5. Poltetut tiilet, laastit, kipsi. Ensin tiilirakenteista. Huokoiset rakennusaineet jatkuvat... 1
Varhainen tiilen käyttö Suomessa : Muuratut tiili- ja kivirakenteet tulivat Ruotsissa käyttöön 1100- luvun lopulla. Ensimmäiset tunnetut tiilirakenteet Suomen alueella on löydetty Räntämäellä eli Koroisissa sijainneen piispankirkon paikalla tehdyissä kaivauksissa. Kirkko rakennettiin todennäköisesti 1200- luvun alkupuolella. Laajemmin tiiltä ryhdyttiin käyttämään 1300-luvun alusta lähtien kivikirkoissa ja linnoissa. Varhaisia tiilirakenteita Ahvenanmaan kirkot (Hammarland, Jomala) Turun tuomiokirkko Mäkilinnat (Hakoinen, Porvoon linnanmäki, Liedon Vanhalinna, Sibbesborg) Linnat (Kuusisto, Liinmaa, Turku, Viipuri, Hämeen linna, Raasepori, Kastelholma) Turun kaupunkitalot. Aiemmin tiiliä käsin lyötäessä saveen sekoitetaan esimuokkauksen jälkeen hiekkaa, eli sitä laihdutetaan.perinteisesti tämä on tehty polkemalla. Sekoittamisen jälkeen savimassaa lyödään puiseen muottiin. Märkä tiili viedään muotissa kuivatuspaikalle, missä se poistetaan muotista ja jätetään kuivumaan. Osittain kuivunutta tiiltä voidaan muotoilla sabloonalla. Rakenteet muurattiin aina kalkkilaasteilla : Luonnon kiven käyttö yhdessä poltetun tiilen kanssa. Hammarland Kuusiston linnan rauniot Poltettu (CaO) ja sammutettu kalkki (Ca(OH) 2 ) : Poltettu kalkki eli kalsiumoksidi : Poltettua kalkkia käytetään mm. teräksenvalmistuksessa, malmien rikastamisessa, selluloosan tuotannossa sekä käyttö- ja jäteveden puhdistuksessa. Myös hiilivoimalaitosten savukaasujen puhdistuksessa käytetään poltettua kalkkia. Ja rakentamisessa. Poltettua kalkkia valmistetaan murskatusta ja lajitellusta kalkkikivestä joko kierto- tai kuiluuunissa. Kalkkikivi (CaCO 3 ) hajoaa kalsiumoksidiksi eli poltetuksi kalkiksi (CaO) ja hiilidioksidiksi (CO 2 ) (kalsinoituminen) 1100 0 C lämpötilassa. Poltettu kalkki on uunista tullessaan palasina, rakeina ja jauheena. Poltettu kalkki seulotaan eri fraktioihin ja / tai jauhetaan hienoksi. Poltetun kalkin käsittely ja varastointi edellyttävät suurta huolellisuutta, sillä kalkki on erittäin reaktiivista. Joutuessaan kosketuksiin veden kanssa se reagoi voimakkaasti vapauttaen lämpöä ja muuttuu sammutetuksi kalkiksi. Kalkkilaasteissa ja kalkkimaaleissa kalkki on sammutettua. 2
Poltettu (CaO) ja sammutettu kalkki (Ca(OH) 2 ) jatkuu... Sammutettu kalkki eli kalsiumhydroksidi : Sammutettua kalkkia käytetään mm. käyttö- ja jäteveden puhdistusprosesseissa, metallurgisessa teollisuudessa ja rakennusaineteollisuudessa. Sammutettua kalkkia valmistetaan lisäämällä vettä poltettuun kalkkiin. Kalsiumoksidi reagoi veden kanssa ja muuttuu kalsiumhydroksidiksi (Ca(OH) 2 ), eli sammutetuksi kalkiksi, joka on kuivaa, puuterimaista, vaaleaa jauhetta : märkäsammutettu, lisäämällä kalkkiin paljon vettä saadaan sammutettua kalkkilietettä. Hautakalkkia saadaan jälkisäilytyksen jälkeen. kuivasammutettu, juuri oikea määrä, jää hienoksi jauheeksi joka voidaan säkittää. hydraulinen kalkki (kovettuu kosteassa) saadaan polttamalla rauta-, alumiini- ja piiyhdisteitä siältävää kalkkikiveä. Kalkki on emäksinen ja ihoa ärsyttävä. Käytettävä suojalaseja. PH 13 (sama kuin betonilla). Kalkin (CaO) kiteinen rakenne. Kipsi ja kipsikivi (CaSO 4 2H 2 O) : Kipsikivi eli raakakipsi on väritön, kiderakenteinen mineraali. Kipsi on luonnossa suurina esiintyminä oleva mineraali, mm. Saksassa ja Välimeren maissa. Raakakipsi: CaSO 4 2 H 2 O kidevettä. Kalsinoitu kipsi : CaSO 4 ½ H 2 O Raakakipsi, dihydraatti sisältää 21 % Kalsinoinnin jälkeen, hemihydraatti sisältää 6 % kidevettä. Kalsinoinnissa kipsistä tulee valkoista pulveria. Kipsislurry : CaSO 4 ½ H 2 O + H 2 O Valmistusvaiheessa kalsinoituun kipsiin lisätään vettä. Kipsiä saadaan myös hiilivoimaloiden savukaasujen rikin poistossa ( puhdasta kipsiä ). SO 2 + CaCO 3 + 1/2 H 2 O > CaSO 3 1/2 H 2 O + CO 2 CaSO 3 1/2H 2 O + SO 2 + H 2 O > Ca(HSO 3 )2+ 1/2 H 2 O Ca(HSO 3 )2 + O2 + 2H 2 O > CaSO 4 2H 2 O + H 2 SO 4 Potentiaalia 3
Kipsin sisäinen rakenne : Kipsi kiteytyy : kiteytymiseen vaikuttaa kipsin epäpuhtaudet. Kiteiden välillä ovat heikot sidosvoimat ja rakenne on huokoinen : kipsiin voi sekoittaa kalkkia, sementtiä ja hiekkaa. Sisäilma Stucko-kipsin kiteitä. Kipsi on hygroskooppinen. Pehmenee veden vaikutuksesta. Suurennus 2600 x 500 x Kipsin käyttö : Talojen pintarakenteissa kipsillä on suuri rooli : kipsikartonkilevyt. tasoitteet, palonsuojamassat. Kipsistä on tehty paljon tuotteita rakentamiseen : kipsilevyjä (kuituvahvistus) paloeristeitä (savea) kipsitiiliä ja harkkoja. koristelistoja. Kipsi aiheuttaa raudan pinnalla korroosiota : -kiinnitykset erikoiskiinnikkeillä Sitoutuminen erittäin nopeaa. Erittäin lujaa jo tunnin kuluttua. 4
Muuratut rakenteet : Tiilet : Poltettu savi. Kalkkihiekka. Betoni. (Kivi.) (Puutiili) Harkot : Kevytsorabetoni. Kevytbetoni. Kalkkihiekka. Betoni. Puuharkot. Laatat : Huokoiset laatat. Keraamiset. Sintratut. Poltettu tiili : Tiili on keraaminen aine, joka syntyy, kun savea poltetaan 950-1200 0 lämpötilassa. Keraaminen materiaali on valmistettu sintraamalla jauhemaisista osista. Sintrauksella yhdistetään raaka-aineet kuumentamalla siten, etteivät rakeet pääse sulamaan tiiviiksi massaksi. kuten kevytsora, kaakelit, klinkkerilaatat. Huokoinen materiaali, jolla on suuri puristuslujuus : Mutta hauras suhteessa pienen vetolujuuden takia. Ei kosteusmuodonmuutoksia. Kemiallisesti pysyvä. Pääraakaineena savi, lisäaineina hiekka, tiilimurska, sahanpuru (huokoisuus): Kutistumisen hallinta polton aikana. 5
Tiilen ominaisuuksia : Tiheys 600 2200 kg/m 3 : yleisin 1400 kg/m 3 Puristuslujuus 5 55 Mpa : yleisin 35 35 MPa Taivutusvetolujuus 20% puristuslujuudesta : Hyvin hauras materiaali. Vedenimukyky ja nopeus tärkeitä muurauksen ja toisaalta säilyvyyden kannalta : 0,5 4 kg/m 2 min ja vedenimukyky 7 20%. Lämmönkestävyys poltetulla tiilellä on hyvä. Lämpöpitenemäkerroin 6 x 10-6 1/ C : Voidaan raudoittaa, rauta ympäröidään betonilla. Kemiallinen kestävyys hyvä. Laasteilla huono. Tiilen väri on seurausta polttoasteesta ja saven metalli-, erityisesti rautaoksideista. Muurattujen rakenteiden yleisiä ominaisuuksia : + Hyvä palonkestävyys. + Hyvä äänenristävyys (paino) + Mahdollistaa murretujen muotojen käytön. + Säänkestäviä. + Elämättömiä, ei merkittäviä kosteus- eikä lämpöliikkeitä. + Arvostettu materiaalina. Työvoimavaltainen, kallis. Tasainen pinta vaatii oikaisun ja tasoituksen. Raskas rakenne, paksu. Ei kestä vetoa raudoittamatta. Kiinnitykset vaikeita. Käytä silti suojakäsineitä 6
Tyyppimerkinnät : Poltetut tiilet: NRT 270 x 130 x 75 MRT 285 x 85 x 85 PRT 257 x 123 x 57 Tulitiili 230 x 114 x 76 Kalkkihiekkatiilet: NKH 270 x 130 x 75 KH 270 x 85 x 75 MKH 285 x 85 x 85 KH db 52 270 x 198 x 75 Kalkkihiekkaharkko Kalkkihiekkaharkko KH-harkko 285 x 285 x 185 Kevytsoraharkko RUH 290(590 X 290 X 190) H 75(590 X 75 X 190) RUH 380(590 X 380 X 190) LTH 300 (590 x 300 x 190) Poltetun tiilen valmistus : Märkämenetelmä : Kost > 25 p-% Tiiliä ennen lyötäessä. Puolimärkämenetelmä : Kost 18 20 p-% Tiilenvalmistus nykyään Puolikuivamenetelmä : Kost 6 10 p-%. Poltossa kevyesti sintrattava. Kuivamenetelmä : Kost 2 6 p-% Tiilien on annettava sintrautua runsaasti polton aikana. Kost 6 9 p-% 300 600 0 C Tulistusvaihe 950 1050 0 C Jäähdytys vähitellen 7
Tiilirakenteiden vaurioituminen : Pakkasvauriot. Sateenpitävyys Raudoitevauriot. Kalkki ja muut suolavauriot. Tiilisyöpä. Rakenteiden painumat. Tiilen ja laastin yhteistoiminta Tiilirakenteiden vaurioita : Onko arkkitehdilla ollut mahdollisuus vaikuttaa? Lisäksi : Hyvän paimenen kirkko, Pakila 8
Tiilirakenteiden liikuntasaumat : Lämpöliikkeiden ja tukirakenteiden liikkumisen takia tiiliverhouksiin on hyvä tehdä liikuntasaumat : Rakenteessa on aina liikuntasaumat, suunnitellut tai luonnonmukaiset. Liikuntasaumaa ei saa paikata tai peittää. Muuratut rakenteet kestävät kaikkia liikkeitä hyvin huonosti : lämpöliikkeet, rakenteiden ja perustusten painumat. Tiilirakenteiden liikuntasaumat jatkuu Laastin ja pellin lämpöpitenemäkertoimet ovat lähes yhtä suuria, mutta mustan pellin nopea lämpeneminen auringossa ja nopea jäähtyminen yöllä iroittavat pellin rappauksesta. Rapattua seinää ei voi pinnoittaa muovimaaleilla eikä edes sementtipohjaisilla maaleilla, kalkkimaalit sopivat parhaiten. 9