5 Poltetut tiilet, kalkki, kipsi

9/14/2015
5. Poltetut tiilet, laastit, kipsi.
Ensin tiilirakenteista….
Huokoiset rakennusaineet jatkuvat . . .
1
9/14/2015
Varhainen tiilen käyttö Suomessa :
•
•
Muuratut tiili- ja kivirakenteet tulivat Ruotsissa käyttöön 1100luvun lopulla. Ensimmäiset tunnetut tiilirakenteet Suomen
alueella on löydetty Räntämäellä eli Koroisissa sijainneen
piispankirkon paikalla tehdyissä kaivauksissa. Kirkko
rakennettiin todennäköisesti 1200- luvun alkupuolella.
Laajemmin tiiltä ryhdyttiin käyttämään 1300-luvun alusta
lähtien kivikirkoissa ja linnoissa.
Varhaisia tiilirakenteita
–
–
–
–
–
•
•
Ahvenanmaan kirkot (Hammarland, Jomala)
Turun tuomiokirkko
Mäkilinnat (Hakoinen, Porvoon linnanmäki, Liedon Vanhalinna,
Sibbesborg)
Linnat (Kuusisto, Liinmaa, Turku, Viipuri, Hämeen linna,
Raasepori, Kastelholma)
Turun kaupunkitalot.
Aiemmin tiiliä käsin lyötäessä saveen sekoitetaan
esimuokkauksen jälkeen hiekkaa, eli sitä
laihdutetaan.Perinteisesti tämä on tehty polkemalla.
Sekoittamisen jälkeen savimassaa lyödään puiseen muottiin.
Märkä tiili viedään muotissa kuivatuspaikalle, missä se
poistetaan muotista ja jätetään kuivumaan. Osittain kuivunutta
tiiltä voidaan muotoilla sabloonalla.
Rakenteet muurattiin aina kalkkilaasteilla :
–
Luonnon kiven käyttö yhdessä poltetun
tiilen kanssa.
Hammarland
Kuusiston linnan rauniot
Poltettu (CaO) ja sammutettu kalkki (Ca(OH)2) :
• Poltettu kalkki eli kalsiumoksidi :
– Poltettua kalkkia käytetään mm. teräksenvalmistuksessa, malmien rikastamisessa, selluloosan
tuotannossa sekä käyttö- ja jäteveden
puhdistuksessa. Myös hiilivoimalaitosten
savukaasujen puhdistuksessa käytetään poltettua
kalkkia. Ja rakentamisessa.
– Poltettua kalkkia valmistetaan murskatusta ja
lajitellusta kalkkikivestä joko kierto- tai kuiluuunissa. Kalkkikivi (CaCO3) hajoaa
kalsiumoksidiksi eli poltetuksi kalkiksi (CaO) ja
hiilidioksidiksi (CO2) (kalsinoituminen) 1100 0C
lämpötilassa.
– Poltettu kalkki on uunista tullessaan palasina,
rakeina ja jauheena.
– Poltettu kalkki seulotaan eri fraktioihin ja / tai
jauhetaan hienoksi.
– Poltetun kalkin käsittely ja varastointi edellyttävät
suurta huolellisuutta, sillä kalkki on erittäin
reaktiivista. Joutuessaan kosketuksiin veden
kanssa se reagoi voimakkaasti vapauttaen lämpöä
ja muuttuu sammutetuksi kalkiksi. Kalkkilaasteissa
ja kalkkimaaleissa kalkki on sammutettua.
2
9/14/2015
Poltettu (CaO) ja sammutettu kalkki (Ca(OH)2) jatkuu . . .
• Sammutettu kalkki eli kalsiumhydroksidi :
– Sammutettua kalkkia käytetään mm. käyttö- ja
jäteveden puhdistusprosesseissa, metallurgisessa
teollisuudessa ja rakennusaineteollisuudessa.
– Sammutettua kalkkia valmistetaan lisäämällä vettä
poltettuun kalkkiin. Kalsiumoksidi reagoi veden
kanssa ja muuttuu kalsiumhydroksidiksi (Ca(OH)2),
eli sammutetuksi kalkiksi, joka on kuivaa,
puuterimaista, vaaleaa jauhetta :
• märkäsammutettu, lisäämällä kalkkiin paljon vettä
saadaan sammutettua kalkkilietettä. Hautakalkkia
saadaan jälkisäilytyksen jälkeen.
• kuivasammutettu, juuri oikea määrä, jää hienoksi
jauheeksi joka voidaan säkittää.
• hydraulinen kalkki (kovettuu kosteassa) saadaan
polttamalla rauta-, alumiini- ja piiyhdisteitä siältävää
kalkkikiveä.
– Kalkki on emäksinen ja ihoa ärsyttävä. Käytettävä
suojalaseja. PH 13 (sama kuin betonilla).
Kalkin (CaO) kiteinen
rakenne.
Kipsi ja kipsikivi (CaSO4 • 2H2O) :
•
•
•
Kipsikivi eli raakakipsi on väritön, kiderakenteinen
mineraali.
Kipsi on luonnossa suurina esiintyminä oleva
mineraali, mm. Saksassa ja Välimeren maissa.
Raakakipsi:
CaSO4 • 2 H2O
Raakakipsi, dihydraatti
sisältää 21 %
kidevettä.
•
Kalsinoitu kipsi :
CaSO4 • ½ H2O
Kalsinoinnin jälkeen,
hemihydraatti sisältää 6 %
kidevettä.
– Kalsinoinnissa kipsistä tulee valkoista pulveria.
•
Kipsislurry :
•
Valmistusvaiheessa kalsinoituun kipsiin lisätään
vettä.
Kipsiä saadaan myös hiilivoimaloiden savukaasujen rikin poistossa ( puhdasta kipsiä ).
CaSO4 • ½ H2O + H2O
•
SO2 + CaCO3 + 1/2 H2O > CaSO3 • 1/2 H2O + CO2
CaSO3 • 1/2H2O + SO2+ H2O > Ca(HSO3)2+ 1/2 H2O
Ca(HSO3)2 + O2 + 2H2O > CaSO4 • 2H2O + H2SO4
Potentiaalia
3
9/14/2015
Kipsin sisäinen rakenne :
• Kipsi kiteytyy :
– kiteytymiseen vaikuttaa kipsin epäpuhtaudet.
• Kiteiden välillä ovat heikot sidosvoimat ja
rakenne on huokoinen :
– kipsiin voi sekoittaa kalkkia, sementtiä ja
hiekkaa.
Sisäilma
Stucko-kipsin kiteitä.
Suurennus 2600 x
Kipsi on hygroskooppinen.
Pehmenee veden vaikutuksesta.
500 x
Kipsin käyttö :
• Talojen pintarakenteissa kipsillä on
suuri rooli :
– kipsikartonkilevyt.
– tasoitteet, palonsuojamassat.
• Kipsistä on tehty paljon tuotteita
rakentamiseen :
–
–
–
–
Kipsi aiheuttaa
raudan pinnalla
korroosiota :
-kiinnitykset erikoiskiinnikkeillä
kipsilevyjä (kuituvahvistus)
paloeristeitä (savea)
kipsitiiliä ja harkkoja.
koristelistoja.
Sitoutuminen erittäin nopeaa.
Erittäin lujaa jo tunnin kuluttua.
4
9/14/2015
Muuratut rakenteet :
• Tiilet :
–
–
–
–
–
Poltettu savi.
Kalkkihiekka.
Betoni.
(Kivi.)
(Puutiili)
• Harkot :
–
–
–
–
–
Kevytsorabetoni.
Kevytbetoni.
Kalkkihiekka.
Betoni.
Puuharkot.
• Laatat :
– Huokoiset laatat.
– Keraamiset.
– Sintratut.
Poltettu tiili :
• Tiili on keraaminen aine, joka syntyy, kun savea
poltetaan 950-12000 lämpötilassa.
• Keraaminen materiaali on valmistettu sintraamalla
jauhemaisista osista.
– Sintrauksella yhdistetään raaka-aineet kuumentamalla siten,
etteivät rakeet pääse sulamaan tiiviiksi massaksi.
– kuten kevytsora, kaakelit, klinkkerilaatat.
• Huokoinen materiaali, jolla on suuri puristuslujuus :
– Mutta hauras suhteessa pienen vetolujuuden takia.
– Ei kosteusmuodonmuutoksia.
– Kemiallisesti pysyvä.
• Pääraakaineena savi, lisäaineina hiekka, tiilimurska,
sahanpuru (huokoisuus):
– Kutistumisen hallinta polton aikana.
5
9/14/2015
Tiilen ominaisuuksia :
• Tiheys 600…2200 kg/m3 :
– yleisin 1400 kg/m3
• Puristuslujuus 5…55 Mpa :
– yleisin 35…35 MPa
• Taivutusvetolujuus 20% puristuslujuudesta :
– Hyvin hauras materiaali.
• Vedenimukyky ja nopeus tärkeitä muurauksen ja
toisaalta säilyvyyden kannalta :
– 0,5 … 4 kg/m2 min ja vedenimukyky 7…20%.
• Lämmönkestävyys poltetulla tiilellä on hyvä.
• Lämpöpitenemäkerroin 6 x 10-6 1/°C :
– Voidaan raudoittaa, rauta ympäröidään betonilla.
• Kemiallinen kestävyys hyvä. Laasteilla huono.
• Tiilen väri on seurausta polttoasteesta ja saven metalli-,
erityisesti rautaoksideista.
Muurattujen rakenteiden yleisiä ominaisuuksia :
+ Hyvä palonkestävyys.
+ Hyvä äänenristävyys (paino)
+ Mahdollistaa murretujen
muotojen käytön.
+ Säänkestäviä.
+ Elämättömiä, ei merkittäviä
kosteus- eikä lämpöliikkeitä.
+ Arvostettu materiaalina.
Työvoimavaltainen, kallis.
Tasainen pinta vaatii
oikaisun ja tasoituksen.
Raskas rakenne, paksu.
Ei kestä vetoa
raudoittamatta.
Kiinnitykset vaikeita.
Käytä silti
suojakäsineitä
6
9/14/2015
Tyyppimerkinnät :
• Poltetut tiilet:
–
–
–
–
NRT 270 x 130 x 75
MRT 285 x 85 x 85
PRT 257 x 123 x 57
Tulitiili 230 x 114 x 76
• Kalkkihiekkatiilet:
–
–
–
–
–
NKH 270 x 130 x 75
KH 270 x 85 x 75
MKH 285 x 85 x 85
KH dB 52 270 x 198 x 75
Kalkkihiekkaharkko
• Kalkkihiekkaharkko
– KH-harkko 285 x 285 x 185
• Kevytsoraharkko
–
–
–
–
RUH 290(590 X 290 X 190)
H 75(590 X 75 X 190)
RUH 380(590 X 380 X 190)
LTH 300 (590 x 300 x 190)
Poltetun
tiilen
valmistus :
•
Märkämenetelmä :
– Kost > 25 p-%
– Tiiliä ennen lyötäessä.
•
Puolimärkämenetelmä :
– Kost 18…20 p-%
– Tiilenvalmistus nykyään
•
Puolikuivamenetelmä :
– Kost 6…10 p-%.
– Poltossa kevyesti
sintrattava.
•
Kost 6…9 p-%
Kuivamenetelmä :
– Kost 2…6 p-%
– Tiilien on annettava
sintrautua runsaasti
polton aikana.
300…6000C
Tulistusvaihe
950…10500C
Jäähdytys
vähitellen
7
9/14/2015
Tiilirakenteiden vaurioituminen :
•
•
•
•
•
•
Tiilen ja laastin
yhteistoiminta
Pakkasvauriot.
Sateenpitävyys
Raudoitevauriot.
Kalkki ja muut suolavauriot.
”Tiilisyöpä”.
Rakenteiden painumat.
Tiilirakenteiden vaurioita :
• Onko arkkitehdilla ollut mahdollisuus vaikuttaa … ?
Lisäksi : Hyvän paimenen kirkko, Pakila
8
9/14/2015
Tiilirakenteiden liikuntasaumat :
• Lämpöliikkeiden ja tukirakenteiden liikkumisen takia
tiiliverhouksiin on hyvä tehdä liikuntasaumat :
Rakenteessa on aina liikuntasaumat, suunnitellut tai luonnonmukaiset.
Liikuntasaumaa ei saa paikata
tai peittää.
• Muuratut rakenteet kestävät kaikkia liikkeitä hyvin
huonosti :
– lämpöliikkeet, rakenteiden ja perustusten painumat.
Tiilirakenteiden liikuntasaumat jatkuu …
• Laastin ja pellin lämpöpitenemäkertoimet ovat lähes
yhtä suuria, mutta mustan
pellin nopea lämpeneminen
auringossa ja nopea
jäähtyminen yöllä iroittavat
pellin rappauksesta.
• Rapattua seinää ei voi
pinnoittaa muovimaaleilla
eikä edes sementtipohjaisilla
maaleilla, kalkkimaalit sopivat
parhaiten.
9