Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 1/2017 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Stosowanie materiałów z gliny a mikroklimat wewnętrzny nowoczesnych budynków energooszczędnych

Technologie budowania z gliny w nowoczesnym budownictwie | Właściwości fizyczne gliny | Zastosowanie ścian glinianych w budownictwie energooszczędnym
Stosowanie materiałów z gliny a mikroklimat wewnętrzny nowoczesnych budynków energooszczędnych </br> The impact of the use of clay-based materials on the internal microclimate of modern energy saving buildings
Stosowanie materiałów z gliny a mikroklimat wewnętrzny nowoczesnych budynków energooszczędnych
The impact of the use of clay-based materials on the internal microclimate of modern energy saving buildings
Archiwum autora

Projektanci poszukują dzisiaj rozwiązań materiałowych zapewniających nie tylko niskie zapotrzebowanie na energię, lecz także zdrowy klimat wewnętrzny. Jednym z takich materiałów jest glina, dlatego w krajach wysokorozwiniętych budownictwo gliniane przeżywa swój renesans.

Glina jest jednym z najstarszych i najbardziej popularnych materiałów budowlanych. Obecnie szacuje się, że w budynkach z gliny zamieszkuje ponad 30% globalnej populacji. Techniki budownictwa z gliny są nieskomplikowane, energooszczędne i ekologiczne. 

W Polsce budownictwo z gliny ma bogatą tradycję. Od wieków stosowano glinę jako surowiec do budowy prostych budynków mieszkalnych, a także budynków sakralnych, pałacowych czy fortyfikacji.

Zobacz także: Węzły konstrukcyjne w budynkach o obniżonym zapotrzebowaniu na energię

Do lat 50. XX w. technologie budownictwa glinianego w Polsce intensywnie się rozwijały. Bloki mieszkalne ze ścianami z ziemi ubijanej, które wówczas powstawały, są eksploatowane do dzisiaj. W późniejszym okresie ograniczano rozwój ekologicznego budownictwa z gliny na rzecz budownictwa uprzemysłowionego.

Technologie budowania z gliny w nowoczesnym budownictwie

W nowoczesnym budownictwie ekologicznym glina ma zastosowanie zarówno jako element konstrukcyjny, jak i wykończeniowy. Jako materiał do budowania stosuje się masy ziemne najczęściej występujące na miejscu realizacji budynku.

Masy ziemne stosowane do wznoszenia ścian powinny zawierać do 30% gliny, a pozostałymi naturalnymi wypełniaczami są składniki mineralne i organiczne (np. słoma).

Podstawowym parametrem wytrzymałościowym gliny używanej do wznoszenia ścian budynków jest wytrzymałość na ściskanie. Parametr ten zależy przede wszystkim od zawartości wypełniaczy mineralnych, przy czym ważne tu są zarówno wielofrakcyjność, jak i kształt wypełniaczy.

Im większa wielofrakcyjność i większy udział kruszyw łamanych części mineralnych, tym wytrzymałość na ściskanie gliny jest większa. Wytrzymałość gliny na ściskanie, zależna od jej składu, wynosi 1,5–4,4 MPa [1].

ABSTRAKT

W artykule opisano właściwości gliny jako materiału budowlanego oraz zalety budownictwa z gliny. Omówiono wyniki badań mikroklimatu wewnętrznego w niskoenergetycznych budynkach mieszkalnych, w których zastosowano ściany gliniane.

The article describes the characteristics of clay as a construction material and presents the advantages of clay-based construction. Test results concerning the internal microclimate of energy saving residential buildings with clay-based walls were presented.

Najczęściej stosowaną współcześnie technologią wznoszenia ścian z gliny jest technika budowania z ziemi ubijanej. Wymaga ona ziemi bardzo piaszczystej, bogatej w żwiry i otoczaki o niewielkiej zawartości gliny (10–20%).

Po wydobyciu ziemia powinna zostać przewietrzona, a następnie zagęszczona w szalunkach. Pierwszym etapem budowy jest wykonanie fundamentów takich jak w budynkach wznoszonych technologią tradycyjną.

Na warstwie hydroizolacji poziomej układa się glinę o konsystencji suchej, niekiedy z dodatkiem słomy lub innych włókien; jest ona układana w deskowaniach (analogicznych do deskowań stosowanych w konstrukcjach żelbetowych) i warstwa po warstwie ubijana (zagęszczana) [2].

Do zagęszczania mas glinianych stosuje się zagęszczarki i ubijaki mechaniczne. Przeciętna grubość ubijanej warstwy masy glinianej wynosi 40–80 cm. Mury wznoszone tą metodą są najczęściej dobrze ubite i nie wymagają tynkowania (fot. 1).

Fot. 1. Fragment nieotynkowanej ściany wzniesionej w technologii gliny ubijanej  |  Fot. Archiwum autora

Innym materiałem na bazie gliny promowanym w nowoczesnym ekologicznym budownictwie są tynki gliniane. Obecnie produkowane są wysokiej jakości masy tynkarskie na bazie gliny jako mieszanki gotowe do stosowania. Tynki gliniane można stosować zarówno w budynkach z gliny, jak i wznoszonych z innych materiałów, w budynkach nowych i istniejących.

Asortyment (materiałowy i technologiczny) jest bogaty, dzięki czemu przy użyciu tynków glinianych można uzyskać dowolną fakturę powierzchni (od gładzi „stiuku weneckiego” przez efekty dekoracyjne po naturalną szorstkość) oraz dowolny kolor (zaleca się jednak stosowanie oferowanej przez producenta gamy kilkunastu kolorów podstawowych). Ciekawym przykładem tynku mineralnego zawierającego glinę może być tadelakt (fot. 2).

Fot. 2. Wodoodporny tynk mineralny – tadelakt, produkowany na bazie gliny

Tynki gliniane mogą znacząco poprawiać mikroklimat pomieszczeń, dlatego ze względów zdrowotnych są szczególnie zalecane do stosowania w pomieszczeniach mieszkalnych.

Stosowanie tynków glinianych jest możliwe na większości podłoży powszechnie stosowanych w budownictwie. Można je zatem aplikować na cegłach i pustakach ceramicznych, silikatowych, betonie zwykłym i komórkowym oraz na powierzchniach z gliny.

W przypadku słabego podłoża tynki gliniane układane są na siatkach podtynkowych z juty lub trzciny, czyli na materiałach całkowicie naturalnych. Dzięki znacznemu ciężarowi (15–18 kg/m2 przy warstwie tynku gr. 1 cm) i dużej pojemności cieplnej tynki gliniane mogą poprawiać akumulacyjność cieplną ścian.

Właściwości fizyczne gliny

Glina, tak jak inne porowate materiały budowlane, ma właściwości sorpcji wilgoci z powietrza oraz jej oddawania, dzięki czemu może wpływać na regulowanie wilgotności względnej wewnątrz budynków. Możliwość regulacji wilgotności względnej powietrza wewnętrznego zależy nie tylko od parametrów sorpcyjnych materiałów budowlanych zastosowanych w pomieszczeniach, ale przede wszystkim od szybkości, z jaką dany materiał może pochłaniać czy oddać wilgoć z i do otoczenia.

Glina, w porównaniu z innymi materiałami budowlanymi, nie tylko ma bardzo dobre właściwości sorpcyjne, lecz także może bardzo szybko pochłaniać wilgoć z otoczenia (rys. 1).

Rys. 1. Krzywe sorpcji przykładowych materiałów budowlanych badane na próbkach o gr. 115 mm przy temp. 21°C i wzroście wilgotności względnej powietrza w otoczeniu z 50% do 80% [2]  |  Fot. G. Minke

W ciągu 48 godz. warstwa gliny ilastej gr. 15 mm przy zmianie wilgotności względnej z 50% do 80% i przy temp. 21°C może zaabsorbować 300 g wody na 1 m2 (rys. 2).

Rys. 2. Krzywe sorpcji przykładowych materiałów budowlanych badane na próbkach o gr. 15 mm przy temp. 21°C i wzroście wilgotności względnej powietrza w otoczeniu z 50% do 80% [2]  |  Fot. G. Minke

Zgodnie z badaniami opublikowanymi w „Das neue Lehmbau-Handbuch. Baustoffkunde, Konstruktionen, Lehmarchitektur” [2] w przypadku masywnych przegród glinianych przez pierwsze 24 godz. przyrost wilgotności warstw obserwowany jest jedynie na wierzchnich warstwach przegród gr. 2 cm.

Przeczytaj: Ile kosztuje wzniesienie budynku jednorodzinnego w standardzie niskoenergetycznym?

Wynika z tego, że tak grubość warstwy glinianej w postaci tynku może poprawiać stabilność wilgotności względnej w pomieszczeniach. Na podstawie badań [2] stwierdzono również, że malowanie powierzchni glinianych w przypadku odpowiedniego doboru farb praktycznie nie zmienia właściwości sorpcyjnych przegród.

Farby wapienne, farby klejowe oraz malowanie kazeinowe jedynie w nieznacznym stopniu opóźniają absorpcję wilgoci testowanego tynku glinianego. Farba dyspersyjna na bazie sztucznej żywicy zmniejszyła wchłanianie wilgoci po 2 dniach o ok. 13%, dwie warstwy farby lateksowej – o 38%, a pojedyncza warstwa farby z oleju lnianego – nawet o 50%.

Kolejną ważną cechą materiałów stosowanych do wznoszenia ścian jest ich pojemność cieplna. Pojemność cieplna przegrody budowlanej to zdolność akumulowania ciepła przez określony czas w celu wykorzystania go w okresie późniejszym. Zależy ona głównie od masy przegrody oraz od materiału, z jakiego jest wykonana. Właściwa pojemność cieplna jest iloczynem gęstości objętościowej i ciepła właściwego materiału.

RYS. 3. Zestawienie właściwej pojemności cieplnej typowych materiałów budowlanych używanych do wznoszenia ścian

Pojemność cieplną typowych materiałów budowlanych obliczoną na podstawie danych opublikowanych w pracy „Budownictwo ogólne” [3] przedstawiono na rys. 3.

Podstawowe właściwości fizyczne gliny i innych materiałów tradycyjnie stosowanych do budowy ścian zestawiono w tabeli.

Tabela. Właściwości fizyczne gliny i innych materiałów (według PN-EN 12524:2003 [4] i materiałów ITB [za: 3])

Zastosowanie ścian glinianych w budownictwie energooszczędnym

W nowoczesnych budynkach o niskim zapotrzebowaniu na energię podstawowym problemem jest zapewnienie dobrego mikroklimatu wewnętrznego. W takich budynkach stosowana jest najczęściej mechaniczna wentylacja regulująca dopływ świeżego powietrza do wnętrza.

W okresie zimowym w pomieszczeniach mieszkalnych obserwuje się wilgotność względną powietrza nawet poniżej 30% przy temp. zbliżonej do 21°C. Tak niska wilgotność względna powietrza obniża komfort użytkowania pomieszczeń, a także może niekorzystnie oddziaływać na zdrowie.

Jednym ze sposobów zapewnienia komfortowej wilgotności względnej może być zastosowanie w niskoenergetycznych budynkach mieszkalnych ścian glinianych. Takie ściany ze względu na właściwości sorpcyjne mogą szybko akumulować wilgoć z otoczenia i w okresach suchych być naturalnym regulatorem jakości powietrza wewnętrznego.

Równocześnie masywne ściany w okresie letnim wolniej się nagrzewają i dlatego zapewniają korzystny klimat wewnętrzny w budynkach [5]. Przykładowe wyniki badań klimatu wewnętrznego w okresie letnim (od 8.09.2012 do 16.09.2012) w budynku z gliny pokazano na rys. 4, 5 i 6.

Rys. 4. Zmiany temperatury powietrza wewnątrz budynku z gliny oraz na zewnątrz budynku w analizowanym okresie badawczym  |  Fot. Archiwum autora

W budynkach energooszczędnych i pasywnych ściany zewnętrzne powinny zapewniać wysoką izolacyjność cieplną – wartość współczynnika przenikania ciepła U powinna wynosić od 0,20 do 0,10 W/(m2·K) [6].

Rys. 5. Zmiany wilgotności względnej powietrza w budynku ze ścianami z gliny oraz na zewnątrz budynku w analizowanym okresie badawczym  |  Fot. Archiwum autora

Glina stanowiąca materiał warstwy konstrukcyjnej ścian ze względu na wysoką wartość współczynnika przewodzenia ciepła (tabela) wymaga zastosowania warstw izolacji termicznej w celu zapewnienia odpowiedniej ciepłochronności przegród. Dodatkowo ze względu na niski opór dyfuzyjny warstw gliny termoizolację stosowaną na ścianach zewnętrznych należy dobierać spośród materiałów o strukturze dyfuzyjnie otwartej.

Rys. 6. Rozkład wskaźnika statystycznego odczuwania ciepła PMV zmierzonego w budynku z gliny w poszczególnych dniach pomiaru  |  Fot. Archiwum autora

Ze względu na dobre parametry wytrzymałościowe gliny do warstwy konstrukcyjnej można mocować warstwy termoizolacji w technologii zbliżonej do systemowych rozwiązań ETICS. Trwałość takiego rozwiązania została sprawdzona podczas realizacji budynku firmy Formes kilkanaście lat temu w Zielonkach k. Krakowa (fot. 3).

Fot. 3. Widok budynku wzniesionego w technologii gliny ubijanej ze ścianami zewnętrznymi izolowanymi wełną mineralną  |  Fot. Archiwum autora

Przykładowe rozwiązania ścian zewnętrznych z gliny o wartości współczynnika przenikania ciepła niższej niż 0,15 W/(m2·K) pokazano na rys. 7–9.

ZOBACZ TAKŻE
Jak obniżyć koszty ogrzewania budynku?
Jak obniżyć koszty ogrzewania budynku?
Pobierz ZA DAMO PDF!

Rys. 7–9. Przykłady ścian budynków pasywnych i energooszczędnych z zastosowaniem różnych materiałów izolacyjnych: ściana izolowana wełną mineralną (7), ściana izolowana płytami z włókna drzewnego (8), ściana izolowana granulatem celulozowym z warstwą elewacyjną mocowaną na ruszcie drewnianym (9): 1 – ściana konstrukcyjna z gliny ubijanej, 2 – płyty z wełny mineralnej, 3 – tynk cienkowarstwowy, 4 – płyty pilśniowe z włókna drzewnego, 5 – izolacja natryskowa z celulozy, 6 – wiatroizolacja, 7 – okładzina z desek  |  Fot. Archiwum autora

Podsumowanie

Ściany z gliny stanowią ciekawe rozwiązanie materiałowe w nowoczesnym budownictwie energooszczędnym. Mogą one poprawiać zarówno estetykę wnętrza, jak i klimat wewnętrzny budynków.

Glina jako materiał naturalny doskonale wpisuje się w nurt budownictwa ekologicznego i w powiązaniu z nowoczesnymi materiałami izolacyjnymi może być z powodzeniem stosowana w budownictwie jako alternatywa dla przemysłowo produkowanych materiałów murowych.

* Wartość współczynnika oporu dyfuzyjnego według „Das neue Lehmbau-Handbuch. Baustoffkunde, Konstruktionen, Lehmarchitektur” [2]

Prezentowane badania zostały przeprowadzone w ramach tematu nr L-1/219/DS/2012 sfinansowanego z dotacji na naukę przyznanej przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz tematów L-1/502/2012 i MARR/1671/2012/DZPP sfinansowanych przez Małopolską Agencję Rozwoju Regionalnego S.A.

Literatura

  1. T. Kelm, D. Długosz-Nowicka, „Budownictwo z surowej ziemi. Idea i realizacja”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2011.
  2. G. Minke, „Das neue Lehmbau-Handbuch. Baustoffkunde, Konstruktionen, Lehmarchitektur”, Ökobuch Verlag, Staufen by Freiburg 2001.
  3. P. Klemm, „Budownictwo ogólne”, Tom II, „Fizyka budowli”, Arkady, Warszawa 2007.
  4. PN-EN 12524:2003, „Materiały i wyroby budowlane. Właściwości cieplno-wilgotnościowe. Tabelaryczne wartości obliczeniowe”.
  5. M. Kucypera, H. Nowak, „Modelowanie energetycznego bilansu domu jednorodzinnego z pasywnym systemem słonecznych zysków bezpośrednich”, „Energia i Budynek”, nr 7–8/2009, s. 28–34.
  6. M. Grudzińska, „Ściany zewnętrzne w budynkach o obniżonym zapotrzebowaniu na energię”, „IZOLACJE”, nr 3/2012, s. 18–23.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 9/2013

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


NOWOŚĆ w izolacjach instalacji niskotemperaturowych »

Ilość budynków z instalacjami chłodzenia rośnie systematycznie. Coraz większa ilość instalacji to większa... czytaj dalej »

 


Zarabiaj pieniądze sprzedając prąd »

Nie wiesz ile kosztuje strop lub jaki strop wybrać?

Wszystkie znane obecnie źródła energii, poza energią geotermalną i atomową, są pośrednio efektem działania promieniowania słonecznego... czytaj dalej »

Budujesz dom? Poznaj systemy stropowe, wybierz najlepszy i wyceń bezpłatnie » czytaj dalej »

Ciepła podłoga bez styropianu?


Obecnie coraz częściej wykonuje się podłogę na gruncie na podbudowie z keramzytu. Jedna warstwa tego lekkiego kruszywa zastępuje trzy tradycyjne: podsypkę piaskową, podłoże betonowe oraz materiał do izolacji termicznej. czytaj dalej »

 


Jak szybko naprawić uszkodzenia na powierzchni dachu?

Jaką farbę elewacyjną wybrać?

Na płaskich dachach papowych - zwłaszcza w trakcie lub tuż po okresie zimowym - można zaobserowować dwa zasadnicze rodzaje uszkodzeń. Są to z jednej strony... czytaj dalej » Jakich farb fasadowych użyć, jak przygotować powierzchnię pod malowanie i jakie efekty można uzyskać na elewacji? czytaj dalej »

 

Termoizolacja ścian od wewnątrz - na co zwrócić uwagę?

Skuteczna termoizolacja przegród budowlanych gwarantuje znaczne obniżenie kosztów związanych z eksploatacją budynku... czytaj dalej »


Czego użyć do mocowania termoizolacji?

Jak ograniczyć zużycie energii w budynkach?

Łączniki do termoizolacji to ważny element zapewniający stabilność układu ociepleniowego. Powinny być dobrane z uwzględnieniem rodzaju podłoża, ciężaru systemu oraz... czytaj dalej » Aby ograniczyć zużycie energii w budynkach, należy zadbać nie tylko o odpowiedni komfort cieplny jesienią i zimą… czytaj dalej »

Posadzki do każdego typu pomieszczeń. Zobacz prezentacje »

 czytaj dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Synthos S.A. Synthos S.A.
Grupa Kapitałowa Synthos S.A. jest jednym z największych producentów surowców chemicznych w Polsce. Spółka jest pierwszym w Europie...
5/2018

Aktualny numer:

Izolacje 5/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Fundamenty w budynkach jednorodzinnych
  • - Ognioochronne powłoki malarskie
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.