Konstrukcja każdego domu składa się z trzech podstawowych elementów: ścian, stropów i dachu. Ściany zewnętrzne i dach tworzą bryłę budynku i osłaniają pomieszczenia przed działaniem środowiska zewnętrznego oraz czynników atmosferycznych. Wszelkie wymagania w zakresie ścian – między innymi – spełniają wyroby silikatowe.
|
||||
|
||||
Produkcja wyrobów silikatowych
Wyroby silikatowe są stosowane w budownictwie już ponad 100 lat. Ich przemysłowa produkcja została podjęta w Niemczech w 1890 r. i wzrastała szybko. W 1900 r. wyniosła 300 mln NF, przed I wojną światową 1500 mln NF, przed II 2500 mln NF, w 1994 6 mld NF, a w 2000 r. zmniejszyła się do ok. 3,5 mld NF.
W Polsce największa produkcja była w 1980 r. i wyniosła 1246 mln j.t. Później zaczęła spadać i wyniosła w 1999 r. ok. 400 mln j.t.
Silikaty to ekologiczny materiał budowlany, produkowany z naturalnych surowców: piasku, wapna i wody; materiał ten jest wolny od szkodliwych związków. Posiadają one najmniejszą wśród materiałów budowlanych (poza drewnem i gipsem) promieniotwórczość naturalną.
Do ich produkcji potrzeba niewiele energii cieplnej. Wytwarzane są one w zautomatyzowanych zakładach, według sprawdzonej technologii, dzięki czemu osiągają wysoką jakość oraz charakteryzują się wieloma korzystnymi właściwościami. Znajdują zastosowanie przy wykonawstwie różnorodnych ścian we wszystkich rodzajach budownictwa.
|
|
||
| Rys. 2. Kolorowe cegły silikatowe | Rys. 3. Cegły elewacyjne połówkowe łupane |
Walory silikatów i asortyment produkcji
Wyroby silikatowe nadają się przede wszystkim do wykonywania zewnętrznych ścian nośnych o różnej grubości, w szczególności do ścian warstwowych z materiałem termoizolacyjnym, a także do wykonywania elewacji budynków.
Posiadają między innymi następujące zalety:
– wytrzymałość na ściskanie 5–25 MPa,
– odporność na działanie mrozu: 25–50 cykli zamrażania i odmrażania,
– zdolność akumulacji cieplnej, paroprzepuszczalność, możliwość stworzenia korzystnego mikroklimatu w pomieszczeniach,
– odporność na korozję biologiczną,
– odporność na działanie niekorzystnych czynników atmosferycznych,
– wysoką odporność ogniową i dobrą izolacyjność akustyczną,
– dużą dokładność wymiarów i dobrą przyczepność do zapraw.
Do budowy ścian zewnętrznych produkowane są wyroby zarówno w kolorze naturalnym, jak i barwione. Wytwarzane są cegły pełne, pustaki drążone różnej wielkości, bloki wielkowymiarowe, kształtki i płytki elewacyjne (gładkie, łupane i młotkowane) oraz różne wyroby specjalne.
|
|
| Rys. 4. Pustaki silikatowe a) 2NFD, b) 3NFD, c) 6NFD | |
|
|
| Rys. 5. Bloki silikatowe a) BSD 180, b) BSD 250 |
Zgodnie z PN-B-12066:1998 „Wyroby budowlane silikatowe, cegły, bloki, elementy” – rozróżnia się 6 grup wyrobów do murowania.
– zwykłego, ze spoinami zwykłymi (A) i pocienionymi (B);
– na suchy styk, ze spoinami poziomymi zwykłymi (C) i pocienionymi (D);
– na wpust/wypust, ze spoinami poziomymi zwykłymi (E) i pocienionymi (F).
W zależności od wytrzymałości na ściskanie wyroby podzielono na klasy od 5 do 60, a w zależności od gęstości objętościowej na sortymenty od 1,0 do 2,2.
Wyroby powinny mieć wymiary nominalne różne dla wyrobów tradycyjnych (długość n 250 mm) oraz dla wyrobów modularnych (długość n 100+88 mm). Mogą też mieć wymiary mieszane, częściowo tradycyjne i częściowo modularne.
Zmiana Az2 z 25.08.2000 do PN-B-12066:1998 określa ogólnie, że wymiary wyrobów powinny obejmować co najmniej wymiary nominalne przyłączeniowe: długość 1, szerokość b, oraz wysokość h.
PN-B-12054:1996 – „Wyroby budowlane silikatowe. Kształtki ścienne, pustaki wentylacyjne, pustaki ogrodzeniowe” ustala dla tych wyrobów klasyfikację i wymagania oraz określa cechy zewnętrzne i cechy fizyczne.
|
|
| Rys. 6. Niektóre niemieckie wyroby silikatowe | |
|
|
| Rys. 7. Płytki silikatowe elewacyjne a) białe b) kolorowe c) łupane d) młotkowane |
|
|
|
| Rys. 8. Kolorowe cegły silikatowe elewacyjne łupane i maszyna do łupania cegieł |
Zgodnie z zarządzeniem Dyrektora Polskiego Centrum Badań i Certyfikacji z dnia 20 maja 1994 r., pustaki i bloki silikatowe (wapienno-piaskowe) podlegają obowiązkowi certyfikacji na znak bezpieczeństwa „B”, a na podstawie rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 lipca 1998 r. wszystkie wyroby silikatowe (zarówno krajowe jak i importowane) przed wprowadzeniem do obrotu podlegają obowiązkowi oznaczania znakiem budowlanym dopuszczenia wyrobu do obrotu i powszechnego stosowania w budownictwie.
Tabela 1. Podstawowy asortyment wyrobów silikatowych
| Wyrób | Wymiary (mm) | Klasa | Masa (kg) | Zastosowanie |
| Cegły pełne Pustaki 2NFD |
250×120×65 250×120×138 |
7,5; 10; 15 7,5; 10; 15 |
ok. 3,6 i 3,5 ok. 6,2 i 4,8 |
do ścian zewnętrznych i wewnętrznych oraz elewacyjnych bez tynkowania |
| Pustaki 3NFD Pustaki 6NFD |
250×120×220 250×250×220 |
7,5; 10; 15 7,5; 10; 15 |
ok. 9,6 ok. 19,0 |
do ścian zewnętrznych i wewnętrznych i działowych oraz elewacyjnych bez tynkowania |
| Bloki BSD 180 Bloki BSD 250 |
500×180×220 500×250×220 |
10; 15; 20 10; 15; 20 |
ok. 25,0 ok. 33,0 |
do ścian konstrukcyjnych zewnętznych i wewnętrznych |
| Pustaki wentylacyjne PSW i PSU | 250×250×220 | 7,5; 10; 20 | ok. 18,0 | do budowy przewodów wentylacyjnych |
| Kształtki KSP ścienne (pełne) KSD (drążone) |
250×65×138 250×65×220 250×80×138 250×80×220 |
7,5; 10; 15; 20 | ok. 5,2
ok. 8,4 |
do ścian działowych lub elewacji |
| Płytki Typ A elewacyjne łupane Typ B Typ C |
250×65×10 250×65×20 250×65×30 250×120×32,5 250×220×32,5 |
– | – | do elewacji i okładzin wewnętrznych |
| Cegły elewacyjne połówkowe łupane | 250×60×60 | – | ok. 1,8 | do elewacji |
Znak budowlany uzyskuje się w oparciu o certyfikat „B”, lub deklarację zgodności z odpowiednią Polską Normą względnie aprobatą techniczną.
PN-B-12062:1997 „Elementy budowlane elewacyjne silikatowe” obejmuje kształtki silikatowe gładkie, łupane lub młotkowane oraz płytki silikatowe elewacyjne. W normie określone są cechy zewnętrzne kształtek i płytek oraz ich własności fizyczne: gęstość objętościowa nie większa niż 2,0 kg/dm3 dla kształtek pełnych i 1,6 kg/dm3 dla kształtek drążonych, nasiąkliwość nie większa niż 16% i odporność na zamrażanie/odmrażanie – 25 cykli.
|
||
| Rys. 9. Ściana dwuwarstwowa z pustaków silikatowych ocieplana styropianem różnej grubości a) przekrój ściany b) przykład rozwiązania nadproża c) przykład wieńca stropowego nad ścianą piwnic |
||
|
||
| Rys. 10. Ściana trójwarstwowa – ściana nośna z pustaków 3NFD – izolacja ze styropianu – elewacja z pustaków 3NFD |
Rys. 11. Ściana czterowarstwowa – ściana nośna z pustaków 6NFD – izolacja ze styropianu – szczelina powietrza – elewacja z pustaków 3NFD |
|
Rodzaje ścian zewnętrznych
Ściany zewnętrzne mają odpowiednią wytrzymałość i trwałość. Chronią nas przed opadami atmosferycznymi, wiatrem i hałasem oraz muszą posiadać dobrą izolacyjność cieplną, zabezpieczającą pomieszczenia zarówno przed niską temperaturą w zimie, jak i wysoką w lecie.
Ściany zewnętrzne powinny być zabezpieczone przed zawilgoceniem oraz posiadać odpowiednią odporność ogniową.
Ściany zewnętrzne mogą być murowane tradycyjnie, kiedy zaprawą wypełnia się zarówno poziomą jak i pionową spoinę między wyrobami. Zastosowanie bloków ściennych umożliwiło murowanie na suchy styk, gdy spoiny poziome zalane są zaprawą (jak przy murowaniu zwykłym), a spoiny pionowe tworzy zaprawa zalana do otworów na styku wyrobów. Dalszy rozwój produkcji pustaków doprowadził do wytwarzania pustaków z wpustami i wypustami na płaszczyznach pionowych, wykonanymi tak dokładnie, że wpusty jednego wyrobu wchodzą w wypusty drugiego.
|
|
||
| Rys. 12. Budynki z silikatów w zakładzie produkcyjnym | Rys. 14. Domek jednorodzinny z silikatów |
Rozróżniamy następujące ściany zewnętrzne:
– nośne, obciążone stropami, dachem, wiatrem i innymi obciążeniami,
– samonośne, obciążone ścianami położonymi wyżej i wiatrem (bez obciążenia stropami i dachem),
– osłonowe, obciążone ciężarem własnym w obrębie jednej kondygnacji i ewentualnie wiatrem.
Zwiększone wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej określa rozporządzenie MSWiA z 30.09.1997 r.
PN-B-12066:1998 przewiduje stosowanie silikatów do wykonywania ścian piwnic oraz fundamentów, PN-B-03002:1999 określa, że warunkiem jest należyte zabezpieczenie przed zawilgoceniem. W praktyce zabezpieczenie przed zawilgoceniem jest często zawodne i dlatego w przypadku zewnętrznych ścian piwnic należy je wykonywać szczególnie starannie.
Tabela 2. Wytrzymałość na ściskanie kształtek gładkich
| Typ kształtek | Wytrzymałość na ściskanie nie mniejsza niż (MPa) |
| Pełne Drążone o wys. do 240 mm Drążone o wys. do 450 mm |
15 13 11 |
Spełnienie zwiększonych wymagań w zakresie izolacyjności cieplnej określonych w rozporządzeniu MSWiA praktycznie nie jest możliwe za pomocą murowanych ścian zewnętrznych jednorodnych, z ogólnie stosowanych materiałów budowlanych.
Konieczne jest wykonywanie ścian zewnętrznych warstwowych, z zastosowaniem materiałów o wysokiej izolacyjności.
Buduje się więc ściany zewnętrzne dwuwarstwowe, składające się z muru wewnętrznego z wyrobów silikatowych oraz z zewnętrznej warstwy ocieplającej z materiału o wysokiej izolacyjności (styropian lub wełna mineralna), zabezpieczonej na zewnątrz różnymi okładzinami: od tynków na siatce do różnych płytek elewacyjnych. Współczynnik przenikania ciepła przez taką ścianę bez otworów, w zależności od grubości muru i warstwy izolacji wynosi U0 = 0,3–0,17 W/(m2K).
Drugim rozwiązaniem są ściany trójwarstwowe, składające się z konstrukcyjnego muru wewnętrznego z wyrobów silikatowych, z warstwy izolacyjnej – najczęściej ze styropianu lub wełny mineralnej oraz z muru elewacyjnego wykonanego z wyrobów w kolorze naturalnym, względnie z kolorowych silikatowych cegieł lub bloczków o współczynniku przenikania ciepła dla takich ścian bez otworów: U0 = 0,25–0,244 W/(m2K).
Stosując dodatkowo między elewacyjnym murem zewnętrznym a warstwą izolacji szczelinę powietrzną otrzymuje się ścianę czterowarstwową, o dużej izolacyjności cieplnej.
|
|
| Rys. 13. Budynki z silikatów z kolorowymi elewacjami: a) bloki mieszkalne, b) kolorowa elewacja bloku, c) portiernia z kolorowych silikatów |
Ważną sprawą jest unikanie mostków termicznych. Należy stosować takie ocieplenie wieńcy stropów i nadproży nad oknami, aby nie występowały przerwy w izolacji, które powodują bardzo duże straty ciepła.
Ściany czterowarstwowe ze szczeliną powietrzną powinny w dolnej części posiadać kratki wentylacyjne dla umożliwienia cyrkulacji powietrza i ewentualnego wypływu wody, która dostałaby się do szczeliny.
Izolacyjność akustyczna ścian silikatowych
Izolacyjność akustyczna ścian zewnętrznych zależy od połączonych z nimi ścian wewnętrznych i stropów, ponieważ dźwięki przenikają przez wszystkie przegrody.
Wymagania normowe uwzględniają więc wpływ bocznego przenoszenia dźwięku na ściany zewnętrzne.
Izolacyjność określa się za pomocą wskaźnika ważonego izolacyjności akustycznej właściwej Rw w dB.
Wskaźnik ten powiększa się o wielkość C zależną od hałasu bytowego wewnętrznego i o wielkość Ctr w przypadku hałasu zewnętrznego (np. od komunikacji drogowej). Czyli odpowiednio otrzymany wskaźnik RA1 dla przegród wewnętrznych i RA2 dla ścian zewnętrznych.
W zależności od rodzaju budynku i pomieszczeń w budynku norma PN-B-02151-3:1999 określa wymagania w stosunku do izolacyjności akustycznej przegród zewnętrznych dla ścian z oknami RA2 ³ 20–38 dB, a dla ścian bez okien RA2 = 30–48 dB.
Generalnie izolacyjność akustyczna jest proporcjonalna do masy przegrody, ale zależy ona także od kształtu i wielkości drążeń pustaków.
Ściana otynkowana posiada lepszą izolacyjność akustyczną i cieplną; ocieplona wszakże styropianem, lepszą izolacyjność cieplną i gorszą akustyczną. Również ściana ocieplana płytami gipsowo-kartonowymi, ma gorszą izolacyjność akustyczną, ponieważ płyty nie przylegają dokładnie do ściany i powstaje rezonans zwiększający przenikanie dźwięków.
Należy uszczelniać źródła przecieków hałasu przez mostki akustyczne, ponieważ nawet kilka mostków w istotny sposób zmniejsza izolacyjność akustyczną ściany.
Tabela 3. Wymagania izolacyjności cieplnej dla ścian zewnętrznych – U max W/(m2K)
| Rodzaj ściany | Budynek mieszkalny w zabudowie jednorodzinnej | Budynek użyteczności publicznej | Budynek przemysłowy |
| ściany zewnętrzne: a) przy t1 > 16°C: o budowie warstwowej, z izolacją materiałem o wsp. przewodzenia ciepła l £ 0,05 W/(mK), pozostałe, b) przy t1 £ 16°C |
0,30 0,50 |
0,45 1) 0,70 |
0,45 1) 0,75 1) |
| t1 – temperatura obliczeniowa w pomieszczeniu wg PN lub określana indywidualnie w projekcie technologicznym 1) – ściany pełne 2) – ściany z otworami okiennymi i drzwiowymi 3) – ściany ze wspornikami balkonu przenikającymi ścianę 4) – przy t1 ≤ 8°C |
|||
Wykonywanie ścian zewnętrznych z silikatów
Do murowania ścian z większych pustaków (3 i 6NFD) oraz bloków wielkogabarytowych należy stosować małą mechanizację (małe żurawie, chwytaki itp.).
Do wykonywania murów ze spoinami zwykłymi stosuje się zaprawy cementowe z dodatkiem plastyfikatora lub cementowo-wapienne. Świeża zaprawa powinna mieć konsystencję 6–7 cm stożka pomiarowego, być dobrze urabialna i plastyczna. Nie może wykazywać tendencji do segregacji składników i wydzielania wody. Powinna dobrze przylegać do powierzchni wyrobu, a po związaniu i stwardnieniu mieć wymaganą wytrzymałość i przyczepność do łączonych wyrobów. Zaleca się marki zapraw cementowych: 50 i 80, a cementowo-wapiennych: 30, 50, 80 i 100.
Ściany z silikatów nie powinny być tynkowane, ale dokładnie spoinowane, co ma znaczenie zarówno z punktu trwałości jak i estetyki.
Jeśli przewiduje się tynkowanie ściany, to wykonuje się spoiny zagłębione o 10–15 mm od lica muru. Grubość tynków z tradycyjnych materiałów powinna wynosić co najmniej 15 mm. Tynki należy nakładać po wyschnięciu murów i stwardnieniu zapraw, ale po oczyszczeniu murów i zwilżeniu ich powierzchni wodą. Niekiedy okres od wykonania muru do jego tynkowania trwa nawet do pół roku.
Zaleca się wykonywanie murów równomiernie na całej długości. Ściany podłużne i poprzeczne powinny być wzajemnie przewiązane lub zakotwione. Mury jednej kondygnacji należy wykonywać używając takiej samej zaprawy. Podczas murowania wyroby należy zwilżyć wodą nie zawierającą związków mających szkodliwy wpływ na trwałość zaprawy i muru. Szczególnie ważne jest wykonanie spoin poziomych, gdyż one decydują zarówno o trwałości jak i izolacyjności oraz prostopadłości muru.
Ściany warstwowe wymagają użycia łączników kotwiących ze stali nierdzewnej lub innych materiałów. Głębokość osadzenia łącznika powinna być nie mniejsza niż 50 mm + 25 mm na zagięcie.
Tabela 4. Izolacyjność cieplna warstwowych ścian zewnętrznych z silikatów
| Rodzaj ściany | Gr. ściany cm | Gr. izolacji cm | Współczynnik przenikania ciepła przez ścianę pełną Uo W/(m2K) |
| ściana dwuwarstwowa z bloków BSD 180 oraz wełny dwustronnie wyprawiona |
29 31 34 37 |
10 12 15 18 |
0,3 0,26 0,21 0,18 |
| jw. ale z bloków 6NFD | 36 38 41 44 |
10 12 15 18 |
0,29 0,265 0,2 0,17 |
| ściana trójwarstwowa z bloków BSD 180 i wełny z elewacją z cegły silikatowej kolorowej 12 cm, wyprawionej od wewnątrz | 43 | 12 | 0,25 |
| jw. ale z bloków BSD 250 | 50 | 12 | 0,224 |
Łączniki należy rozmieszczać równomiernie na powierzchni ściany, nie mniej niż 4 szt./m2.
Ściany warstwowe z elewacją z wyrobów silikatowych powinny mieć przerwy dylatacyjne z uwagi na różnego typu naprężenia.
Szczególnie jest to potrzebne dla ścian elewacyjnych po stronie nasłonecznionej lub narażonych na silne działanie wiatrów. Dylatację wypełnia się elastyczną masą odporną na działanie czynników atmosferycznych lub zakrywa się listwami maskującymi.
Zaleca się również impregnowanie cokołów do wysokości ok. 50 cm powyżej przyległego terenu, ponieważ występuje tam podwyższona wilgotność powietrza, a w czasie opadów unoszą się kawałki błota i piasku. Na rynku dostępne są różne impregnaty do zabezpieczania murów.
|
|
| Rys. 15. Domek z silikatów – szczegóły wykonania elewacji |
Kierunki rozwoju silikatów
Podstawową zaletą wyrobów silikatowych obok dobrych własności technologiczno-użytkowych, jest niska energochłonność, a przez to koszty ich wytwarzania są znacznie mniejsze w porównaniu np. z kosztami produkcji wyrobów ceramiki budowlanej. Stosowanie wyrobów silikatowych tanich i o dobrych własnościach konstrukcyjnych, w połączeniu z materiałami termoizolacyjnymi, znakomicie rozszerza możliwości ich różnorodnego wykorzystania w budownictwie, w szczególności, po wprowadzeniu na rynek kolorowych wyrobów silikatowych, stanowiących doskonałe wyroby elewacyjne.
Dla zaspokojenia potrzeb budownictwa w dalszym ciągu będzie rozszerzany asortyment produkowanych wyrobów.
Nowe generacje maszyn do produkcji silikatów powodują poprawę jakości wyrobów i wytwarzanie ich z dokładnością do dziesiątych części milimetra.
Oznacza to między innymi możliwość klejenia ścian z silikatów i tym samym dalsze podnoszenie efektywności budowy.
W przyszłości aspekty ekologiczne będą miały coraz większe znaczenie.
Wyroby silikatowe wytwarzane z surowców naturalnych (piasek, wapno, woda) prostą technologią, nie obciążającą środowiska. Zwiększenie stopnia automatyzacji produkcji w Zakładach Silikatowych pozwoli na poprawę efektywności produkcji, między innymi poprzez zmniejszenie zużycia wapna, dalsze zmniejszenie zużycia energii oraz zwiększenie wydajności.
Silikaty staną się powszechnie stosowanym materiałem budowlanym we wszystkich rodzajach budownictwa.
W artykule wykorzystano zdjęcia z informatora Związku Pracodawców CBiS oraz z prospektów reklamowych Zakładów Silikatowych
Dr inż. Bohdan Pieńkowski
PPP „Cerprojekt-Cerkam” Sp. z o.o.
Warszawa
