Przegląd materiałów do murowania ścian nośnych

W Polsce ściany nośne budynków wykonuje się ciągle głównie w technologii murowanej. Tradycyjnie wykorzystywana w tym celu cegła została jednak zastąpiona przez nowe materiały, takie jak ceramika poryzowana, bloczki z betonu komórkowgo lub keramzytobetonu, silikaty. Oczywiście cegła ceramiczna nie odeszła zupełnie "do lamusa", ale wykorzystywana jest obecnie głównie w celach dekoracyjnych (elewacje klinkierowe), ewentualnie do murowania pojedynczych elementów konstrukcyjnych (jak słupy i wąskie filarki) lub przy renowacji starych budynków ceglanych. Nowe materiały zapewniają o wiele lepsze parametry termiczne, znacznie przyspieszają wznoszenie ścian, są też bardziej ekonomiczne. Poniżej charakterystyka i porównanie poszczególnych materiałów.

• I. Pustaki z ceramiki poryzowanej
• II. Bloczki z betonu komórkowego
• III. Bloczki silikatowe
• IV. Bloczki keramzytowe (keramzytobetonowe)
• V. Pustaki betonowe konstrukcyjne
• VI. Porównanie materiałów - tabela
• VII. Podsumowanie

I. Pustaki z ceramiki poryzowanej

Obecnie pustaki ceramiczne wykonuje się najczęściej z ceramiki poryzowanej (jako pierwsza na polski rynek takie pustaki pod marką Porotherm wprowadziła firma Wienerberger w 1995r.), łączone są natomiast na pióro-wpust (P+W) - dzięki czemu eliminowana jest potrzeba stosowania spoin pionowych. Ceramika poryzowana różni się od tradycyjnej tym, że użyta do jej produkcji wysokiej jakości glina mieszana jest w procesie produkcji z trocinami lub mączką drzewną. Po uformowaniu pustaki są następnie wypalane w temperaturze ~ 700 - 1000°C. Dodatki organiczne ulegają w tym procesie spaleniu pozostawiając w strukturze ceramiki mikropory (minimalnej wielkości puste przestrzenie wypełnione powietrzem). Dzięki mikroporom otrzymane pustaki są lżejsze, mają lepszą izolacyjność cieplną, a dzięki wysokiej paroprzepuszczalności wykonane z nich ściany "oddychają". Ogólnie pustaki z ceramiki poryzowanej mają bardzo dobrą wytrzymałość i izolacyjność termiczną, dobrze izolują dźwięki, są też stosunkowo lekkie i odporne na wilgoć. Poza podstawowymi pustakami na rynku dostępne są pustaki szlifowane (które muruje się na cienkie spoiny), pustaki akustyczne (o podwyższonej izolacyjności akustycznej), postaki murowane na suchą zaprawę (Porotherm Dryfix od firmy Wienerberger), a także pustaki o zwiększonej izolacyjności termicznej z kanałami wypełnionymi wełną mineralną (Porotherm T od firmy Wienerberger) lub styropianem (Family 2in1 od firmy HELUZ). Polski rynek pustaków został zdominowany przede wszystkim przez kapitał austriacki (firmy Wienerberger i Leier), obecny jest również kapitał czeski (HELUZ). Na pewno warto zwrócić jednak uwagę na produkty rodzimych producentów, gdzie przykładowo pustaki TERMOton Diament i TERMOton Diament Plus od polskiej firmy ZCB Owczary charakteryzują się najwyższą w swojej klasie izolacyjnością termiczną, mają również wysoką odporność ogniową i bardzo dobrą izolacyjność akustyczną .

Rys. 1 Pustak TERMOton DIAMENT PLUS S o strukturze plastra miodu firmy ZCB Owczary

Tab. 1 Zestawienie dostępnych na polskim rynku pustaków z ceramiki poryzowanej do murowania ścian w najpopularniejszych grubościach 25cm i 24cm

II. Bloczki z betonu komórkowego

Beton komórkowy (określany również potocznie jako "suporex", "siporex", "gazobeton", "Y-TONG", "YTONG", ABK - Autoklawizowany Beton Komórkowy, AAC - Autoclaved Aerated Concrete) to lekki materiał budowlany składajacy się z bardzo drobno zmielonego piasku kwarcowego, stanowiących spoiwo cementu, wapna i gipsu oraz niewielkiego dodatku proszku lub pasty aluminiowej (środek porotwórczy).

Technologia produkcji bloczków z betonu komórkowego została opatentowana w 1924 r. przez szwedzkiego inżyniera, wynalazcę i architekta dr Johana Axela Erikssona. Po zakończeniu I-szej wojny światowej koszty energii w Szwecji bardzo poszybowały w górę i rząd rozważał różne sposoby na ograniczenie jej zużycia - ostatecznie zaostrzono przepisy dotyczące izolacji termicznej nowych budynków. Eriksson poszukiwał nowego materiału, który byłby lekki, równie łatwy w obróbce jak drewno, który izolowałby termicznie tak samo dobrze, ale nie posiadałby przy tym wad drewna – łatwopalności czy podatności na gnicie. W trakcie jednego z eksperymentów pod wysokim ciśnieniem utwardził mieszankę składającą się z wapna, proszku metalowego, piasku i wody. Uzyskany w ten sposób materiał o porowatej strukturze i niskiej gęstości miał doskonałe właściwości termiczne, był lekki jak drewno, a przy tym pozostawał w pełni niepalny. Wynalazca opatentował nowy materiał pod lokalną szwedzką nazwą "poren betong".

Erikssonowu kilka lat zajęło znalezienie inwestora gotowego na sfinansowanie budowy zakładu, w listopadzie 1929r. pierwsza licencja została udzielona producentowi materiałów budowlanych z Yxhult w Szwecji, Karlowi Augustowi Carlenowi. Wytworzony produkt sprzedawany był pod marką Y-TONG (skrót od nazwy miasta produkcji i szwedzkiego określenia betonu - "betong"). W latach 40 -tych rozpoczęto produkcję również na terenie Niemiec i Polski. W trakcie procesu produkcji betonu komórkowego świeża masa cementowa jest spulchniana pęcherzykami gazu (wodoru) wytwarzającymi się wskutek dodania do zaprawy proszku lub pasty aluminiowej. Aluminium wchodzi tutaj w reakcję z wodorotlenkiem sodu, w wyniku czego wydziela się wodór. Kiedy gaz zaczyna się ulatniać, spulchnia całą masę i tym samym powoduje powstawanie porów w betonie.

Beton komórkowy jest lekki, łatwy w obróbce, posiada też najwyższą spośród wszystkich materiałów izolacyjność termiczną. Ma też niestety całkiem sporo wad, z których najważniejszą  jest niska w porównaniu do innych materiałów wytrzymałość, brak odporności na działanie wody (wysoka nasiąkliwość), słaba izolacyjność akustyczna, materiał ten uznawany jest też za mniej trwały w porównaniu do innych (w różnych źródłach określa się jego trwałość na 30-50 lat).

Materiał ten polecany jest szczególnie do budynków parterowych, ewentualnie dwukondygnacyjnych (pod oparcie stropów należy w takim wypadku wymurować pod wieńcami 2-3 warstwy z cegły pełnej aby zapobiec pękaniu ścian). Ze względu na niską masę i szybkość budowania jest to też materiał chętnia wykorzystywany do wznoszenia ścianek działowych, a ze względu na wysoką klasę odporności ogniowej - do wznoszenia ścian przeciwpożarowych.

Tab. 2 Zestawienie dostępnych na polskim rynku bloczków z betonu komórkowego do murowania ścian grubości 24cm

III. Bloczki silikatowe

Bloczki silikatowe (silikaty, bloczki wapienno-piaskowe, "biała cegła", silka) to materiał budowlany wytwarzany z mieszaniny piasku, wapna i wody, a następnie utwardzany w autoklawach. Charakteryzuje się on wysoką wytrzymałością, bardzo dobrą izolacyjnością akustyczną, wysoką odpornością na ogień, ponadto będące spoiwem wapno zabezpiecza ich powierzchnie przed pojawianiem się i rozwojem mikroorganizmów i grzybów i nadaje gotowym wyrobom właściwości bakteriobójcze . Ściany wykonane z cegieł silikatowych są także swoistym regulatorem wilgotności w pomieszczeniach, przyjmując nadmiar wilgoci z otaczającego powietrza i oddając go z powrotem, gdy poziom wilgotności ulegnie obniżeniu. Wyroby silikatowe odznaczają się również najniższą spośród wszystkich materiałów promieniotwórczością naturalną.

Obok wszystkich tych niewątpliwych zalet materiał ten posiada również swoje wady - przede wszystkim jest to wysoki ciężar, niska izolacyjność termiczna, bardzo wysoka twardość, ale przy tym również kruchość.

Za wynalazcę silikatów uznaje się lekarza i naukowca Antona Bernhardi. W 1856 roku zapisał on konkretną instrukcję wytwarzania tego materiału. Przełom w produkcji nastąpił jednak w 1880 r., kiedy to niemiecki chemik Wilhelm Michaelis opatentował innowacyjną metodę polegającą na wykorzystaniu gorącej pary w procesie dojrzewania sprasowanej sztywnej mieszanki piasku i wapna o niskiej zawartości wody (nazwa patentu: „Sposób wytwarzania sztucznego piaskowca”). Przemysłowa produkcja materiałów murowych silikatowych rozpoczęła się w 1894 roku w Neumunster w Niemczech. Na terenach znajdujących znajdujących się obecnie w granicach Polski pierwszą wytwórnię silikatów uruchomiono w Johannisburgu w Prusach Wschodnich (dzisiejszy Pisz) - co ciekawe zakład ten istnieje do dziś.

Najczęściej spotykana proporcja składników silikatów to 90% piasku, 7% wapna palonego oraz 3% wody. Produkcja wyrobów silikatowych wyróżnia się też stosunkowo niskim zużyciem energii (szczególnie w porównaniu z technologiami związanymi z wypalaniem wyrobów).

Twałość silikatów ocenia się na ponad 100 lat.

IV. Bloczki keramzytowe (keramzytobetonowe)

Keramzyt jest lekkim, ceramicznym kruszywem powstałym w procesie wypalania gliny.

Historia keramzytu wiąże się z wypadkiem / przypadkowym odkryciem - mianowicie w 1913r. w cegielni Hayde'a w USA, prawdopodobnie na skutek zbyt wysokiej temperatury w piecu, zamiast wypalonej cegły uzyskano lekki ceramiczny materiał o znacznie większej objętości niż wykorzystany do wypału surowiec. Pierwsza produkcja keramzytu ruszyła w 1917r. Początkowo kruszywo nazywano hayditem (od miejsca odkrycia), w krajach anglojęzycznych przyjęła się nazwa LECA (skrót od Lightweight Expanded Clay Aggregate), w Polsce funkcjonowała najpierw nazwa gliniec, a z czasem upowszechniła się nazwa keramzyt (zapożyczona od greckiego określenia gliny garncarskiej - "keramos"). Do 1939r. małe wytwórnie "hayditu" powstały w Kanadzie, Szwecji, Norwegii i Danii. Pierwsze zakłady produkujące keramzyt w Polsce powstałych w latach 1962-1964 w woj. mazowieckim (Zakłady Produkcji Kruszywa Lekkiego w Mszczonowie), natomiast w latach 70-tych powstały zakłady w Gniewie w woj. pomorskim.

Pustaki keramzytowe mają całkiem sporo zalet: najwyższą spośród wszystkich dostępnych na rynku materiałów paroprzepuszczalność, dobrze izolują dźwięki, mają dobrą termoizolacyjność, wysoką odporność na ogień, są również odporne na działanie grzybów i pleśni i są mrozoodporne. Co ważne ich parametry wytrzymałościowe i termoizolacyjne nie ulegają pogarszeniu w czasie długiego okresu eksploatacji. Do ich wad zaliczyć można natomiast średni poziom wytrzymałości, a także kruchość.

Poza pustakami ściennymi z keramzytobetonu wykonaje się też pustaki kominowe i stropowe.