Nehéz építési mód, ásványi építőanyagok

Az épületek legjellegzetesebb szerkezete a falak és födémek együttese. Ezt a két szerkezet adja az épület „szerkezetkész állapotának” leglátványosabb elemét.
„Nehéz építési módról” beszélünk, amennyiben a belső tereket határoló szerkezetek tömege meghaladja a hasznos alapterületre vetített  400 kg/m2  értéket. Ezen szerkezeti csoportba tartoznak a „szilikát” termékek, mint az égetett tégla, pórusbeton, vályogtégla, beton falazatok, födémrendszerek.

A fajlagos tömeg meghatározása sokszor szakembereknek sem egyértelmű. A 400 kg/m2 érték a 7/2006 TNM rendeletben szerepel. A rendelet szerint a helyiségekkel érintkező padló, fal, födém felületek azon tömegét kell számításba venni, ami a belső oldaltól 10 cm, szerkezet középvonal, vagy első hőszigetelő réteg távolságon belül van. Ezen ökölszabálynál pontosabb az MSZ-04-140-2:1991 szabvány, ami azt írja elő, hogy napi hőingadozásban aktív hőtárolónak tekinthetők azon belső szerkezetek, melyek hővezetési ellenállása (R) nem nagyobb, mint 0,15 m2K/W.

 

3.2.1      Égetett tégla falazatok
Az égetett  tégla az elmúlt  évtizedek leggyakrabban alkalmazott falazóanyaga Magyarországon.
A téglagyártás 1920-as években történt  elterjedését  követően  városi lakóés középületekben általánossá vált a tömör égetett téglák használata. Budapest és a vidéki városokban ekkor épültek meg azok a 50-80 cm vastag falazatú, 4-6 emelet magas épületek, amelyek máig meghatározzák a belvárosok arculatát.
A II. világháborút követően az építőanyag hiány, illetve az 1970-es évektől datálható energiaválságok együttesen azt eredményezték, hogy a tömör tégla szerkezetekbe egyre több üreget alakítottak ki a téglagyártási technológiák fejlesztésének eredményeként. A 3.2.1-1 ábra mutatja a téglák elmúlt évtizedekben lezajlott evolúciójának főbb állomásait.

 
3.2.1-1. ábra: A tégla „evolúciója” Forrás: Wienergerger

Jelenleg a meghatározó energetikai igények mentén a tégla alkalmazásának két elméleti, de három gyakorlati iránya figyelhető  meg. A nagyobb gyártók egyértelmű fejlesztési iránya, hogy egy rétegben építhető szerkezettel tudjanak megfelelni a kor egyre fokozódó energetikai elvárásainak. A bordák finomítása mellett megjelent olyan fejlesztések is, amikor a tégla üregeibe hőszigetelő anyagokat, (mint perlit, kőzetgyapot) tesznek a gyártók ezzel biztosítva a passzív házakhoz ajánlott különlegesen jó hőszigetelő értékek elérését.

 
3.2.1.-2 ábra: Rátét kiegészítő hőszigetelés nélküli korszerű tégla falazóelemek
[Forrás: Wienergerger]

A fejlesztési irány előnye, hogy a hőszigetelő réteg védett helyen van, a külső hőszigetelésekre ható környezeti hatásokra (pl. eső, szél, rongálás) nem érzékeny. Hátránya ugyanakkor, hogy a tömör téglára jellemző hőtároló képesség már nem tud érvényesülni. Nyári állapotban a belső tér felmelegedését csak kis mértékben tudja mérsékelni a napközben felmelegedő, majd este kihűlő szerkezet, hiszen a vékony téglabordákba kevés anyag van már, illetve a beépített hőszigetelés nem csak a téli lehűlést, hanem a nyári „feltöltődést” is akadályozza.

Az alkalmazás másik elméleti iránya, amikor a tömör tégla szerkezetetekre külső oldalról vastag hőszigetelő réteget tesznek. Így nyári állapotban érvényesülhet a tömör, vagy nehéz téglafal hőtároló képessége, ugyanakkor téli állapotban a szerkezet kellő hőszigetelési képességgel rendelkezik. Hátránya ugyanakkor, hogy több munkafázisban, így alapvetően drágábban építhetők meg a szerkezetek, illetve hogy a külső oldali hőszigetelés időjárási, használati igényeknek kitett helyen helyezkedik el, így élettartama alapvetően rövidebb. A gyakorlatban találkozunk egy harmadik megoldással is, amikor nem tömör, hanem vázkerámia téglából építik a falazatot, amit külső oldalról hőszigetelnek. Ebben az esetben ugyan a téli hőszigetelő képesség kedvező lesz, azonban az előző bekezdésben ismertetett  hátrányok mellett a nyári állapotban fontos hőtároló kapacitás csak nagyon korlátosan tud működni. Az egynapos hőtárolásban viszonyítási alapként szolgáló „aktív hőtároló vastagság” illetve tömeget tekintve ha az első esetben 1 egységnyi hőt tud tárolni a fal, a harmadik esetben 2,5 egységet, ami azonban lényegesen elmarad a második esetben várható 25 egységnyi értéktől. A hőtárolás szerepével kapcsolatban fontos megjegyezni, hogy jelenlegi klimatikus viszonyaink mellett mindenképpen a téli hőveszteségek csökkentésére kell koncentrálni, ahol a hőtárolásnak a mai gépészeti rendszerek mellett nincs sok szerepe. Az egyre melegebb nyarakra való tekintettel  azonban érdemes a szerkezetek hőtároló képességét, mint a klímatudatos tervezés egyik elemét is alkalmazni. (Lásd még Klímatudatos építés fejezet.)

3.2.2    Pórusbeton falazatok
A pórusbeton falazatokat  1929-es svéd szabadalom alapján 1991 óta gyártják Magyarországon. A gyártástechnológia lényege, hogy homok, mész és cement alapanyagból aluminiumpaszával habosított anyagot hoznak létre, amit nyomás alatti gőzérleléssel szilárdítanak meg. Az építőelemeket a létrehozott  nagyobb tömbök vágásával hozzák létre.A falazatok mellett  számos egyéb építőelemet is gyártanak, mint béléstest, födémpalló, falpanel, hőszigetelés, stb. A termékek közös jellemzője, hogy a gyártástechnológia miatt homogén, minden irányban jó hőszigetelő képességű termékek jönnek létre. A falazatként használható termékek jellemző hőszigetelési képessége l=0,092-0,15 W/mK, ami kedvezőbb, mint a fa hővezetési képessége (l=0,19 W/mK). Ezen porózus, jó hőszigetelő szerkezet ellenére a termékeknek van teherbírási képessége van (0,5-1,2 N/mm2). További előnye, hogy jelentős tűzállósági határértékkel rendelkezik. A 30 cm-es falazat 4 órás határértékre minősített, amivel tűzvédelmi határok (pl. egymásnak épített zártsorú épületek) szakaszolhatók.

 

 
3.2.2-1 ábra: Ytong falazóblokk beépítése [ytong.hu]

 

3.2.3    Vályogtégla falazatok, vályog a födémszerkezetekben
A földépítészet a földművelő emberiség történetével  egyidős. A klímakutatók szerint 15 ezer évvel ezelőtt jelentős felmelegedés következett be a Föld életében és a világ minden táján mezőgazdasági kultúrát végző embercsoportok jelentek meg. Ez után a letelepedett életformához az embereknek és jószágaiknak állandó lakhely vált szükségessé, melynek alapvető építőanyaga volt a föld. Az 1900-as évekre Magyarország Európa egyik földépítési központjává alakult, ahol az épületek döntő többsége – főként vidéken – földből készült, különböző technológiák alkalmazásával. A három legelterjedtebb  építési mód a vert fal, a vályog és a rakott fal technológiák voltak.

3.2.3.1  Vályog, mint építőanyag
A föld és vályogépítés elsődleges alapanyaga az úgynevezett vályogtalaj, amely alapvetően agyag, homok, kisebb kavicsok és iszap elegye, amihez színező és minőségjavító adalékok társulnak.
Adalékként a különböző technológiák függvényében organikus anyagokat (hoszszú, vagy rövid szálú szalmát, faaprítékot, fűrészport, stb.), vagy ásványi adalékokat (kavics, liapor, stb.) is keverhetnek az építési vályoghoz.
A szilárdság fokozása céljából az agyag mellett kötőanyagként cementet, meszet, bitument keverhetnek a vályoghoz.
A vályogtalaj, illetve  az adalékokkal és kötőanyaggal kevert  keverékek építési célra való alkalmazását egyszerűsített és laboratóriumi vizsgálatokkal is meg lehet határozni.

3.2.3.1   Vályogépítés szerkezetei
Falszerkezetek
A vályogépítés legjellemzőbb szerkezete a falszerkezet. A számos variációban gyártható falszerkezetek közül csak a manapság még alkalmazott tradicionális, ileltve korszerű technológiákat mutatjuk be vázlatosan:

1) Vert fal
A vert fal tradicionális építési technika, mellyel 1700-2200 kg/m3  száraz sűrűségű fal építhető zsaluzat közé döngölt anyagból. Előnye, hogy nagy szilárdságú falszerkezetet viszonylag rövid idő alatt lehet felépíteni. Hátránya, hogy a falszerkezet száradása időigényes és a kész szerkezeten lejátszódó zsugorodások jelentősek. További hátrány, hogy hőszigetelő képessége nagyon alacsony, a kivitelezése időjárási körülmények függvénye és a nyílászárók beépítése körülményes. Kiegészítő hőszigetelés nélkül a hazai klímán kizárólag nyáron használt épületek építésére javasolt. További javasolt alkalmazási terület a művészeti alkalmazás lehetősége.

2) Rakott fal
A rakott fal tradicionális építési technika, mellyel 1500-1800 kg/m3  száraz sűrűségű fal építhető zsaluzat nélkül készülő agyag és szalma keverékéből. Előnye, hogy tradicionális szerkezetekhez képest nagyon jó hőszigetelő képességű fal építhető. Hátránya, hogy a falszerkezet száradása időigényes és a kész szerkezeten lejátszódó zsugorodások jelentősek. További hátrány lehet a vastag falszerkezetet, a kivitelezése időjárási körülmények függvénye és a nyílászárók beépítése körülményes.
Egykor gyakori falazási technológia volt Magyarországon, azonban a jövőben széleskörű hazai elterjedése nem prognosztizálható.

3) Vetett és préselt föld-, és vályogtéglák
A tradicionális vetett  téglák gyártástechnológiájának továbbfejlesztésével, a gépesítés különböző szintű megoldásával dolgozták ki a préseléses gyártástechnológiát. A préseléshez kézi vályogpréseket és köztes technológiájú vályogpréseket használnak.

Az elemes építőanyag száraz sűrűsége 1500-2200 kg/m3  között változik. Előnye, hogy nagy tömörségű és nagy nyomószilárdságú, méretpontos építőanyag állítható elő. A száradási idő – mivel az elemek lényegesen kisebbek, mint például a vert fal – rövid, a gyártás az építési helytől független is megoldható. A technológia nagy előnye, hogy a korszerű építési technikákkal kompatíbilis, a fal készítését a hagyományos falazás technológiája szerint kell elvégezni. Hátránya, hogy a préselt téglákból készített fal hőszigetelése csekély. Kiegészítő hőszigeteléssel családi házak és kisebb közösségi épületek építésére ajánlható.

 
3.2.3.2-1 ábra: Tömör vályogtéglák tartószerkezeti szerepben alkalmazva. [foto: Medgyasszay Péter]

4) Könnyűvályog monolit falak és -téglák
A könnyűvályog technológiát Németországban fejlesztették ki, azzal a céllal, hogy a vályogfalak hőszigetelő képességét javítsák. A technológia jellegzetessége, hogy az elkészített fal száraz testsűrűsége 400-1200 kg/m3  érték között változik. Előnye, hogy a falazat hőszigetelő képessége jelentősen megnő. A monolitikusan készített könnyűvályog szerkezetek hátránya, hogy száradási időigénye jelentős, és csak kitöltő szerkezetként nem teherhordó elemként lehet alkalmazni.
A könnyűvályog tégláknak az 400-1200 kg/m3  testsűrűségű égetés nélkül szárított  vályog építőelemeket nevezzük. Előnye, hogy a falazat hőszigetelő képessége hagyományos technológiákhoz képest jelentősen megnő. A monolitikusan készített könnyűvályog  szerkezetekhez képest további  előny, hogy az elemek száradási ideje jelentősen lecsökken. Hátránya, hogy csak kitöltő szerkezetként, nem teherhordó elemként lehet alkalmazni.

 


3.2.3.2-2 ábra: Könnyűvályog téglák falazása tartóváz közé [Foto: Medgyasszay Péter]

 

Födémszerkezetek
A vályog húzási szilárdsága minimális, ezért önállóan födémszerkezetként nem alkalmazható. Tradicionálisan, és a korszerű vályogépítés során is számos esetben alkalmazzák azonban a vályogot födémszerkezetekben.

1) Vályogtapasztás
Tradicionálisan a vályogfalú házak födémszerkezete fagerendás födémként  lett kialakítva. A fagerendák tetejére borított deszkaborítás került és erre cca 10 cm vastagságban hordtak fel több rétegben vályogtapasztást, mely tűz elleni védelemként és hőszigetelésként is funkcionált.

2) Polyvás födém
A tradicionális technológiát még ma is alkalmazzák egyes helyeken. A fa tartógerendák közé nútba, vagy segédtartóra fektetve  nedves, vályogos szalmába „bepólyált» keményfa rudakat tettek  sűrűn egymás mellé. E szerkezet kiváltotta  a gerendákra fektetett deszkaterítést is, és a vályogtapasztáshoz hasonlóan némi tűzvédelmi, illetve hőszigetelő funkciója volt.

3) Könnyűvályog béléstestes födém
A korszerű vályogépítés egyik födémszerkezete, amikor a fagerendákat alulról látszó, vagy vakolt deszkaterítéssel borítják. A gerendák közötti tálcákba kiporlásgátló nátronpapírt helyeznek, majd könnyűvályog téglákkal, vagy béléstestekkel töltik ki a födémgerendák közét.
A födém burkolataként hanglágy anyaggal elválasztott faburkolat, vagy igény esetén könnyűbetonra fektetett kerámiaburkolat is helyezhető.
A könnyűvályog  ebben az esetben hőtároló és hangszigetelő anyagként funkcionál.
Műszaki adatok, táblázatok a vályogépítés szerkezeteiről és anyagairól Németországban a Dachverband Lehm e.V. szakmai szövetség mintegy szabvány előkészítésként Lehmbau Regeln címmel szabályozást jelentett  meg vályog építésről. A követekző táblázatok ezen kötetben ismertetett,  nemzetközileg elismert adatokat tartalmazzák:

 


 

 

3.2.4    Beton falazatok
A beton falas építési rendszereket a kivitelezés módja, illetve a szerkezet hőtechnikai viselkedése alapján két típusra lehet osztani:
• nagyelemes, vagy  monolit,  hőszigetelés nélküli falak,
• kiselemes, hőszigetelő elemekbe zsaluzott falszerkezetek.

3.2.4.1  Nagyelemes, hőszigetelés nélküli betonfalak
A betonfalak talán leggyakrabban alkalmazott típusa a kétoldali zsaluzatba helyszínen vasalt és betonozott falak. Ezt a faltípust 12-20 cm-es jellemző vastagságban többszintes lakó és irodaépületek építéséhez használják.
A szerkezet előnye, hogy
• kis falvastagság mellett nagy  teherbírással és merevséggel rendelkezik,
• nagy  hőtároló tömege van,
• jó hangcsillapítási, akusztikai tulajdonsága van.
Hátránya ugyanakkor, hogy
• építési költsége magas,
• kiegészítő hőszigetelést igényel,
• előállítási  energiaigénye magas,
• páragazdálkodási képessége alacsony.
A falak kivitelezése során első lépésben jellemzően szintmagas újrahasznosítható zsaluzatokat építenek ebbe helyezik el a statikai méretezés szerint szükséges vasalást, majd öntik ki betonnal a zsalu közötti teret.
A helyszíni zsaluzás mellett lehetséges beton kéregpanelek közé öntött helyszíni betonozással is falakat építeni.

 
3.2.4.1-1. kép: Kéregpanelek

 

A külső térrel  érintkező  betonfalakra  mindenképpen  hőszigetelést  kell  tenni. A 3.2.4.1-1 táblázat azt mutatja meg, hogy a külső oldali polisztirol anyagú hőszigetelés növelésével miként változik egy jellemzően 15 cm vastag betonfal hőátbocsájtási képessége.

3.2.4.1-1. táblázat: 15 cm vastag szigeteletlen beton falra tett hőszigetelés hőtechnikai hatása.

 

3.2.4.2 Kiselemes, hőszigetelő elemekbe zsaluzatba betonfalak
A „legó-rendszerű”  zsaluelemekből készített  betonfalak  egy  kicsit kilógnak a
„nehéz építési mód” kategóriából. Ugyan az elkészült fal a vasalt beton magnak köszönhetően nagy tömegű, és teherbírású, a nehéz szerkezetekre jellemző nagy hőtároló kapacitás itt  kevésbé érvényesül. A betont ugyanis két polisztirol hőszigetelés közé öntik be, amelyek az elkészült fal részét képzik. Ezek a szigetelő rétegek, különösen a belső, azonban hőtechnikailag elválasztja a környező levegőtől a beton falmagot, így annak hőtároló kapacitása csak erősen korlátosan tud érvényesülni.
Hőszigetelési tulajdonságot tekintve  azonban a szerkezek kiemelkedően jók. Az általában 5 cm-es belső és az 6-20 cm vastagságig terjedő hőszigetelés 0,27-0,12
W/m2K hőátbocsájtási tényező értéket biztosít a falaknak.

 
3.2.4.2-1. ábra Grafitos polisztirol elem beton falú építési rendszerhez [Forrás: Prokoncept]

 

3.2.5    Tömegfalak, trombe-falak
A nehéz szerkezetekből készített falazatok egy speciális fajtája, amikor a szerkezet a hőveszteségek minimalizálása mellett  a hőnyereségek maximalizálását is célul tűzi ki. Ekkor olyan nehéz, tömör anyagból (pl. vályog, tégla, beton) épülő szerkezeteket építünk üvegezett szerkezetek mögé, amelyek képesek a napenergia elnyerésére, és belső tér felé fáziskésleltetéssel történő továbbítására.

 3.2.5-1 ábra: Trombe-fal működési elve a) télen  nappal;  b) télen  este; c) nyáron
[Medgyasszay, 1995]

Megjegyzendő azonban, hogy ezen szerkezetek teljes fűtési idényben hazai klímán esetenként több energiát veszítenek, mint nyernek. Tanácsos speciális kiegészítő hőszigetelések alkalmazása (lásd transzparens hőszigetelés).

3.2.6    Kupolák, boltozatok
A kupolák és különböző boltozatok a római idők óta ismertek, alkalmazottak. Közös jellemzőjük, hogy a tömör, alapvetően nyomásra terhelhető  építőelemeket (Kövek téglák) úgy építik össze, hogy az elemek mindig egymásra támaszkodva vízszintes teherhordó szerkezeteket (értsd födémeket) tudnak kiváltani. Az egyes elemek külön-külön ugyan nem lennének képesek a födémekben ébredő húzási erők felvételére, de a teljes szerkezet már megfelel ezen igénybevételeknek is. Történeti időkben nagyobb fesztávú terek áthidalására szinte kizárólag ezt a szerkezettípust alkalmazták, amely szerkezetek azonban az acél és a vasbeton födémek elterjedése miatt kikoptak az általános építőipar eszköztárából.
Manapság egy speciális épülettípus, a földházak, dombházak építésénél egyre gyakrabban lehet ilyen szerkezetekkel találkozni.

 

 
3.2.6-1 ábra: Dombház külső képe

3.3. Könnyűszerkezet >>