych) DRUGA MŁODOŚĆ Przytoczone dane ilościowe nie oddają jednak charakteru przemian jakościowych, jakie miały miejsce w polskich wytwórniach na przestrzeni lat. Pierwsze wytwórnie przygotowane były wyłącznie do produkcji elementów drobnowymiarowych. W kolejnych, wprowadzano stopniowo coraz szerszy asortyment: od elementów drobnowymiarowych, poprzez średniowymiarowe (dyle ścienne i płyty dachowe o długości do 3 m), aż do wielkowymiarowych, jak dyle ścienne do długości 6 m i prefabrykowane elementy w postaci ścian kompletnie wykończonych z konfekcjonowaną stolarką. W latach 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. Zaostrzenie wymagań dotyczących ochrony cieplnej budynków, w tym wprowadzenie w 1992 współczynnika przenikania ciepła dla pełnych ścian zewnętrznych k 0 na poziomie 0,55 W/m² K, wymogło na krajowych producentach poprawę jakości wyrobów (zwłaszcza dokładności wymiarów) oraz przestawienie produkcji na odmiany lekkie. W Polsce pracuje 30 fabryk betonu komórkowego o różnych wydajnościach, w tym także przekraczających 500 tys. m³ rocznie. Opracowane w kraju technologie należą do równorzędnych w stosunku do zachodnich, a właściwości wyrobów w niczym nie ustępują produktom firm zachodnioeuropejskich. 12

5 1.2. Produkcja i transport Z CZEGO PRODUKOWANY JEST BETON KOMÓRKOWY? Beton komórkowy produkuje się z łatwo dostępnych i obficie występujących w naturze (a wiec i relatywnie tanich) ale i odpowiednio przygotowanych surowców. W zależności od zespołu warunków surowcowo-lokalizacyjnych, w Polsce stosowane są wariantowe technologie produkcji betonu komórkowego*, oparte na następującym zestawie składników [1]: spoiwo (cement + wapno lub samo wapno) kruszywo (piasek kwarcowy lub popiół lotny powstający ze spalania węgla w elektrowniach albo piasek kwarcowy + popiół) środek porotwórczy (proszek aluminium albo pasta aluminium) detergent (środki powierzchniowo-czynne do usuwania warstwy ochronnej z proszku aluminium oraz zmniejszenia napięcia powierzchniowego wody i uzyskania szybszego zwilżenia stałych składników masy zarobkowej podczas mieszania) woda ewentualnie dodatki (poprawiające własności reologiczne masy) Dla odbiorcy bez znaczenia jest, według jakiej technologii został wytworzony beton komórkowy, który zakupił, gdyż każda z technologii daje gwarancję uzyskania dobrego wyrobu. Zapewniają to wieloletnie doświadczenia w procesie wytwarzania betonu komórkowego JAK POWSTAJĄ ELEMENTY BUDOWLANE? Procesy wytwarzania wyrobów z betonu komórkowego (rys. 1-2, 1-3 i 1-4) prowadzone są według opracowanych zasad technologicznych [1] i składają się z następujących operacji: przygotowanie surowców: spoiwo, w zależności od rodzaju technologii miele się z częścią kruszywa lub nie. Stosowanie spoiwa bez dodatkowego przemiału wymaga jego wysokiego rozdrobnienia. kruszywo, w zależności od rodzaju technologii, miele się w całości lub w części. Piasek wymaga przemiału w całości. Każdy przemiał uaktywnia składniki betonu, dzięki czemu skuteczniejszy jest przebieg reakcji chemicznej między spoiwem i kruszywem i pewniejsze uzyskanie betonu wysokiej jakości. * technologia: SW (silikat wolnowiążący), PGS (pianogazosilikat), Unipol, Ytong. Są to nazwy umowne, które z pewnym przybliżeniem dają pojęcie o materiale. 13

6 1. CO TO JEST BETON KOMÓRKOWY? dokładne odmierzenie i wymieszanie składników zarobu. Przez dobranie stosunków ilościowych poszczególnych surowców wyjściowych można uzyskiwać betony komórkowe o rożnych gęstościach objętościowych (ciężarach). Jak ważne jest dobranie stosunków ilościowych surowców (oczywistym jest, że ważna jest i ich jakość) oraz ich odpowiednie przygotowanie, świadczy fakt, że w zależności od gęstości objętościowej beton komórkowy ma porowatość całkowitą rzędu 60-85%, a ciało stałe otaczające pory o zróżnicowanej wielkości stanowi najwyżej 40%. To ciało stałe ponosi główną odpowiedzialność za właściwości finalne betonu komórkowego, chociaż w znaczącym stopniu wpływa na nie również struktura porowatości. przekazanie półpłynnej masy do odpowiednio przygotowanych form, gdzie następuje jej wyrost i tworzy się porowata struktura. W przypadku produkcji elementów zbrojonych, w formach przed przekazaniem do nich masy, umieszcza się siatki zbrojeniowe, uprzednio zabezpieczone specjalną powłoką antykorozyjną. Środkiem porotwórczym jest aluminium w postaci proszku lub pasty, które wchodząc w reakcję z wodorotlenkiem wapniowym (z hydratacji wapna lub hydrolizy cementu), powoduje wydzielanie się wodoru zgodnie z reakcją chemiczną: 2 Al + 3Ca (OH) 2 + 6H 2 O = 3CaO Al 2 O 3 6H 2 O + 3H 2 Gdy ciśnienie wodoru wywoła naprężenia przekraczające granicę plastyczności masy, wodór uchodzi z masy i rozpoczyna się jej odkształcanie czyli proces wyrastania. Z 1 kg proszku aluminium otrzymuje się ok. 1,25 m 3 wodoru. W spulchnionej masie miejsce wodoru w wytworzonych porach zajmuje powietrze, które już w niej pozostaje. A powietrze jest najlepszym izolatorem ciepła. Zarób betonowy wyrasta jak ciasto drożdżowe, przykładowo z 1 m 3 masy zarobowej dzięki procesowi rośnięcia uzyskuje się do 2,5 m 3 gotowego betonu komórkowego. Rola środka spulchniającego jest więc podobna do roli drożdży przy robieniu ciasta. Im więcej porów zawiera beton, tym jest lżejszy i cieplejszy. oczekiwanie na wyrośnięcie i odpowiednie stwardnienie. Masa musi na tyle stwardnieć (rys. 1-5 i 1-6), aby można było ją poddać procesom krojenia i zdejmowania naddatków (ponad żądane wymiary). Sposób zdejmowania naddatków zależy od rozwiązania węzła krojenia masy. Jakość surowców i ich odpowiednie przygotowanie skutkuje prawidłowym wyrostem masy i utrzymaniem powstałej komórkowej struktury. Masa po wyrośnięciu nie powinna osiadać. pokrojenie (odlewu) na elementy o żądanych wymiarach za pomocą urządzeń umożliwiających uzyskanie prawidłowych kształtów z zachowaniem minimalnych tolerancji wymiarowych i dużych gładkości powierzchni. Krojenie masy odbywa się bez stosowania jej obrotu lub z obrotem o 90 (rys. 1-7a i 1-7b). Przy stosowaniu obrotu blok masy po pokrojeniu i zdjęciu naddatków (rys. 1-7c) wraca z powrotem do poziomu i układany jest na dnie formy. wstawienie do autoklawu celem utwardzenia parą wodną nasyconą o ciśnieniu 1,1-1,3 MPa i temperaturze C. Proces autoklawizacji umożliwia odpowiednio szybki przebieg reakcji między krzemionką a wodorotlenkiem wapniowym - w wyniku których w masie betonu powstają nowe fazy mineralne - uwodnione krzemiany wapniowe, przede wszystkim grupy tobermorytowej o rożnym stopniu uporządkowania siatki krystalicznej od amorficznego CSH(I) począwszy, aż do wykrystalizowanego 11Å tobermorytu. W gotowym wyrobie nie powinien być obecny krystaliczny wodorotlenek wapniowy. Dzięki procesowi autoklawizacji, bezpośrednio po jego zakończeniu (rys. 1-8) beton komórkowy uzyskuje odpowiednią wytrzymałość i mrozoodporność. Autoklawizacja eliminuje tzw. skurcz chemiczny tworzywa. Proces autoklawizacji zapewnia również trwałość betonu komórkowego w czasie. 14

7 poddanie wyrobów kontroli jakości. W każdej wytwórni prowadzona jest bieżąca kontrola jakości wyrobów gotowych. Oprócz tego sprawdzające badania wykonuje strona trzecia - akredytowane laboratoria. 1. ustawienie wyrobów w magazynie. Elementy składowane są na odwodnionym, wyrównanym i utwardzonym podłożu. Stosowane jest spinanie pakietów elementów taśmą stalową lub polipropylenową (rys. 1-9a) oraz paletyzacja wyrobów i zabezpieczanie folią przed opadami atmosferycznymi (rys. 1-9b i 1-9c). Produkcja autoklawizowanego betonu komórkowego prowadzona jest w sposób zmechanizowany i zautomatyzowany przy zastosowaniu komputeryzacji. Określone systemy kontroli surowców, półproduktów i wyrobów gotowych, ponad 50-letnia praktyka i zdobyte doświadczenia w wytwarzaniu betonu komórkowego w połączeniu z wiedzą o przebiegu zjawisk fizycznych i chemicznych pomiędzy składnikami betonu oraz o własnościach powstających związków mineralnych dają podstawę do uzyskiwania wysokiej jakości betonu komórkowego JAK BETON KOMÓRKOWY TRAFIA NA BUDOWĘ? Beton komórkowy jest materiałem o wysokich walorach technicznych, lecz wymaga starannego obchodzenia się z nim. Stan, w jakim beton komórkowy trafia na budowę, zależy od kultury technicznej producenta, przewoźnika i odbiorcy, od sposobu składowania wyrobów w wytwórni (lub u dealera) oraz od rodzaju środków transportowych. Najkorzystniej jest, jeśli wyroby układane są u wytwórcy na paletach, foliowanych, i na paletach są transportowane do odbiorcy, w dodatku środkami lokomocji wyposażonymi w urządzenie wyładowcze całych palet. Palety ładuje się na środki transportowe bez wypełniania wolnych przestrzeni. Palety są bezzwrotne lub zwrotne. Jeśli wyroby u wytwórcy są składowane w pakietach zwykle spiętych podwójnie taśmą, można je przewozić dowolnymi środkami transportowymi z zastrzeżeniem, że przy przewozie koleją ściany boczne i czołowe wagonów powinny mieć wysokość co najmniej 450 mm [10]. Wysokość ładowania elementów niepakietowanych układanych warstwami na środku transportowym nie może przekraczać wysokości ścian bocznych i ścian czołowych środka transportowego więcej niż o 1/3 wysokości ostatniej warstwy wyrobów. Elementy, w postaci pakietów spiętych podwójnie taśmą, oraz palety należy ładować na środki transportowe bez wypełnienia wolnych przestrzeni. Elementy niepakietowane należy ładować na środki transportowe przy całkowitym wypełnieniu przestrzeni ładunkowej, przy czym można przy dwóch ścianach pozostawić szczeliny nie przekraczające 600 mm. Dopuszcza się transportowanie elementów na środkach transportowych platformowych nie mających ścian bocznych i czołowych pod warunkiem zabezpieczenia ich przed przemieszczaniem się w czasie transportu. Elementy zbrojone należy ustawiać na podkładkach z zastosowaniem przekładek o przekroju min. 7 x 7 cm. Podkładki i przekładki układa się w odległości 1/5-1/6 od końca elementu. Pakiety elementów zbrojonych spięte taśmą można układać w stosy do wysokości 360 cm, a nie spięte do wysokości 180 cm. Elementy zbrojone przewozi się w pakietach spiętych taśmą metalową lub stalową, ustawione na środku transportowym dłuższym wymiarem w kierunku jazdy. W czasie transportu powinny być zabezpieczone przed opadami folią lub plandekami. 15

8 1. CO TO JEST BETON KOMÓRKOWY? Widok z lotu ptaka jednej z krajowych wytwórni betonu komórkowego Rys. (1-2) Rys. (1-3) Schemat procesu produkcji. Legenda 1.- dozowanie i mieszanie składników 2.- napełnianie form 3.-wyrost i dojrzewanie masy 4.- zdejmowanie boków formy 5.-obrócenie bloku masy 6.- krajalnica pozioma 7.- krajalnica pionowa 8.- spiętrzanie zestawów 9.- autoklawizacja 10,-spinanie bloczków w pakiety i palety, foliowanie palet, ekspedycja. 16

9 Centralna sterownia 1. Rys. (1-4) Widok odlewów kierowanych do krojenia Zdejmowanie bloków form przed krojeniem masy Rys. (1-5) Rys. (1-5) 17

10 1. CO TO JEST BETON KOMÓRKOWY? Krojenie obróconego bloku masy na poziome plastry Rys. (1-7a) Dzielenie plastrów odlewów na elementy Rys. (1-7b) Podciśnieniowe zdejmowanie górnego nadrostu Rys. (1-7c) 18

11 Zestaw elementów po autoklawizacji. 1. Rys. (1-8) Magazyn wyrobów gotowych: a. pakiety spięte taśmą Rys. (1-9)a Wyroby na paletach: b. spięte taśmą c. spięte i ofoliowane Rys. (1-9)b/c 19

12 1. CO TO JEST BETON KOMÓRKOWY? JAK SKŁADOWAĆ BETON KOMÓRKOWY? Składowanie betonu komórkowego, zarówno u producenta (rys. 1-9a, 1-9b, 1-9c) jak i u odbiorcy, wymaga zachowania kultury technicznej. Należy obchodzić się z nim ze starannością zabezpieczając go zarówno przed uszkodzeniami jak i zawilgoceniem. Szczególnie wrażliwe na złe warunki transportu i składowania są elementy profilowane oraz najlżejsze odmiany (400, 300). U odbiorcy podobnie jak i w wytwórni elementy powinny być składowane na wyrównanym i odwodnionym podłożu. Jeśli elementy nie są na paletach ofoliowanych należy je zabezpieczyć przed podciąganiem wody od dołu składując je na podkładach izolujących od gruntu, a od góry zabezpieczyć przed opadami atmosferycznymi papą lub folią. Nie wskazane jest składowanie więcej niż 2-3 palet w stosie. Jeśli elementy rozładowywane są ze środka transportowego pojedynczo - należy układając je w stosy stosować krzyżowanie się warstw, aby zabezpieczyć przed możliwością rozsunięcia się. Liczba warstw nie powinna przekraczać sześć przy wysokości warstwy większej od 490 mm i osiem przy wysokości warstwy do 240 mm. Szczególną dbałość należy wykazać przy składowaniu lekkich odmian i poniżej oraz elementów profilowanych. Od obchodzenia się z elementami będzie zależała jakość wykonanych z nich ustrojów budowlanych. Elementy zbrojone należy składować podobnie jak to ma miejsce przy składowaniu w wytwórni, z zachowaniem podkładek, przekładek i zabezpieczeń przed podciąganiem wilgoci od dołu i opadami STAN AKTUALNY W ZAKRESIE WPROWADZANIA WYROBÓW Z BETONU KOMÓRKOWEGO DO OBROTU Z dniem uzyskania przez Polskę członkostwa w Unii Europejskiej polski rynek wyrobów budowlanych stał się integralną częścią wspólnego rynku, regulowanego przez prawo unijne. Zasady funkcjonowania wspólnego rynku wyrobów budowlanych określają postanowienia dyrektywy Rady nr 89/106/EWG [30] w sprawie zbliżenia ustaw i aktów wykonawczych Państw Członkowskich dotyczących wyrobów budowlanych. Pełne wprowadzenie do polskich przepisów budowlanych dyrektywy 89/106/EWG [30] nastąpiło poprzez przepisy ustawy o wyrobach budowlanych (z 16 kwietnia 2004) [31], która weszła w życie wraz z wstąpieniem Polski do Unii Europejskiej. Ustawa ta określa zasady wprowadzania do obrotu oraz zasady kontroli wyrobów wprowadzonych do obrotu, a także zasady działania organów nadzoru budowlanego w tym zakresie. Podstawowe zasady wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych, rozumianego jako przekazywanie tych wyrobów po raz pierwszy użytkownikowi, konsumentowi bądź sprzedawcy przez producenta, jego upoważnionego przedstawiciela lub importera, wynikające z przepisów art. 3-9 ustawy, to: Wyrób budowlany może być wprowadzony do obrotu, jeżeli nadaje się do stosowania przy wykonywaniu robót budowlanych, w zakresie odpowiadającym jego właściwościom użytkowym i przeznaczeniu, a więc ma właściwości użytkowe umożliwiające spełnienie wyma- 20

13 gań podstawowych prawidłowo zaprojektowanym i wykonanym obiektom budowlanym, w których ma być wbudowany, wmontowany, zainstalowany lub zastosowany w sposób trwały; 1. Wyrób budowlany nadaje się do stosowania przy wykonywaniu robót budowlanych, a więc może być wprowadzony do obrotu, jeżeli został: 1. oznakowany, albo 2. oznakowany znakiem budowlanym, albo 3. umieszczony w określonym przez Komisję Europejską wykazie wyrobów budowlanych mających niewielkie znaczenie dla zdrowia i bezpieczeństwa, na które producent wydał deklarację zgodności z uznanymi regułami sztuki budowlanej (dotychczas taki wykaz nie został opublikowany). Wynikające z przepisów ustawy o wyrobach budowlanych zasady wprowadzania do obrotu i stosowania wyrobów budowlanych oznaczają równoległe funkcjonowanie na polskim rynku dwóch odrębnych systemów legalizacji wyrobów budowlanych: systemu europejskiego (wyroby budowlane oznakowane ) systemu krajowego (wyroby budowlane oznaczone znakiem budowlanym ) Zasadę funkcjonowania przepisów ustawy o wyrobach budowlanych dotyczących wprowadzania wyrobów budowlanych do obrotu przedstawiono na rysunku WYROBY BUDOWLANE System europejski wprowadzania wyrobów budowlanych do obrotu System krajowy wprowadzania wyrobów budowlanych do obrotu Jednostkowe zastosowanie wyrobów budowlanych RYNEK UNII EUROPEJSKIEJ RYNEK KRAJOWY Określony obiekt budowlany Rys Wprowadzenie wyrobów budowlanych do obrotu zgodnie z ustawą o wyrobach budowlanych Fakt, iż norma PN-EN 771-4:2004 [12] jest zharmonizowana z Dyrektywą 89/106/EWG [30] pozwala producentom betonu komórkowego lub ich upoważnionym przedstawicielom na: prowadzenie oceny zgodności z normą PN-EN 771-4:2004 wg. systemu europejskiego i umieszczanie na wyrobie oznakowania. Z tym oznakowaniem producent może swobodnie umieszczać wyrób na terenie całego Europejskiego Obszaru Gospodarczego (EOG)*. Należy zwrócić uwagę na fakt, iż zgodność wyrobu z europejską normą zharmonizowaną i oznakowanie nie musi oznaczać identyczności cech poszcze- * Europejski Obszar Gospodarczy (EOG) tworzą wszystkie państwa Unii Europejskiej oraz Norwegia, Islandia i Lichtenstein. Spośród państw EFTA do EOG nie przystąpiła Szwajcaria. 21

14 1. CO TO JEST BETON KOMÓRKOWY? gólnych wyrobów objętych tą normą, jeżeli zawiera ona różne klasy i poziomy właściwości lub dopuszcza nie oznaczanie wybranych właściwości. A tak jest w przypadku normy PN-EN 771-4:2004 o czym szerzej podano w pkt prowadzenie oceny zgodności wyrobów z betonu komórkowego wg systemu krajowego z normą PN-EN 771-4:2004 lub do 1 grudnia 2005** wg PN-B-19301:2004 [10]. Wówczas producent znakuje wyrób znakiem budowlanym, ale może wprowadzić go do obrotu wyłącznie na rynek krajowy, zgodnie z przepisami rozporządzenia z dnia 11 sierpnia 2004 w sprawie deklarowania zgodności wyrobów budowlanych oraz sposobu znakowania ich znakiem budowlanym (Dz.U.nr198, poz.2041) [22]. Podkreślić należy, iż Ustawa o Wyrobach Budowlanych z 16 kwietnia 2004 (Dz.U nr 92, poz.881) [31] przewiduje, tak jak było to wcześniej w ustawie Prawo budowlane, możliwość stosowania specjalnego trybu wprowadzania wyrobów budowlanych do obrotu, jeżeli są one przeznaczone do jednostkowego zastosowania w konkretnym obiekcie budowlanym (rys.1-1). Zgodnie z art. 10 Ustawy o Wyrobach Budowlanych są to wyroby wykonane wg indywidualnej dokumentacji technicznej, sporządzonej przez projektanta obiektu lub z nim uzgodnionej, na które producent wydał oświadczenie wskazujące, że zapewniono zgodność wyrobu z tą dokumentacją oraz z przepisami. Istotną informacją jest, że certyfikaty na znak bezpieczeństwa dla wyrobów, które podlegały obowiązkowej certyfikacji do 1 maja 2004r. i certyfikacji zgodności z Polską Normą dla wyrobów, które nie podlegały obowiązkowej certyfikacji, na podstawie art. 40 Ustawy o Wyrobach Budowlanych [31] upoważniają producenta do oznakowania wyrobów znakiem budowlanym i wprowadzania do obrotu, do czasu ważności tych certyfikatów. Natomiast certyfikaty dobrowolne wydane po 1 maja 2004 na podstawie normy PN-B [10] nie upoważniają producenta do oznakowania wyrobów znakiem budowlanym. Oznakowanie takie jest możliwe dopiero po wystawieniu deklaracji zgodności, stosownie do rozporządzenia z dnia 11 sierpnia 2004 w sprawie sposobów deklarowania zgodności wyrobów budowlanych oraz sposobu oznakowania ich znakiem budowlanym (Dz.U nr.198, poz.2041) [22]. ** Z tą datą, zgodnie z zasadami, Polski Komitet Normalizacyjny zobowiązany jest jednocześnie wycofać ze zbioru norm aktualnych normy sprzeczne z normą PN-EN 771-4:2004. W świetle ustawy o normalizacji takie normy nie stają się unieważnione, lecz prezentują mniej nowoczesne, ale poprawne technicznie rozwiązania. Producent nie może jednak nadal z nich korzystać przy prowadzeniu oceny zgodności, gdyż w rozporządzeniu wykonawczym dotyczącym oceny zgodności wyrobów i ich znakowania znakiem budowlanym zawarto przepis stwierdzający, że podstawą oceny zgodności nie może być norma wycofana ze zbioru polskich norm. 22

15 1.3. Beton komórkowy pod lupą PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI BETONU KOMÓRKOWEGO Jednym z podstawowych celów jest uzyskiwanie materiałów możliwie najlżejszych przy możliwie najwyższej wytrzymałości. Według opinii użytkowników i producentów w betonie komórkowym znaleziono rozsądny kompromis między lekkością, a wytrzymałością przy korzystnej izolacji termicznej. Najważniejsze właściwości betonu komórkowego podane zostaną w ujęciu różnych norm (polskich i wprowadzonych jako normy polskie, norm europejskich). Jest to zasadne z tego względu, iż jak już podano w przedmowie do II wydania poradnika do dnia 1 grudnia 2005 roku w kraju funkcjonować będą dwie dotychczasowe normy PN-B-19301:2004 Prefabrykaty budowlane z autoklawizowanego betonu komórkowego. Elementy drobnowymiarowe [10] i PN-89/B Autoklawizowany beton komórkowy [9] oraz wprowadzona w październiku 2004r norma europejska jako PN-EN 771-4:2004 Wymagania dotyczące elementów murowych. Część 4: Elementy murowe z autoklawizowanego betonu komórkowego [12]. Zanim omówimy właściwości betonu komórkowego przybliżmy czytelnikom ważne informacje o wprowadzonej normie europejskiej PN-EN 771-4:2004 [12]. W normie określono wymagania dotyczące właściwości użytkowych elementów murowych ABK* przeznaczonych do różnego rodzaju zastosowań jako elementy nośne i nienośne ścian budynków: jednowarstwowych, warstwowych, szczelinowych, działowych, oporowych, podziemia oraz ogólnego zastosowania poniżej poziomu gruntu. Elementy te mogą być również wykorzystane do ścian przeznaczonych dla ochrony ogniowej, izolacji cieplnej, izolacji akustycznej oraz do budowy kominów (z wyjątkiem elementów kanałów dymowych). Norma nie narzuca producentom szczegółowych wymagań w zakresie kształtu, wymiarów, gęstości i wytrzymałości, jak jest to w normie PN-B-19301:2004 [10]. Podaje natomiast maksymalne wymiary elementów murowych: długość 1500, wysokość 1000, szerokość 600 (wymiary w milimetrach) oraz dopuszczalne odchyłki wymiarów-dla elementów o kształtach regularnych w zależności od tego, jak będą łączone: zaprawami zwykłymi lub lekkimi czy zaprawami do cienkich spoin. Oprócz właściwości użytkowych wymienionych wyżej (maksymalne wymiary i tolerancje wymiarów, gęstość i wytrzymałość na ściskanie) norma ujmuje również: 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 ściskanie i przyczepność przy zginaniu połączenia elementu murowego z zaprawą. W normie nie określono wielkości tych parametrów pozostawiając je do deklarowania przez producenta na podstawie przeprowadzonych badań produkowanych przez siebie wyrobów lub na podstawie wartości tabelarycznych w przypadku właściwości cieplnych, przepusz- *) Autoklawizowany beton komórkowy 23

16 1. CO TO JEST BETON KOMÓRKOWY? czalności pary wodnej i wytrzymałości na ścinanie, które można przyjmować z odpowiednich norm. Odnośnie do trwałości (czyli odporności na zamrażanie i rozmrażanie) norma zobowiązuje producenta do ocenienia i zadeklarowania mrozoodporności produkowanych elementów, jeśli jest to istotne ze względu na warunki klimatyczne w miejscu zastosowania. W normie przyjmuje się kategorie produkcji elementów murowych I lub II, a więc i wynikające z tego konsekwencje przy projektowaniu konstrukcji murowych. Ponieważ w normie stwierdzono, iż poszczególne kraje w formie załączników informacyjnych mogą podawać szczegóły dotyczące systemów klasyfikacji, stąd w polskiej wersji językowej normy PN-EN 771-4:2004 w załączniku krajowym ujęto klasyfikację klas gęstości i klas wytrzymałości na ściskanie. W wyniku dyskusji z przedstawicielami projektantów określono minimalne klasy wytrzymałości dla danych klas gęstości. Norma PN-EN 771-4:2004 określa systemy oceny zgodności dla poszczególnych kategorii (I lub II elementów murowych). Przybliżmy najważniejsze właściwości betonu komórkowego: Gęstość objętościowa* wyrażająca stosunek masy betonu komórkowego do objętości, jaką zajmuje łącznie z porami jest niezmiernie istotną cechą betonu komórkowego, gdyż od niej zależą pozostałe parametry. Podwyższaniu gęstości objętościowej towarzyszy zwykle wzrost wytrzymałości. Natomiast im gęstość objętościowa mniejsza, tym izolacyjność cieplna jest większa (materiał jest cieplejszy). W prosty sposób można to wytłumaczyć następująco: im mniejsza masa (ciężar) betonu, tym więcej znajduje się w nim porów i tym mniej szkieletu betonowego. Zamknięte w porach powietrze jest wspaniałym izolatorem (lepszym może być tylko próżnia). Izolacyjność cieplna nie idzie w parze z izolacyjnością akustyczną, pamiętać należy, że im niższa gęstość betonu, tym izolacyjność akustyczna jest również niższa. Należy podkreślić, że niski ciężar betonu komórkowego to również łatwiejszy transport, mniejsze obciążenie fundamentów (mniejsze wymiary), możliwość stosowania tam, gdzie z racji nośności gruntu należy ograniczyć nacisk. W zależności od gęstości objętościowej w stanie suchym wyróżnia się odmiany betonu komórkowego lub wg PN-EN 771-4:2004 klasy gęstości betonu komórkowego. Polska norma PN-B-19301:2004 podaje 5 odmian betonu komórkowego 300;400;500;600;700 [6;10;26]. Dla odmian tych obowiązują przedziały gęstości objętościowej oraz odpowiadające im marki zgodnie z tablicą 1-1. * W normach europejskich i nowo ustanowionych Polskich Normach używa się określenia gęstość, a nie gęstość objętościowa. 24

17 1. Odmiana symbol czbowy określający klasyfikację gęstości objętościowej Gęstość objętościowa w stanie suchym (kg/m 3 ) Marka- symbol liczbowy określający klasyfikację wytrzymałości na ściskanie 2. Średnia wytrzymałość na ściskanie w stanie suchym (MPa) Wartość deklarowana współczynnika przewodzenie ciepła λ D23 ** (W/m K) zmiany Az1 do normy PN-89/B Mrozoodporność Maksymalny ubytek masy % Maksymalny spadek wytrzymałości % Tablica 1-1. Podstawowe właściwości betonu komórkowego ,5; 2,0; 2,5; 3,0 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 dla ρ * S =300-0,100 ρ * S =350-0,110 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 dla ρ * S =400-0,120 ρ * S =450-0, nie określa się nie określa się 2,5; 3,0; 3,5 4,0 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 dla ρ * S = ρ * S =550-0,150 10; 4,5 nie określa się 15 4,0; 5,0; 6,0 4,0; 5,0; 6,0 dla ρ * S =600-0,160 ρ * S =650-0,170 5,0; 6,0; 7,0 5,0; 6,0; 7,0 dla ρ * S =700-0,185 ρ * S =750-0, * Średnia gęstość w stanie suchym. ** Deklarowana wartość współczynnika przewodzenia ciepła λ D23, uzyskiwana z pomiaru wg metody podanej w PN-ISO 8302:1999 [15] lub PN-ISO 8301:1998 [16], w stanie suchym przy średniej temperaturze próbki 23 C, jest wartością na podstawie której określa się obliczeniową wartość współczynnika przewodzenia ciepła wykorzystywaną do projektowania i uwzględniającą warunki eksploatacji betonu komórkowego (na ogół przyjmuje się średnią temperaturę równą 10 C i wilgotność odpowiadającą równowadze termodynamicznej z powietrzem o temperaturze 23 C i wilgotności względnej 80%). Obliczeniową wartość współczynnika przewodzenia ciepła uzyskuje się, podając wartość λ D23, zgodnie z normą PN-ISO 10456:1999 [18], konwersji ze względu na temperaturę (z 23 C do 10 C), a następnie konwersji ze względu na wilgotność (od stanu suchego do wilgotności odpowiadającej równowadze termodynamicznej z powietrzem o temperaturze 23 C i wilgotności względnej 80%). Norma PN-EN 771-4:2004 [12] podaje, że gęstość (w stanie suchym) elementów z betonu komórkowego zazwyczaj zawiera się w zakresie kg/m 3. W załączniku krajowym do tej normy podano system klasyfikacji elementów murowych, jak w tablicy 1-2. Tablica 1-2 Klasyfikacja elementów murowych ABK według gęstości brutto w stanie suchym 1. Klasa gęstości brutto w stanie suchym Zakres gęstości brutto w kg/m do 250 do > 300 i > 350 i > 400 i > 450 i > 500 i > 550 i > 600 i > 650 i > 700 i > 750 i > 800 i > 900 i 1000 UWAGA- Gęstość brutto określa się z dokładnością do 5kg/m 3 25

18 1. CO TO JEST BETON KOMÓRKOWY? Wytrzymałość na ściskanie zależna jest jak już podano od gęstości objętościowej (odmiany lub klasy gęstości), 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 lub jak to ujmuje PN-EN 771-4:2004 klas wytrzymałości. Wg normy PN-B-19301:2004 są to marki od 1,5 do 7,0 MPa - średnia wytrzymałość na ściskanie w stanie suchym (tablica 1-1). Norma PN-EN 771-4:2004 podaje, iż najniższa deklarowana przez producenta wytrzymałość na ściskanie wyrobów powinna wynosić 1,5 N/mm 2 przy wilgotności 6±2%, określonej wg normy PN-EN Metody badań elementów murowych Część 1: Określenie wytrzymałości na ściskanie. W tablicy 1-3 podano wg załącznika krajowego do normy PN-EN 771-4:2004 klasyfikację elementów murowych z betonu komórkowego według średniej wytrzymałości na ściskanie w stanie wilgotności 6±2% masy, a w tablicy 1-4 minimalne klasy wytrzymałości na ściskanie elementów murowych ze względu na klasy gęstości. Tablica 1-3 Klasyfikacja elementów murowych ABK według średniej wytrzymałości na ściskanie Średnia Klasa wytrzymałości na wytrzymałość na ściskanie ściskanie, N/mm 2 * 1,5 1,5 2 2,0 2,5 2,5 3 3,0 3,5 3,5 4 4,0 4,5 4,5 5 5,0 6 6,0 7 7,0 *1N/mm 2 = 1MPa Tablica 1-4 Minimalne klasy wytrzymałości na ściskanie elementów murowych ABK ze względu na klasy gęstości Klasa gęstości Minimalna klasa wytrzymałości 300;350;400 1,5 450;500;550 2,5 600;650; 3,0 700;750 4,0 800;900; Marka to średnia wytrzymałość na ściskanie w stanie suchym, określona na kostkach o wym.100 x 100 x 100 mm, zgniatanych w kierunku prostopadłym do wyrostu masy. W normie europejskiej PN-EN 771-4:2004 wprowadzonej do zbioru Polskich Norm, wytrzymałość określa się w stanie wilgotności ustabilizowanej 6 ± 2% w stosunku do masy. Wytrzymałość ta stanowi 0,8 wytrzymałości na ściskanie w stanie suchym, określonej według PN-89/B

19 [9]. Wytrzymałość przy wilgotności 6 ±2% oznaczona jako f b wprowadzona została do normy na projektowanie konstrukcji murowych PN-B-03002:1999 wraz z poprawką Ap1:2001 i zmianami Az1:2001 i Az2:2002 [13] (tablica 1-5 i 1-6). 1. Na podstawie wytrzymałości na ściskanie f b elementu murowego z betonu komórkowego projektant oblicza tzw. wytrzymałość charakterystyczną murów f k. Wytrzymałość ta zależy nie tylko od wytrzymałości elementów murowych, ale również od wytrzymałości na ściskanie zaprawy, f m, którą łączy się elementy w murze. Wytrzymałość obliczeniową muru na ściskanie f d oblicza się uwzględniając częściowe współczynniki bezpieczeństwa muru ze wzoru: f d = gdzie: f k wytrzymałość charakterystyczna muru na ściskanie, częściowy współczynnik bezpieczeństwa muru. m Najnowsze wyniki badania murów wykonanych z betonu komórkowego [5] wykazały, że do projektowania konstrukcji murowych (z elementów łączonych na zwykłe spoiny) można przyjmować znacznie wyższe niż dotychczas (średnio o ok. 60%) wartości wytrzymałości charakterystycznych na ściskanie podstawowego parametru przy projektowaniu. Wartości te podano w tablicy 1-5 za normą PN-B-03002:1999 wraz z poprawką Ap1: 2001 i zmianami Az1:2001 i Az2:2002. Norma PN-B-03002:1999 wraz z poprawką Ap1: 2001 i zmianami Az1:2001 i Az2:2002 [14] zharmonizowana z ENV :1995 Eurokod 6 [19] obowiązuje od 1 września 2001 (Dz. U nr 51 z 2000 r., poz. 617). Nowością w cytowanej normie PN-B-03002:1999 wraz z poprawką Ap1: 2001 i zmianami Az1:2001 i Az2:2002 jest m.in. to, iż różnicuje ona cechy wytrzymałościowe murów w zależności od rodzaju spoin łączących elementy w murze; mury na spoinach zwykłych grubości do 15 mm i mury na cienkich spoinach z zapraw klejowych grubości nie większej niż 3 mm. Dotychczas mury łączone na cienkie spoiny mogły być wykonywane tylko z wyrobów firm, które uzyskały na to aprobaty techniczne Instytutu Techniki Budowlanej. Drugim istotnym czynnikiem, zmieniającym podejście do wytrzymałości obliczeniowej murów, jest uwzględnienie w obliczeniach kategorii produkcji elementów murowych oraz kategorii wykonawstwa robót na budowie. Norma PN-B-03002:1999 wraz z poprawką Ap1: 2001 i zmianami Az1:2001 i Az2:2002 klasyfikuje elementy murowe na kategorie I lub II w zależności od kontroli ich produkcji. Do I kategorii zalicza się elementy murowe, których producent deklaruje, że mają one określoną wytrzymałość na ściskanie, w zakładzie stosowana jest kontrola jakości stwierdzająca, że prawdopodobieństwo wystąpienia średniej wytrzymałości na ściskanie mniejszej od wytrzymałości zadeklarowanej jest nie większe niż 5%. Do II kategorii zalicza się elementy murowe, których producent deklaruje ich wytrzymałość średnią, a pozostałe wymagania kategorii I nie są spełnione. W obliczeniach statycznych murów uwzględnia się częściowe współczynniki bezpieczeństwa muru. Wartości tych współczynników ustala się odpowiednio do kategorii kontroli produkcji elementów murowych (I-sza lub II-ga) oraz do kategorii wykonawstwa robót na budowie (A lub B). f k γ m 27

20 1. CO TO JEST BETON KOMÓRKOWY? Kategorię A wykonania robót przyjmujemy wówczas, gdy wykonuje je należycie wyszkolony zespół pod nadzorem majstra murarskiego oraz gdy stosuje się zaprawy produkowane fabrycznie. Jeżeli zaprawy produkowane są na budowie - kontroluje się dozowanie składników i wytrzymałość zaprawy, a jakość robót kontroluje osoba niezależna od wykonawcy. Kategorię B wykonania robót przyjmujemy wówczas, gdy warunki określające kategorię A nie są spełnione. Nadzór nad wykonywaniem robót może sprawować wówczas osoba upoważniona przez wykonawcę. Decyzję o przyjęciu kategorii wykonawstwa podejmuje projektant konstrukcji. Wartości częściowych współczynników bezpieczeństwa dla muru przyjmowane do obliczeń m konstrukcji podano poniżej. Dla wyjątkowych sytuacji obliczeniowych można przyjąć = 1,3. m Kategoria produkcji elementów murowych Kategoria wykonawstwa A B I 1,7 2,2 II 2,2 2,5 Poniżej w tablicy 1-5 i 1-6 podaje się wg PN-B-03002:1999 wraz z poprawką Ap1:2001 i zmianami Az1:2001 i Az2:2002 [13] wytrzymałości charakterystyczne na ściskanie muru z betonu komórkowego łączonego na zwykłe i cienkie spoiny. T a b l i c a 1-5. Wartości wytrzymałości charakterystycznych na ściskanie f k murów z bloczków z betonu komórkowego łączonych na zwykłe spoiny (zaprawami zwykłymi i lekkimi) w MPa f b f m * ,0 1,0 1,2 1,5-4,0 1,2 1,5 1,8-5,0 1,4 1,7 2,1 2,5 6,0 1,6 1,9 2,4 2,9 f b wytrzymałość na ściskanie elementu murowego określona na kostkach 100x100x100 mm z betonu komórkowego o wilgotności ustabilizowanej (6 ±2%w stosunku do masy) f m wytrzymałość na ściskanie zaprawy badana wg PN-90/B Przy czym dla murów na zaprawie f m < 1 przyjmować można: dla murów z elementów grupy 1*) f k = 0,1 f b dla murów z elementów grupy 2 i 3**) f k = 0,05 f b, lecz nie więcej niż f k = 0,5 MPa *) objętość otworów (do objętości brutto) 25 **) odpowiednio: grupa 2 > 25 55; grupa 3 > T a b l i c a 1-6. Wartości wytrzymałości charakterystycznych na ściskanie f k murów z bloczków z betonu komórkowego w MPa f b f k 2,0 1,3 2,4 1,8 3,0 2,0 4,0 2,5 5,0 2,8 obliczać można: dla f b 2,4 MPa ze wzoru f k = f b 0,65 dla f b < 2,4 MPa ze wzoru f k = 0,8 f b 0,65 f b wytrzymałość na ściskanie elementu murowego określoną na kostkach 100x100x100 mm z betonu komórkowego o wilgotności ustabilizowanej (6±2% w stosunku do masy) Uwaga: Wytrzymałość betonu komórkowego w stanie wilgotności 6±2% w stosunku do masy, stanowi 0,8 wytrzymałości 6,0 3,2 * zwraca się uwagę, iż we wprowadzonej do zbioru Polskich Norm w 2004 r. normie PN-EN występuje inny szereg zapraw. 28

21 Do wykonywania murów z cienkimi spoinami niezbędne jest zapewnienie dużej dokładności wymiarów bloczków. Norma PN-B-19301:2004 Prefabrykaty budowlane z autoklawizowanego betonu komórkowego. Elementy drobnowymiarowe. [10] wprowadziła nowy podział i zaostrzone wymagania dotyczące dopuszczalnych odchyłek wymiarów elementów M łączonych na zaprawy zwykłe i ciepłochronne oraz elementów D do łączenia na cienkie spoiny. W tablicy 1-7 podano te wymagania oraz wymagania wg normy europejskiej EN :2004 Wymagania dotyczące elementów murowych część 4: Elementy murowe z autoklawizowanego betonu komórkowego [12] wprowadzonej do zbioru Polskich Norm. Producenci wyrobów z betonu komórkowego deklarują odbiorcom bloczki rodzaju M lub D lub zgodnie z normą EN 771-4:2004 jako rodzaju GPLM łączenie na zwykłe i lekkie (ciepłochronne) lub TLMA i TLMB łączenie na cienkie spoiny [12]. 1. T a b l i c a 1-7. Dopuszczalne odchyłki wymiarów elementów drobnowymiarowych z betonu komórkowego o kształtach regularnych Wymiary Oznaczenie rodzaju zaprawy Długość Wysokość z zapraw zwykłych lub lekkich Elementy do wznoszenia murów ze spoinami wykonanymi: wg PN-EN 771-4:2004 wg PN-B-19301:2004 z zapraw do wykonywania cienkich spoin z zapraw zwykłych i lekkich z zapraw do wykonywania cienkich spoin GPLM TLMA TLBA M D ±3 ±3 Szerokość ±3 ±2 ± ±2 ±1 ±3 ±1, ±3 ±2 Po analizie gęstości i wytrzymałości betonu komórkowego podkreślić należy, że przy stosunkowo małej gęstości beton komórkowy posiada korzystną wytrzymałość, umożliwiającą wykonywanie ścian nośnych, samonośnych i wypełniających jak również elementów stropowych i dachowych. Zarówno odmiana (klasa gęstości) betonu jak i jego marka (klasa wytrzymałości) podawana jest w zaświadczeniu o jakości elementów (deklaracja zgodności) wystawianym przez producenta. Przy zakupie i odbiorze materiału należy zwrócić uwagę, czy w zależności od przeznaczenia odbiera się właściwy materiał. Izolacyjność cieplna beton komórkowy charakteryzuje się najkorzystniejszą izolacyjnością cieplną spośród materiałów konstrukcyjnych stosowanych do wznoszenia ścian zewnętrznych. Miarą izolacyjności cieplnej jest współczynnik przewodzenia ciepła l (tablica 1-1) zależny od gęstości objętościowej, składu surowcowego i wilgotności. Wyjątkowo korzystna (niska) wartość współczynnika przewodzenia ciepła λ (W/m K) sprowadza się w rezultacie do wyjątkowo niskiej wartości współczynnika przenikania ciepła U (dawniej k) wyrażonej w (W/m 2 K). Niższa wartość współczynnika U oznacza dla inwestora mniej energii zużywanej na ogrzanie domu. Szerzej zagadnienia cieplne omówione są w pkt

22 1. CO TO JEST BETON KOMÓRKOWY? Mrozoodporność Autoklawizowany beton komórkowy jest materiałem odpornym na działanie mrozu, na zagrożenia mrozowe i nie ulega destrukcji pod wpływem działania cyklicznych zamrażań. Na mrozoodporność pozytywnie wpływa struktura betonu komórkowego. Jak to wytłumaczyć? Otóż okazuje się, że porowatość całkowita betonu komórkowego (dochodząca do 85% masy) to komórki, czyli makropory wytworzone przez wodór (miejsce wodoru w trakcie procesu technologicznego wypełnia powietrze) oraz mikropory wytworzone przez uchodzącą wodę z betonu tworzącego ścianki komórek makroporów. Badania wykazały, że nasiąkliwość objętościowa betonu komórkowego kształtuje się w granicach 40 60%, jest więc o ca 20 25% niższa niż wynikałoby to z całkowitej porowatości. Oznacza to, że pory w betonie komórkowym nie ulegają całkowitemu nasyceniu wodą, co ma bardzo istotny, korzystny wpływ na mrozoodporność tych materiałów, a działanie kapilarne (wędrówka wody) ogranicza się prawie wyłącznie do ścianek komórek. Podstawowym czynnikiem decydującym o mrozoodporności betonu w warunkach eksploatacyjnych jest stopień jego zawilgocenia. Zawilgocenie nie powinno przekraczać 30% masy. Jeśli trwałe eksploatacyjne zawilgocenie w przegrodach budowlanych z betonu komórkowego przekroczy 30% masy, mogą wystąpić uszkodzenia betonu. W praktyce aby nie nastąpiło przekroczenie zawilgocenia powyżej 30% należy zabezpieczyć beton komórkowy przed wpływami atmosferycznymi, przykrywając go podczas składowania i realizacji budynku oraz dbać o właściwe odprowadzenie wody przez rynny. Odporność na bakterie, pleśnie, grzyby Badania betonu komórkowego na podatność występowania na nim pleśni i bakterii przeprowadzone przy symulacji warunków niekorzystnego, wilgotnego klimatu tropikalnego tzn. w temperaturze od +25 do +30 C oraz wilgotności względnej powietrza od 95 do 98% wykazały, że nawet w takich warunkach beton komórkowy wykazuje całkowitą odporność na bakterie, pleśnie, grzyby. Badanie zachowania się betonu komórkowego po powodzi w Polsce w lipcu 1997 r. [2;7] wykazały, że w zalany w czasie powodzi beton wchodzi woda zawierająca różne substancje organiczne i związki chemiczne, a następnie swobodnie wysychający (poprzez wietrzenie) nie jest podatny na rozwój mikroorganizmów (bakterii, grzybów, pleśni). Stwierdzono jedynie występowanie pojedynczych kolonii grzybów i tylko na powierzchni elementów. Według opinii ekspertów pojedyncze kolonie grzybów występują praktycznie zawsze na każdego rodzaju materiale budowlanych mającym kontakt z atmosferą. Odporność na wstrząsy sejsmiczne Krótkie omówienie tej kwestii ma na celu przekazanie informacji projektantom, którzy mogą projektować wytwórnie betonu komórkowego na terenach narażonych na działania sejsmiczne. Według przeprowadzonych przed wielu laty symulacyjnych badań stwierdzono, że beton komórkowy jest stosunkowo odporny na wstrząsy sejsmiczne. Ocena ta potwierdziła się w czasie trzęsienia ziemi w Turcji w sierpniu 1999 r. [8]. Obserwacja budynków wykazała, że najlepiej (oceniono, że bardzo dobrze) zachowały się wówczas domy mieszkalne niskie z bloczków z betonu komórkowego nie uległy one trwałym zmianom i nie zagrażały bezpieczeństwu mieszkańców. Stwierdzono, że zapewniają one wysoki poziom bezpieczeństwa na terenach o dużym zagrożeniu sejsmicznym. 30

23 Nie stwierdzono również zniszczeń w jedno- i dwupiętrowych domach wykonanych z elementów prefabrykowanych z betonu komórkowego użytych na ściany, dachy i stropy. W obiektach, gdzie ściany zewnętrzne wykonano z płyt z betonu komórkowego zbrojonego (wypełnienie szkieletu stalowego) przy poprawnym umocowaniu płyt i montażu, obiekty zachowały się zdecydowanie lepiej niż obiekty z płytami z betonu sprężonego. Specjaliści zwrócili uwagę, że szczególnie dla budynków na terenach sejsmicznych, detale połączeń muszą być projektowane z należytą rozwagą. W obiektach, gdzie szkielet konstrukcji był wykonany z betonu, domy zawalały się, a wówczas ulegały zniszczeniu zarówno zbrojone elementy ścienne z betonu komórkowego, jak i z innych materiałów wypełniających. Negatywnie oceniono również zachowanie się ścian warstwowych z cegły ceramicznej i z wypełnieniem ocieplającym: obie części ścian, zewnętrzna i wewnętrzna rozpadały się szybko (odpowiednio na zewnątrz i do wewnątrz budynków). Jeśli system konstrukcji budynków, w których zastosowano ściany nośne z betonu komórkowego, miał niewystarczającą sztywność, prowadziło to do wibracji ścian nośnych i w końcu ich zawalenia się. Również ściany działowe z betonu komórkowego w takim przypadku ulegały dużemu zniszczeniu. Słabe wykonawstwo pogarszało sytuację. Zdaniem specjalistów, można by uniknąć zniszczeń w tym wypadku poprzez zapewnienie lepszego połączenia miedzy bloczkami z betonu komórkowego, jak i pomiędzy bloczkami, a elementami szkieletu, poprawiając wykonawstwo oraz używając odpowiednich zapraw. Jednak najlepszym rozwiązaniem jest zbrojenie poziome umieszczone w łączach korytkowych oraz przyłączone poprawnie do szkieletu. 1. Reasumując: według opinii specjalistów na terenach wstrząsów sejsmicznych powinny być rozwijane techniki budowlane lżejsze niż wznoszone w systemie szkieletu z betonu i powszechnie stosowane budownictwo z betonu komórkowego, najlepiej z rozwiązaniem ścian jako jednowarstwowe. 31

24 1. CO TO JEST BETON KOMÓRKOWY? CZY NAM TO WYJDZIE NA ZDROWIE? Cała prawda o promieniotwórczości 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 (około 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 w nadmiernej ilości naturalne pierwiastki promieniotwórcze: potas K-40, rad Ra-226 i tor Th-228 oraz w przypadkach dużego stężenia radonu Rn-222 w powietrzu pomieszczeń zastosować rozwiązania techniczno-budowlane, zmniejszające infiltracje 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 około 3 msv, spowodowana jest: 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 oraz innymi czynnikami około 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 ustalone są w dwóch ustawach: Prawo budowlane i Prawo atomowe oraz w rozporządzeniach wykonawczych. Zgodnie z przepisami budynki przeznaczone na stały pobyt ludzi powinny spełniać następujące warunki: dawka graniczna (nadwyżka) promieniowania jonizującego, spowodowana stosowaniem wyrobów powszechnego użytku, emitujących takie promieniowanie, nie może przekroczyć wartości 1 milisiwerta na rok (msv/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 f 1 i f 2. Metody badań i szczegółowe kryteria oceny ujęte są w instrukcjach Instytutu Techniki Budowlanej (ITB) 234/95 i 352/98. Wprowadzona od 1980 r. do norm i procedur wydawania aprobat technicznych zasada kon- 32