Épületfizikai kérdések

• 
• 

Részletek

2008. november 17. hétfő, 00:00

 

A rohamosan emelkedő energiaárak kapcsán egyre nagyobb szerepet kap épületeink utólagos hőszigetelése, amely sajnos gyakran előkészítetlenül történik meg. Ennek köszönhetően a folyamatot kiváltó épületkárok (például penészedés) a felújítás után sem szűnnek meg.

Minden esetben meg kell előznie a felújítást egy olyan minimális épületdiagnosztikai előkészítési fázisnak, amely az épületszerkezetek típusát, anyagát és fizikai állapotát feltárja, majd ennek függvényében ad javaslatot a felújítás lépéseire.

A nem iparosított technológiával épített hőszigetelésre váró épületek nagy többsége vízszigetelési problémával is küzd, így e kérdés megoldása minden esetben elsődleges feladat. A falazatok hőtechnikai paraméterei a nedvességtartalom növekedésével rohamosan romlanak. Így például az erősen nedves tömör téglafal hőszigetelő képessége kevesebb, mint tizede a száraz falazaténak, amely feltehetően önmagában, száraz állapotában sem felelt meg a követelményrendszereknek.

 

A láthatatlan ellenség

A falazatok nedvesedésénél hajlamosak vagyunk csak az olyan nedvességforrásokat figyelembe venni, amely a falazat és a folyékony víz kontaktérintkezéséből származnak (talajvíz, rétegvíz, homlokzatot érő csapó nedvesség, kapilláris vízfelszívás stb.), de nem számolunk azzal a móddal, ahol a folyadéktranszport gőzfázisban történik meg (higroszkópos vízfelvétel, felületi és kapilláris kondenzáció).

Ez utóbbi jelenségek „alattomosabbak”, hiszen nem kell vízben állnia a szerkezetnek ahhoz, hogy a felületre érkező gomba spórák hyphát növesszenek. Átlagos szilikát szerkezet esetén elegendő 3-5 napon keresztül napi 12 órán át 75 százaléknál magasabb relatív páratartalom ahhoz, hogy a gombatelepek a kapillárisokban kondenzálódott vizet használják éltető elemként. A fény, a hőmérséklet és egyéb viszonyok csupán másodlagosak. Természetesen így könnyen sejthető, hogy a vízfelszín kontaktérintkezésén alapuló nedvesedési jelenségek okozta nagyságrendileg nagyobb folyadéktranszport milyen elsődleges és másodlagos épületkárokat okoz.

A szorpciós izoterma leírja, hogy egy-egy anyag a környező levegő páratartalmának függvényében mennyi nedvességet vesz fel. Ezen görbe infl exiós pontja a kapilláris kondenzációs határon van, azaz a kapillárisokban kialakult kötött vízfilm robbanásszerűen itt kezd el vastagodni, a nedvesedési görbe emelkedése meredekké válik. A kapilláris kondenzációs jelenségek már igen kis, nanométeres kapilláris átmérőnél jelentkeznek, míg a jól ismert kapilláris vízfelszívás elsősorban a 10-4–10-7 méteres mérettartományra jellemző. Természetesen ezen pórusátmérők, kapilláris sugarak csak elméleti jellegűek, és a pórustérfogat, valamint a belső felület viszonyából számíthatóak. A porozitás, a sűrűség és vízfelvétel egymással szorosan összefüggő alapadatok.

A falazat nedvesedése nemcsak a hővezető képesség rohamos növekedésével és az esetlegesen fagynak kitett szerkezetek kifagyásával okoz jelentős problémát, hanem a kapillárisokban áramló folyadék víztartalmának elpárolgása során kiváló sók kristályosodási nyomása és a kivált sók átkristályosodása miatt is.

Itt is szinte csak mindig az első jelenséggel foglalkozunk, hiszen ez jól nyomon követhető, látványos folyamat. A sóoldat víztartalma elpárolog, és az oldott só, minőségének megfelelő kristályformában megjelenik a határfelületen. Természetesen, ha a fázisváltás a pórusokban történik meg, akkor is történik kristályosodás, de ezt a hétköznapi szemlélő nem érzékeli egészen addig, amíg a felület (például vakolat) külső felületén meg nem jelennek a kivált sókristályok. Ez a jelenség a szerkezet teljes tönkremenetelét jelzi. Ezért kell kötelezően alkalmazni például egy utólagos talajnedvesség elleni vízszintes falszigetelés után olyan speciális vakolatot, amely pórusszerkezete, hidrofobitása és egyéb tényezők miatt képes megakadályozni a párolgási front bejutását a szerkezetbe vagy a kivált sókristályokat tárolni addig az ideig, amíg a bezárt nedvesség távozik a falazatból. Ha a kiszáradási idő végéig nem jelentkeznek a kivált sókristályok a felületen, a vakolat betöltötte funkcióját.

A kristályosodási nyomásértékek elsősorban a só típusától, a sóoldat koncentrációjától és a hőmérséklettől függnek. Ezek speciális esetben a 100 N/mm2 értéket is elérhetik, de hétköznapi körülmények között is átlagosan 20-30-szorosan haladják meg a téglafalazatok húzószilárdságát. Különösen érdekesek a tűs alakban kristályosodó sók, amelyeknek kristályosodási nyomása egy meghatározott térirányban jelentkezik elsősorban, ezek képesek akár a csempeburkolatot is „átütni”.

Nem szabad itt sem megfeledkezni a kivált só kristályformájáról, hiszen ezek különböző mennyiségű hidrátvizet tartalmazó formában képesek megjelenni. Elegendő a külső párás környezettel érintkezniük, máris elindul egy térfogatváltozással járó átkristályosodási folyamat, amelynek során szintén a húzószilárdság többszörösét meghaladó erők lépnek fel.

A nitrátok szobahőmérsékleten már 50 százalékos relatív nedvességtartalomtól higroszkópos tulajdonságokat mutatnak, míg a kloridok általában 70 százalék, a szulfátok csak 80 százalék relatív nedvességtartalom felett aktívak.

Ezért kell a száradási folyamatok után esetlegesen megjelenő felületi sókiválások miatt a vakolatot is lecserélni még akkor is, ha a szerkezet további nedvességet már nem kap, de a vakolat érintkezik a párás levegővel.

 

Cementbacilus, mészkukac és egyéb kártevők

Nemcsak azon jelenségek károsítják a vakolatokat, amelyeknél a sók kémiailag nem lépnek kölcsönhatásba az építőanyagokkal, hanem azok is, amelyeknél kémiai korrózió is fellép. A vakolatok és betonszerkezetek esetén elsősorban a szulfátkorrózió a domináns jelenség, amelynek során a gipszképződésen túl a kötőanyag Al és Si tartalmának függvényében ettringit vagy thaumazit keletkezik.

E folyamatok során a kiindulási anyagok térfogata mintegy 8,8-szeresére növekszik. Az ettringit képződése annak ellenére szerkezetkárosító folyamat, hogy a beton hidratációs folyamatában a kezdeti szilárdság kialakulásában is döntő szerepe van. Amíg azonban a beton szilárdulása során egy amorf lágy anyagban történik meg az ettringit képződés, addig a szulfátkorrózió során már egy kikötött cementmátrixban játszódik le a duzzadás. Ehhez képest az egyéb térfogatváltozással járó korróziós folyamatok szinte „eltörpülnek”: magnéziaduzzadás 2,2-szeres; alkáliduzzadás 2-szeres, mészduzzadás 1,7-szeres térfogatnövekedéssel jár. Ne felejtsük el, hogy a már 2,2-szeres térfogatnövekedéssel járó magnéziaduzzadást is kihasználják a csendes bányaművelésben vagy épületek robbantás nélküli bontásánál. Az alkáli duzzadás jelensége miatt is igen sok „Martin-salakos” házat kellett lebontani. Így érthető, hogy az ennél négyszer nagyobb térfogatváltozással járó szulfátkorróziós folyamatok elleni védelem kulcsfontosságú.

 

Szigetelni vagy nem szigetelni

E jelenségek hatásait összegezve egyértelmű a válasz a gyakori kérdésre, hogy szabad-e szigetelni műemléképületeinket vagy sem. Igen, szabad és szükséges is annak ellenére, hogy vannak olyan, a falazat vagy a lábazat száradását elősegítő kiegészítő módszerek, amelyek a párolgási zónákat a talajsík alá vagy a látható falazat külső síkja mögé igyekeznek eltolni.

E törekvések csak bizonyos feltételek mellett hoznak eredményeket, és nem tekinthetőek önálló szigetelési módszernek. Az állandó párolgás, a korábban felvázolt nedvességés sótranszport folyamatok miatt károsíthatják az épületszerkezeteket. Különösen igaz ez akkor, ha a szerkezetek szárítását a külső, kezeletlen levegővel kívánják megoldani. Így nyáron a magas hőmérsékletű, záporok utáni nagy nedvességtartalmú, párás levegő a belső szerkezetbe vagy légtérbe jutva gyorsan lehűl, relatív páratartalma hamar eléri a kritikus 75 százalékos kapilláris kondenzációs határt, majd továbbhűlve a felületeken a harmatponti hőmérséklet alatt felületi kondenzációt is okozhat. Így a bejuttatott levegő köbméterenként akár 2-5 gramm nedvességgel is növelheti a szerkezetek nedvességtartalmát. Csak az éves mérleg az, amely megmutathatja e szárítási módszerek hatékonyságát. Ennek elkészítése során az elpárologtatott nedvesség mennyiségét kell összevetni a kapilláris úton felszívott és a kondenzálódott (kapilláris kondenzáció + felületi kondenzáció) nedvesség mennyiségével. E módszerek hatékonyságát növelni lehet a higrométer szabályozású légbevezetéssel, valamint a szárításra használt levegő előkezelésével is.

Elsődleges cél tehát a felújítások során a külső hatásokat teljes körűen feltáró, épületdiagnosztikán alapuló, a szigetelési követelményrendszereket figyelembevevő rendszerelvű víz- és hőszigetelési rendszerek alkalmazása.