6. KAHI tiilet, laastit ja lasi. KAHI-tiilen valmistus : 1) Kalkkikivi, hiekka ja vesi sekoitetaan. 2) Kalkki sammutetaan siilossa. 3) Maakosteamassa puristetaan muotissa suurella voimalla muotoonsa. 4) Tiilet höyrykarkaistaan : 4-5 h, 160-200 0 C, 0.8 1.6 Mpa. Kalkki ja hiekan pii reagoivat. 5) Tiilien mahdollinen muotoilu : Lohkominen, halkaisu. Kalkki reagoi hiekan pinnasta liuenneen kvarsin (SiO 2 ) kanssa. Hiekan pinnassa oleva piihappo liukenee ja sitoutuu kalkin kanssa liukenemattomaksi, kidemäiseksi kalsiumhydroksidiksi. Tämä ympäröi hiekkarakeet ja sitoo ne toisiinsa. Värit saadaan keltaisella, mustalla ja ruskealla rautaoksidipigmentillä. 1
KAHI-ominaisuuksia : Puristuslujuus vaihtelee raaka-aineiden mukaan 15... 35 MPa : lujuusluokat 15 ja 25 Mpa. Taivutusvetolujuus vaihtelee puristuslujuuden mukaan 2,5... 3 MPa. Kimmokerroin 7 500... 10 000 Mpa. Kosteusmuodonmuutos 0,2 mm/m seinän kastumisen jälkeen kuivettua. Vedenimunopeus 1 kg/m 2 min. Suuri vedenimukyky. Lämpöpitenemäkerroin 8x10-6 m/ 0 C KAHI-tiilirakenteiden vaurioituminen : Ulkoseinissä : Pakkasvauriot. Sateenpitävyys Raudoitevauriot. Likaantuminen. Sisäseinissä : Lohkeaminen ja naarmuuntuminen liikennöidyissä käytävissä Tiilen ja laastin yhteensopivuus aina ratkaisevaa Miksi muuratuissa seinissä käytetyään mielellään paneliverhousta seinän yläosissa. 2
Tiilien ja harkkojen kokeet : Puristuslujuus : poltetulla tiilellä 35...55 MPa kalkkihiekkatiilellä 15...25 MPa Taivutusvetolujuus : Tavalliset arvot noin 6 MPa Tiheys : Tiheys mitataan bruttotiheytenä eli reikineen poltetulla tiilellä 1,4 1,7 kg/dm3 kalkkihiekkatiilellä 1,7 1,9 kg/dm3 Vedenimunopeus : Vaikuttaa muurattavuuteen Vaikuttaa laastin ja kiven tartuntaan Vedenimukyky : Vaikuttaa pakkasenkestävyyteen. Vaihtelee valmistuseränkin mukaan. Pakkasenkestävyys (vrt betoni) : poltetulla tiilellä kaappikokeella kalkkihiekkatiilellä arkkukokeella Huokoisuus : Kaiken takana, vaikuttaa verityisesti pakkasenkestävyyteen. Harkkorakentaminen, kappalerakentamista : Harkkomuuraus on ammataitoa vaativa työvaihe : näkyviä pintoja. Harkkomuurit yleensä pinnoitetaan : rappaus tai ohutrappaus. slammaus Harkkomuurien raudoittaminen : laasti suojaa raudotteita muovipinnoitettu tikasraudoite 3
Laastit : Kalkkilaasti : ainesosina kalkki + hiekka alkulujuus heikko, kovettuu hitaasti ilman hiilidioksidin vaikutuksesta muutaman kuukauden kuluessa. Sementtilaasti : aineosina sementti + hiekka lujuus hyvä, betoniin erona pienempi runkoaineen raekoko, työstettävyys huonompi kuin kalkkilaastilla. Kalkkisementtilaasti : aineosina kalkki + sementti + hiekka alkulujuus, loppulujuus, työstettävyys hyviä. merkintä ilmaisee kalkin / sementin suhteen : KS 50/50 (puolet kalkkia) KS 35/65 (35 % kalkkia) KS 20/80 (20 % kalkkia) Muuraussementtilaasti : sideaineena on muuraussementti (kipsiä lisätty työstettävyyden parantamiseksi) yleisimmin käytetty muurauslaasti. merkintä M 100/500 tai M 100/600, jossa ensimmäinen luku ilmaisee sideaineen ja toinen luku runkoaineen määrän. Edellistä käytetään harkkoja ja jälkimmäistä tiiliä muurattaessa. Monet laastit, erityisesti korjaus- ja rappauslaastit ovat polymeerimodifioituja tartunnan lisäämiseksi. Muurauslaastit : Rappauslaastit : Kuituvahvistus Slammauslaastit : Kenitex Laastit jatkuu... Kevytsoraharkkomuurauksessa käytettävät laastit ja niiden käyttöominaisuuksia. 4
Rapatut julkisivut : Yleisperiaate julkisivujen rappaustöissä : Hyvä rappaus vaatii monta rappauskerrosta. Alustan on oltava luja ja sopivan vettäimevä. Rappauskerrokset ovat aina pintaa kohti huokoi- sempia ja heikompia laasteja. Kolmikerrosrappaus voisi olla : Tartuntakerros: KS10/90, täyttöön: KS50/50 ja pinnassa: KS65/35 tai Tartuntakerros: KS10/90, täyttöön: KS35/65 ja pinnassa: KS50/50. Edellisen kerroksen pitää olla riittävän luja ennen seuraavaa ruiskutusta, pohjan kostea. Jälkihoito tärkeä (estettävä liian nopea kuivuminen). Harkkotalot (ja kevytbetonitalot) edellyttävät aina pinnoitusta ja myös vahvistusverkkoa pinnassa. Julkisivujen ohutrappaus : Rakenneosat teräsbetoninen sisäkuori. mineraalivilla (yleensä 160mm). kiinnikkeet sisäkuoresta 3 kpl/m 2. rappausverkko 1 mm # 19 mm. pohja- ja täyttörappaus. sauma- ja pintarappaus. Rappausta yhteensä 26 mm. Betonikuorielementti Eristettä oltava > 200 mm 5
Julkisivujen slammaustekniikat : Slammauksessa laasti levitetään harjan avulla pintaan, paksumpi kerros voidaan levittää teräslastalla: Pintaan voidaan levittää hieakkasirote tai pinta voidaan kuvioida. Tarkista aina, että laasti on sopiva suunniteltuun kohteeseen : Paksuus on sopiva, paljastaa halutulla tavalla alustarakenteen. Pinnoite on sopivan läpäisevää ja kosteusteknisesti yhteensopivaa alustan kanssa. Slammaus ei koskaan vastaa rappausta. Saumat ja kivet imevät eri tavalla vettä Jatkuu... Julkisivun ohutrappaamista ruiskuttamalla : Pohja tasoitettu ja verkotettu. 6
Sisätilojen tasoitteet : Yleensä sementtipohjaisia, polymeerimodifioituja massoja : Paksuus muutama mm. Esioikaisu rappauslaasteilla. Lattiatasoitteet : Helppo levittää, suoraan sekoitusastiasta kaatamalla, pumppaamalla ja lastalla. Seinä- ja kattotasoitteiden oltava hyvin tarttuvia. Kuitulisäys parantaa koossapysyvyyttä ja lujuutta. Alustan oltava liikkumaton : Vahvistusverkot ja kuidut. Ei lattiamaalin päälle eikä varsinkaan epoksin päälle. Vaatii kuituvahvistetun tasoitteen. Seinien tasoitetyöt : Harkkomuurauksen jälkeen : 1. Seinät hiotaan ja isot epätasaisuudet poistetaan. 2. Seinä esioikaistaan. 3. Seinä tasoitetaan. Valmis maalattavaksi tai tapetoitavaksi. Ammattimiehen työtä, kuten lattioiden tasoittaminen 7
Seuraavaksi lasista.. Lasista yleistä : Lasia pidetään hyvin hauraana, läpinäkyvänä, helposti rikkoutuvana materiaalina joka soveltuu ikkunoihin sekä käyttö- ja koriste-esineisiin. Todellisuudessa lasista on mahdollista tehdä kantavia rakenteitakin. Lasi on yleisnimike kuten puu : Lasi on keinotekoinen, epäorgaaninen, kuumennuksella aikaansaatu materiaali, joka on jäähdytetty kiinteään amorfiseen olotilaan, ilman kiteytymistä. Lasista voidaan valmistaa monenlaisia tuotteita. Lasin vihreä väri on rautaoksidin aiheuttama. Ihmisen muotoileman lasi historia on pitkä : 5500 ekr lasihelmiä Egyptissä, 3000 ekr lasikoristeita Egyptissä, 1500 ekr käyttölasia Egyptissä, 100 ekr lasinpuhallus, uunit käytössä Syyrian alueella. 8
Vanhoja lasituotteiden valmistusmenetelmiä : Valumenetelmä 100 jkr : Läpikuultavan lasin valmistus Rooman kylpylöihin. Koko 200x200 700x700 mm 2 Paksuus 20 30 mm Kruunulasia v. 1300 - Lasituotteiden valmistusmenetelmiä jatkuu : Sylinterimenetelmä v. 1400 - Läpikuultavan lasin valmistus Rooman kylpylöihin. Koko 200x200 700x700 mm 2 Paksuus 20 30 mm 9
Lasin valmistus : Lasin raaka-aineet : Kvartsihiekkaa, lehtipuun tuhkaa, kalkkia, energiaa. Kemiallinen koostumus : Lasinmuodostaja : SiO 2 Juoksutinaineet : K 2 O, PbO, Na 2 O Stabilaattorit : CaO, Al 2 O 3 Uudenkaupungin lasitehdas 1681 : Suomen ensimmäinen lasitehdas. SFS-EN 572-1 Piidioksidi (SiO 2 ) 69...74 % Kalsiumoksidi (CaO) 5...12 % Natriumoksidi (Na 2 O) 12...16 % Magnesiumoksidi (MgO) 0... 6 % Alumiinitrioksidi (Al 2 O 3 ) 0... 3 % Muita aineita vähäisessä määrin. ( Lasivillassa osuudet erilaisia) Lasin mikrorakenne : Lasin lujuus : Ei plastista muodonmuutoskykyä Lujuus riippuu pintojen säröistä Kuormitusaika vaikuttaa säröjen suuruuteen. Makroskooppinen lujuus on satunnaissuure. Kvartsihiekka Kvartsilasi / vuorikristalli Lasi / ikkunalasi 10
Lasin ominaisuuksia : Amorfinen aine. Läpinäkyvyys, päivänvalon läpäisy ja säältä suojaaminen. Kemiallisesti suhteellisen kestävää. Tiheys 2500 kg/m 3. Kimmokerroin 70 000 Mpa. Puristuslujuus 900 Mpa. Taivutuslujuus 29...98 MPa. Lämpölaajenemiskerroin 8 * 10-6 m*k -1 Taittokerroin (380 780 nm) 1,5 Valonläpäisy 89 67% (2 25 mm) Muovautuvuus lämpötila n. 650 C. Tasolasin valmistus : Konelasi v. 1914-11
Tasolasin valmistus jatkuu Float-menetelmä v. 1958 - Tasolasituotteet : Jatkojalostus : Valssatut. Massavärjätyt. Pinnoitetut. Karkaistut. Laminoidut. Taivutetut. Käyttötarkoitus : Ikkunalasi. Murtoturvalasi. Palonsuojalasi. Kalustelasi. Kattolasi. Lattialasi. Auringonsuojalasi. Energiansäästölasi. Float-lasin nimellispaksuudet : 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 19, 25 mm Lasilevyn koko : 6000x3210 mm 2 12
Luodinkestävä lasi : Turvalasin ääritapaus on luodinkestävä lasi. usean lasikerroksen väleissä on muovikalvoja ja läpinäkyviä muovilevyjä. Paksuutta voi lasilla olla 8 cm ja painoa 125 kg/m2. Lasia kohti on ammuttu kolme kertaa hirvikiväärillä Paloturvalasi EI : Aiemmin käytössä pelkästään lankalasi-ikkunat väliovissa ja lasitiilet seinissä. Uudemmat lasit : Ikkunoissa karkaistuja, laminoituja laseja, pinnoitettuja laseja, jotka samenevat tulipalotilanteessa. Tiiviys, lämmönsäteily ja tulen eristyskyky. Tyyppihyväksyttyjä. Suoja-ajat 30 min... 2 h : Kokorajoituksia. Paloturvaikkunat ovat erittäin kalliita, käytöä vältettävä. EI60-ikkunoita ja EI45-ovi Kirkkojärven koululla 13
Tasolasin jatkojalostus : Lasin massavärjäys. Lasin pinnoitus. Lasin leikkaus : Timantit, piikarbidit, vesisuihku/partikkelit ja laser. Lasin poraus : Timanttiterät, kovametalliterät. Lasin hionta : Timantit, piikarbidit, hiomapaperi, hiomakivet Lasin kiillotus : Kiillotuslaikat, huopalaikka /kiillotusaineet Lasin taivutus. Lasin karkaisu. Lasin laminointi. Erityislasit. Karkaistu lasi : Lämpökarkaisu: Lasin lämmittäminen (n. 630 ºC) ja nopea jäähdyttäminen Karkaistussa lasissa suuret sisäiset jännitykset : Pinnat puristettuja. Sisäosa vedetty. Lasin lämmönkesto ja taivutuslujuus paranevat. Pirstoutuu rikkoutuessaan pieniksi paloiksi. Myös kemiallinen karkaisu valmistuksen yhteydessä mahdollinen. 14
Laminoitu lasi : Lasilevyjen välissä pvb kalvo. Lasien rikkoutuessa lasinpalat pysyvät kiinni. Eristyslasi : Kaksi tai useampia lasilevyjä. Ominaisuudet seuraavat käytetyistä lasilevyistä : Lähes kaikkia lasityyppejä voidaan käyttää E-laseissa. Pinnoitteilla ratkaiseva rooli. Välitilassa jalokaasua : argon, krypton, ksenon. Esim. huurtumattomuusuoja : ulkopuolella selektiivilasia. selektiivilasi välttämätön myös energiatehokkuuden takia. 15
Timber - Glass Composite Girders : Composite Girders The wooden frame distributes the load and provides the supports as well as tensile reinforcement. Loading in plane of the pane. Simple, advantageous! Post-cracked structural safety. The glued timber frame causes ductile behaviour of thee girder by reinforcing the cracked regions Depends on the quality of the glass, its residual stresses. Composite timber-glass structure is economical and structurally safe. Girders, columns, plates and shells can be realised Problems left : The influences of of permanent loading on non-rigid joint Effects of climatic actions, humidity and UV-radiation and the gluejoint. Timber - Glass Composite Girders continues... - Vertical glass pane on which a wooden frame is glued on both sides Relation of residual prestressing and remaining load-carrying capacity 16
Timber Steel - Glass Composites Properties of different material: Timber 500 4-5 1,36 0.15-0.38 12 40 60 0,3 Glass - Concrete Composite Technology Glass is connected with ultra-high-performance reinforced concrete by direct contact contact is pre-treated, specially coated with fine corundum. Structural Behaviour: 1. Cracking of concrete. 2. Cracking and Crushing of glass. 3. Loss of Stiffness of the Glass-concrete connection. Conclusions: Allows the design of highly transparent constructions and ensures robustness and safety. Brittleness of glass can be compensated by a clever composition with reinforced concrete. Additional loads after crack initiation are carried by a beam model with sliding connections. 17
Glass - Concrete Composite Technology continues... Load-deflection curve Glass-concreteslip Class- Concrete Composite beam Trajectories Failure of the side part of the midlle pane HDW-paviljonki This image cannot currently be displayed. Arkkitehtiosaston Puustudio-kurssilla pidetyn opiskelijakilpailun voittajatyö (Lehto, Seppänen, Wikar) Rakennettiin Ateneumin puistoon. Toimi Helsinki Design Weektapahtuman info-paviljonkina. Kuorirakenne muodostuu lasi-vanerikaseteista : Kasetin kehykset vanerista, pinta laminoidusta ja karkaistusta lasista Pelkistäen rakenteen muoto muodostuu satulapinnasta, kupolista ja näitä kannattavasta avaruusristikkorakenteesta. 18
Lasien laatuongelmat : Laatu parantunut valmistustekniikan kehittymisen myötä : Sulamattomat partikkelit vähentyneet. Kaasukuplat vähentyneet. Aaltomaisuus vähentynyt. Sisäiset jännitykset vähentyneet. Kirkkaus parantunut. Ominaisuuksien kirjo lisääntynyt. Lasilevyn koko kasvanut =>taloudellisuus. EN -standardit => laadun tasalaatuisuus. Lasin kierrätys : Lasi on täysin kierrätettävissä oleva materiaali murskattuna ja uudelleen sulatettuna : lasilevyt lasipurkit ja pullot eristevillat ja muut kuitumaiset lasipohjaiset tuotteet. Huom!. Lasikeraamit. 19
Lasivillan valmistusprosessi : Oikea lasi oikeaan paikkaan, yhteenvetoa : Lasirakenteet voivat olla : energiasuoja, aurinkosuoja, palosuoja, melusuoja, murtosuoja, henkilösuoja, itsepuhdistuvuus, korkeatasoinen sisustus- ja julkisivuelementti. Lasi toimii hyvin yhdessä ja sillä voi korvata kokonaan tai osittain perinteisiä rakennusmateriaaleja. Ympäristön mukaan erilainen lasi eri paikkaan samassakin rakennuksessa. Kaisa-talossa on käytetty isoja lasikokoja ja ääneneristyslaseja. 20