EEnneerrggeettsskkii eeffiikkaassnnii mmaatteerriijjaallii ii ddiijjaaggnnoossttiikkaa tteerrmmootteehhnniikkiihh

ppeerrffoorrmmaannssii zzggrraaddaa

Fond: 3+1

Prof. dr Vlastimir RADONJANIN Prof. dr Mirjana MALEEV

X PREDAVANJE

SAVREMENI ELEMENTI ZA IZVOENJE ZIDANIH ZIDOVA Elementi za zidanje od peene gline

Ve nekoliko decenija industrija keramikog materijala konstantno radi na poboljanju svojih proizvoda za zidanje, ne samo sa aspekta mehanikih karakteristika, ve i zbog termotehnikih zahteva, sa ciljem ispunjenja sve stroijih zahteva za smanjenje energije za grejanje/hlaenje graevinskih objekata i za zatitu ivotne sredine. Razvojni put elemenata za zidanje od peene gline prikazan je na slici 1.

Masivni konstruktivni

sistem

Pro

lost

cca 90cm

Skeletni konstruktivni sistem

Masivni konstruktivni sistem

Nosei jednoslojni zidani zidovi

Nosei zidani zidovi

Nenosei zidani zidovi

Skeletni konstruktivni sistem

Masivni konstruktivni sistem

Nosei zidani zidovi

N?nosei zidani zidovi

Sada

njo

st

Razvoj novih materijala i konstrukcijskih sistema

Panelni konstruktivni sistem Zidani zidovi

cca 38cm

cca 19cm

TIS

TIS

cca 42cm

Min 30cm

cca 24cm

TIS

?

> 30cm

Razvoj novih materijala

Skeletni konstruktivni sistem

Masivni konstruktivni sistem

Nosei zidani zidovi

Nenosei zidani zidovi

TIS

?

Slika 1 Razvojni put proizvoda od peene gline

Kao to se sa slike vidi, prvo su, se pored punih opeka, pojavile i uplje opeke, ime su poboljana TI svojstva i smanjena ukupna masa objekta. Toplotna provodljivost je smanjena sa cca 0.7W/mK, na cca 0.5W/mK. Zatim su se pojavili uplji blokovi za zidanje koji su, zbog veih dimenzija ubrzali graenje i smanjili broj malterskih spojnica, pa samim tim i udeo termikih mostova u zidu. Uvoenjem standarda za toplotnu tehniku u graevinarstvu JUS U.J5.600, u kome su definisani uslovi za projektovanje i graenje zgrada i prateih standarda, uoilo se da su standardni elementi i za zidanje i uobiajene debljine zidova nedovoljne da bi se ispunili zahtevi za koeficijente prolaza toplote kroz spoljanje zidove, to je dovelo do promena u nainu graenja i formiranja spoljanjih zidova uvoenjem pravih termoizolacionih materijala u vidu zasebnih slojeva unutar zida (tzv, "sendvi" ventilisani i neventilisani zidovi), ili dodavanjem termoizolacionog sloja sa spoljanje strane (takoe ventilisanog ili neventilisanog).

Novim Pravilnicima o energetskoj efikasnosti zgrada u Evropi, a i kod nas, propisani su energetski zahtevi za nove i postojee objekte, koji su znaajno stroiji u odnosu na ranije, pa se graenje zidanih zidova mora prilagoditi novim zahtevima, a samim tim i industrija keramikih materijala za zidanje morala je da inovira svoje proizvode i uskladi ih sa novim zahtevima trita. Razvoj novih keramikih elemenata za zidanje iao je u vie pravaca

Dalje poveanje dimenzija elemenata, naroito irine blokova i prilagoavanje oblika bloka termikim i statikim zahtevima,

Prelazak na proizvodnju upljih elemenata samo sa vertikalnim upljinama, Smanjenje dimenzija upljina i zidova u blokovima, Poveanje poroznosti osnovnog keramikog materijala.

Nabrojane inovacije su uvedene u industrijsku proizvodnju, tako da se na evropskom i naem tritu mogu nai

Porozirani blokovi sa vertikalnim upljinama Porozirani blokovi sa vertikalnim upljinama i seizmikim bonim spojnicama

(slika 2) Porozirani blokovi sa vertikalnim upljinama vrlo precizne izrade (slika 3)

Slika 2- Porozirani blokovi sa vertikalnim upljinama i seizmikim bonim

spojnicama

Slika 3 - Porozirani blokovi sa vertikalnim upljinama vrlo precizne izrade

Predmetni blokovi imaju

Vee dimenzije u odnosu na tradicionalne blokove (slika 4). Ovo se naroito odnosi na irinu bloka, ime se omoguava zidanje tzv. jednoslojnih zidova, za koje je dokazano da imaju niz prednosti u odnosu na vieslojne zidove.

Poroznu strukturu osnovne keramike mase, koja obezbeuje znaajno smanjenje mase bloka i koeficijenta toplotne provodljivosti bez smanjenja mehanikih karakteristika blokova. Porozna struktura osnovne keramike mase se dobija u toku peenja glinenih proizvoda sagorevanjem usitnjenih organskih materijala, koji su izmeani u postupku pripreme sirovine sa osnovnom glinenom masom.

Bone strane sa ljebovima u sistemu "pero-ljeb" tako da se bone spojnice izmeu blokova formiraju kao suve, odnosno bez upotrebe maltera, ime se smanjuje broj-povrina termikih mostova u zidu. (slike 2 i 3).

Pojedini blokovi imaju tzv. seizmike spojnice koje se delimino ispunjavaju malterom, tj. koje ne obuhvataju celu debljinu bloka, ime je izbegnuto stvaranje "hladnih" mostova (slika 5.)

Slika 4 - Dimenzije i izgled novih blokova za zidanje u odnosu na tradicionalne

Slika 5 - Asezmiki "dep" posle punjenja sa termoizolacionim malterom

Prilikom formiranja zidova od ovih blokova, povezivanje blokova malterom se obavlja samo u okviru horizontalnih spojnica (slika 6).

Slika 6 Zidanje zidova od poroziranih upljih blokova

Za zidanje zidova od poroziranih blokova sa vertikalnim upljinama preporuuje se upotreba termoizolacionih maltera za formiranje horizontalnih spojnica standardne debljine. Na taj nain se ublaava efekat termikih mostova. Na tritu se mogu nai gotovi fabriki proizvedni termoizolacioni malteri za zidanje, koji su i preporueni od strane proizvoaa keramikih elemenata za zidanje. Porozirani blokovi sa vertikalnim upljinama vrlo precizne izrade, omoguavaju "lepljenje" blokova specijalnim tankoslojnim malterima debljine nekoliko milimetara ili slojem "lepka" debljine 1mm. Na ovaj nain se gotovo u potpunosti izbegavaju termiki mostovi u zidu. Nain formiranja zidova od ovih blokova primenom tankoslojnih maltera prikazan je na slikama 7 i 8.

Slika 7 Formiranje zidova od poroziranih upljih blokova specijalne izrade

primenom tankoslojnog maltera

Prilikom nanoenja tankoslojnog maltera bira se takva tehnika da se malter nanese samo na zidove blokova, a da ne ulazi u upljine u blokovima (Slika 8). Na taj nain se znaajno smanjuje potronja maltera i smanjuje se mogunost pojave termikih mostova.

Slika 8 Apliciranje tankoslojnog maltera na porozirane uplje blokove specijalne

izrade Pored opisanog naina, za formiranje zidova od poroziranih upljih blokova specijalne izrade mogu se koristiti i specijalni jednokomponentni lepkovi. Nain formiranja zidova primenom lepkova za spajanje elemenata prikazan je na slici 9.

Slika 9 Formiranje zidova od poroziranih upljih blokova specijalne izrade

primenom jednokomponentnih lepkova koji se nanose u trakama

Na tritu Srbije mogu se nai proizvodi za zidanje od peene gline (Tabela 1) :

Tabela 1 Proizvodi od peene gline na tritu Srbije Vrsta Duina, cm irina, cm Visina, cm

Opeka puna i uplja 25 12 6.5

Blokovi vertikalne upljine 19, 25, 29 9, 12, 19, 25 19 i 25horizontalne upljine 19, 25 9, 10, 12, 19 i 25

9, 12, 14, 16, 19, 25

Blokovi sa ljebovima

nosei 19, 25 19 i 25 19 i 23,8nenosei 25 12, 14 19 i 25

Porozirani uplji blokovi

nosei 25*, 33 i 37.5 20, 25, 30, 38 i 45 23.8nenosei 50 8, 10 i 12 23.8

Porozirani uplji blokovi precizne izrade

nosei 25 i 37.5 25, 38 i 45 24.9

nenosei 50 12 24.9

* najea duina bloka Mnogi proizvoai zaokruuju svoj proizvodni program dopunskim asortimanom (ugaoni elementi, polublokovi, elementi za formiranje nadvratnih i nadprozornih greda, horizontalnih i vertikalnih serklaa itd.) sa ciljem olakavanja i ubrzavanja graenja i ublaavanja efekata termikih mostova. Uporedna analiza jednoslojnih zidova od opeke i razliitih vrsta blokova Radi uporeenja mase zida i koeficijenta prolaza toplote analizirane su sledee vrste elemenata za zidanje: puna opeka, uplji blok, porozirani uplji blok i porozirani uplji blok sa seizmikom spojnicom. Deklarisane vrednosti proizvoaa, kao i sraunate vrednosti prikazane su u narednoj tabeli. Analiziran je sluaj jednoslojnog zida debljine 25cm, sa slojem produnog maltera, debljine 3cm, sa obe strane zida, kao i zid debljine 30 i 38cm.

Tabela 2 - Analiza jednoslojnih zidova od opeke i razliitih vrsta blokova

Vrsta Dimenzije Masa (kg/kom.) (W/mK)

Debljina zida

Masa zida (kg/m2)

U (W/m2K)

Puna opeka 25x12x6.5 2.5 0.58 3+25+3 460 1.50

uplji blok 25x19x19 7.3 0.40 3+25+3 315 1.16 Porozirani uplji blok 38x25x23.8 17.7 0.28 3+25+3 320 0.89

Porozirani uplji blok sa seizm. spojnicom

37.5x25x23.8 16.4 0.31 3+25+3 330 0.96

Porozirani uplji blok 25x30x23.8 13.8 0.17 3+30+3 362 0.40

Porozirani uplji blok 25x38x23.8 17.8 0.16 3+38+3 424 0.38

Evidentno je da zid od pune opeke ima najveu masu i najslabije termoizolacione karakteristike. Takoe, delimino su poboljane termoizolacione karakteristike zidova od tzv. poroziranih blokova u odnosu na zidove sa klasinim "giter" blokovima, ali su mase priblino jednake. Meutim, sve analizirane vrste zidova, bez dodatnog sloja termoizolacije, su praktino neprihvatljive za spoljanje zidove porodinih kua i zgrada malog obima (koeficijent prolaza toplote Umax = 0.30W/m2K). Zidovi sa poroziranim blokovima, debljine 30 i 38cm, bez termoizolacije, ne ispunjavaju kriterijum za koeficijent prolaza toplote. Treba napomenuti da je ova analiza samo orjentaciona, jer je raena bez efekata termikih mostova, kojih ima znaajno manje u zidovima od poroziranih upljih elemenata. Dalje inovacije u oblasti poboljanja termotehnikih performansi blokova za zidanje od peene gline su

ispunjavanje unutranjih upljina pravim termoizolacionim materijalima i uvoenje nekoliko termikih prekida unutar upljih blokova.

U sluaju ispunjavanja upljina pravim termoizolacionim materijalima, spreava se pojava prenoenja toplote strujanjem i radijacijom unutar upljina, tako da se toplota prenosi samo kondukcijom, tu dorinosi smanjenju ukupne toplotne provodljivosti bloka. Ovi blokovi se mogu raditi i u varijanti precizne izrade, tako da se umesto klasinih malterskih spojnica, koristi lepljenje tankoslojnim malterima ili jednokomponentnim lepkovima. Uvoenjem termikih prekida znaajno se redukuje povrina termikih mostova unutar bloka, pa samim tim i u zidanom zidu. Pored termikih prekida unutar bloka, isputanjem termoizolacionog materijala za cca 1cm sa gornje strane, omoguava se formiranje termikih prekida i u okviru malterskih spojnica. Materijali kojima se popunjavaju upljine u blokovima i prave termiki prekidi mogu biti

Ekspandirani perlit i ekspandirani vermikulit, Kamena vuna i staklena vuna, Ekspandirani polistiren EPS i NEOPOR, Usitnjena pluta.

Na slikama 10, 11 i 12 prikazani su blokovi sa vertikalnim upljinama koje su popunjene razliitim termozolacionim materijalima. Na slikama 13-19 prikazani su keramiki blokovi sa ugraenim termikim prekidima. Blokovi koji se mogu nai na tritu Italije imaju 2 ili 3 termika prekida koja su postavljena upravno na pravac provoenja toplote. Za termike prekide koriste se ekspandirani polistiren sa dodatkom grafita, pluta i kamena vuna.

Specifina toplota 855.1 J/kg K, Toplotna provodljivost 0.09 W/m K Zapreminska masa cca 655kg/m3 Ukupna U-vrednost zida je manja od 0.29 W/m2 K.

Slika 10 - Keramiki blok sa ispunom od perlita

Novi uplji blokovi ispunjeni ekspandiranim perlitom imaju visoku termiku otpornost i mogu se koristiti bez dodatnih termoizolacionih slojeva.

Slika 11 Termo blok "Poroton Plan"

ispunjen neoporom (U=0.174 W/m2K) - Danesi Latertech

Slika 11 Porozirani uplji keramiki blokovi ispunjeni kamenom vunom

Slika 12 - Blokovi sa 2 termika prekida

od neopora (U=0.30 W/m2K) -30x24x25cm (irina x visina x duina)

Danesi Latertech

Slika 13 - Blokovi sa 3 termika prekida od neopora (U=0.24 W/m2K) 38x24x25cm, Danesi Latertech

Slika14 - Poetak zidanja sa blokovima sa tri termika prekida (Danesi Latertech).

Nema vertikalnih spojnica ispunjenih malterom vertikalne spojnice su izvedene na pero i ljeb. Na gornjoj horizontalnoj povrini blokova preputeni su delovi ugraenog

neopora za cca1cm.

Slika 15 Detalj izgleda horizontalne spojnice od termoizolacionog maltera sa

termikim prekidima od isputenih delova neopora

Slika 16 - Izgled dela zida formiranog od poroziranih upljih blokova sa termikim

prekidima od neopora

Slika 17 - Blokovi sa 2 termika prekida od plute (U=0.33 W/m2K) - Danesi

Latertech

Slika 18 - Blokovi sa 3 termika prekida od plute (U=0.27 W/m2K) - Danesi Latertech

Slika 19 - Blokovi sa 2 i 3 termika prekida od kamene vune "ThermoKappaLR"

(U=0.31 i 0.25 W/m2K) - Danesi Latertech

Betonski blokovi

Osim elemenata od peene gline, zidani zidovi se mogu izvoditi i od razliitih vrsta betonskih blokova.

Betonski blokovi za zidanje imaju prosena termoizolaciona svojstva u pogledu prolaza toplote kroz zid, kako zimi, tako i leti. Imaju zadovoljavajuu termiku masu, odnosno toplotni kapacitet, to omoguava sporo otputanje toplote u zimskom periodu i sporu absorpciju toplote iz atmosfere u letnjem periodu.

Betonski blokovi za zidanje su relativno jeftin graevinski materijal, zato to je koliina energije koja se koristi za njihovu proizvodnju relativno niska, kada se uporedi sa veinom drugih graevinskih materijala.

Za razliku od veine graevinskih materijala kod kojih vai pravilo da se sa poboljanjem termoizolacionih svojstava smanjuje nosivost, betonski blokovi za zidanje mogu imati dobro izbalansirana oba svojstva (termoizolacionu sposobnost i nosivost).

U zavisnosti od irine bloka, blokovi se mogu koristiti za zidanje spoljanjih i pregradnih zidova.

Klasifikuju se na: pune blokove od lakoagregatnog betona, uplje blokove od lakoagregatnog betona, uplje betonske blokove, pune blokove od gasbetona i penobetona.

Za njihovu proizvodnju mogu se koristiti razne vrste lakog agregata, a najee se koriste loina i topionika zgura, ekspandirana glina i ekspandirano stako.

Slika 20 - Puni blok za zidanje od betona sa ekspandiranim staklom

(Poraver)

Slika 21 Zidanje zida od betonskih blokova sa Poraver-om

Slika 22 - uplji blokovi od lakoagregatnog betona Leca

Slika 23 - Zidanje sa blokovima od lakog betona

Puni blokovi od betona sa ekspandiranim staklom i puni blokovi od gas i peno betona, mogu se proizvoditi i u varijanti da imaju koeficijent prolaza toplote U0.30W/m2K.

Ostalim vrstama betonskih blokova toplotna provodljivost se smanjuje, slino kao i elementima od peene gline

dodavanjem sloja termoizolacije u vidu termikog prekida ili popunjavanjem upljina termoizolacionim materijalima

Termiki izolovani betonski blokovi se mogu koristiti za zidanje razliitih vrsta zidova. Njihova jezgra upljine se popunjavaju razliitim vrstama termoizolacionih materijala, izuzev upljina koje slue za postavljanje armature i koje se naknadno popunjavaju betonom ili upljina za voenje instalacija. Popunjavanje upljina u betonskim blokovima poveava prosenu vrednost otpora provoenju toplote. U cilju izbegavanja termikih mostova, betonski blokovi treba da imaju to manju povrinu delova bez termike izolacije.

Postoji nekoliko naina za inkorporiranje penastih termoizolacija, kao to su polistiren, poliizocijanid i poliuretan u uplje betonske blokove. uplja jezgra betonskih blokova mogu se ispuniti sipanjem nevezanih granula i/ili injektiranjem tenih pena. Neki proizvoai proizvode betonske blokove tako da se mogu umetnuti i krute pene. Jedna od mogunosti je da se granule polistirena obaviju tankim slojem veziva na bazi cementa, u cilju povezivanja granula.

Betonski blokovi se ponekad pune sa vermikulitnim ili perlitnim peletima. Punjenje betonskih blokova termoizolacijom se najee primenjuje kog graenja novih objekata ili eventualno kod objekata na kojima se radi radikalano renoviranje. Poto je ugraivanje izolacije u betonske blokove dosta zahtevna operacija, najbolje je da je izvode radnici sa iskustvom na ovim poslovima. U sluaju termike sanacije temeljnih zidova, za popunjavanje betonskih blokova treba koristiti injektiranje pod povienim pritiskom.

Merenja na terenu i kompjuterske simulacije su pokazale da je u sluaju obinih betonskih blokova bolje stavljati termoizolaciju sa spoljanje/unutranje strane zida, nego popunjavati uplja jezgra jer najvei deo toplote prolazi kroz betonske delove blokova i malterske spojnice.

Slika 24 - Izgled betonskih blokova sa termikom izolacijom