Magasépítészet - 32. oldal

Az épületszerkezetek fogalma és osztályozása

Az épületszerkezetek az épületek részei, melyek a tér egy részét lehatárolva alkotják együttesen az adott funkciónak megfelelő épületet.

Az épületszerkezetek önmagukban is összetett szerkezetek. Különböző – előre meghatározott – építőelemek és anyagok alkotják, melyeket üzemi körülmények között állítanak elő. Ezek az építés helyszínén összeépítve képezik az épületszerkezeteket. Vannak azonban olyan építőelemek is, melyeket már a gyártás során úgy alakítanak ki, hogy önálló épületszerkezetként tudjanak funkcionálni.

Minden épületszerkezetnek megvan a maga funkciója, rendeltetése. Ezeknek megfelelve, egymáshoz kapcsolódva képeznek egy egységes rendszert. Az egyes épületszerkezetek a rendszeren belül különböző jelentőségűek. Vannak olyanok, melyek módosítása, eltávolítása nem befolyásolja a rendszer egészét.

Az épületszerkezetek többféle szempont alapján osztályozhatók, például; épületszerkezetek rendeltetése, helyzete, kiterjedése, elkészítése. Az épületszerkezetek rendeltetésük szerint két nagy csoportra oszthatók: teherhordó és nem teherhordó szerkezetekre. A teherhordó szerkezetek a saját súlyuk mellett más szerkezetek terheit is károsodás nélkül viselik és továbbítják (pl. főfalak, födémek, áthidalók).

A nem teherhordó szerkezetek csak a saját súlyukat képesek károsodás nélkül viselni és továbbítani más teherhordó szerkezetre (pl. válaszfalak, falburkolatok). Helyzetük alapján megkülönböztetünk térelhatároló és térelválasztó épületszerkezeteket. A térelhatároló szerkezetek az épület külső határoló szerkezetei, a külső és belső teret határolják el egymástól.

A térelválasztó szerkezetek a legkisebb osztatlan belső tereket, a helyiségeket választják el egymástól, vagyis a belső teret osztják kisebb terekre (helyiségekre). Kiterjedésük szerint beszélhetünk rúd- és felületszerkezetekről. A rúdszerkezetek hosszúsági mérete a keresztmetszeti méret többszöröse. Az épületen tetszőleges (vízszintes, függőleges, ferde) helyzetűek lehetnek. Ilyenek például a pillérek, gerendák, oszlopok.

1. ábra Az épület jellemző szerkezetei

A felületszerkezetek nagy kiterjedésű összefüggő szerkezetek. Felületi kiterjedésük (magasság, szélesség) a szerkezeti vastagság többszöröse. Ilyenek a térelhatároló- és térelválasztó szerkezetek, például a födémek. Az épületszerkezetek elkészítése alapján megkülönböztetjük a végleges és az ideiglenes szerkezeteket. A végleges épületszerkezetek az épületek részévé válnak, és akár annak fennállásáig funkcionálnak.

Az ideiglenes szerkezetek a végleges épületszerkezetek kialakításához létesülnek és jellemzően csak rövid ideig funkcionálnak (pl. zsaluzatok, állványok). Nem válnak az épület részévé, a végleges szerkezetek kialakítása után elbontják őket. Az épületszerkezetek sokféleségéből adódik, hogy egy adott szempont alapján nem osztályozható az összes szerkezet. Az egyes épületszerkezeteket nem lehet jól lehatárolt csoportokba sorolni, mert a különböző szempontok alapján meghatározott csoportok között átfedések lehetnek.

Az épületszerkezeteket a különböző szempontok alapján egységesen, részletesen vizsgálva az alábbi típusokat különböztethetjük meg.

Ezek:

• tartószerkezetek;
• térelválasztó és térosztó szerkezetek;
• védő- és fedőszerkezetek;
• külső kapcsolódó szerkezetek;
• épületgépészeti szerkezetek;
• segédszerkezetek (ideiglenes szerkezetek).

Tartószerkezetek

Az épületek teherhordó szerkezeteit együttesen tartószerkezeteknek nevezzük. A tartószerkezetek az épületek legjelentősebb szerkezetei. Két csoportja különböztethető meg: az elsődleges és a másodlagos tartószerkezetek.

Elsődleges tartószerkezetek

Az elsődleges tartószerkezetek az épületek nélkülözhetetlen teherhordó szerkezetei, melyek egymáshoz kapcsolódva, együttesen biztosítják az épület stabilitását, állékonyságát. Alapvetően az elsődleges tartószerkezetek határozzák meg az épületek tömegét, geometriáját.

1.2. ábra Az épület elsődleges tartószerkezetei

Elsődleges tartószerkezetek az alátámasztó és az áthidaló szerkezetek. Az alátámasztó szerkezetek közé tartoznak az alapok és a függőleges teherhordó szerkezetek (főfalak, pillérek, oszlopok), az áthidalók közé pedig a vízszintes teherhordó szerkezetek (födémek, áthidalók).

Az alapok az épületek legalsó, ebből adódóan a legnagyobb terheket viselő épületszerkezetei. Az épület teljes terheit az alapok továbbítják a teherbíró talaj felé. A főfalak (teherhordó falak) függőleges helyzetű felületszerkezetek. Az épületek legfőbb teherhordó elemei, vonal menti alátámasztást biztosítanak.

A pillérek négyzet, téglalap vagy sokszög keresztmetszetű, pontszerű alátámasztást biztosító, függőleges Hídszerkezetek. Az oszlopok kör keresztmetszetű, függőleges helyzetű rúdszerkezetek. A pillérekhez hasonlóan pontszerű alátámasztást biztosítanak. A födémek vízszintes helyzetű térelválasztó vagy térelhatároló, teherhordó felületszerkezetek. Az áthidalók a falszerkezetekben található nyílások áthidalására szolgáló, a nyílás feletti terheket viselő és továbbító vízszintes rúdszerkezetek.

Másodlagos tartószerkezetek

A másodlagos tartószerkezetek azok a szerkezetek, melyek nem nélkülözhetetlen teherhordó szerkezetei egy épületnek. Jelenlétük vagy hiányuk nem befolyásolja (számottevően) az épületek stabilitását, állékonyságát. A legjelentősebb másodlagos tartószerkezetek: fedélszerkezetek, erkélyek, függőfolyosók, loggiák, lépcsők, rámpák, előtetők. Ezeken kívül az épület részét képező minden -nem elsődleges – teherhordó szerkezet másodlagos tartószerkezetnek minősül.

A fedélszerkezetek a magastetős épületek felső határoló felületének tartó (váz) szerkezetei, melyek meghatározzák a tetők alakját, tömegét. Az épületek legnagyobb, legjelentősebb másodlagos tartószerkezetei.

Az erkélyek az épületek külső falsíkjából (homlokzati síkjából) részben vagy egészben kiálló, konzolos kialakítású, vízszintes felületszerkezetek. A függőfolyosók az erkéllyel megegyező kialakítású közlekedési felületet biztosító szerkezetek. A loggiák az erkéllyel megegyező funkciójú, teljes egészében az épületek külső falsíkja mögött elhelyezkedő, födémre épített szerkezetek.

A lépcsőszerkezetek a szintkülönbségek megfelelő és kényelmes áthidalását biztosítják az emberi közlekedés számára. Kialakításuk az ember biológiai jellemzőihez (lépéstávolság, lépésmagasság) igazodik. A rámpák a lépcsőkhöz hasonló kialakítású, síkfelületű szerkezetek. Elsősorban a kerekes közlekedési eszközök (babakocsi, kerekesszék, kerékpár stb.) számára biztosítják a szintkülönbségek megfelelő áthidalását. Az előtetők az épületek bejáratai felett elhelyezkedő, a homlokzat síkjából kiugró (fedél) szerkezetek.

Térelválasztó és térosztó szerkezetek

Az épületek belső tereit egymástól részben vagy egészben elválasztó épületszerkezeteket térelválasztó és térosztó szerkezeteknek nevezzük. A térosztó szerkezetek nem képeznek teljesen zárt elválasztást két tér között. Egyes szerkezetek (pl. bejárati ajtó, ablakok) a külső és belső teret elválasztó térelhatároló szerkezetként is funkcionálnak. A válaszfalak az épületek belső tereit (helyiségeit) elválasztó, legjelentősebb függőleges, nem teherhordó felületszerkezetek.

A nyílászárók (ajtók, ablakok) az épületek külső térelhatároló és belső térelválasztó szerkezeteinek nyílásaiba épített, nyitható-zárható szerkezetek. Egyszerre biztosítják a térelválasztást és a különböző terek közötti megfelelő térkapcsolatot, természetes megvilágítást, szellőzést.

A kémények és szellőzők olyan függőleges, rúdszerű szerkezetek, amelyek kis keresztmetszeti méretű, füstgázelvezetést és légcserét biztosító teret határolnak le. A rácsok vagyonvédelmi és biztonságtechnikai szempontok alapján kialakított térosztó szerkezetek. Nem képezik a két tér zárt elválasztását, de megakadályozzák a térrészek közötti átjárást. A korlátok és mellvédfalak elsősorban biztonságtechnikai szempontok alapján kialakított, 1,00-1,40 m magas térosztó szerkezetek.

Védő- és fedőszerkezetek

A védő- és fedőszerkezetek az épületek teherhordó és egyéb (térelválasztó) szerkezeteihez kapcsolódva megfelelő védelmet biztosítanak a különböző hatásokkal szemben. Együttesen (a nem látható szerkezeteket kivéve) az épületek külső jellegét és belső arculatát is döntően meghatározzák, ezért a védelmi funkciók mellett az esztétikusságuk is jelentős tényező.

Az épületek jellemző védő- és fedőszerkezetei:

• víz és nedvesség elleni szigetelések;
• hő- és hangszigetelések;
• külső-belső vakolatok, felületképzések;
• kültéri burkolatok (homlokzat, lábazat);
• beltéri burkolatok (padló, fal, mennyezet);
• tetőfedések (héjszerkezet, bádogos szerkezet);
• árnyékoló szerkezetek.

Külső kapcsolódó szerkezetek

A külső kapcsolódó szerkezetek a külső térben elhelyezkedő, az épületekhez közvetlenül kapcsolódó vagy attól kicsit távolabb eső, kiegészítő szerkezetek. Ezek a szerkezetek nem nélkülözhetetlen kapcsolódó elemei az épületeknek, csak kiegészítő tartozékai.

Külső kapcsolódó szerkezetek:

• az épületek megközelítését és környezetének közlekedési felületét biztosító szerkezetek (elő lépcsők, járdák, gépkocsi beállók, térburkolatok);
• az épületek körüli terep rendezéséhez szükséges szerkezetek (tereplépcsők, támfalak);
• az épületek és környezetük védelmét biztosító szerkezetek (falak, kerítések);
• az épületgépészeti elemek kültéri szerkezetei (aknák, kutak);
• az épületek használatához kialakítható egyéb kültéri szerkezetek (kerti építmények, pavilonok, medencék).

Épületgépészeti szerkezetek

Az épületek rendeltetésszerű használatának elengedhetetlen feltétele a szükséges épületgépészeti rendszerek megléte.

A különböző épületgépészeti elemeket alkotó szerkezetek és berendezések az épületszerkezetekhez közvetlenül kapcsolódnak. A gépészeti rendszerek legfőbb elemei tartoznak ide: a vízellátás, a csapadék- és szennyvízelvezetés, a villamosenergia-ellátás, a fűtés, a gázellátás, a szellőztetés és a távközlés. Ide sorolható még például a gépi szállítás, a hulladékeltávolítás (többszintes és nagy forgalmú épületek esetén) is.

A legjellemzőbb szerkezetek és berendezések:

• vízellátás: vezetékhálózat, csaptelepek, szaniterek, víz-melegítők, tűzvédelmi berendezések;
• csapadék- és szennyvízelvezetés: csatornahálózat, összefolyók, szaniterek, tisztító-berendezések;
• villamosenergia-ellátás: vezetékhálózat, mérőóra, elosztószekrények, kapcsolók, beépített fogyasztók (pl. lámpatestek, tűzhely, vízmelegítő, klíma);
• fűtés: vezetékhálózat, fűtőberendezések stb.;
• gázellátás: vezetékhálózat, mérőóra, tartályok, fogyasztó-berendezések (tűzhelyek, vízmelegítők, fűtőberendezések);
• szellőztetés: szellőzőcsatorna-hálózat, gravitációs és gépi szellőző-berendezések;
• távközlés: kábelhálózat, elosztószekrények, antennák, telefonok, jelzőberendezések (riasztók);
• gépi szállítás: mozgólépcsők, mozgó rámpák, felvonó-berendezések, liftaknák;
• hulladékeltávolítás: hulladékledobó csatorna, gyűjtő, tárolóberendezések.

Segédszerkezetek

A segédszerkezetek az épületek építése (bontása) során, a különböző épületszerkezetek kialakításához (bontásához) létesített ideiglenes szerkezetek. Az állványok az egyes épületszerkezetek kialakítása (vagy bontása) során a magasan végzett munkához szükséges munkaszintet biztosítják.

A zsaluzatok az építés helyszínén készülő beton és vasbeton szerkezetek tervekben meghatározott geometriáját és alakját (a beton megszilárdulásáig) biztosító szerkezetek. A dúcolatok az építés vagy bontás során a különböző helyeken jelentkező oldalnyomást felfogó ideiglenes szerkezetek. Elsősorban földmunkák során a mélyebb munkagödrök, kiemelt pincetömbök földpartjainak megtámasztására szolgál. Bontás esetén az elmozdult, károsodott falszerkezetek összedőlését akadályozzák meg.

A támaszok elsősorban a vízszintes helyzetű épületszerkezetek kialakítása során szükséges ideiglenes alátámasztásokat biztosító szerkezetek. Támaszokra lehet szükség az előregyártott áthidaló- és födémelemek elhelyezése során, illetve a helyszíni, vízszintes beton- és vasbeton szerkezetek zsaluzatainak megtartására.

Fogalma

Az építőipar egyik legnagyobb újítása a  korszerű hőszigetelő termék a hőpajzs, hővédő bevonat vagy hőszigetelő festék néven ismert nanokerámiás hőszigetelő bevonat.

Kezdetben űrhajók hőszigetelésére használták olyan célzattal, hogy a légtérbe visszatérő űrhajók, szondák ne égjenek el, ne semmisüljenek meg. Később ipari objektumok (pl. tartályolt, vezetékek) hőszigetelésére is elkezdték használni. Az eredeti anyagot továbbfejlesztve mára számos felhasználási területe ismert.

Története

Az 1980-as évek elején Sridhar Komarneni és Rustum Roy módszert fejlesztettek ki nanokerámia részecskék létrehozására. Először szol-gél technológiát alkalmaztak, amelyet később felváltott a szinterelés (nagy hőmérsékleten történő zsugorítás).

Azonban ez a technológia sem volt elég termelékeny, ezért a 2000-es évek elején a gyártási folyamat során használt hagyományos hőtermelőket felcserélték mikrohullámú berendezésre. Mivel a mikrohullámok nem kívülről melegítik az anyagot, hanem be tudnak jutni az anyag belsejébe, ez a módszer sokkal hatékonyabbnak bizonyult nanokerámia-részecskék előállítására.

Gyártása

A nanokerámia hőszigetelő bevonatok mikroszkopikus méretűek, átmérőjük 20-120 μm, falvastagságuk 0,2-1,5 μm, amellyel egy nagyon parányi luftballonhoz hasonlítanak. Belül üreges, vákuumizált kerámia gömböcskéket tartalmaznak, amelyeket nagy (1500 °C) hőmérsékleten megolvasztott üvegből nyernek gáznyomás alatt. Lehűlés közben, ahogy a nyomás megszűnik, a kerámia gömböcskékben vákuum alakul ki.

Vákuumizált nanokerámia gömb felépítése

A kerámiagömbök anyaga üveg, kerámia, legtöbbször alumínium-szilikát, de újabban alkáli boro-szilikátból állítják elő a nagyobb szilárdság és rugalmasság érdekében, hogy a felhordás során ne töredezzenek. A bevonati réteg rugalmasságának növelésére gáztöltetű műanyag gömböket is adagolnak a rendszerhez. A gömbök kedvező szemcseméret-eloszlása érdekében különböző frakciójú gömböket használnak 1-10 p és 10-100 um mérettartományban.

A hővédő bevonati réteg habarcs kötőanyagának olyan komplex feladatot kell ellátnia, mint a gömbök összeragasztása, a falfelülethez való tapadás biztosítása, UV- és hőállóság, páraáteresztő képesség, a fémfelületek korrózióvédelme. Az egyes felhasználási területeknek megfelelően (fal- és fémfelület, nagy hőmérséklet) igen nagy eltérés van az összetételüket illetően, és a különböző termékcsaládok ebben térnek el leginkább egymástól. A gyártó cégek a kötőanyag összetételét nem is adják meg teljes pontossággal, mivel ez legtöbbször szabadalom tárgyát képezi.

Hővédelmi bevonat

Ami biztosan kijelenthető, hogy a vákuumizált golyócskákat egy folyékony, szintetikus kaucsukot, akrilos polimereket és szervetlen pigmenteket tartalmazó elegyben eloszlatják. Ennek a kötőanyagnak a fő alkotórésze általában akrillatex (80%) és a sztirol (20%). A sztirol javítja a termék mechanikai tulajdonságait, az akrillatex pedig megfelelő rugalmasságot és időjárás-állóságot kölcsönöz az anyagnak. Kötőanyagként előfordulhatnak vízzel hígítható gyantapolimerek, akrilátok, észteres alkohol, cellulóz, cink-oxid, titándioxid és alumínium-hidroxid.

A bevonati réteg tulajdonságának javítására kiegészítő adalékanyagokat kevernek a kötőanyaghoz a rugalmasság növelésére, a páraáteresztő képesség biztosítására, a szuszpenzió stabilitására, a termék eltarthatóságára, a falfelületre való felhordáshoz szükséges tapadás biztosítására. A rugalmasság javítására mikroméretű tömör műanyag golyókat adagolnak előállítása során a szuszpenzióhoz. Különféle természetes adalékanyagok (biocidok, konzerválószerek, gomba-és penészállóságot fokozó anyagok) segítségével ellenálló képességét tovább fokozzák.

Mikroszkopikus kerámia gömbök működése
Képek forrása: https://thermofestek.hu/

Nanokerámia bevonatos hőszigetelés kivitelezésekor a kerámia gömböcskéket összekeverik a kötőanyagával, hozzákeverik az adalékszereket. A szigetelendő felületre ecsettel vagy vákuumos porlasztó segítségével lehet felvinni.

Tulajdonságai

Hőtechnikai működését tekintve a hőszigetelő bevonatokban a hőtranszport egészen másként zajlik, mint a hagyományos hőszigetelő anyagokban. A legújabb kutatások arra mutattak rá, hogy a nanokerámiás hőszigetelő bevonatoknak nem a hővezetési tényezője extrém kicsi, hanem a szigetelt felület hőátadási ellenállását képes megnövelni. A mikroszkopikus méretű, vékony falú kerámia gömböcskék fala egy szappanbuborék hártyájához hasonlatos.

A buborékhártya felületek falvastagsága a hőterjedés hullámhosszánál is vékonyabb, ezért ezeken egyszerre csak kis mennyiségű hőenergia tud átadódni. így a nanokerámia bevonat levegővel érintkező felületén nagymértékben gátolt a felületi hőátadás. Ennek következtében a megszokottól eltérő hőátadási tényezőket kell figyelembe venni a hőtechnikai számításoknál. A szakirodalomban találhatók erre pontos értékek, de sajnálatos módon vagy hibás kísérlettel mérték meg, vagy egyszerűen nem ismertetik, hogy a közölt értékeket milyen mérési vagy számítási módszerrel határozták meg.

Kerámia festék elvi működése
Forrás: MTA székház műemlékvédelmi épületének felújítása Protektorral

A nanokerámiás hőszigetelő bevonat összetétele miatt (üveg, kerámia) megfelelő szilárdságú, ugyanakkor rugalmas is. Ellen tud állni a rongálásnak, mechanikai hatásoknak. Könnyen tisztítható és mosható. Ellenáll tűznek, vegyi anyagoknak és a biológiai kártevőknek. Az UV-sugárzás ugyan nem károsítja, de hatására színe idővel megfakul. Felújítása azonban egy újabb réteg felhordásával könnyen és egyszerűen lehetséges.

Jó páraáteresztő, a párát kiszellőzteti, szárazon tartja a falat, így megakadályozza a penészképződést.

Széleskörűen alkalmazható, mivel tökéletesen tapad fémből, betonból, téglából, fából, műanyagból, gumiból és egyéb anyagból készült felületekre. Kivitelezési technológiája gyors és egyszerű, nincsenek járulékos költségei, nem hagy port, szemetet maga után.

Természetesen a hővédő bevonat hőszigetelő képessége nem csak a kerámiagömbök hőtranszport-folyamataitól függ, mivel ezt nagymértékben befolyásolja a festékhez adagolt kötő- és adalékanyagok mennyisége, ennek a habarcsanyagnak a gömbök felületén való rétegvastagsága, valamint a gömbök közötti terek kitöltöttsége, azaz a bevonati réteg porozitása.

A nanokerámiás hőszigetelő bevonatok fontosabb anyagjellemzői

[table id=412 /]

Alkalmazása

Kültéri és beltéri alkalmazása is lehetséges. Épületek hőszigetelésén kívül alkalmas épületgépészeti vezetékek, távhővezetékek szigetelésére, tűzvédelmi és korrózióvédelmi bevonatként is. Mivel kivitelezéskor folyékony halmazállapotú, így a nehezen elérhető helyekre is felhordható festőhengerrel, ecsettel, kefével vagy vákuumos porlasztóval.

Nagy felületek szigetelése esetén a fúvásos technológia a leghatékonyabb. Ha a szigetelés több rétegben készül, ügyelni kell arra, hogy a felhordás mindig ugyanabból az irányból történjen, ezáltal elkerüljük a felületi egyenetlenségeket. A színe alapvetően fehér, de alapvetően bármilyen színezőanyag keverhető hozzá.

A hővédő vékonyréteg tulajdonságát nagymértékben meghatározza a kerámiagömbök közötti tér telítettsége, azaz a kötőanyag és az adalékanyag százalékos tömeg részaránya. Amennyiben a falfelületre való felhordás ecsettel vagy hengerrel történik, úgy a gömbök közötti térnek kötőanyaggal telítettnek kell lennie. Ilyenkor a kitöltőanyag nagymértékben rontja a bevonat hőszigetelő képességét és a páraáteresztő képességét is.

Ezért célszerű különböző nagyságú gömbök keverékét használni, és a hőszigetelő bevonatot nagynyomású szóróberendezéssel felhordani a falfelületre, mert ilyenkor a habarcsanyag csak a gömbök összeragasztásához szükséges. A felhordás technológiájától és a gömbök szemszerkezetétől függően a kötő- és adalékanyagok mennyisége termékenként széles határok között változhat, kb. 20-50 tömeg %.

Lapostető hőszigetelése nanokerámiás hővédő bevonattal
Forrás: Protektor kerámia festék tetőtre

A szigetelendő felületet kivitelezés előtt meg kell tisztítani mindennemű szennyeződéstől (por, rozsda, zsír) és idegen anyagtól. Gipszkarton felületre való felhordás esetén alapozóréteg felhordása ajánlatos, egyéb esetekben általában erre nincs szükség.

Általában két rétegben készül, amelyek közül az első réteg tapadásnövelő adalékszert tartalmaz, így ez tekinthető alapozórétegnek. A száradási idő függ a páratartalomtól és a hőmérséklettől. 20 °C hőmérsékleten ez általában 4-5 órát vesz idénybe, a teljes szilárdulási idő pedig 72 óra.

Példák

Példák Protektor hőszigetelő festék alkalmazására: ITT

Fogalma

Az aerogél egy mesterséges, porózus, ultrakönnyű, szilárd anyag, amely gélből származik oly módon, hogy a folyékony komponenset gáznemű anyaggal cserélik ki. Az eddig ismert legkisebb sűrűségű szilárd anyagnak tartják, amely számos különleges fizikai tulajdonsága mellett rendkívül jó szigetelőképességű (többek közt hőszigetelő képességű is).

Áttetsző volta és belső fénytörése miatt angolul „frozen smoke” (fagyott füst), „solid smoke” (megszilárdult füst) vagy „blue smoke” (kék füst) néven is említik a források, azonban a magyar szakirodalomban az aerogél elnevezés terjedt el. Bár külsőre tényleg olyan, mintha kék füstből vágtak volna ki, érintésre a polisztirolhoz hasonlít.

Története

Először Sámuel Stephens Kistler készített aerogélt 1931-ben, miután fogadott egy kollégájával, Charles Learneddel, hogy képes a zselében a folyadékot gázzal kicserélni anélkül, hogy a zselé összeroskadna. Az első ilyen gélek a szilíciumdioxidból előállított szilikagélek voltak. Azóta bebizonyosodott, hogy aerogélt számos különböző anyagból lehet készíteni, amelyek közül a legfontosabbak az alumínium-oxid, a króm-oxid és az ón-dioxid.

Aerogél

Sámuel Stephens Kistler

Az aerogél hőszigetelést az 1980-as években a National Aeronautics and Space Administration (NASA) egyik leányvállalata, az Aspen Aerogels fejlesztette ki. Alkalmazhatóságát azonban gátolták gyenge mechanikai tulajdonságai. Az igazi áttörést az jelentette, mikor a 2000-es években szálerősítéssel is ellátták. Az eredmény egy rendkívül rugalmas építőanyag lett kül- és beltéri hőszigetelésként , számos olyan műszaki paraméterrel, amelyeknek köszönhetően világszerte széles körben alkalmazhatóvá vált. További előnye, hogy aggregátumként nagyméretű tetőablakok és már transzparens szerkezetek hőszigetelésére is használható.

Gyártása

Az aerogél készítésének alapja, a szolgél módszer, három lépésben történik. Elsőként szilárd szemcsék, víz és szerves oldószer felhasználásával egy kolloid szuszpenzió készül, amelyet szolnak nevezünk (szilikagél esetén ez kolloid-szilika). Ezt az oldatot lehűtik, ekkor az anyag zselatinszerű géllé válik. Ezt követi a folyékony komponens elpárologtatása. Azonban, ha ezt normál hőmérsékleten tennénk meg, a gél összezsugorodna.

Megelőzésére fejlesztették ki a fagyasztásos szárítási eljárást (liofilizálás), vagyis először megfagyasztják a gélt, rögzítve ezzel az alakját. Utána egy olyan speciális fagyasztó vákuumedénybe helyezik, amelyben a jég (azaz a fagyott állapotban lévő folyékony komponens) szublimál (vagyis a folyékony halmazállapot kihagyásával elpárolog). A folyamat végén a gél kaptárszerű szerkezete marad hátra, amelynek celláiban a folyékony komponens helyét immár a levegő veszi át. Az így létrehozott szerkezet inkább habnak nevezhető, de a szakirodalomban az aerogél név terjedt el.

Az aerogél paplan gyártási folyamata

Az aerogél hőszigeteléseket általában műanyag vagy üvegszál-erősítéssel látják el, hogy fokozzák tartósságát, rugalmasságát és mechanikai ellenálló képességét. Ilyenkor az elkészült aeroszolt a száraz hordozóanyagra permetezik, amit lehűtenek, hogy kialakuljon hordozórétegen a zselatinszerű gélréteg. A paplant feltekerik, majd hidrofobizáló adalékszerrel kezelik. Ezt követi a fagyasztásos szárítás, majd miután a gép folyékony komponense távozott, egy meleg szárítókamrába helyezik, ahol a még bennmaradt felesleges oldószert is eltávolítják belőle. A gyártás végső fázisában a csomagolás, szállítás és tárolás következik.

Tulajdonságai

Megérintve a könnyű, szilárd hab érzetét kelti. Nevével ellentétben száraz, és fizikai tulajdonságai teljesen elütnek a gélekétől. Kis terhelés hatására nem szenved maradó alakváltozást, azonban erős nyomás maradandó mélyedést képezhet rajta. Tönkremenetelkor struktúrája radikálisan megváltozik, és üvegként törik darabokra. Szerkezete rendkívül erős és saját súlyának kétezerszeresét is képes megtartani. Mikrostruktúrájában a 2-5 nm nagyságú gyűrű alakú részecskék csomókba tömörülnek. Rendkívül porózus (99,8%-a levegő), pórusai 100 nm-nél kisebbek.

Nagyon kis hővezetési tényezője mellett előnyös fizikai és mechanikai tulajdonságai vannak. Nem öregszik, gombák és egyéb kártevők nem támadják meg, beépítése során nem kell számolni környezetvédelmi problémákkal. Hidrofób (víztaszító), jó víz- és páraáteresztő képességű, környezetbarát, és teljes mértékben újrahasznosítható.

Kiváló hőszigetelő tulajdonságát a nanoméretű, egydimenziós molekulaláncának köszönheti. Pórusszerkezetében nem tud cirkulálni a levegő, ezért a konvektív hőtranszport korlátozott. Az aerogél részecskéinek érintkezési felületei szintén olyan aprók, hogy a nanoszerkezetben a hővezetés is akadályokba ütközik, lelassul. Mindezen túl a nanostruktúra pórusai kisebbek annál a szabad úthossznál, ami a gázmolekulák mozgási energiájának átadásához szükséges. Sőt, a nanopórusok az infravörös sugárzás (azaz a hősugárzás) hullámhosszánál is kisebbek, amelynek következtében a cellafalak visszaverik és szétszórják a hősugárzást.

Az aerogél hőszigetelés fontosabb anyagjellemzői

[table id=411 /]

Alkalmazása

Az aerogél hőszigetelések alkalmazási területe magas ára miatt korlátozott. Leggyakrabban épületszerkezetek hőtechnikai problémáit lehet vele javítani, amelyek valamilyen tervezési vagy kivitelezési hibából adódtak. Ezenkívül az aerogél hőszigetelő termékek kiválóan alkalmasak problémás épületszerkezeti csomópontok hőszigetelésére passzív és kis energiájú épületekben.

Hőhídmegszakító elemként kiválóan alkalmazható monolit vasbeton szerkezetek (koszorúk, pillérek, áthidalók), nyílászáró-csatlakozások, redőny- és zsaluziatokok, csőáttörések hőszigetelő képességének javítására. Rugalmassága folytán alkalmas különleges formájú épületelemek és szerkezetek hőszigetelésére, valamint olyan helyeken, ahol nincs elég hely az általános hőszigetelő anyagok elhelyezésére.

Aerogélből többféle hőszigetelő termék is forgalomban van, mégpedig:

• az aerogél hőszigetelő paplanok,
• aerogél öntapadó hőszigetelő csíkok,
• transzparens hőszigetelések.

Aspen Aerogels aerogél hőszigetelő paplan

A) Hőszigetelő paplanok

Az aerogél hőszigetelő paplan olyan flexibilis kompozit anyag, amely tulajdonképpen üvegszál térhálóba ágyazott aerogél. Kismértékben összenyomható, vakolható, tűzálló, flexibilis és könnyen rögzíthető íves felületekre anélkül, hogy veszítene szakítószilárdságából és rugalmasságából. Tekercsben kapható, ami a gyors és sokrétű alkalmazását teszi lehetővé. Különböző vastagsági méretekben (2-10 mm) gyártják, különböző hőmérséklet-tartományban -200 °C és +650 °C között. Hatékonyan alkalmazható épület felújításoknál, műemlék épületek hőszigetelésére, valamint a hőhidak utólagos megszüntetésére.

B) Öntapadó hőszigetelő csíkok

Az aerogél öntapadó hőszigetelő csíkok anyagtulajdonságai a hőszigetelő paplanokéval szinte teljesen megegyeznek. Általában hőhídmegszakító elemként használják problémás épületszerkezetek (pl. könnyűszerkezetes épületek elemcsatlakozásai) esetén. Előszeretettel építik be könnyűszerkezetes épületek falazataiba, ill. födéméibe. Ezek akár előregyártva is készülhetnek, csökkentve az építkezés idejét, ill. az élő munka igényt.

Felhasználását megkönnyíti, hogy ragasztóval ellátott, öntapadós változatban gyártják. Könnyen és egyszerűen felhasználható, és már 1-2 cm vastagság is elegendő, hogy nagymértékben javítsa a szerkezeti csomópont hőtechnikai tulajdonságai.

C) Transzparens hőszigetelések

Az aerogél hőszigetelések harmadik nagy területe a transzparens hőszigetelése. Előnyük, hogy napfényvilágítás esetén áttetszők, kiváló hőszigetelő képességük mellett a napfényt és a napenergiát átengedik. Nagy homlokzati üvegfelületeknél (pl. függönyfalak), tetőbevilágítók, belső üvegfalak (pl. válaszfalait) és korlátok anyagaként alkalmazható.

A nanoporózus transzparens hőszigeteléseknek alapvetően két fajtáját különböztetjük meg, a félig fényáteresztő aerogél granulátumot és a teljes mértékben fényáteresztő, monolit aerogél hőszigetelést. Ezt az aerogél granulátumot két üvegfelület közé töltik be. A két üvegfelület közti teret egy 16 mm vastag, kétrétegű polimetil-metakrilát tábla két 12-16 mm vastagságú részre osztja, amelyek kripton- vagy argongázzal vannak kitöltve. Ebbe a két résbe kerül az aerogél granulátum.

A monolit aerogél transzparens hőszigetelést az Európai Unió Highly Insulating and Light Transmitting projektje keretében fejlesztették ki. Az így kifejlesztett ablak az előző módszert a vákuumüvegezéssel kombinálja, amelynek során az üvegtáblák közötti térben 1-10 mbar nyomást alkalmaznak.

Fogalma

A vákuumpanel hőszigetelő termékeket elsőként hűtőszekrények és járművek szigetelésére használták, az elmúlt két évtizedben viszont megjelentek az építő anyagok piacán is, mint különlegesen kis hővezetési tényezőjű hőszigetelő anyag, kül- és beltéri hőszigetelőként egyaránt. Felépítésében és megjelenésében nagyon hasonlít a vákuumcsomagolt darált kávéhoz. Maga a technológia azon alapszik, hogy egy légtömör köpeny belsejében evakuálás útján léghiányos állapotot, azaz vákuumot hoznak létre.

Története

1930-ban Németországban jelent meg az első szabadalom, amely gumiból készült vákuumcsomagolásba helyezett porózus anyagot. 20 évvel később az Egyesült Államokban állítottak elő olyan hőszigetelő terméket, amelynek anyaga acélfóliába töltött üveggyapot mag. Az első, nanostruktúrájú anyaggal töltött vákuumpanelt 1963-ban állították elő. A következő évtizedek kísérletei arra irányultak, hogy megtalálják a megfelelő maganyagot és légzárási technológiát.

Maganyag és bevonóanyag tekintetében alapvetően háromféle technológia alakult ki, közülük az első kettő már az 1970-es években elterjedt. Az egyik technológia szerint a szálas maganyagot 75 pm vastag acélfóliába csomagolták. A másiknál kovaföld töltőanyagot használtak, amelyet 100 pm acélfóliába csomagoltak. Az előbbi a hűtőgépiparban, az utóbbi pedig a gépiparban terjedt el, és leginkább fűtéscsövek szigetelésére használatos.

A harmadik technológia az 1990-es években alakult ki. Itt töltőanyagnak nanoszilikaport használtak, amelyeket műanyag fóliába csomagoltak, majd többrétegű, 12 pm vastagságú alu-míniumbevonattal láttak el. Utóbbi termék terjedt el építőipari szigetelőanyagként.

Gyártása

Nanoszilika-kristályok érintkezési felületei olyan kicsik, hogy a hővezetés nem tud létrejönni akadálymentesen. Ezenkívül azzal, hogy a nanokristályok közti térben vákuumhoz közeli állapotot hoznak létre (0,05 bar), a levegőrészecskék nagy százalékát eliminálják. Mivel a közel légüres térben nagyon kevés levegőmolekula marad, nem tudják ütközés révén a mozgási energiát átadni, így a konvekció által történő hőenergia szállítás is minimálisra csökken.

A vákuumpanel hőszigetelők maganyagból és az azt borító membránrétegből állnak. A maganyag kis hővezetési képességű, nyomásálló és evakuálható. A különböző töltőanyagok közül a leghatékonyabb alapanyag a pirogén kovasavpor, ami nanoméretű pórusokat tartalmaz. Ezen nanoporózus anyag pórusszerkezete ugyanis azonos nagyságrendben van az atmoszferikus nyomás alatti levegőmolekula méretével. A préselés során a nanogolyók közötti pórusok olyan kicsikké válnak, hogy a levegőmolekulák mozgását jelentősen gátolják. Hővezetési tényezője így evakuálás nélkül is kétszer kisebb, mint a hagyományos hőszigetelő anyagoké (A = 0,019 W/m-K).

A teljes rendszer működésében nagy szerepet játszik a szigetelőfólia, amely a töltőanyagot körbeveszi. Nem csupán a vákuum – a rendszer élettartama alatt történő – megtartását biztosítja, hanem ez a tulajdonképpeni kapcsolat a környezet és a panel között, és így a vákuumpanel teljes szerkezetbe történő integrációjáért is felelős. A külső membránborítás, egy többrétegű műanyag – polietilén-tereftalát (PET) vagy polietilén – fóliából álló mechanikai védőréteg, amelyre általában 2-3 rétegben 30 nm vastagságú pára- és légzáró alumíniumfólia kerül.

A vákuumpanel felépítése

A fólia szélét széles sávban összeragasztják. Ez a ragasztási vonal jelenti a rendszer legkritikusabb pontját, mert itt a ragasztórétegen keresztül behatoló molekulák a vákuum értékét lerontják. A magas vákuumérték minél hosszabb ideig való megtartása érdekében bizonyos termékeknél „getter” anyagot is elhelyeztek a panel belsejében, hogy az időközben bejutó molekulákat (főként vízgőzt, oxigént és nitrogént) megkössék.

Az evakuálást és a burkolóköpeny lezárását követően a vákuumpanel elnyeri végső formáját és hővezető képességét.

Tulajdonságai

Az elkészült, átlagosan 5 mbar belső nyomású panelek hővezetési tényezője (a felhasznált anyagok függvényében) 0,005-1,010 W/m-K közötti, ami megközelítően 5-10-szerese a széles körben használt, hagyományos hőszigetelő anyagokénak. Fontos azonban tudni, hogy a hővezetési tényezője nagyban függ az anyagban kialakult vákuum mértékétől, ami az idő múlásával változik.

Egy új készítésű vákuumpanelben a nyomás értéke 1-5 mbar közötti értéket vesz fel, ami a kísérletek szerint évente átlagosan 2 mbar értékkel növekszik. Ennyi idő alatt a hővezetési tényezője 2-4-szere-se, vagyis akár 0,020 W/m-K értékre is megnőhet, ami jóval nagyobb, mint a kezdeti érték, de még mindig sokkal kisebb a hagyományos anyagokénál.

A vákuumpanel hőszigetelés fontosabb anyagjellemzői

[table id=410 /]

A vákuumpanel további előnyös tulajdonsága, hogy vízálló, semmiféle nedvességet nem vesz fel és nem enged át. Viszonylag nagy nyomószilárdsága miatt padlók, teraszok és lapostetők hőszigetelésére is alkalmas, azonban a táblák rendkívül sérülékenyek.

Alkalmazása

Az építészek napjainkban egyre gyakrabban szembesülnek azzal a problémával (pl. passzívházak tervezésekor, vagy nyílászárók körüli hőhidak megszüntetésekor), ami hagyományos hőszigetelő anyagok használata esetén túlságosan nagy vastagságot (30-40 cm) eredményez. Ilyenkor szerencsésebb esetben csak esztétikailag zavaró, rosszabb esetben kivitelezhetetlen épületszerkezeti csomópontok jönnek létre.

Olyan esetekben, amikor az épületszerkezet hőszigetelő képességének fokozására a hőszigetelés vastagságának növelése nem alkalmas (pl. helyhiány miatt), a hagyományos anyagokénál jóval kisebb hővezetési tényezőjű (0,005-0,010 W/m-K) vákuumtechnológián alapuló hőszigetelő termékek nyújthatnak megoldást.

Felhasználási területtől függően a vákuumpanel hőszigetelések készülhetnek vákuum hőszigetelő panel, vákuum szendvicspanel vagy vákuumüvegezés formájában.

A) Vákuum hőszigetelő panel

Védőréteg alkalmazása esetén a vákuum hőszigetelő panel alkalmas lapos- és magastetők, födémszerkezetek, padlók és homlokzati falak hőszigetelésére. A számos réteg (összesen akár 6-12 is lehet) ellenére a vákuum hőszigetelő panelek védő membránrétege nagyon sérülékeny.

A vákuumot egy viszonylag vékony réteg (hártya) őrzi, amely a mechanikai igénybevételekre nagyon kényes, ugyanakkor igen drága anyag. Bármilyen ütődés, karcolódás az egész panelt tönkreteszi. E magas sérülékenység miatt kivitelezése rendkívüli odafigyelést igényel. Építkezési körülmények között az ilyen finom bánásmód nemcsak a panel, hanem a beépítés költségeit is megnöveli. A beépítési helynek is biztosítania kell a sérülésmentes környezetet.

A vákuum hőszigetelő panel rögzítési módjai

Éppen ezért a vákuumpanel egy teljesen előregyártott rendszert képez, ezért még a kivitelezés megkezdése előtt, az anyagrendeléskor méretezett kiosztási tervet és elemterveket kell készíteni. A panelek előregyártva, méretre szabva érkeznek a helyszínre. A kivitelezést segítendő, a táblákat számozással, konszignációs jelekkel látják el a kiosztási terv szerint.

A panelek vastagsága általában 10-50 mm közt változik, a panelek mérete 100 x 100 mm és 1250 x 3000 mm közt változhat, alakjuk derékszögű négyszög. Fontos, hogy a levegő ne tudjon beszivárogni a panelek belsejébe, ezért szigorúan tilos a táblákat a helyszínen méretre vágni, átfúrni, átszúrni! A rögzítéshez szükséges pontokat, réseket előre elkészítik. Amennyiben mechanikai rögzítés (pl. csavarozás) nem szükséges (pl. talajon fekvő padló vagy lapostető esetén), nem szükséges külön védőréteg beiktatása.

Homlokzatok vagy pincefödémek alsó síkjának hőszigetelésekor azonban valamiféle rögzítésre van szükség. Teljes felületi ragasztás is lehetséges, de a szerkezetben fellépő hőmozgások miatt nem teljesen biztonságos mód. Homlokzati falakra leginkább pontonkénti mechanikai rögzítéssel vagy vonal mentén, sínrendszer segítségével oldható meg. A rögzítődűbelek számára előfúrt lyukakra van szükség.

A vákuumpanel hőszigetelés alkalmas padlószerkezetek szigetelésére is. Ilyenkor elegendő a leterheléses rögzítés, előre elhelyezett rögzítési pontok nem szükségesek. Azonban a panelek sérülékenysége miatt szükséges fölötte egy teherelosztó réteg létesítése.

A vákuum hőszigetelő panelek kiválóan alkalmazhatók függönyfal parapet elemének hőszigetelésére. Ahhoz, hogy hagyományos hőszigetelő anyagból megfelelő hőszigetelő képességet biztosítsunk, túlságosan nagy vastagságokra van szükség, ami nem harmonizál a függönyfal ablakelemeinek méretével. Azonban két előnye is van annak, ha a parapetelem hőszigetelésére vákuum hőszigetelő panelt használunk.

Egyrészt jóval vékonyabb – az üvegezett ablakelem vastagságával egyező – szerkezeti vastagság is elegendő lesz, másrészt, ha a vákuumpanelt két üvegréteg közé helyezzük, elérhetjük, hogy külső megjelenésében a parapetelem ne különbözzön jelentősen a függönyfal ablakelemeitől sem.

Vákuumpanelből készült függönyfal parapetelem rajza

Vákuum hőszigetelő szendvicspanel („Lockplate”)

B) Vákuum szendvicspanel (VIS)

Az előfúrt dűbelezési pontok elkerülhetők vákuum szendvicspanel használata esetén. A „Lockplate” elnevezést viselő termék lényege, hogy egy a vákuum hőszigetelő panel mag körül 4 cm expandált polisztirolhab bevonat található. Ez egyrészt védi a magszigetelést a sérülésektől, másrészt biztosít egy olyan 4 cm széles peremet a hőszigetelő tábla számára, ahol a rögzítési pontokat nem kell előre betervezni, a helyszínen tetszőlegesen kialakíthatók a belső magszigetelés sérülése nélkül.

A vákuum szendvicspanel alkalmazási területét elsősorban könnyűszerkezetes házaknál használják, ezzel is gyorsítva az építkezés menetét. Előnye a normál vákuumpanellel szemben, hogy kevéssé sérülékeny. Ezenfelül némileg jobb a hőszigetelő képessége, mint a sima vákuum hőszigetelő panelnek, ugyanis hagyományos hőszigetelés is található mellette, ami javítja a hőszigetelő képességét.

C) Vákuumüvegezés

A vákuumüvegezés lényege, hogy a hagyományos üvegezések nemesgáztöltését vákuum váltja fel. A kivitelezése meglehetősen nehézkes, a vákuumüvegezésekben ugyanis nagyon kis (0,001-0,0001) mbar nyomást kell elérni az evakuálás során, a megfelelő hőszigetelő képesség biztosításához. Ezáltal az üvegtáblákra nehezedő hatalmas atmoszferikus nyomást pedig az átlátszóságot nem korlátozó módon, távolságtartó elemekkel kell felvenni.

A speciális távtartó elemek finom rasztere (1000 db/m²) csupán közvetlen közelről vehető észre. Fontos különbség a hagyományos üvegezésekhez képest, hogy szerkezeti vastagsága mindössze 7-9 mm. Alapelve, hogy két, egyenként 4-6 mm-es síküvegtábla közül evakuálják a levegőt. Mindkét üvegtábla belső oldalát hővisszaverő (ún. low-e) bevonattal látják el, távolságuk mindössze 0,2-1 mm.

A szerkezet gyenge pontját az üvegtáblák pereme jelenti, amelyek légtömörségét hosszú távon biztosítani kell. A peremek lezárásának leghatékonyabb módja fémlemezek segítségével történik. Bár az üveg-fém és a fém-fém kapcsolat speciális hegesztőeljárások révén a vákuumtechnológia számára megbízható módon megoldható, ez a fajta kapcsolat mégis nagymértékű hőhidakkal jár.

Homlokzati hőszigetelés általános rétegrendje vákuum szendvicspanel segítségével, PVC-sínes rögzítéssel

Vákuumüvegezés

Kísérleti fázisban van egy teljesen új eljárás, ami egy hagyományos 50 cm vastag falat próbál ugyanolyan hőátbocsátási tényezővel 11 cm falvastagsággal megoldani látszóbeton karakterrel. Új anyagok kombinálásával (textilbeton, vákuumpanel, fázisváltó anyag és üvegszál-erősített műanyag) a 11 cm vastag fal is elérheti az 0,15 W/m²-K hőátbocsátási tényező értéket.

Fogalma

A szürke színű expandált polisztirol hőszigetelő lemez különleges alapanyagának köszönhetően lényegesen kisebb hővezetési tényezőjű, mint a fehér színű változat. Egyéb műszaki paraméterei és alkalmazási területei megegyeznek a hagyományos hőszigetelő termékekkel. A szürke színű, lépéshang-szigetelő termékek tulajdonságai megegyeznek az L4 és L5 jelű lépéshang-szigetelő termékekkel, annyi eltéréssel, hogy hővezetési tényezőjük jóval kisebb.

Gyártása

A grafitpor, ill. koromadalékot tartalmazó expandált polisztirol termékek gyártása megegyezik a normál expandált termékekével, annyi különbséggel, hogy a habosító-anyag (pentán) hozzáadásával egyidejűleg mikrométerű (10 um) grafitport vagy nanoméretű koromszemcséket is adagolnak hozzá. Szürke színe mellett abban is különbözik a hagyományostól, hogy 20%-kal kisebb a hővezetési tényezője.

Ezt a tulajdonságát annak köszönheti, hogy az anyagban létrejövő hővándorlás egyik formáját, méghozzá a hősugárzást gátolni tudja. A cellafalakba beépülő grafitpor, ill. korom ugyanis a hősugárzás egy részét visszaveri, ill. szétszórja.

Tulajdonságai

Látható, hogy hővezetési tényezőjén kívül minden egyéb anyagtulajdonsága egyezik a hagyományos expandált polisztirol termékekkel. Egyedül a kivitelezésük igényel nagyobb gondosságot. Sötét színüknek köszönhetően sokkal több hőenergiát képesek magukba gyűjteni, mint a hagyományos termékek, ezáltal a bennük keletkező hőmozgások is sokkal nagyobbak lesznek.

Nagy melegben és erős napfényben ajánlatos az árnyékos oldalon felragasztani őket a homlokzatra (a napot követve). Fontos az is, hogy a felületerősítő hálózás és tapaszolás is a lehető leggyorsabban elkészüljön, különben a nagy hőmozgások következtében leválhatnak (sőt, extrém esetben lepattoghatnak) a felületről.

Megoldást nyújtanak erre a problémára az egyik oldalán rózsaszín festékkel bevont termékek. A festékréteg a napsugárzás jelentős részét visszaveri, ezáltal megakadályozza, hogy a polisztirol tábla túlságosan sok hőt elnyeljen és felmelegedjen. Fontos, hogy ezeket a táblákat a festetlen felületükkel ragasszuk a homlokzatra, különben súlyos kivitelezési hibát követünk el és a festékréteg nem tudja kifejteni jótékony hatását. Egyéb műszaki paraméterei és alkalmazási területei megegyeznek a EPS 80 jelű homlokzati hőszigetelő lemezekkel.

A szürke színű polisztirolhab főbb anyagtulajdonságai

[table id=409 /]

Alkalmazása

A szürke színű expandált polisztirol termékeket széles körben alkalmazza az építőipar. Alkalmasak homlokzatok és pincefödémek alsó síkjának hőszigetelésére. Belső oldali hőszigetelésként is alkalmazható, de ilyenkor páratechnikai problémák kizárását számítással igazolni kell.

A nagy nyomószilárdságú (100-150 kPa) termékek alkalmasak pincefödémek hőszigetelésére (aljzatbeton alatt). Nedvesség elleni védelemmel használhatók, zöldtetők és talajon fekvő padlók és lapostetők hőszigetelésére.

Bizonyos termékek használhatók magastetők szarufák feletti hőszigetelésére. Viszonylag nagy nyomószilárdsága (150 kPa) lehetővé teszi, hogy viselje a tetőhéjazat súlyát és ellenálljon a meteorológiai terheknek (hőteher, szélteher). Ellenlécezés helyett nagy keresztmetszetű (75 x 50 mm vagy 75 x 75 mm) zárlécek használhatók, amelyeket rozsdamentes csavarokkal rögzítenek a szarufákhoz a hőszigetelésen keresztül. Vasbeton szerkezetű magastetők (koporsófödém) hőszigetelésére is alkalmas.

Homlokzati hőszigetelés Austrotherm Grafit Reflex hőszigetelő termékkel

Pórusbeton falazóelemek

1918-től kezdve foglalkozott hőszigetelő falazóelemek fejlesztésével a svéd építész, Johan Axel Eriksson, a stockholmi műszaki főiskola kutatója. Eredeti szándéka az volt, hogy az épületfát nem korhadó és nem éghető építőanyaggal helyettesíthesse, és 1923-ban sikerült mész, fémpor és olajpala őrleményének keverékéből előállítania az első gázbeton (pórusbeton) falazóelemet.

Napjainkban alapanyagként őrölt égetett meszet, őrölt gipszet, pernyét és őrölt kvarchomokot, gázképzőként alumíniumport használnak. A gázképző anyag az őrölt égetett mész beoltódásából keletkező mészhidrát vizes oldatából hidrogéngázt fejleszt, és a keverékben legfeljebb 2 mm átmérőjű, zárt pórusok sokaságát hozza létre.

Az így keletkezett gázbetontömböt ún. autoklávolással szilárdítják (10-12 óra, 8-12 bar, 170-190 °C). Eriksson eljárásán kívül sok más gyártási technológiát fejlesztettek ki gázbeton (pórusbeton) falazóelemek készítésére, s napjainkban széles körben alkalmazzák őket.

Pórusbeton hőszigetelő táblák

A) Gyártása

A pórusbeton termékek gyártása során kifejlesztettek ásványi eredetű hőszigetelő lapokat is, amelyek napjainkban rendkívüli anyagtulajdonságainak köszönhetően sokoldalú hőszigetelési megoldásként alkalmazhatók. Kialakulásuk annak köszönhető, hogy a pórusbeton termékek gyártásának fejlesztése során arra törekedtek, hogy a pórusbeton anyagjellemzőit megtartva, egy kiváló hőszigetelési tulajdonságú lap szülessen meg. így jöttek létre a pórusok számának növelésével, így a pórusbeton falazóelemek pórustartalmának többszörösével rendelkező, ezáltal könnyű és kis hővezetésű hőszigetelő lapok.

Ytong Multipor pórusbeton hőszigetelő termékek

Főbb alapanyaga a kvarchomok, mész, cement, víz és a pórusképző adalékszerek. A gyártás előtt első lépésként a homokot finomra őrlik, így csökkentve a szemcseméretet. A gyártási folyamat az alapanyagok számítógépes kimérésével, majd megfelelő arányú összekeverésével kezdődik. Ezután az így kapott anyagot öntőformákba helyezik, majd 24 órán át tárolják előírt hőmérsékleten.

A tárolási folyamat alatt zárt pórusok sokasága keletkezik, és az anyag eléri végleges térfogatát, az így létrejött pórusszerkezet felelős az anyag kiváló hőszigetelő képességéért. A hőszigetelő tömbök a tárolás során előszilárdulnak, majd ezután vágógépre helyezve, acélhuzalok segítségével a szükséges méretre vágják azokat. A méretre vágás során hulladék keletkezik, amely a gyártási folyamatban újrafelhasználásra kerül.

A méretre vágott elemek nyomószilárdsága kicsi, de a gyártás következő lépésekor, a gőzérlelés során elnyerik végleges fizikai tulajdonságaikat és megszilárdulnak. Ezután az anyag nedvszívó képességének csökkentése következik, mégpedig vízüveggel való impregnálással. A gyártás befejező fázisa a kész hőszigetelő lapok szárítása, csomagolása, majd raklapokon való tárolása, a megfelelő feliratozásokkal ellátva.

B) Tulajdonságai

A pórusbeton hőszigetelő lapok, a különleges anyagszerkezetnek köszönhetően kiváló hőszigetelő képességűek, ezt a pórusokban lévő zárt levegő biztosítja. A nem éghető építőanyag-kategóriába tartozik. Esetleges tűz esetén sem keletkezik mérgező gáz és füst.

Jó páraáteresztő képessége is van, így kiegyensúlyozott beltéri klímát biztosít hőmérséklet és páratartalom szempontjából. A hőszigetelés páraszabályozó szerepet is betölt, a fal belső oldalán alacsony marad a páratartalom, így a korábbi hideg felülettel ellentétben páralecsapódás nem következik be.

Kis testsűrűsége és nagy pórustartalma miatt a keletkező zajok egy részét elnyeli, nem rontja a falszerkezet akusztikai teljesítményét. Sokrétű felhasználását teszi lehetővé az ásványi kristályszerkezetéből adódó stabil és alaktartó tulajdonsága.

Az alapanyaghoz speciális összetevőket adnak, ill. a késztermék felülete vízlepergető impregnálást kap. Ennek köszönhetően a hőszigetelő lapok víztaszítók. Az anyag nedvességhatás utáni kiszáradását követően sértetlen marad, helyreáll a hőszigetelési funkciója is. A legtöbb hőszigetelő anyagnál ilyen esetben a hőszigetelés cseréje következne.

A Multipor hőszigetelés fontosabb anyagtulajdonságai

[table id=408 /]

Gyártása csekély energiaszükségletű. Előállítása során nem keletkezik melléktermék. Kártevőknek ellenáll, a hőszigetelő lapokat madarak, rovarok és egyéb rágcsálók nem károsítják.

Könnyen mozgatható, megmunkálható, kézifűrészel könnyen méretre vágható, alakítható. Egyszerű és gyors kivitelezése egyúttal időmegtakarítást is jelent. A bedolgozásakor keletkező maradék lapok nem jelentenek hulladékot, azok a kivitelezés során, más helyen felhasználhatók.

Kismértékben terhelhető, ezért belső oldali hőszigetelésként való alkalmazása során a hőszigetelésre képek, dekorációk, pontterhelés esetén max. 3 kg-ig elhelyezhetők.

C) Alkalmazása

a) Homlokzatok belső oldali hőszigetelése

A hőszigetelő lapok belső oldali alkalmazása megoldást nyújt a hőszigetelés kivitelezésére azokon a helyeken, ahol a külső oldalon nem valósítható meg a hőszigetelés elkészítése (pl. műemléki homlokzatok hőszigetelése). Az anyag kis páradiffúziós ellenállása és kapilláris szerkezete biztosítja, hogy a belső oldali hőszigetelés párazáró réteget nem igényel. A hőszigetelő lapok anyagszerkezete ugyanis képes felvenni a fűtött tér páratartalmát, és ezzel egyidejűleg a kapilláris szerkezetnek köszönhetően a belső tér felé azt visszavezetni.

A belső oldali hőszigetelés minden esetben a speciális ragasztóhabarcs alkalmazásával Kivitelezhető, a hőszigetelő lapok teljes felületen való ragasztásával, így megakadályozható a fal és a hőszigetelő lapok közötti páralecsapódás. A fogadó-felületnek szilárdnak és pormentesnek kell lennie. A szigetelőlapok felhelyezése előtt a padlóburkolat és az első sor közé elválasztóréteget kell helyezni, amely lehet polifoamcsík vagy alátétfilc réteg. A hőszigetelő táblákat felülethez történő nyomással és kb. 2 cm-es csúsztatással kell a fogadófelületre helyezni, így biztosítható a teljes felületű tapadás. A lapok egymáshoz szárazütközéssel csatlakoznak, soronként feles eltolással.

Miután a teljes felület hőszigetelése megtörtént, kézi csiszolótalppal az esetleges egyenetlenségek korrigálhatok. Ezután az üvegszövet teljes felületű ragasztóhabarcsba ágyazása következik, az együttdolgozás biztosítása miatt. Végső lépésként a felület glettelése és festése valósul meg, amelynél feltétel, hogy páraáteresztő anyagok, szilikát vagy mész kötőanyagúak kerüljenek alkalmazásra. Burkolatok készítése nem ajánlott, ha azonban ez elkerülhetetlen, az adott helyen utólagos dűbelezéssel való megerősítés szükséges. Esetleges rögzítések max. 3 kg-ig közvetlenül a felületen kialakíthatók, nagyobb teher esetén tartókonzolok beépítésére van szükség.

Belső oldali hőszigetelés Ytong Multipor termékkel

b) Alulról hűlő födémek

Alulról hűlő födémek (pl. mélygarázsok, pincék és nyitott átjárok födémszerkezete) hőszigetelésekor a pórusbeton hőszigetelő lapok önmagukban is esztétikus megjelenést adhatnak, és felületképzés nélkül is ellenállók.

A kivitelezés megkezdése előtt meg kell győződni az alapfelület kellő szilárdságáról és pormentességéről. A megkevert ragasztóhabarcsot az előzőekhez hasonlóan ebben az esetben is teljes felületen, 10 mm fogazatú glettvassal kell felhordani.

A hőszigetelő lapok felhelyezése szintén megegyezik az előző kivitelezési móddal. A hőhídmentes kialakítás érdekében a födém aljának szigetelésén túl javasolt egy sor szigetelőlap elhelyezése az oldalfalon is. Az elkészült felület akár önmagában is esztétikus lehet, de különböző felületkialakítások is megvalósíthatók.

Alkalmazható közvetlen festés és glettelt, üvegszövet hálóval erősített festett kialakítás is, de ennek során dűbeles rögzítést is kell alkalmazni. A dűbelek elhelyezése után fel kell hordani a ragasztóhabarcsot, majd az üvegszövet hálót 10 cm-es átfedéssel bele kell helyezni, és újbóli habarcsréteg felhordásával kell véglegesíteni. Ezután a felület ásványi alapú anyagokkal glettelhető, festhető.

c) Homlokzati falak külső oldali hőszigetelése

A kivitelezés megkezdésekor az alapfelületnek ebben az esetben is teljesítenie kell az előzőekben ismertetett feltételeket, a táblák ragasztása és felhelyezése szintén az előzőekkel megegyezően történik. Az elemeket soronként feles kötésben kell elhelyezni, falsarkoknál soronkénti kötést kell alkalmazni. Az első sor elhelyezése indítóprofil alkalmazásával történik.

A teljes felület elkészítése után a hőszigetelést táblánként min. 1 db, táblaközépen elhelyezett dűbellel kell megerősíteni. A pozitív falsarkokon hálós élvédőt kell beépíteni, amit ragasztóhabarcsba kell ágyazni. A hőszigetelés teljes felületére ragasztóhabarcsot kell felhordani, majd az üvegszövet hálót 10 cm-es átfedéssel bele kell simítani.

Ezután újabb habarcs fedőréteget kell felhordani, majd elsimítani. A kivitelezés végső lépése az alapozóréteg felhordása, majd a fedővakolat elkészítése. Ezeknek az anyagoknak szintén kis páradiffúziós ellenállásúnak kell lenniük, ezért ásványi eredetű szilikát, vagy szilikon kötőanyagú anyagokat célszerű alkalmazni.

A magnézium-karbonát-alapú hőszigetelések alapanyaga az igen kis halmaz térfogatsúlyú, laza szerkezetű, pehely- vagy porszerű formában előállított bázikus magnézium-karbonát.

Előállítása

Előállítható magnéziumsó-oldatokból, magnézium-szulfát vagy magnézium-klorid oldatából nátrium- vagy ammónium-karbonáttal. A sóoldatok keverékéből a bázikus magnézium-karbonát nagy térfogatú, pelyhes csapadék alakjában válaszható ki.

Előállítására felhasználható a tömeges kőzet formájában előforduló dolomit, CaC0₃ x MgC0₃ is. A 100 °C-nál nagyobb hőmérsékleten kiszárított kőzetet finomra őrlik, és az őrleményből vizes szuszpenziót állítanak elő. A szuszpenziót 5-6 atm nyomáson szén-dioxiddal telítik. Ekkor a magnézium magnézium-hidrokarbonát formában oldatba megy, a kalcium-karbonát pedig iszap alakjában visszamarad. Az iszaptól szűréssel megtisztított magnézium-hidrokarbonát-oldatot ezután felforralják, majd a pelyhes formában kicsapódó bázikus karbonátot víztelenítik és kiszárítják.

A bázikus magnézium-karbonát gyártására az előbbinél egyszerűbb módszerrel magnezitet (MgC0₃) is fel lehet használni. A finom porrá őrölt magnezit vizes szuszpenziójából nagy nyomású szén-dioxiddal ekkor is magnézium-hidrokarbonát oldatot állítanak elő, és abból a bázikus karbonátot forralással kicsapatják. A különböző módon nyert, laza szerkezetű termék halmaz-térfogatsúlya 150-450 kg/m³.

Hőszigetelésre

A bázikus magnézium-karbonátot a kovaföldhöz hasonlóan háromféle formában használták hőszigetelésre, feltöltőanyagként, habarcsanyagként és különböző méretű és alakú idomtestek formájában. Az anyaghoz mindhárom esetben (de különösen az utóbbi két esetben) azbesztrostokat, cementet, magnéziacementet vagy más kötőanyagot kevertek a mechanikai ellenálló képesség, szívósság és keménység fokozása céljából.

Az idomtesteket félnedves-sajtolással vagy öntéssel formázták. A kiformázott testeket kiszárították. Közben az anyag megköt és megszilárdul. A bonyolultabb idomtesteket mechanikai megmunkálással, fűrészeléssel és marással alakították ki az öntéssel vagy sajtolással előre elkészített tömbökből.

Hol volt elterjedt?

A bázikus magnézium-karbonát alapanyagú készítmények a mészaluminát kötésű, kovaföld hőszigetelő anyagokhoz hasonló, igen hatásos hőszigetelő anyagok voltak. Hazánkban nem gyártották, de a Szovjetunióban, Angliában és az Egyesült Államokban nagymértékben elterjedtek voltak. Az angol gyártmányok 85% bázikus karbonátot és 15% foszlatott azbesztrostot tartalmaztak, testsűrűségük 180-200 kg/m³, hővezetési tényezőjük 0,050-1,052 W/m-K volt.

Felhasználásuk igen sokoldalú volt, azonban figyelni kellett arra, hogy a magnézium-karbonát 220 °C felett alkotórészeire, magnézium-oxidra, szén-dioxidra és vízre bomlik, miközben az anyag szilárdságát elveszti és porrá esik szét. Éppen ezért ennél nagyobb hőmérsékletű felületek szigetelésére nem voltak alkalmasak.

A 20. század fordulóján kezdtek foglalkozni az olcsó kovaföld hőszigetelésre való használatával. Feltöltő-és habarcsanyagok, falazóelemek és más hőszigetelő tulajdonságú termékek készültek belőle, napjainkban már nem alkalmazzák.

Kovaföld

A kovakő és a kovaföld édesvizekben és tengerekben élő egysejtű moszatok (diatomák) kovasavas páncéljából álló üledékes kőzet. A kovapáncél igen kicsi, mikroszkopikus méretű, szabályos pórusokkal van átszőve, amelyek a méhviasz lépsejtjeihez hasonló elrendezésűek. A kovapáncél a diatomák életműködése folytán kiválasztott kovasavgél dehidratációjából keletkezett amorf kovasav. Ez a fehér vagy sárgás anyag nagyon könnyű, rossz hő- és hangvezető, tűzálló és savaknak ellenálló.

Kovakő

A kovaföld vízzel összegyúrva duzzad, és többé-kevésbé képlékennyé válik. A vizes massza többnyire tixotrop tulajdonságú. Lúggal könnyen feltárható, és ha szennyeződése (alumínium-, vas- és alkáliföld fémvegyületekkel, kvarchomok, agyagásványok, alkáli-és alkáliföldfém-karbonátok és szulfátok) kismérvű, oldatba vihető.

Hőszigetelés szempontjából azok a kovaföldféleségek értékesek, amelyekben a szennyező alkatrészek mennyisége a légüregekkel átszőtt amorf kovasav mennyiségéhez viszonyítva kevés. A jó minőségű kovaföld kovasavtartalma 70-95%.

A kovaföld bányanedves állapotban 20-50% nedvességet tartalmaz. Felhasználása, ill. feldolgozása előtt kiszárítják, a kiszárított anyagot megőrlik és az őrleményt halmaztérfogatsúly és szemcsenagyság szerint osztályozzák. A szárításra természetes szárítókat és műszárítókat (többnyire dobszárítókat) alkalmaznak.

Az anyag őrlésére hengerszéket vagy kalapácsos törőt használnak, az osztályozást lengőszitán és szélfajtázó berendezésen hajtják végre. A nyers őrleményen kívül 200-300 °C-on kalcinált, vagy 700-900 °C-on égetett kovaföldből is szoktak szemcsefinomságú őrleményt előállítani. A kalcinálást és égetést kalcináló-dobban, ill. csőkemencében végzik.

Kovaföld

Alkalmazása

A) Kovaföldalapú feltöltő- és habarcsanyagok

A feltöltőanyagok a nyers-, kalcinált vagy égetett kovaföldnek 1,0-3,0 mm szemcsefinomságú őrleményei. A bedolgozott őrlemény tömési sűrűsége a kovaföld minőségétől függően 350-550 kg/m³.

A kovaföld habarcsanyagok kovaföldőrlemény és kötőanyag keverékéből állnak. A habarcsanyagokat szigetelőburkolatok és vakolat készítésére, továbbá kovaföldalapú építőelemek kötésére használták. Épületgépészeti és ipari szerelvények hőszigetelő burkolására is gyakran alkalmazták, amelyhez 5-10% képlékeny agyagot vagy bentonitot kevertek. A kötőképesség és mechanikai ellenálló képesség fokozására a habarcsanyaghoz azbesztrostot, csillámot, vízüveget, dextririt vagy enyvet is adagoltak, és 25-40% víz hozzáadásával képlékeny massza jött létre.

Az épületek hőszigetelésére használt vakolóhabarcs anyaga 2-3 mm szencsefinomságú égetett kovafölddara, égetett mész és cement keveréke.

A kovaföldtéglákból és idomtestekből készített falazatok kötésére mindkét habarcsanyag alkalmazható volt, azonban a mész- és cementtartalmú habarcsoknak kisebb volt a hőállósága.

B) Kovaföld alapú falazóelemek és idomtestek

A kovaföld építőipari célra ideálisnak tűnt, ám használatát nehezítette a hordozóanyagának a kérdése.

Az első próbálkozások a cementkötésű, kovafölddel töltött téglák voltak (Magyarországon Gurolit néven terjedt el). Készítettek helyszínen előregyártott kovaföldes betonelemeket is, amelyeket elsősorban acél-és vasszerkezetek tűzvédelmére használtak. Olcsó és jó hőszigetelő anyagként az első világháború után is használták a kovaföldet. A különféle kovaföldes téglák tartószerkezetként nagy súlyuk és kis szilárdságuk miatt, hőszigetelő burkolólapként pedig elsősorban egyenetlen minőségük és hőszigetelő képességük révén nem nagyon terjedtek el.

a) Kerámiakötésű kovaföldtéglák és idomtestek

A korszerűbb kovaföldalapú gyártmányok egyik típusa a kerámiakötésű idomtest volt. Ezeket a durvakerámia-iparban szokásos eljárások szerint állították elő. A kovaföldőrleményből és adalékanyagokból álló nyersanyagkeveréket megfelelő vízmennyiséggel keverték, és az így kapott masszát csigasajtón formázták. A kiformázott testeket kiszárították, majd összetételüknek és minőségüknek megfelelő hőmérsékleten kamrás kemencében vagy alagútkemencében kiégették.

A kovaföldmassza formázhatóvá tételéhez képlékeny agyagot vagy bentonitot használtak. Ezek nemcsak a képlékenységet és a kötőképességet növelték, hanem egyben a kiégetett termék szilárdságát és mechanikai ellenálló képességét is. A pórustérfogat azonban ezzel párhuzamosan csökkent, amit pórusképző anyagok masszába keverésével akadályoztak meg. A kiformázott testekben egyenletesen elkevert, finom szemcséjű szerves anyag (fűrészpor, faliszt, parafadara, szénpor) az égetési folyamat során elgazosodik, elég, és az anyagban pórusokat hagy maga után.

Az égetett kovaföldtéglákat és idomtesteket hőállóságuk alapján a közönséges és a nagy hőállóságú (tűzálló) hőszigetelő anyagok csoportjába lehet sorolni. Az előbbiek 900 °C -ig használhatók, utóbbiak használhatósági hőmérséklethatára akár 1100-1350 °C is lehetett. A közönséges kovaföldtéglák alapanyagában több-kevesebb szennyező anyag is lehetett, a nagy hőállóságú termékek esetében csak a legtisztább minőségű, min. 80% kovasavat tartalmazó, tűzálló kovaföldet lehetett használni. A közönséges kovaföldtéglákat 900-1000 °C között, a tűzálló termékeket 1200-1400 °C közt égették ki.

Mechanikai ellenálló képességük és szilárdságuk elsősorban térfogatsúlyuktól függ, de a formázás módja, az égetési hőmérséklet, valamint a kötőanyagok és pórusképző anyagok minősége is befolyásolja.

Magyarországon a 20. század elején olcsó és jó minőségű közönséges kovaföldtéglák: a Thermalit-, a Su-per Thermalit- és a Porosit-tégla. Nagy hőállóságú kovaföld termékeket nem gyártottak, külföldön azonban léteztek a Sterchamol-téglák, a Super-Diatomit idomtestek és a kaliforniai kovaföldpalából gyártott, extrém hőállóságú Silocel-gyártmányok.

b) Mészkötésű idomtestek és szigetelőlapok

Jó hőszigetelő képességű építőelemeket állítottak elő kovaföldből a mészhomoktégla gyártásához hasonló gőzölési eljárással. A kovasav kristályos és amorf módosulatai ugyanis kalcium-hidroxiddal gőztérben, nagy hőmérsékleten, ill. nagy nyomáson felületileg reakcióba lépnek, s a képződő kalcium szilikáthidrát mint kötőanyag a kovasav és kalciumhidroxid keverékéből formázott testeket megszilárdítja. A 8-10 atm nyomású gőzzel keményített anyagok kétféle módszerrel készülhettek, préselési vagy öntési eljárással.

A préselési eljárással készített hőszigetelő építőelemek alapanyaga kovaföld, porrá oltott mész és fűrészpor keveréke. A földnedves masszakeverékből a testeket könyökemeltyűs sajtón vagy döngölőgépen formázták, majd autoklávban keményítették ki. A különböző méretekben előállított blokkok és lemezek 700-750 kg/m³ térfogatsúlyúak, nyomószilárdságuk 1000-2000 kPa volt. Az anyag hőszigetelő képességű, olcsó és fűrészelhető volt, de porlott, nem volt térfogatálló, és nedvesség hatására tönkrement. Főleg réteges falba építve vagy legalább vakolva használták, burkolólapként nem terjedt el.

Az öntési eljárással előállított hőszigetelő idomtestek alapanyaga kovaföld, kalcium-hidroxid és azbesztrostok folyós állapotú keveréke volt Ezt a vizes szuszpenziót tették ki a nagy hőmérsékletű gőz keményítő hatásának. A szuszpenziót szétszedhető fémformákba öntötték, nagy nyomáson (8-10 atm) gőzölték, majd a gőzölés után a megkeményedett tömböket a formákból kiszedték és kiszárították.

A tömbökből fűrészeléssel és marással különféle idomtesteket, szigetelőlemezeket és csőhéjakat alakítottak ki. Az így előállított 200-300 kg/m³ térfogatsúlyú azbesztrostokkal átszőtt, nagy szívósságú mész-, ill. mészaluminát kötésű idomtestek hővezetési tényezője 0,05-1,06 W/m-K volt, ami akkoriban a leghatásosabb hőszigetelő anyagok közé tartozott. Külföldön Termocel néven ismerték, hazánkban Haesz és Azbesztdiatomit néven voltak forgalomban.

Eredetileg ipari célra (pl. csőhéj) szánták a faliszttel kevert, kovaföldes agyagból égetett hőszigetelő anyagokat, amelyek nagy hőmérsékletet is el tudtak viselni.

Az 1870-es és 1880-as években beindult a falazóelemek fejlődése is. Elkezdtek foglalkozni a falazóelemek könnyítésével és hőszigetelő képességük növelésével. Egyik első próbálkozás a Bischweiler-tégla volt. Az agyagból készült tégla két elemből állt, egy hamuval kitöltött, nyitott üreges alsó, valamint egy tömör felső részből (fedőlap).

A még ki nem égetett nyerstégla falában lyukakat hagytak, hogy a még ki nem égett kőszén hamudarabok is elégjenek. Azonban a tégla hőszigetelő képessége jócskán elmaradt a várt értéktől, ráadásul a minősége egyenetlenebb, szilárdsága pedig jóval gyengébb volt a hagyományos, tömör falazóelemekhez képest.

Üreges kerámia falazóelemek

Az első kevéssé sikeres próbálkozások azonban további fejlesztésekre késztették a téglagyártókat, így jelentek meg a 20. század fordulóján a különféle üregekkel ellátott téglák. Az első próbálkozások azonban itt sem bizonyultak megfelelőnek. Egyrészt az üregek miatt nem voltak kellően szilárdak, másrészt az üregekben áramló levegő miatt hőszigetelő képességük sem volt kielégítő. Ugyanebben az időben jelentek meg a szénporral vagy tufával kiégetett, ezáltal lyukacsossá vált falazóelemek, amelyek kezdetben jobb megoldásnak bizonyultak, hiszen kis üregeikben nem volt légmozgás, egynemű anyagból készültek, és megfelelő volt a teherbírásuk is.

A későbbi évtizedekben tovább javult a falazóelemek minősége. Az üreges téglából falazott épületelemek jó hőszigetelő képességük mellett egyidejűleg a hőtároló képesség követelményeit is kielégítették, ami a falazat gyors lehűlését és felmelegedését akadályozza meg. További előnyük, hogy előállításukhoz kevesebb nyersanyag kell, gyorsabban száradnak, égetési idejük rövidebb, kiégetésükhöz kevesebb tüzelőanyag szükséges, és kisebb térfogatsúlyuk következtében a gyártás különböző munkafolyamataiban könnyebben kezelhetők és szállításuk is olcsóbb lett.

További előnyük, hogy nagyobb méretben állíthatók elő. A kerámiaanyagok méreteinek felső határát a száradási és az égetési érzékenység szabja meg. Míg a tömör téglák a normális 250 x 120 x 65 mm méretnél nagyobb formában előállítva a száradás és égetés folyamán torzulásra és repedésre hajlamosak, az üreges építőelemek kisebb száradási és égetési érzékenységük következtében a kisméretű téglához képest 5-6-szoros nagysága mellett is szinte selejtmentesen száríthatok és égethetők.

A nagyméretű építőelemek falazása munkaidő-megtakarítással is jár, kevesebb habarcsanyagot igényel, és a belőlük épített fal gyorsabban szárad ki. További előnye, hogy a falazat alapozása kisebb teherbírásra méretezhető, mivel az üreges téglákból készített fal a tömör téglafalazatnál lényegesen könnyebb.

A 20. század folyamán egyre fokozódnak a kerámia falazóelemekkel szemben támasztott hőszigetelési igények, amelyek maguk után vonták a falazatokban használt habarcsmennyiség csökkentését. Első lépésként elegendőnek bizonyul a megnövelt méretű falazóelemek miatti habarcsmennyiség-csökkenés, azonban további hőszigetelőképesség-növelést lehetett elérni habarcstáskás, habarcsdugós és horonyeresztékes (nútféderes) téglacsatlakozások kifejlesztésével, amelyekkel részben vagy egészben kiküszöbölhetővé váltak a függőleges habarcshézagok.

Porotherm 38 N+P kerámiaanyagú kézi falazóblokk

Üreges-porózus kerámia falazóelemek

Az üregtérfogat azonban nem növelhető minden határon túl. Egy idő után a falazóelemek hőszigetelő képessége romlik, ráadásul a nagyobb keresztmetszetű üregek szilárdságcsökkenést okoznak, ami az üregek százalékos növekedésével fokozódik. A falazóelem hőszigetelő képességének fokozása érdekében megjelentek a közönséges agyagból égetett üreges-porózus falazóelemek. Pórusképző adalékanyagként az égetéskor elgazosodó, ill. elégő fűrészport és széndarát használnak.

A következő lépést a nagy méretpontosságú falazóelemek kifejlesztése jelentette, mikor az 1,0-1,2 cm vízszintes habarcshézagokat már néhány milliméter vastag poliuretánhabbal vagy egyéb univerzális ragasztóhabbal is ki lehetett váltani.

Bakonytherm  

Hőszigetelő betétes kerámia falazóelemek

LeierPLAN 44 iSO + grafitadalékos, polisztirol hőszigetelő betétes, kerámia

Mindezzel párhuzamosan megjelentek a különféle anyagú hőszigetelő betétet tartalmazó falazóelemek. Napjainkban több gyártó forgalmaz expandált polisztirol-, kőzetgyapot- vagy éppen duzzasztott perlit anyagú hőszigetelő betétet tartalmazó falazóelemeket. Kiváló hőszigetelő képességük mellett azonban egyelőre meglehetősen kérdéses az ilyen termékek páratechnikai viselkedése.

A falszerkezet különböző rétegeiben elhelyezett hőszigetelő betétek miatt a falszerkezet hőmérsékleti viszonyai és a hőmérséklet-lefutási görbe nagyban különbözik a hagyományos falazóelemekből készült falaktól. A belső, fűtött térhez közel eső hőszigetelő betét hasonló hatást válthat ki, mint egy belső oldali hőszigetelés, ami párafeldúsulást és páralecsapódást okozhat a falazóelem belsejében.

Kőszivacs

Nem elsősorban falazóanyagként, hanem könnyű, kemény hőszigetelő lapként terjedt el az 1920-as évek végén a kőszivacs. Hőszigetelő képessége nagyjából a tömör, kisméretű tégla kétszerese volt (A = 0,18-1,40 W/m-K). Természetesen ez jócskán elmaradt a napjainkban használatos anyagokétól, ezért ma már nem tekinthetjük hőszigetelő anyagnak, azonban történelmi jelentősége miatt egy rövid fejezet erejéig szót kell ejteni róla.

A kőszivacs terméknév kezdetben agyagból égetett, könnyen fúrható, vágható, vakolható, könnyű, lyukacsos, fagyálló és térfogatálló termékeket jelentett, később így nevezték a cementalapú hőszigetelő falazó- és burkolóelemeket is.

Az agyagból készített hőszigetelő termék testsűrűségének és hővezetési tényezőjének csökkentésére, tehát pórustartalmának növelésére a nyersanyagokhoz finoman porított tüzelőanyagot (barnaszenet, fűrészport, falisztet, tőzeget) kevernek. A fűrészpor mennyisége legfeljebb 35% lehetett. A fűrészpor majdnem maradék nélkül ég, ezáltal a legkedvezőbben alakul a porozitás. A szénpor hamuja 30-40%, ezzel szemben a szénpor nagyobb hőmérsékleten ég el, és a pórus környékén szilárdabb kerámiát hoz létre. A gyakorlatban a fűrészport és a szénport vegyesen használták.

A bekevert fűrészporral és szénporral porózussá tett kerámiából, azaz kőszivacsból alapvetően kétféle terméket állítottak elő, hőszigetelő kőszivacs lapot és kőszivacs pallólapot. A maga korában viszonylag drága volt, elsősorban nagyobb acélvázas vagy vasbeton szerkezetű épületek hőszigetelő anyagaként használták, de előfordult vasbeton koszorúk hőszigeteléseként is. A kőszivacs elemek a romló minőségű kovaföldes, parafás anyagoknál tartósabbnak bizonyultak.

Napjainkban a különféle feltöltéseket és könnyű adalékanyagokat, akárcsak a belőlük készített könnyűbetonokat, már nem tekinthetjük hőszigetelő anyagnak. Azonban kialakulásukhoz nagyban közrejátszott a 20. század első negyedében az a mozgalom, amely a beton- és vasbeton szerkezetek hőszigetelő képességének javítását tűzte ki célul. Ennek érdekében a hagyományos adalékanyagok mellett (pl. kavics, homok, zúzottkő) különféle mesterséges adalékanyagokat kevertek a betonba, amelyek hatására ugyan a beton szilárdsága csökkent, azonban jóval kisebb testsűrűségű és jobb hőszigetelő képességű szerkezetek jöttek létre.

Könnyű adalékanyagként különféle, viszonylag jó hőszigetelő képességű, ömlesztett anyagokat, főleg ipari melléktermékeket (pl. kohósalak, vulkáni tufa, horzsakő, porszén hamukavics, kazánsalak és kohóhabsalak) kezdtek használni.

Kohósalak

A nagyolvasztók melléktermékeként nagy mennyiségben jelentkező kohósalakot főként vasbeton födémek és lapostetők szigetelésére kezdték el használni a 19. század végén. Széles körben alkalmazták kedvező árfekvése miatt. Nagy hátránya volt viszont a rendkívül nagy szerkezeti önsúlya, amit a jó nedvszívó képessége miatt benne felhalmozódó lecsapódott pára tovább növelhetett, ami több esetben a födém leszakadását is eredményezte. Az 1930-as évektől már csak abban az esetben lehetett alkalmazni, ha biztosított volt a páraszellőzés.

A kohósalakból az építőanyag-ipar számára jól hasznosítható kohósalak granulátumot is készítenek. A kohóból kikerülő, izzón folyós salakot nagy mennyiségű vízben hirtelen lehűtik, miáltal az anyag apró szemcsékre szétesve (granulálódva) hirtelen megmerevedik és gyorsan lehűl. Az üveges állapotú anyag megőrölve igen kedvező hidraulikus tulajdonságúvá válik, eredeti állapotában könnyűbeton vagy habarcs adalékanyagaként alkalmazható.

Kohósalak granulátum

Vulkáni tufa és horzsakő

A tufa vulkáni kitörések megolvadt kőzeteinek légzárványokat tartalmazó, lyukacsos, szétporladt terméke. Az eredetileg laza tömegek a föléjük került kőzetek nyomása vagy hegyképző erők hatására, leggyakrabban pedig a beléjük jutó vízből kivált cementezőanyag kötése következtében kisebb-nagyobb mértékben összeállnak és megszilárdulnak. Összetétel szerint megkülönböztetünk riolit-, andezit-, bazalt- és trachittufákat.

Bazalttufa

A horzsakő (forrkő, habkő) nagyon könnyű, likacsos szerkezetű, gyakran a gránit kémiai összetételével egyező, vulkáni eredetű kőzet. Vulkánkitörések során, a lávában található gáznemű anyagok robbanásszerű kitörésekor, izzón folyós állapotban szóródik ki, hólyagos-üreges szerkezete az olvadékban lévő gázbuborékok megszilárdulása útján keletkezik.

Horzsakő

A tufát és a horzsakövet régóta alkalmazzák az építőiparban. A kőzet őrleménye, ill. zúzaléka jól bevált hőszigetelő és teherbíró könnyűbeton-adalékanyag, ha a kőzet anyagának szövetszerkezete egynemű és kellő szilárdsága van, a kisméretű tégla méretéhez képest 5-12-szeres nagyságú falazóblokkok is előállíthatók belőle mechanikai megmunkálás útján. Az első világháborút követő években mész- és cementkötésű építőelemet is gyártottak kettősméretű tégla- és válaszfallapok formájában. Magyarországon több évtizeden keresztül riolittufából készítettek 6-szoros téglaméretű, vibrálással formázott, cementkötésű, üreges falazóblokkokat és födém béléstesteket.

Porszén hamukavics

A porszén hamukavics az erőművek szénportüzelésű kazánberendezéseinek hamujából kerámiatechnológiai eljárással, hőkezeléssel, ül. égetés útján előállított teherbíró könnyűbeton-adalékanyag.

Alapanyaga a porszénhamu és szerves vagy szervetlen kötőanyag egynemű keveréke. Szerves kötőanyagként a cellulózgyártásnál képződő szulfit szennylúgot alkalmazzák, szervetlen kötőanyagként illit és mont-morrolint agyagásványokat tartalmazó közönséges képlékeny agyagot és éghető alkatrészeket tartalmazó agyagos szénmeddőt használnak. Az agyagtartalmú szervetlen kötőanyagok alkalmazása előnyösebb, ugyanis az agyagos kötőanyag a kiégetett termék szilárdságának és mechanikai ellenálló képességének kialakításában is részt vesz.

A porszén hamukavics négyféle gyártástechnológiai eljárással készülhet, forgó csőkemencés, aknakemencés, zsugorítógépes vagy tömbös eljárással, amelyek közül az aknakemencés a leggazdaságosabb.

Kazánsalak

Rostélytüzelésű berendezésekben a szén hamualkatrészei darabos salakként távoznak a tüzelőtérből. A salak minőségét az elégetett szén hamualkatrészeinek oxidos összetétele és a hamualkatrészekből az égés folyamán képződő vegyületek kémiai és ásványi felépítése határozza meg. A kazánsalak minősége ezért sokféle lehet, összetétele igen bonyolult.

A kazánsalakot az építőipar könnyűbeton adalékanyagaként használta. Betonkészítésre csak olyan salakok használhatók fel, amelyek nem tartalmaznak számottevő mértékben szulfidokat, szulfitokat és szulfátokat, el nem égett szenet és olyan egyéb alkatrészeket, amelyek a késztermék szilárdságcsökkenését vagy mállását idézhetik el.

Cementkötésű salakbetont külföldön (pl. Németországban, Lengyelországban, Szovjetunióban) már a két világháború között is használtak, hazánkban Bánhidán létesült az első salak betongyár 1952-ben. Szerkezeti falakat, födémelemeket és válaszfalelemeket gyártottak, azonban ezek nem bizonyultak időállóak, gyorsan elvesztették szilárdságukat, így a gyártással felhagytak.

Kohóhabsalak

A kohóhabsalak vagy salakhabkő a nagyolvasztó olvadt állapotú salakjának habosításával nyert könnyűbeton-adalékanyag. Habosításra a legalkalmasabbak a nagy kovasavtartalmú savanyú salakok.

A salak habosítására különböző berendezések szolgálnak. A habosító készülékben a folyós salakra nyomás alatt gőzt fúvatnak vagy vizet porlasztanak. A pórustérfogatot, ill. a pórusok méreteit a habosítási hőmérséklet helyes megválasztásával, továbbá a habosításhoz használt gőz, ill. víz mennyiségével lehet szabályozni. A felduzzasztott és megkeményedett, ill. lehűlt terméket szükség szerint törőhengeren aprítják, és szemcsenagyság szerint osztályozzák.

Fogalma

A perlit csillogó fényű, viszonylag nagy víztartalmú, speciális riolit- vagy dácitváltozat, természetes körülmények között is előforduló vulkanikus üvegkőzet. Nevét a latin perla (gyöngy) szóról kapta. Kémiailag ténylegesen metastabil, amorf alumínium-szilikát. A kiömlési kőzetek savanyú (felzikus) alcsoportjába tartozik. Sajátos tulajdonsága, hogy megfelelő hevítés hatására nagymértékben megduzzad.

Természetes perlit

Története

A perlit kémiailag semleges, vizes oldatban pH-értéke 7, sűrűsége 2,2-2,4 g/cm³, keménysége 5,5-7 között (Mohs-skála) változik. A perlit kőzetszíne az áttetsző világosszürkétől az üveges feketéig változik, duzzasztás után hófehér, esetleg szürke-fehér lehet.

A perlit tipikus összetétele: 70-75% szilícium-dioxid, 12-15% alumínium-oxid, 3-4% nátrium-oxid, 3-5% kálium-oxid, 0,5-2% vas-oxid, 0,2-1,7% magnézium-oxid, 0,5-1,5% kalcium-oxid, 3-5% kémiailag kötött víz. A nyers perlit testsűrűsége 1100 kg/m³, míg a duzzasztott perlité 30-150 kg/m³.

A perlitet a történelem során számos névvel illettek, míg végül 1822-ben kapta mai nevét. Építőipari hasznosítása azonban még több mint egy évszázadig váratott magára. Először 1929-ben Japánban folytak perlittel kapcsolatos kísérletek, de igazi áttörést az 1930-as években az Egyesült Államokban zajló kutatások hozták. 1938-ban az amerikai L. Lee Boyer az Arizona államban található Superior városának vizsgálólaboratóriumában egy nyitott kísérleti kemence segítségével azon dolgozott, hogy különféle szilikátok keverékéből új szigetelőanyagot állítson elő egy telefontársaság számára.

Egyik kísérlete során a közeli hegyekből származó vulkanikus kőzet (perlit) őrleményét szórta a 850-900 °C-ra felhevített kemencébe, s arra lett figyelmes, hogy a perlit szemcséi a kemencében pattogni kezdtek (a pattogatott kukoricához hasonlóan). Alaposan megvizsgálva a keletkezett duzzasztott perlitet, rájött, hogy az eredeti szemcsék 2-5%-ban vizet tartalmaztak. Hevítés során a perlit felülete meglágyul, s ahogy a nagy hőmérsékleten gőzzé váló nedvesség távozott a perlit szemcséiből, azok az eredeti méretük 7-16-szorosára duzzadtak.

Boyer vizsgálatai során felfedezte a duzzasztott perlit rossz hővezető képességét, így hőszigetelő anyagként való alkalmazhatósága nem volt kétséges. Jó tűzállósága és kis súlya szintén előnyére vált a kohósalakhoz képest, ezért az 1950-es évekre világszerte elterjedt.

Duzzasztott perlit

Gyártása

Napjainkban a gyártása során a nyers bányanedves perlitkőzetet 0,2-2,5 mm szemcseátmérőjűre zúzzák, majd osztályozzák és szárítják. Ezt követően kerül a duzzasztóműbe, ahol a perlitszemcséket hirtelen 840-1200 °C közötti hőmérsékletre hevítik. Ilyenkor a szemcsék külső felülete meglágyul (ún. piroplasztikus állapotba kerül), a 3-5% kristályvíz elgőzölög, miközben a szemcséket az eredeti térfogatuk 4-20-szorosára duzzasztja.

A duzzasztott perlitet öt csoportba soroljuk a 0,0-1,5 mm szemcseméret és 30-80 kg/m³ laza halmazsűrűségtől az 1,0-5,0 mm szemcseméret és 100-250 kg/m³ laza halmazsűrűségig, amelyek lehetnek nagy szemcsés, durva szemcsés, középszemcsés, középfinom szemcsés, finom szemcsés.

Tulajdonságai

A duzzasztott perlit könnyű (kis testsűrűség), nem éghető, hőálló (900 °C-ig), kiváló a hőszigetelő képessége, jó a páraáteresztő képessége. Hézagmentes hő- és hangszigetelés készíthető belőle, a rétegrendek egyszerűek, gyorsan kivitelezhető, a szabálytalan alakú tereket is veszteség nélkül tölti ki.

Rovar és rágcsáló nem károsítja, környezetkímélő, korlátlan ideig fel-használható, talajjavító hatású, nincs radioaktivitása. PH-értéke semleges, nem oldódik savakban és lúgokban, egészségileg biztonságos (nem tartalmaz nehézfémeket, valamint más anyagokat, amelyek károsan hatnak az emberre és a környezetre), megakadályozza a mikroorganizmusok létrejöttét (keletkezését), és kedvezőtlen körülményeket jelent ezek szaporodására.

A duzzasztott perlit legfontosabb anyagtulajdonságai

[table id=407 /]

Alkalmazása

Kis sűrűsége, viszonylag alacsony ára és jó hőszigetelő képessége miatt a perlitet számos helyen lehet felhasználni. Az építőiparban használják ömlesztett szigetelésként, hőszigetelő vakolatok, könnyűbetonok adalékanyagaként, szendvicsfalak kitöltőanyagaként, és tűzvédelmi célokra.

A perlitnek rendkívül széles a felhasználási területe. A nyers perlitet használják csiszolóanyagokhoz, szemcseszóráshoz, cementgyártáshoz adalékanyagként. A duzzasztott perlitet típusától függően használhatják az építőiparban (száraz- vagy nedves technológiával) hőszigetelésre, épületszerkezetek tűz elleni védelmére, tűzálló gyártmányokhoz. A mezőgazdaságban talajjavításra, mű- és biotrágyák hordozóanyagaként ismert. A környezetvédelem területén olajszennyeződések eltávolítására, az élelmiszer- és gyógyszeriparban segédanyagként, festéktextúra anyagként, a vadgazdálkodásban vakcina hordozóként használják.

A duzzasztott perlitet építőipari alkalmazása során megkülönböztetünk száraz- és nedves technológiákat. A nedves technológiáknál valamilyen szervetlen (pl. mész, cement, gipsz, vízüveg) vagy szerves (pl. bitumen, műgyanta) kötőanyagot használunk. A száraz felhasználásnál kötőanyag nélkül ömlesztett formában vagy felületkezeléssel ellátott perlitet alkalmaznak.

A) Száraz szigetelési technológiák

A száraz szigetelési technológia során határozott szemcseszerkezetű és halmazsűrűségű (max. 100 kg/ m³), esetleg víztaszító felületkezeléssel ellátott perlitet használnak. Ömlesztett formában folyadékként viselkedik, így a szigetelési teret teljesen kitölti. Jó a térfogat-állandósága, éghetetlen, kémiailag semleges, gombásodással és más biológiai károsodásokkal szemben teljesen ellenálló, olcsó és gyorsan kivitelezhető.

A száraztechnológiák alkalmazási területei a kriogenikus rendszerek, tartályok, csővezetékek, szállítójárművek hidegszigetelése (-30°C és -269 °C között), ipari kemencék, kazánok feltöltés jellegű hőszigetelése (900 °C-ig), valamint épületek feltöltés jellegű hőszigetelése.

a) Többrétegű falak magszigetelése

Többrétegű falak magszigetelése igen elterjedt, jól bevált, viszonylag olcsó hőszigetelési megoldás. A teherhordó és a szigetelést védő fal között 5-12 cm vastag hézagot alakítanak ki, amit az építéssel párhuzamosan töltenek ki enyhén hidrofóbizált perlittel. A vízkivezetésről réselt csőhálózattal gondoskodhatunk. A hőhídmentes szigetelésnek, jó zajcsillapítási tulajdonságai vannak.

b) Lapostetők és magastetők feltöltéses szigetelése

Lapostetők, magastetők vagy padlószerkezetek feltöltéses szigetelésekor a szigetelési teret hézagoktól mentesen kell kialakítani. Ezt max. 80 kg/m³ halmazsűrűségű perlittel lehet kitölteni. Magastetők esetében szarufák közötti szigetelésére alkalmazható, ilyenkor a pára eltávozását a szerkezetből biztosítani kell.

c) Száraz-hideg technológia

Létezik továbbá egy érdekes, száraz-hideg technológia is. Ilyenkor a közép- és durvaszemcséjű perlitet gyárilag meleg állapotban egy kemény bitumenfilmmel vonják be, és biztosítják, hogy a szemcsék a lehűlés után ne ragadjanak egymáshoz. Bedolgozás előtt speciális parafénolaj-adalékkal való nedvesítés után a bitumen gélesedik és tömörítés hatására kötőképessé válik. így nedvességre és hőmérséklet-változásra érzéketlen, éghetetlen, hőhídmentes szigetelést kapunk. Elsősorban a lapostetőknél, padlóknál és ott alkalmazható előnyösen, ahol biztosítható a vibrátoros tömörítés.

B) Nedves szigetelési technológiák

A nedves technológiák alkalmazásakor a perlit mellett kötő- és adalékanyagokat is használnak. Az alkotórészeket a helyszínen keverik készre, vagy szárazkeverék formájában csak víz hozzáadásával készítik. Gyors és jól gépesíthető. Egy, esetleg két munkafázisban elvégezhető, nincs szükség sokféle anyag beépítésére és hosszadalmas többlépcsős munkavégzésre, ami sok hibalehetőséget hordoz magában.

A nedves technológiával készített perlitalapú hőszigetelések élettartama gyakorlatilag az épületével egyezik meg, az időközbeni mechanikai sérülések egyszerűen, gyorsan kijavíthatok.

a) Hőszigetelő vakolatok

A hőszigetelő vakolatok és habarcsok a legszélesebb körben használt perlitalapú termékek. Kedvező tulajdonságai miatt az utóbbi 30 évben gyártása viharos fejlődésnek indult. Az előkevert szárazhabarcsok mész-cement kötőanyagot, duzzasztott perlitet és adalékanyagokat tartalmaznak, amelyek megkönnyítik a bedolgozást. Általában 40 kg-os vagy 50 l-es papírzsákokban kerül forgalomba, kiadóssága 15 kg/m²/cm, ill. 4 cm/zsák/ m². Függ az alap minőségétől.

Előfordul, hogy homok- vagy dolomitadalékot alkalmaztak a gyártáskor, ez jelentősen rontja a hőszigetelő képességet. A gyártók teljes vakolatrendszert kínálnak, úgymint előfröcskölő, hőszigetelő alapvakolat, finomvakolat, nemesvakolat. A hőszigetelő vakolatokat belső térben min. 2 cm, külső térben min. 3 cm vastagságban célszerű készíteni, ennél nagyobb vastagságot már csak két rétegben tudunk felhordani.

Lényeges a kiváló páraáteresztő képessége, valamint a többi hőszigetelő anyaghoz képest nagy térfogatsúlyának köszönhető hőtároló képessége, ami a forró nyári nappalokon érezteti jótékony hatását.

b) Hőszigetelő betonok és esztrichek

A hőszigetelő betonok és esztrichek is kaphatók szárazkeverék formájában. Általában 10-25 cm vastagságban készítik a hőtechnikai méretezésnek megfelelően. Nagyon ajánlottak padlófűtésekhez. Napjainkban egyre nagyobb teret hódítanak a különféle esztrichek mind az ipari létesítményeknél, mind a középületeknél és a magánlakás-építéseknél. Egyszerű rétegrend, gyors kivitelezés, hosszú élettartam jellemzi őket.

c) Tűzvédelmi bevonatok

Az azbeszt kiváltására jelentek meg a perlitalapú, szórható kivitelű, tűzvédelmet biztosító bevonatok. A rétegrendszer alkalmas lehet hő- és hangszigetelésre egyaránt.

d) Falazóelemek és tűzálló termékek

Készülnek peritadalékkal falazóelemek, tűzálló termékek. Kísérletek folytak tetőfedő elemek alkalmazásra is, azonban a vízzáróságot eddig nem sikerült megnyugtató módon megoldani. A táblás tűzálló lemezek gyártása szintén az azbeszt kiváltását célozza meg.

Fogalma

A duzzasztott agyagkavics könnyűbetonok, könnyűbeton termékek (falazóblokk, födémelemek stb.), teherhordó könnyűbetonok, feltöltések, zöldtetők, dísznövények talajának, zöldségtermesztések talajának ideális alapanyaga.

Duzzasztott agyagkavics

Története

A duzzasztott agyagkavics készítési technológiáját 1917-ben Stephen John Hayde, egy Kansas Cityben működő téglagyár vezetője fejlesztette ki. Megfigyelte, hogy egy bizonyos fajta agyagból készült téglák égetés közben túlzott módon megduzzadnak. Ez adta az ötletet a duzzasztott agyagkavics gyártásához, s 1918 februárjában szabadalmaztatta is a máig használt eljárást. A gyártástechnológia az 1920-as években kezdett terjedni.

Gyártása

A duzzasztott agyagkavics gyártásához alapanyagként jura kori mészben szegény, szerves anyagokat tartalmazó agyagot használnak, amit megőrölnek, majd 1000-1200 °C-on egy forgódobos kemencében felhevítenek (kalcinálás).

A hevítés következtében az alapanyag külső felülete megolvad, miközben a benne lévő különféle szerves anyagok elégnek. Az égés folyamán gázok fejlődnek, amelynek hatására a granulátum szemcséi eredeti térfogatuk 4-5-szörösére duzzadnak. A szemcsék belsejében az eltávozó gázok hatására finom pórusok keletkeznek, ezeknek köszönheti a késztermék a kiváló hőszigetelő képességét.

Az így keletkezett 4 mm átmérőjű szemcséket – a duzzasztott perlithez hasonlóan – elsősorban könnyűbetonok adalékanyagaként használják a hőszigetelő képesség javítására. Az expendálás után a duzzasztott agyag kavics szemcséket lehűtik, és szita segítségével szemcseméret szerint szétosztályozzák I. (közepes szemnagyságú), II. (finom szemnagyságú) és III. osztályú (durva szemnagyságú) frakciókra.

A duzzasztott agyagkavics legfontosabb anyagtulajdonságai

[table id=406 /]

A duzzasztott agyagkavics gyártási folyamata

Tulajdonságai

Az így kialakult golyó könnyű, nagy szilárdságú, savnak, lúgnak ellenáll, fagyálló, tűzálló, a hangot jól abszorbeálja, környezetbarát (idegen anyagot az agyagon kívül nem tartalmaz) és tartós, stabil, nem bomlik. Könnyű, így minimális plusz födémterhelést jelent, ami a födémszerkezet megóvását jelenti (pl. kisebb, egyszerűbb, olcsóbb födémszerkezet szükséges).

Egyszerű bedolgozni. Általában silós kocsiból fújják a megfelelő helyre. Utólagos tömörítés nem szükséges, csupán el kell teríteni és lehúzni a felső síkját. Jó páraáteresztő, nagy szilárdságú, tűzálló, jó hangszigetelő, fagyálló, ellenáll savaknak és lúgoknak, környezetbarát és tartós.

A duzzasztott agyagkavics adalékanyagú könnyűbeton LC 2- LC 45 szilárdsági minőségben gyártható. A nagy szilárdsága mellett könnyű, stabil (korrózióra kevésbé érzékeny a normálbetonnál – pl. a sós közeget sokkal jobban bírja), hőszigetelő, hangszigetelő, fagyálló, saválló (szulfátálló cementtel), lúgálló.

Alkalmazása

A duzzasztott agyagkavics termékeket az építőiparban alkalmazzák tisztán, ömlesztett formában vagy könnyűbeton termékként. A legfontosabb alkalmazási területek: feltöltések, szerkezeti betonok, falazóelemek, házpanelek.

A) Feltöltések

Duzzasztott agyagkavicsból készült feltöltéseket a mély- és magasépítésben egyaránt alkalmaznak. Leggyakrabban padlószerkezetek aljzatfeltöltéseinél, régi boltívek feltöltésénél, egyéb szintkiegyenlítéseknél, tetőtér-beépítéseknél, faszerkezetek mellé (fagerendás födémek gerendák közti — esetleg feletti – feltöltéseként), faszerkezetes falak készítésekor, valamint lapos tetők hőszigetelésére. Utóbbi esetben a szél ellen a felületet járólapok letételével védik.

B) Duzzasztott agyagkavics adalékanyagú könnyűbetonok

a) Könnyűbeton feltöltések

Ha az agyaggolyót cementtejben megforgatjuk és kiontjuk, 48 óra után járható, akkor ún. drénbetont kapunk. A drénbeton jó fizikai tulajdonságokkal rendelkezik (pl. tartósság, tűzállóság, nyomószilárdság), viszont a polisztirolbeton valamivel olcsóbb.

Fafödém feltöltésének készítésére is kiválóan alkalmas. Ilyenkor a járófelület száraz esztrich. Amennyiben a drénbetonra még friss korában 2 cm vastag cementhabarcs-simítást húzunk, akkor az így kialakított felület is alkalmas járólapok vagy szalagparketta fektetésre. Viszont a csavarokat csak speciális, drága dübellel tudja megfogni, ezért szárazépítésű falak alsó sínjének megfogására nem alkalmas. Oda inkább a hézagtömör könnyűbetont ajánljuk, amelyet együtt lehet betonozni a drénbetonnal. Hasonlóképpen alkalmas a drénbeton-fa kombináció jó hőszigetelésű fafalak készítéséhez.

b) Hézagtömör betonok

A hézagtömör betonok előállíthatók LC 8-tól LC 50-ig. Ezek mindegyike könnyebb, jobb hőszigetelő, jobb hangszigetelő, mint a normálbeton. Az LC 8/10 minőségű hézagtömör könnyűbetont az aljzatbetonoknál alkalmazzák. Az LC 20/22 minőségű szerkezeti könnyűbetont pedig betongerendáknál, kihajló csökkentett hőhidas szerkezeteknél alkalmazzák (pl. erkélylemez).

Erkélylemez készítésekor a vasalás végigmehet, a betonozásnál kétfajta betont használják, a külső erkélylemezt egészen a fal belső síkjáig szerkezeti LC20/22 könnyűbetonból készítik, és egy időben a belső részt normálbetonnal. A két beton összeköt.

A hézagmentes könnyűbetonokat helyileg is lehet keverni, de bármelyik nagyobb transzportbeton-előállító cégnél is kaphatók. Az egyszerű receptura nem pumpálható, hanem csak konténerből (daruval) betonozható. Létezik pumpálható és öntömörödő hézagtömör könnyűbeton is.

c) Könnyűbeton falazóblokkok

Könnyű, részlegesen szemcsehézagos könnyűbetonból gyártható mind külső falazóblokk, mind pedig hangszigetelő közfalazó blokk.

A falazóblokkok hőszigetelő képessége a beépített hőszigetelő (polisztirol, ásványgyapot) betét vastagságával szabályozható. Előnye a hagyományos téglafalhoz képest, hogy megfelelő hangcsillapítást (50 db léghanggátlás) biztosít, fagyálló, és a mechanikai tulajdonságai is jobbak. Duzzasztott agyagkavics adalékanyagú könnyűbeton falazóblokkok több falvastagságban készülnek. A 36,5 cm vastagságú, U = 0,23-1,25 W/m²-K hőátbocsátási tényezőjű, egy 1 cm könnyűhabarcs vakolattal. Az 50 cm vastagságú U= 0,11 w/m²-K már vakolatlanul is. Töltőanyaga lehet ásványgyapot vagy polisztirolbeton. Ezek a blokkok kis energiás és passzívházak építésére alkalmasak.

Itt kell megemlíteni, hogy létezik előregyártott, ferde tetőszerkezet is, amely a házépítést jelentősen meggyorsítja, és amely a tetőtér-beépítést sokkal könnyebbé, és a szerkezetet pedig sokkal masszívabbá, tűzállóbbá, hangszigeteltebbé teszi.

A közfalazó elem nagy léghanggátlással rendelkezik. 20 cm falvastagságban 58 db a léghanggátlás. Ezt az értéket a mészhomok- vagy klinkertéglák 30 cm vastagságban érik el, ráadásul sokkal könnyebb is, mint hangcsillapító társaik. A födémet kevésbé terheli meg. Ennek oka, hogy 3 db hangabszorpcióval is rendelkezik, és csak a maradékot kell tömeggel csillapítani.

d) Könnyűbeton falpanelek

Hazánkban több helyen gyártanak duzzasztott agyagkavics adalékanyagú készház paneleket. Előnye, hogy megvannak a készházépítés előnyei, azaz gyorsan készül el. Ugyanakkor rendelkezik a passzívházak előnyeivel is, időálló, tartós, állandó karbantartást nem