Rakennusfysiikan professori, tekn. toht. Juha Vinha
Lausunto kevytbetonirakenteiden rakennusfysikaalisesta toiminnasta >


Yksiaineisen ja kerroksellisen seinärakenteen erot

Yksiaineinen massiivinen kevytbetonirakenne on oikein toteutettuna kosteusteknisesti turvallisempi kuin ns. kerroksellinen seinärakenne, jossa on erillinen lämmöneristekerros rakenteen sisällä. Tämä pätee erityisesti sellaisiin rakenteisiin, joissa lämmöneristeenä on käytetty avohuokoista ilmaa läpäisevää eristettä, kuten mineraalivillaa tai puukuitueristettä.

Tämä johtuu siitä, että erillinen tehokas lämmöneristekerros muuttaa rakenteen yli vallitsevaa lämpötilakenttää siten, että eristekerroksen ulkopinnassa lämpötila on huomattavasti alhaisempi kuin vastaavassa kohdassa yksiaineisella materiaalilla toteutetussa rakenteessa. Alhaisempi lämpötila nostaa huokosilman suhteellista kosteutta lämmöneristeen ulkopinnassa, jolloin rajapinnassa voi esiintyä herkemmin mikrobien kasvulle otollisia olosuhteita tai kosteus voi tiivistyä rajapintaan. Myös mahdolliset kosteusvuodot kulkeutuvat rakenteissa tyypillisesti materiaalikerroksien välisiin rajapintoihin. Lisäksi mikrobeja ja homeitiöitä pääsee tyypillisesti näihin materiaalien välisiin rajapintoihin rakenteiden tekovaiheessa. Yksiaineisessa rakenteessa ei ole erillisiä rajapintoja, joissa esiintyisi suuria suhteellisia kosteuksia tai joihin kosteus kerääntyisi. Yksiaineisen tiiviin materiaalin sisällä, jollainen kevytbetoni on, ei kasva myöskään mikrobeja, koska niitä ei pääse materiaalin sisälle tekovaiheessa tai jälkeen päin.

Yksiaineisessakin rakenteessa esiintyy toki korkeita kosteuspitoisuuksia ja huokosilman suhteellisia kosteuksia, vaikka rakenteessa ei olekaan erillisiä rajapintoja. Kevytbetonilla tällainen tilanne on varsinkin rakentamisen aikana ja sen jälkeen, kun rakenteet sisältävät paljon ylimääräistä kosteutta. Myös käytön aikana kevytbetonin huokosilman suhteellinen kosteus voi nousta ajoittain korkeaksi varsinkin rakenteen ulkopinnan lähellä. Tästä kosteudesta ei ole kuitenkaan haittaa, koska mikrobit eivät kasva materiaalin sisällä. Kevytbetonissa on lisäksi riittävästi ns. suojahuokosia, että rakenteessa oleva ylimääräinen kosteus ei normaalitilanteessa jäätyessään riko materiaalin huokosrakennetta /10-12/.

Rakenteiden kosteuden kestävyys ja sadesuojaus

Kevytbetoni kestää hyvin rakentamisen ja käytönaikaisia kosteusrasituksia, mikä on merkittävä etu. Tästä huolimatta on tärkeää, ettei kevytbetonirakenteisiinkaan päästetä tarpeettomasti kosteutta. Rakennusaikana kevytbetoniharkot ja -elementit tulee suojata sateelta.

Käytönaikaista saderasitusta vastaan kevytbetoniseinän ulkopintaan laitetaan rappaus, joka estää tehokkaasti sadeveden tunkeutumista kapillaarisesti syvemmälle seinä rakenteeseen. Tämä parantaa myös rakenteen lämmöneristävyyttä, koska kuivan rakenteen lämmönjohtavuus on pienempi. Kevytbetonin sisäosan kosteuden kestävyys takaa kuitenkin sen, että rakenne ei vaurioidu, vaikka rappaukseen tulisikin halkeamia tai rappausta irtoaisi rakenteen pinnasta. Yksiaineisella kevytbetonirakenteella on siten parempi vikasietoisuus kosteusvuotoja vastaan, mikä vähentää sen korjaustarvetta.

Höyrynsulku ja vesieriste

Massiivinen kevytbetonirakenne toimii samalla myös rakenteen höyrynsulkuna, joten erillistä höyrynsulkukerrosta ei tarvita rakenteen sisäpinnassa.

Kosteissa tiloissa on kuitenkin tarpeellista laittaa rakenteen sisäpintaan vedeneriste samalla tavoin kuin muissakin kivi rakenteissa, jotta valuva vesi ei pääse tunkeutumaan rakenteeseen.

Kevytbetonirakenteiden hygroskooppisuus

Kevytbetoni voi sitoa ja luovuttaa kosteutta eli se on hygroskooppinen materiaali. Kevytbetonin kosteudensitomiskykyä voidaan kuvata hygroskooppisen tasapainokosteuskäyrän avulla. Tasapainokosteus muuttuu ympäröivän ilman suhteellisen kosteuden muuttuessa. Mitä suurempi ilman suhteellinen kosteus on, sitä enemmän kevytbetoni sitoo itseensä kosteutta /4/.

Hygroskooppisuutensa ja suuren kosteudensitomiskykynsä ansiosta kevytbetonirakenteet voivat tasata sisäilman suhteellisen kosteuden vaihteluja. Sisäilman ollessa kosteata vesihöyryä sitoutuu kevytbetonirakenteisiin ja vastaavasti sisäilman kuivuessa kosteutta siirtyy rakenteista takaisin sisäilmaan. Rakenteen sisäpintaan laitettava laastipohjainen tasoite ei muuta rakenteen kosteusteknistä toimintaa, vaan vesihöyry pääsee siirtymään hyvin sen läpi.

Kosteusolosuhteiden tasaamisesta on etua Suomen ilmastossa erityisesti talviaikaan, jolloin se vähentää kuivia sisäilman olosuhteita. Käytännössä hygroskooppisista materiaaleista tehdyt huonekalut, tekstiilit, vaatteet ja kirjat tasaavat kuitenkin myös sisäilman kosteusolosuhteita, jolloin rakenteiden synnyttämä lisävaikutus on usein melko pieni. Myös ilmanvaihto ja erityisesti koneellinen tulo-poistoilmanvaihto alentavat kosteusolosuhteiden vaihteluita. TTY:n tutkimuksissa on todettu, että massiiviset rakenteet tasaavat sisäilman suhteellisen kosteuden vaihteluita jonkin verran lähinnä kesäaikaan verrattuna puurankarakenteisiin taloihin /13, 14/. Siinä tapauksessa, että sisätiloissa ei ole merkittävästi muuta hygroskooppista materiaalia, rakenteiden vaikutus korostuu.

Yläpohjan lisälämmöneristys

Kevytbetonirakenteisessa yläpohjassa käytetään lisälämmöneristettä rakenteen yläpuolella, jotta rakennepaksuutta saadaan siellä pienennettyä. Yläpohjarakenteena on tyypillisesti tuulettuva puurakenteinen yläpohja (ks. kuvat lja 4). Koska lämmöneriste on kevytbetonin ulkopuolella, toimii yläpohjarakennekin sisäilman lämpö- ja kosteusolosuhteiden tasaamisessa vastaavalla tavalla kuin ulkoseinä. Sen sijaan yläpohjarakenne ei varaa ulkopuolen auringonsäteilystä tulevaa lämpöä, jolloin sen energiankulutus on lähellä laskennallista arvoa.

Kosteusteknisen toiminnan kannalta on oleellista, että lisälämmöneriste sijaitsee kevytbetonirakenteen ulkopuolella. Tällöin kevytbetoni sijaitsee kuivissa ja lämpimissä olosuhteissa. Lisäksi vaikka lämpötila onkin alahainen lämmöneristeen ulkopinnassa, tämä rajapinta on tuulettuva, jolloin ylimääräinen kosteus pääsee tuuletusilman mukana pois vesikatteen alta.

Kuva 4. Esimerkki kevytbetoniementeistä tehdyn yläpohjan ja ulkoseinän liitoksesta. /15/.

Puurakenteinen yläpohja ja vesikate toimivat tässä tapauksessa kosteusteknisesti samalla tavoin kuin muissakin tällä ratkaisulla tehdyissä rakennuksissa. Yleisesti ottaen hyvin lämpöeristetyn puurakenteisen yläpohjan kosteusteknistä toimintaa voidaan parantaa vielä laittamalla kantavien puu rakenteiden ja vesi katteen väliin lämmöneristekerros, jolloin myös kantavat puurakenteet sijaitsevat lämpimämmissä ja kuivemmissa olosuhteissa.

Maanvastaiset ulkoseinät ja alapohjarakenteet

Maanvastaiset ulkoseinät tehdään joko kevytbetonielementeistä tai vaihtoehtoisesti kevytsoraharkoista, joiden ulkopintaan laitetaan perusmuurilevy. Kevytbetonielementeissä saumojen kohdalle ulkopintaan laitetaan lisäksi bitumikermikaistat (kuva 5). Kevytsoraharkkorakenteess_a ulkopinta tasoitetaan ennen perusmuurilevyn laittaa. Tässä tapauksessa rakenteen ulkopuolelle laitetaan vielä erillinen solumuovilämmöneriste. Perusmuurilevy estää maasta tulevan kosteuden tunkeutuminen rakenteisiin ja sallii kosteuden poistumisen rakenteesta. Sisäpinta tehdään vastaavalla tavalla kuin ulkoseinissä, jolloin se mahdollistaa lämpö- ja kosteusolosuhteiden tasaamisen.

Kuva 5. Esimerkki kevytbetonielementeistä tehdystä maanvastaisesta ulkoseinästä. /16/

Alapohjarakenteena käytetään tyypillisesti solumuovieristeellä lämpöeristettyä maanvastaista betonilaattaa, joka on nykyinen valtarakenne ja sen kosteustekninen toiminta on todettu käyttötilanteessa erittäin hyväksi. Oleellista on, että betonilaatan annetaan kuivua riittävästi ennen pinnoittamista rakennusaikana. Lisäksi rakenteen liitokset ja läpiviennit tulee tiivistää huolellisesti hyvän ilmatiiviyden saavuttamiseksi, koska rakenteen alapuolella kapillaarikatkokerroksena nykyisin käytettävä sepeli päästää hyvin ilmaa läpi.

Alapohjarakenteena voidaan käyttää myös ryömintätilaista ala pohjaa, joka voidaan toteuttaa joko kevytbetonielementeillä tai ontelolaatoilla. Rakennepaksuuden pienentämiseksi tässäkin rakenteessa käytetään solumuovieristettä lisälämmöneristeenä. Yleensä lisälämmöneriste laitetaan kevytbetonielementtien tai ontelolaattojen yläpuolelle, ja sen yläpuolelle tehdään pintalaatta betonista. Rakenteen kosteusteknisen toiminnan kannalta on kuitenkin parempi, että pääosa lämmöneristeestä sijoitetaan kantavien rakenteiden alapuolelle, jolloin kantavat rakenteet ovat lämpimissä ja kuivissa olosuhteissa. Tämäkin eristysvaihtoehto on tilaajan mukaan saatavissa ryömintätilaiseen alapohjaan. Muilta osin ryömintätilainen alapohja toteutetaan vastaavalla tavalla kuin yleensäkin nykyisiä ohjeita noudattaen.