4. Muut rakennusmateriaalit... Lämmöneristysmateriaalit : Kuitueristeet : Mineraali-, lasi-, sellu-, muovi-, puu- ja turvekuitueristeet Solumuovit : Polystyreeni-, polyuretaani- ja ureasolumuovit Solulasi. Vermikuliitti ja perliitti. Kevytsora-, lentotuhka- ja masuunikuonapelletit. Kevytbetonit. Huokoiset reikätiilet, kennotiilet. Sahanpuru, kutterinlastu ja puu. Paperikennostot. Sementillä sidottu puukuitu. 1
Mineraalivillat : Lämmöneristävyys = 0,035...0,04 W/mK Kokoonpuristuvuus normaalisti 10...50 % : ns. "kovalla villalla" < 5 %, betonisandwichelementit. suoraan verrannollinen levyn tiheyteen 15...300 kg / m 3. Ilmasta mineraalivilla ei ime kosteutta, mutta maassa eriste kastuu ja sen eristysominaisuudet heikkenevät rajusti. Palotilanteessa hartsiaines alkaa sulaa, kun lt > 250 C Mineraalivillan sulamispiste: lasivillalla 680 C. kivivillalla 1100 C. Selluvilla : Lämmöneristävyys : 0,041...0,05 W/mK. Ilmanläpäisevyys : 95 x 10-6 m 3 /m x s x Pa 10-6. Ruiskutuksen jälkeen villa painuu jonkin verran. Seinään ruiskutettaessa villa on aluksi märkää. Käytetään myös ruiskutettavana akustisena villana. Palon, lahon ja homeen estämiseen käytetään tavallisesti booria : boorin käyttöä ollaan rajoittamassa. 2
Villamateriaalien hygroskooppisuus : Ainoastaan selluvilla on hygroskooppista ja sen eristävyys muuttuu kosteuspitoisuuden mukaan : Eristeen paakkuuntuminen. Jos mineraalivillat kastuvat myös niiden eristävyys heikkenee rajusti. Uskallatko käyttää selluvillaa alapohjissa? Ullakko on varmasti riittävän kuiva, painumista ei ole niin suurta haittaa. Polystyreeni (EPS tai XPS) solumuovieristeet : Valmistetaan rakeista vesihöyryllä paisuttamalla tai pursottamalla : EPS = expanded polystyrene. XPS = extruded polystyrene. Saa käyttää kutistumisen jälkeen. Käyttökohteet : perustukset, routaeristykset, sokkelihalkaisut ja maavarainen lattia tasakatot seinät (tiivistys huolella, murtuu helposti) Ominaisuuksia : Eristävyys 0,033 0,04 W/mK riippuen Vedenimukyky n. 300 paino-% tai 1 5 tilav-%. Uusin laatu grafiitti. Suulakepuristettu XPS on tällä hetkellä suositeltava tyyppi. 3
Polyuretaani (PUR) solumuovieristeet : Käyttökohteet perustukset, routaeristykset, sokkelihalkaisut ja maavarainen lattia tasakatot Ominaisuuksia : lämmönjohtavuus : jopa 0,023 W/mK vakiotuotteella 0,027 0,033 W/mK. Lämmöneristävyys parempi kuin muilla eristysaineilla pinnoitettu alumiinifoliolla, pidättelee eristyskaasua ja ei säteile lämpöä. Vedenimukyky 3 tilavuus-% Vaahdotettu ureamuovi (ureaformaldehydi) : Käyttökohteet seinien eristeiden korjaus ruiskuttamalla poratuista reijistä. ongelmana kutistuminen kovettumisen jälkeen. Nykyään ei enää käytetä : Lyhytikäinen ja suhteellisen kallis. Kuinka seinä toimii kosteusteknisesti? 4
Uusia eristystapoja : Multifoil-eristeet : koostuvat useista heijastavista alumiinikalvoista ja eristeestä niiden välissä. Aerogeeli-eristeet : kevyitä geelimäisiä nanohuokosmateriaaleja. lisäaineena silikaa ja kuituja Tyhjiö-eristeet : VIP = vacume insulation panel. pinnalla alumiinikalvo eristämässä tyhjiötä. Perinteisten menetelmien parannetut versiot. Eristeiden käyttö vähäistä ja käyttökokemukset lähes olemattomat. Lämmöneristeiden pitkäaikaiskestävyys : Mikään ei ole ikuista, eivät lämmöneristeetkään : Solupolyuretaani : Haihtuvat freonit, UV, kutistuminen. Solupolystyreeni : Kosteus, muurahaiset, kutistuminen. Mineraalivilla : Kosteus, puun lahoaminen, kasvualusta. Lasivilla : Kosteus, homehtuminen, painumat. Selluvilla : Kosteus, kokoonpainuminen. Kevytsora : Liettyminen. Korkki : Kosteus, lahoaminen. Vaahtolasi : Hmmmmmmm... 5
Muovit : Tässä muoveilla tarkoitetaan makromolekyylisiä, orgaanisia aineita : Muovattavissa jossain käsittelyvaiheessa. Hiilen ja vedyn lisäksi muoveissa voi olla happea, rikkiä, typpeä, klooria, fluoria ja piitä. Muovit koostuvat polymeereistä, pitkistä, epäsännöllisistä molekyyliketjuista : Ominaisuudet sekoitus kiinteän ja nestemäisen aineen ominaisuuksista (viskoelastisia). Polymerointiprosessissa monomeereistä polymeroidaan polymeeri: Meerien määrän perusteella polymerisaatioaste (öljy 10 20, parafiini 100..1000, kiinteillä muoveilla 1000 100 000. Puulla 1200 1500). Molekyylitasolla selkeä rakenne, primäärisidokset vahvoja kovalenttisia sidoksia atomien välillä. Makrotasolla hyvin epäsäännöllinen, molekyyliketjujen välillä Van Der Waals voimia ja vetysidoksia. Lisäksi muoveissa käytetään pehmittimiä joilla ne saadaan taipuisammiksi, (vrt muut materiaalit ja niiden seostaminen.) Muovien transitiolämpötila : Transitiolämpötilan alapuolella muovi on lasimainen, voidaan kuormittaa. Yläpuolella muovi muuttuu kumimaiseksi ennen sulamistaan. Polymeerit voidaan ryhmitellä myös: luonnon polymeerit (esim selluloosa), puolisynteettiset ja synteettiset polymeerit. Muovit jatkuu Orgaaniset muovit jaetaan tavallisesti muokkausominaisuuksien perusteella : Kestomuovit eli plastomeerit eli termoplastit : Hyvin pitkien molekyyliketjujen välillä EI ole poikittaisiteitä. Amorfinen. Ketjut pääsevät liukumaan toisensa suhteen, plastisesti. Muovi viruu rasitettuna. Voidaan sulattaa ja valaa useampaan kertaan. Elastomeerit : Molekyyliketjujen välillä joustavia poikittaissiteitä. Löysästi verkottunut (jousimaiset poikittaiset sidokset). Muodonmuutokset voivat olla suuria ja silti kimmoisia. Kertamuovit eli duromeerit eli duroplastit : Lyhyet molekyyliketjut muodostavat runsaasti poikittaisia siteitä. Ositt. kiteytyneet. Muodonmuutokset ovat kimmoisia. Kuumennettaessa molykyyliketjut hajoavat, ei ole muokattavissa : Pehmenee hiukan, muuttuu ruskeaksi ja syttyy palamaan. Silikoni on epäorgaaninen muovi : Pii-happirungon piiatomeihin kiinnittyy orgaanisia sivuryhmiä. PDMS polydimetyylisiloksaani. 6
Muovituotteiden valmistus : Muoviputket valmistetaan ekstruuderilla suulakepuristamalla : sula muovimassa pakotetaan paineella jatkuvasti suuttimen läpi : suuttimen muodon mukaista avointa profiilia suuttimessa on keskiö (tuurna), niin putkea. muovipusseja valmistetaan pumppaamalla painetta vielä pehmeän muoviputken sisään, joka silloin venyy. Sähkökaapelien muovipinnoitus tehdään myös ekstruuderin avulla. Kestomuoveista valmistettuja kappaleita tehdään ruiskuvalukoneilla : sula muovimassa puristetaan suuttimen läpi muottiin : ruiskuvalukoneessa syöttöruuvi toimii myös mäntänä, jonka tuottamalla paineella sula muovi täyttää muotin. jäähdytetyssä muotissa muovikappale jähmettyy muutamissa kymmenissä sekunneissa. kappaleiden tuotantonopeus on suuri. Pultruusiossa tuodaan muoviprofiiliin sisään lujitekuituja. Muovien ekstruusio : Muovituotteet : Suomessa käytetään muoveja tuotteiden valmistuksessa 600 000 tonnia vuodessa : 37 % pakkauksiin, 19 % rakenteisiin, 9 % elektroniikkaan ja 20 % muu käyttö Muoviset viemäriputket ovat olleet käytössä jo 1960-luvulta lähtien : Vanhoissa PVC-viemäriputkissa ongelmana on niiden kovettuminen, joka tekee putkista erittäin "iskuarkoja". Hieman myöhemmin markkinoille tuli väriltään musta PEH-viemäriputki, jonka ongelmana ovat olleet lähinnä haurastuneet hitsausliitokset. Toimiva yhdistelmä? 7
Kestomuovit I : Kestomuovit, termoplastit voidaan sulattamisen jälkeen muovata uudestaan. Ne ovat lineaarisia tai haaroittuneita : Polyeteeni (PE), Pehmeänä (LDPE) ja Kovana (HDPE) suurtiheyspolyeteeni, käytetyin muovi. Höyrysulkumuovikalvot Vesi- ja viemäriputket Polypropeeni (PP) Astiat, työkalut. Polyvinyylikloridi (PVC) Lattianpäällysteissä (ppvc Plasticised Polyvinyl Chloride), Paineputket (upvc Unplasticized polyvinyl chloride ), Itsestään sammuva (klooria). Korkeassa lämpötilassa se kuitenkin voi syttyä palamaan, jolloin syntyvä kaasuseos on erittäin myrkyllistä. PE PP ppvc upvc Kestomuovit II : Polystyreeni (PS) PS Pakkaukset, Kalvot ja Vaahdotettuna lämmöneriste. Akryylinitriilibutadieenistyreeni (ABS) Erittäin kestävä. PE, PP, PS, PVC; käyttö on noin 80 % muovien kokonaiskäytöstä. 8
Kestomuovilaatuja : Poly methyl methacrylate PLEXI-lasi Kertamuovit : Kertamuovien eli duroplastien rakenne on silloittunut, eikä niitä voi sulattamisen jälkeen muovata uudestaan : Fenolit (PF) Aminomuovit (ureaformaldehydi UF) Silikonit Epoksit Polyuretaani (PUR) Kalliimpia kuin kestomuovit mutts hyvät mekaaniset ominaisuudet, käyttö : liimoina ja hartseina Huokoistettuna lämmöneristeinä. Lujitemuovien polyesterihartsi (UP) on kertamuovi. Kertamuovilaatuja : 9
Muovien kierrätys : Muovien helppo saatavuus ja huokeus on johtanut suureen muovien kulutukseen ja vaikeaan ympäristöongelmaan : muovien korroosionkestävyys on liian hyvä. Kestomuovit voidaan kierrättää ja käyttää yhä uudelleen : kierrätys on kannattavaakin. ongelmana luotettava tunnistus. Tunnistamattomat ja kertamuovit voidaan polttaa energiajätteenä : jos lämpötila on riittävän korkea ei muoveista irtoa haitallisia päästöjä. Biohajoava muovi : tärkkelyksestä ja selluloosasta. Bitumi : Normaalilämpötiloissa kiinteä tai puolikiinteä aine, mutta korkeissa lämpötiloissa jähmeä neste : Piki on kivihiilitervaa Bitumia saadaan luonnonasfaltista tai maaöljystä jalostamalla : Mesopotaniassa käytettiin 2000 ekr luonnonasfalttia vesialtaiden tiivistämiseen. Bitumi B valmistetaan rakentamiseen tislaamalla raakaöljystä : Raakaöljyn tislauksen raskain jae. Tislattu bitumi puhalletaan ilmalla; ns. puhallettua bitumia (Oxidized Bitumen). Muuttuu kumimaisemmaksi ja kovemmaksi. Bitumin valmistuskaavio : Tislattu bitumi Puhallettu bitumi 10
Bitumituotteet : Bitumi vahvistetaan kermillä (huopa tai matto), jolloin saadaan vesieristykseen soveltuva tuote. Bitumiin voidaan sekoittaa muita aineita ominaisuuksien parantamiseksi : SBS (kumibitumi), styreeni-butadieeni-styreeni (hyvä elastisuus ja kylmän kestävyys). Käytetään myös termiä modifioidut bitumit. APP, (muovibitumi), polypropeeni (hyvä lämmönkestävyys ja plastisuus) Molemmat lisäävät myös vanhenemisen kestoa. Bitumiliuokset BL valmistetaan sekoittamlla bitumia ja haihtuvia liuottimia. Bitumiemulsiot valmistetaan hajoittamalla bitumi pieninä pisaroina veteen : onnistuu emulgaattorien avulla. myös kumibetoniemulsioita käytössä. Bitumin käyttö ja ominaisuudet : Bitumia käytetään talonrakentamisessa veden ja kosteuden eristeissä : erinomainen veden- ja kosteudeneristyskyky, vesi ei liuota tai vaikuta bitumin ominaisuuksiin. kestää hyvin säänvaihteluita, happoja, emäksiä ja suoloja, stabiili. hyvät tarttumisominaisuudet, toimii liimana. Tie- ja maanrakentamisessa asfalttien sideaineena : valmistus on samalaista kuin betonilla vrt edellä. Ominaisuudet : Bitumin lämmönjohtavuus on huono 0,16 W / m 0 C (vrt puu). Ominaislämpö on 1,7...2.1 kj / 0 C kg Hyvä sähköneriste. Vanhenee auringonpaisteessa, suojattava UVsäteilyltä. Tislatut bitumit merkitään : B35 (tunkeuma bitumiin 3,5 mm) Puhalletut bitumit merkitään : B 95 / 35 (pehmenenispiste / tunkeuma 3,5 mm. Tunkeumakoe : Bitumin murtumispiste : Bitumin pehmenemispiste : 11
Bitumituotteet jatkuu Eristyskermiä käytetään vedeneristyksen alimpana tai välikerminä, erikseen suojattuna myös ylimpänä kerminä (kolmikerroskatteet ) Tuotteen alapinta on peitetty ohuella sirotteella tai muulla soveltuvalla aineella. Paineentasauskermi on tuote, jonka alapinnassa on paineentasausraidoitus. Yksikerroskate koostuu yhdestä kermikerroksesta. Hitsattaviin kermeihin on valmistusvaiheessa lisätty hitsausbitumia joko kauttaaltaan tai raidoittain : Soveltuvat kiinnitettäväksi alustaan pelkästään liekillä tai kuumailmalla lämmittämällä. Lasikuitukerros on lasikuiduista tehty kutomaton, tasomainen tuote, jonka koossapitämiseen on käytetty sideainetta : Vahvistaa kermiä. Polyesterikerros on polyesterikuiduista tehty kutomaton, tasomainen tuote, jonka koossapitämiseen on käytetty sideainetta: Vahvistaa kermiä. Bitumikermikatto : Bituminen katelaatta : Bitumituotteet jatkuu E - eristyskermi M eristyskermi, jossa tukikerroksena on kudos tai suuren repäisy- ja puhkaisulujuuden omaava tukikerros P - pintakermi T - paineentasauskermi K - tuotteen valmistukseen on käytetty kumibitumia L - tukikerroksena lasikuitutukikerros S - tukikerroksena polyesteritukikerros X - muu tukikerros, esim. vahvistettu polyesteri-tai lasikuitutukikerros Y - yksikerroskatteena käytettävä kermi. Tiedot tuotteen erikoisominaisuuksista voidaan merkitä : K-PS 170/4000. - Ensimmäinen luku ilmaisee tukikerroksen neliömassan, g/m 2. - Toinen luku ilmaisee koko valmiin tuotteen neliömassan, g/m 2. 12
Muita eristeratkaisuja : Maanpainelevyt : toimivat kuten bitumikerrokset estämässä veden tunkeutumista rakenteeseen. käyttö yleensä perustuksissa kohokuviointi mahdollistaa maton ja perusmuurin väliin jääneen veden poistumisen alaspäin, pystysalaoja. Lyijyeristyslevyt. Poimutetut asbestisementtilevyt. Esimerkki : liukukerros eristekerros 13
Esimerkki : Metallipinnoitettu kumibitumikate : ei käyttökokemuksia. Kosteuseristysmateriaalit : Bitumi : kuumabitumi kylmäbitumi bitumikermit Metallit : muovipinnoitettu teräsohutlevy sinkitty teräsohutlevy kupari lyijylevy alumiinipinnoitettu paperi Muovit : Polyeteenikalvot Tuohi? 14
Rakenteiden vedeneristysmateriaalit : Tehtävä : estää vedenpaineen kohdistuminen perusmuuria vasten. tuulettumismahdollisuus? Rakenteen takaa puuttuu vedeneristys Vedeneristysten ja höyrysulkujen pitkäaikaiskestävyys : Suomessa on käytetty höyrysulkuina monenlaisia, lyhytikäisiä tuotteita : Osa polyetyleenisistä höyrynsulkumuoveista, mitä Suomessa on käytetty, eivät täytä pitkäaikaisvaatimuksia. Höyrynsulkujen jatkoksissa, läpivienneissä ja paikkauksissa on käytetty erilaisia teippejä, joista osa on ollut hyvin lyhytikäisiä. Höyrynsulut saattavat kannatella yläpohjan eristeitä, jatkuvasti kuormitettuna ne viruvat ja niissä olevat reiät alkavat kasvaa. Saunojen muovilla vahvistetut alumiinifoliot eivät sovi lainkaan saunojen eristeiksi. Kipsilevyjen siveltävät vesieristeet, mitä käytettiin aiemmin runsaasti, saattavat kovettua ja haljeta. 15