• épületkárok

Belső hatások és igénybevételek – Az épületeket érő hatások

A „belső” jelző ebben az értelmezésben ter­mészetesen nem csak a belső légtérben kelet­kező hatásokra (pl. a mikroklíma-jellemzőkre) vonatkozik, hanem a beépített épületszerke­zetek és építőanyagok fizikai és kémiai jellemzőiből adódó hatásokra is.

Erőtani hatások

A károsodások szempontjából a terhelések hatására bekövetkező túlzott mértékű igénybe­vételek (pl. a húzószilárdság kimerülése) vagy alakváltozások (lehajlás, kihajlás, szögelfordu­lás stb.), a tartós igénybevételek hatására fel­lépő alakváltozások (pl. kúszás), a zsugorodás és duzzadás, valamint a hőtágulás hatása meg­határozó; főleg ezek okozzák a tartószerkeze­tek, ill. az ezekhez csatlakozó épületszerkeze­tek vagy szerkezeti rétegek károsodásait.

Túlzott mértékű igénybevételek

A szerkezeti anyagokban főként a húzószilárd­ság „kimerülése”, azaz a húzó határfeszült­ségnél nagyobb igénybevételek okozhatnak károsodást, elsősorban repedésképződést. Ez akkor is igaz, amikor a rendeltetés szerinti igénybevétel nyomás. Az anyagok ugyanis nyomás hatására a nyomóerővel párhuzamos irányban összenyomódnak, arra merőleges irányban kitágulnak. Ha a tágulás során a ke­letkező fajlagos húzóerő meghaladja az anyag húzószilárdságát, az anyag megreped, azaz tönkremegy. Ilyen – a nyomóerővel párhuza­mos – repedés keletkezik a túlterhelt tégla vagy betonpilléren. Természetesen keletkezhet másfajta repedés is, pl. amikor a külponto­sán nyomott szerkezet húzottá vált élén a ter­helés irányára merőleges, azaz vízszintes repe­dés jelenik meg a húzószilárdság kimerülése miatt.

Túlzott mértékű alakváltozások

A szerkezetek élettartamuk alatt alakváltozáso­kat végeznek, ami gyakran a károsodás forrása.

Az alakváltozások okozói:

• a terhek (állandó, esetleges),
• a környezet (pl. hőmérséklet-változás),
• az anyagi tulajdonságok (pl. zsugorodás, kúszás, ernyedés).

Az alakváltozások fő fajtái:

• pillanatnyi alakváltozás (az igénybevétel hatására azonnal, ill. rövid időn belül mutat­kozó), ez a terhelés jellegétől függően egy­szeri vagy ismétlődő folyamat,
• lassú alakváltozás (a tartósan működő igénybevétel hatására növekvő, ill. időben változó), ami általában egyszeri. Esetenként hosszú idő alatt lejátszódó folyamat.
• A károk kialakulása szempontjából különösen az ismétlődő alakváltozások kedvezőtlenek, mert idővel egyre nagyobb rongálódást okoz­hatnak (ennek alappéldája a hőtágulás káro­sító hatása).
• A lassú (képlékeny) alakváltozás károsító hatása az időbeni elhúzódás miatt szintén jelentős lehet (nem védhető ki pl. az építés üte­mezésével). Mivel azonban többnyire egyszeri folyamatról (pl. zsugorodásról) van szó, a károk megszüntetésére több esély van, mint az is­métlődő alakváltozások esetében.
• A túlzott mértékű alakváltozás okozta repedés elvileg bármilyen teherhordó szerkezetnél elő­fordulhat, mégis gyakoribbak a vízszintes helyzetű szerkezeteknél, azaz a födémeknél és a födémek síkjában beépített konzolos szerke­zeteknél a túlzott mértékű lehajlás miatt.

Zsugorodás és duzzadás

A különböző építőanyagoknál a zsugorodást, ill. duzzadást előidéző okok eltérőek. A zsugo­rodás „önmagában” is okozhat repedést, de a többrétegű épületszerkezetekben más hatás­sal is számolni kell, mivel a különféle építő­anyagok zsugorodás vagy duzzadás okozta méretváltozásának mértéke jelentősen eltérő. Ez azért érdemel figyelmet, mivel a szerkezeti rétegek „kontakt” kapcsolatai, az egymáshoz vagy egymásra ragasztott rétegek eltérő mértékű zsugorodása is repedést okozhat. Az 1. táblázatban néhány anyag nedvesség okozta hosszváltozását tüntettük fel a nulla nedvességtartalom és a telítettség közötti tar­tományban.

1. táblázat. Építőanyagok duzzadása és zsugorodása:

Kúszás

A kúszás az állandó hőmérsékleten, tartós (idő­ben változatlan) terhelőerő hatására fellépő, időben változó alakváltozás, amely kezdetben gyorsabban, később lassabban nő. Ha pl. a betonok kúszását az idő függvényében vizs­gáljuk, tapasztalhatjuk, hogy ha a megterhelt betont bizonyos idő után tehermentesítjük, akkor nem nyeri vissza eredeti alakját, mert a tartós alakváltozás egy része maradó alakváltozás, amely a zsugorodásból, a terhelés okozta pil­lanatnyi alakváltozás maradó részéből és a kú­szás maradó alakváltozásából tevődik össze.

A kúszás olyan folyamatnak tekinthető, amely a rugalmassági modulust csökkenti, pl. a hajlí­tott tartók lehajlását növeli. Ha ezt nem vesszük figyelembe, a túlzott mértékű alakváltozás repedést okozhat. A különböző szilárdságú betonok kúszási tényezőjét a 2. táblázat tartalmazza.

2. táblázat. Betonok kúszási tényezői:

A beton kúszását befolyásolja:

• a betonszerkezet keresztmetszetének alakja,
• a terhelés kezdetének időpontja,
• a környezet relatív páratartalma,
• a friss beton konzisztenciája,
• a beton szilárdsága.

A kúszás – az egyébként is ajánlott – szilárdság­növelő intézkedésekkel csökkenthető: nagyobb szilárdságú cement, jó minőségű adalékanyag és kevés keverővíz használata, gondos bedol­gozás és utókezelés, késői kizsaluzás.

Hőmozgás

Hőmérséklet-változás hatására minden anyag változtatja méreteit. Ennek mértéke függ a szilárd test méreteitől, az anyag hőmozgási tulajdon­ságaitól és a hőmérséklet-változás mértékétől. A méretváltozás mértékét a következő összefüg­géssel számítjuk:

3. táblázat. Építőanyagok és termékek fajlagos hőmozgása:

A táblázatból leolvasható, hogy fajlagos hőmozgás szempontjából az egyes építőanyagokon belül is igen jelentős (Esetenként nagyság­rendi) az eltérés. A hőmérséklet csökkenésé­vel a hőmozgási együttható értéke exponen­ciálisan nő, vagyis a valóságos eltérések még nagyobbak.

Ebből két dolog következik:

• Bizonyos anyagokból készített szerkezetek „önmagukban” is jelentős hőmozgásra képesek. Ide tartoznak pl. egyes műanyag és fémszerkezetek, pl. a bádogosszerkeze­tek, fém és műanyag homlokzatburkolatok stb. Ha nem tesszük lehetővé ezek „szabad” hőmozgását (dilatációval, megfelelő szerke­zeti kapcsolatokkal), vagy „merev” rögzíté­seket alkalmazunk a lefogásukra, akkor először a szerkezetek deformációjára, majd pedig repedésére számíthatunk.
• A „kontakt” módon egymásra ragasztott, eltérő hőtágulású anyagokból készített szer­kezeti rétegek alkalmazásakor jelentős fe­szültségek léphetnek fel a réteghatáron. A feszültségek hatására a kisebb hőmozgású anyagból készített (azaz ilyen szempontból „gyengébb”) réteg repedésképződése, vagy a nagyobb hőmozgású anyagból készült réteg deformációja, felgyűrődése, és – az anyag egyéb fizikai tulajdonságaiból adó­dóan – felrepedése jöhet létre.

Vegyi hatások, korrózió, anyagok összeférhetősége

A vegyi hatások egy része korrózióként jelent­kezik. A külső levegő szennyezettségének mértéké­ben az épületszerkezetek gáznemű és – a pára­lecsapódás következtében – folyékony anyagok agresszív hatásának vannak kitéve. Nedves­séghatás a szerkezet belsőjéből is származhat, ez az „építési nedvesség”, vagy a szerkeze­teken átdiffundáló pára. A korrózió kémiai vagy elektrokémiai folyamat lehet, amelyek gyakran együtt jelentkeznek.

A kémiai korrózió oxidációs folyamat, amikor a levegő oxigénje reakcióba lép az anyag külső felületével. A keletkező korróziótermék egyes anyagokon (pl. az alumínium) védőréte­get képez, másokon viszont (pl. a vas, acél) nem, sőt tovább fokozza a korrózió ütemét.

Az elektrokémiai korrózió nedvesség és elektro­litok jelenlétében alakulhat ki, amikor elektron­áramlás lép fel két eltérő potenciálú anyag között (galvánelem-hatás). Ilyen hatás jöhet létre eltérő potenciálú fémek érintkezésekor („kontaktkorrózió”), sőt még azonos fémszer­kezet különböző feszültségű részei között is. A feszültségkülönbség hatására, nedvesség jelenlétében elektromos áram keletkezik, hid­rogén fejlődik, miközben a kevésbé „nemes” fém feloldódik.

Hasonló jelenség a friss beton vagy habarcs és egyes fémek érintkezésekor keletkező kor­rózió is, amikor a cement szabad mésztartal­ma a vízzel lúgos oldatot alkot és megtámadja a fémszerkezetet. A fémszerkezetekre lecsapódó pára önmagá­ban is előidézheti az ún. légköri (atmosz­férikus) korróziót. Ennek hatását városi vagy ipari környezetben még fokozhatja a gáz- és olajfűtésből, a közlekedésből, az ipari üzemek működéséből származó sokféle vegyi anyag (pl. szén-monoxid, kén-hidrogén, klór, ammó­nia, szulfátok, kloridok stb.).

Vegyi hatás az épületszerkezetekben beépített, egymással érintkező, nem összeférhető anya­gok egymásra gyakorolt kedvezőtlen hatása is. Ilyen pl. a lágyított és lágyítatlan anyagok (pl. tetőszigeteléseknél a kemény, rideg mű­anyaghabok és a lágyított műagyag lemez csapadékvíz-szigetelések és páravédelmi réte­gek) közvetlen kapcsolata, amikor lágyítóván­dorlás jöhet létre, amely nyomán a lágyított anyag fokozatosan elridegedik. Hasonlóan teheti tönkre a szerkezetet a bitumen és a PVC közvetlen kapcsolata is. Az anyagok pusztán vegyi hatásokra is tönkre mehetnek (pl. felrepedés), de a veszély fokozott, ha egyéb hatások (pl. hőmozgás, zsugoro­dás stb.) is közrejátszanak az idő előtti károso­dásban, tönkremenetelben.

Öregedés

Az építőanyagok öregedését fizikai és/vagy kémiai folyamatok okozhatják.

Az anyagok alkotóelemei között bizonyos fizikai vagy kémiai folyamatok – az anyag korától függően – lejátszódhatnak. Különösen a különféle külső bevonatok (pl. festékek, védőmázak) veszélyeztetettek. Főként a hagyo­mányos, természetes alkotóelemekből össze­állított anyagok jellemzője az alkotórészek egymásra hatása miatti idő előtti öregedés.

Ezek a folyamatok az ún. korszerű anyagoknál ritkábbak, mint a hagyományosaknál, de szá­molni kell velük, annál is inkább, mert a szi­gorodó környezetvédelmi előírások kénysze­rítő hatására ismét előtérbe kerül a termé­szetes anyagok felhasználása. A legáltalánosabb külső fizikai hatás az egyre erősödő szennyeződés, amit a szerkezetek fe­lületére lerakódó por és korom okoz. A fizikai behatások közül a levegő nedvességtartalma, a napfény hőhatása, a hőmérséklet-változások és főként a fagy, elsősorban a mész, cement és szilikát kötőanyagú anyagokat károsítják, mivel ezek kapillaritása, páraátbocsátó képessége nagy, ugyanakkor kismértékben képesek tágulni, ridegek.

Az öregedés és pusztulás egyik fő okozója a nedvesség, legyen az a levegő vagy a falazat nedvességtartalma, vagy az épület meghibáso­dásából eredő nedvesedés. Természetes öre­gedés a már elkészült bevonatokat érő nedves­ség okozta károsodás, a duzzadás, a kötő­anyag lebomlása miatti gyengülés, a lemosó-dás, az oldódás, a kifagyás, a hólyagosodás, a ridegedés, a repedezés, a gombásodás és a penészképződés is.

Külső kémiai hatások

A külső kémiai hatások okozta károsodásokat elsősorban a bevonatokkal érintkező levegő vegyianyag-tartalma okozza, amit a nedvesség jelenléte még elő is segít. Ezen anyagok és a bevonat alkotóelemei között a bevonatot lényegesen befolyásoló kémiai folyamatok ját­szódnak le. A savas levegőszennyeződések, a kén-dioxid és a kén-trioxid a nedves levegő­vel kénessavat vagy kénsavat alkotnak, és a mész tartalmú anyagokat vízoldható és fagyra érzékeny kalcium-szulfáttá, gipsszé alakítják.

A diszperziós és műgyanta kötésű bevonato­kon jelentős feszültségkülönbségek alakulhat­nak ki, a tapadás bizonytalanná válhat, repe­dések és leveles leválások mutatkozhatnak. Ezek a bevonatok mérsékelik, kedvezőtlen eset­ben megszüntetik a falszerkezet páraátbo­csátó képességét. A nedvesség a bevonat és az alapfelület határán koncentrálódik, de mivel a bevonaton áthatolni nem tud, hólyagosodást, repedezettséget, leválást, lefagyást okoz.