Przeskocz do treści

2

W poprzednich wpisach opisałem rodzaje ścian, wyjaśniałem dlaczego uważam ścianę dwuwarstwową za najlepsze rozwiązanie dla domu niskoenergetycznego o rozsądnych kosztach budowy. Przed przeczytaniem tego wpisu warto zapoznać się ze słowniczkiem terminów budowlanych.

Poza pewnymi szczególnymi przypadkami i specyficznymi potrzebami najlepszym materiałem konstrukcyjnym na ścianę dwuwarstwową będzie ten, który w chwili budowy domu wychodzi najtaniej. Uwzględniając oczywiście koszty robocizny, transportu i zaprawy, nie tylko samego materiału. Co na rok 2017 oznacza, że wybiera się między pustakami max a pustakami z betonu komórkowego w przypadku ścian dwuwarstwowych. W ścianach jednowarstwowych rządzi beton komórkowy, ale ściga go ceramika poryzowana, wprawdzie zauważalnie droższa ale którą można „murować” za pomocą pianki.

Wbrew nazwie ściana dwuwarstwowa składa się z wielu warstw spełniających różne funkcje. Dziś skoncentruję się na warstwie konstrukcyjnej, ale krótko muszę wspomnieć o termoizolacji.

Najpopularniejsze dziś materiały termoizolacyjne, głównie ze względu na cenę i łatwość stosowania, to styropian i wełna mineralna. Wraz ze spadającymi cenami rośnie popularność ocieplania pianką poliuretanową PUR. Stosowane są tez inne materiały, jak areożele, płyty PIR itp. ale ze względu na cenę stosowane są do specyficznych zastosowań. Do ocieplania ścian zewnętrznych w systemie ETICS najlepiej nadaje się styropian i płyty z twardej wełny mineralnej, o λ 0,03-0,045. Jak na razie płyty z twardej wełny mineralnej są mniej więcej dwukrotnie droższe od odpowiadającego im przewodnictwem cieplnym styropianu. Moim wyborem na chwilę obecną jest styropian grafitowy o λ 0,032 ze względu na najlepszy stosunek cena/termoizolacyjność/grubość. Ściana o oczekiwanym przeze mnie U = 0,12, wykonana wyłącznie z takiego styropianu miała by grubość ok. 27 cm.

Producenci izolacji prześcigają się w podawaniu powodów, dla których to ich materiał jest najlepszym rozwiązaniem dla termoizolacji ściany warstwowej. W praktyce liczą się tylko 3 parametry: λ, która to przekłada się na grubość warstwy (im mniej tym lepiej) i cena. Kwestie odporności na czynniki atmosferyczne i uszkodzenia mechaniczne załatwia warstwa zbrojenia. Wszystkie materiały izolacyjne są na tyle lekkie, że ich waga nie ma większego znaczenia. Podobnie kwestia izolacji akustycznej czy odporności przegrody na ogień – te sprawy do zadanie warstwy konstrukcyjnej. Problem kondensacji pary wodnej w przegrodzie załatwia poprawnie działająca wentylacja i odpowiednia grubość termoizolacji. U warstwy termoizolacyjnej powinno być co najmniej dwukrotnie mniejsze od U warstwy konstrukcyjnej. Trzeba mieć bardzo specyficzne podejście do termoizolacji budynków, aby nie osiągnąć takiej proporcji...

Podstawowym parametrem fizycznym opisującym materiał na mur jest jego gęstość, podawana w kg/m3. Gęstość bloczków liczy się jako średnią gęstość, a więc uwzględnia się „dziury” w pustaku. Głównym zadaniem tych dziur jest właśnie obniżenie gęstości (a więc ciężaru) pustaków, w taki sposób, aby zbytnio nie obniżyć ich wytrzymałości, zwłaszcza odporności na ściskanie. Co sugeruje, że wysoka gęstość jest postrzegana jako wada materiału budowlanego.

Odrobinkę upraszczając ciężar bloczka zależy od jego gęstości i objętości (oraz przyśpieszenia ziemskiego – ale budujemy na Ziemi, nie na Marsie, pomijam przyśpieszenie). Ponieważ powierzchnię murów liczymy na metry kwadratowe, dla obliczenia objętości interesuje nas grubość ściany (pustaka). Ściany dwuwarstwowe buduje się z bloczków o grubości od 15 do 24 cm. Wynika to po części z przyczyn technologicznych i przyzwyczajeń, ale głównie z parametrów konstrukcyjnych.

O ile nie zatrudniamy ekipy murarskiej składającej się z klonów Pudziana, maksymalny ciężar pojedynczego bloczka nie powinien przekraczać 30kg i to przy założeniu, że bloczek ma wygodne, profilowane, wycięcia do jego przenoszenia. W praktyce murarze niechętnie murują z bloczków cięższych niż 25 kg. Co oznacza, że materiały budowlane o większej gęstości, muszą mieć mniejsza objętość, aby nadawały się do murowania. Ilość bloczków, które są potrzebne na wybudowanie 1 m2 ściany wpływa na koszt robocizny, oraz na ilość (koszt) zużytej zaprawy. Czyli im mniejsza gęstość materiału, tym większe elementy, a więc mniejszy koszt robocizny i zaprawy.

Ciężar (gęstość) ma wpływ też na wytrzymałość a więc i koszt fundamentów. Ponieważ ściany oraz stropy mają największy wpływ na łączny ciężar budynku wybranie lżejszych elementów pozwala na budowę tańszych fundamentów. Jeżeli budujemy dom piętrowy lżejsze ściany zmniejszają też obciążenia przenoszone na ściany niższych poziomów.

Gęstość materiałów jest domyślnie podawana przy bloczkach komórkowych. Bloczek 350 (typowo używany przy ścianach jednowarstwowych) ma gęstość 350 kg/m3, bloczek 600 (typowy dla ścian dwuwarstwowych i działowych) ma gęstość 600 kg/m3. Gęstość ceramiki zawiera się zwykle między 700 a 1000 kg/m3, silikaty drążone mają gęstość od 1400 kg/m3 do 2000 kg/m3 przy pełnych. Dla porównania – gęstość cegły pełnej to 1800 kg/m3 a wody w 4ºC – 1000 kg/m3. Tak, gdyby zabezpieczyć bloczek z gazobetonu przed nasiąkaniem, to pływał by po wodzie.

Obniżenie gęstości materiałów budowlanych uzyskuje się przede wszystkim poprzez zwiększenie ilości „dziur powietrznych” w bloczku, co przekłada się na izolacyjność termiczną materiału. Im więcej powietrza, tym lepiej. Dla ścian dwuwarstwowych izolacyjność termiczna nie jest szczególnie ważnym parametrem, ale jeśli i tak musimy zastosować bloczek o określonej grubości z przyczyn konstrukcyjnych, to możemy obniżyć grubość (a więc i koszt) izolacji termicznej o łączną wartość izolacyjności termicznej bloczka.

Materiały o wyższej gęstości mają też wyższą zdolność akumulacji ciepła, co przeważnie jest pożądanym parametrem. Gęstość przekłada się na izolacyjność akustyczną i wytrzymałość na ściskanie, ale odpowiednia konstrukcja bloczka pozwala uzyskać dobre parametry przy małej gęstości.

Patrząc na parametry ściany konstrukcyjnej (lub działowej) trzeba pamiętać, o wpływie sposobu murowania (wiązania) oraz rodzaju spoiny na właściwości ściany. W ścianach dwuwarstwowych budowanych z dużych elementów, i przy założeniu, że ściana ma zostać otynkowana, czyli nie ma mieć funkcji dekoracyjnej, istnieje w zasadzie jeden poprawny sposób wiązania muru. W uproszczeniu sprowadza się on do tego, aby pustaki były przesunięte o około 50% do pustaków z rzędu niższego. Wewnętrzne ściany nośne należy przewiązywać (przemurowywać) ze ścianami zewnętrznymi.

Wewnętrzne ściany działowe można wiązać ze ścianami nośnymi na kilka sposobów. Najczęściej łączy się je ze ścianą nośną za pomocą kotew (lub prętów), choć poprawnym jest też połączenie poprzez wykonanie bruzdy w ścianie nośnej, przemurowywanie ściany działowej ze ścianą nośną oraz mocowanie ścian działowych za pomocą kątowników przykręconych do ściany nośnej. Każde z tych rozwiązań ma swoje wady i zalety, niedopuszczalne jest mocowanie ściany działowej do nośnej wyłącznie na zaprawę. Taki mur może się przewrócić.

Spoinować bloczki możemy na zaprawę tradycyjną (grubą), cienką (klejową) oraz za pomocą pianki murarskiej. Na zaprawę tradycyjną można łączyć wszystkie materiały murowane, można ją nakładać na kilka sposobów, występuje też w wersji ciepłochronnej. Murowanie na zaprawę tradycyjną jest znane każdemu murarzowi (co nie znaczy, że umie to robić dobrze), zaprawa tradycyjna jest tania i łatwa do wytworzenia na placu budowy, gruba warstwa zaprawy pozwala na łatwe korygowanie błędów popełnionych przy murowaniu niższych warstw. Nie wymaga specjalnych narzędzi do nakładania. Tynk tradycyjny dobrze się chwyta ścian murowanych na zaprawę tradycyjną.

Zaprawa tradycyjna ma jednak kilka dość poważnych wad. Choć jest tańsza od zapraw klejowych, potrzeba jej więcej, więc sumarycznie jest droższa. Gruba spoina znacznie obniża wytrzymałość ściany na ściskanie, nawet o 20%. Pogarsza też jej izolacyjność termiczną, akustyczną i zmienia paroprzepuszczalność, zależnie od dokładności wykonania zastosowania konkretnego rodzaju zaprawy. Ściany murowane na zaprawie tradycyjnej mają tendencje do tego by być mniej proste, co często wymaga dodatkowego rapowania ścian zewnętrznych przed nałożeniem ocieplenia. Choć jeśli pilnuje się ekipy murarskiej to ten ostatni problem nie wystąpi.

Zaprawy cienkowarstwowe można stosować tylko do bloczków i pustaków o dużej zgodności wymiarowej. Co dzisiaj oznacza w zasadzie wszystkie bloczki z betonu komórkowego, silikatów i pustaki z ceramiki poryzowanej. Zaprawa klejowa, ponieważ jest jej mało, w dużo mniejszym stopniu wpływa na parametry ściany niż tradycyjna. Oczywiście o ile jest poprawnie położona. Konieczne są specjalne narzędzia, ale są one tanie i powszechnie dostępne, przyśpieszają też sam proces murowania. Wymagają od murarza dużej precyzji, przypadkowy lub pijany „murarz” sobie z tą metodą murowania nie poradzi. Z drugiej strony – moim zdaniem łatwiej się nauczyć murowania na zaprawę klejową niż tradycyjną. Wystarczy chcieć. Poprawnie wykonany mur na zaprawie klejowej jest prosty i równy, co bardzo ułatwia wykonanie ocieplenia oraz wykończenie wnętrz.

Zaprawy piankowe stosuje się niemal wyłącznie do ceramiki poryzowanej. Większość uwag dotyczących zapraw klejowych dotyczy też zapraw piankowych. Główna różnica jest taka, że nakłada się je z puszki – co pozwala ograniczyć brud na budowie. Są stosunkowo drogie.

Dziś kolejny wpis dotyczący budowy ścian. Użyję w nich odrobiny terminów związanych z budownictwem. Wyjaśnienie używanych poniżej pojęć znajdziesz w zakładce Słowniczek terminów budowlanych.

Według obowiązujących od tego roku norm, przenikalność cieplna ścian U nie może przekraczać 0,23 W/m²K, od 2021 roku nie będzie mógł przekraczać 0,20 W/m²K. Przyjmuje się, że ściana o przenikalności mniejszej niż 0,20 W/m²K jest typowa dla domów energooszczędnych, o przenikalności 0,15 W/m²K niskoenergetycznych a 0,12 W/m²K dla domów pasywnych. To pozwala nam uznać, że ściana o przenikalności 0,20 W/m²K to wynik dopuszczalny, 0,15 przyzwoity a 0,12 jest wynikiem bardzo dobrym. Dla porównania, przeciętny dom stawiany jeszcze kilkanaście lat temu miał U ściany powyżej 0,50 W/m²K.

W żaden zdroworozsądkowy sposób nie jestem w stanie wytłumaczyć, czemu norma 0,20 W/m²K nie obowiązuje w Polsce przynajmniej od dekady, tylko jest wprowadzana stopniowo. Jedynym wytłumaczeniem jest dla mnie wyjątkowo skuteczny lobbing producentów materiałów na ściany jednowarstwowe...

W poprzednim wpisie pisałem o różnych przeznaczeniach ścian. W budownictwie jednorodzinnym zwykle ściana zewnętrzna pełni zarówno funkcję konstrukcyjną jak i osłonową. Co oznacza, że ściana zewnętrzna musi być zarówno wytrzymała konstrukcyjnie, jak i zapewniać odpowiedni poziom termoizolacje. Dodatkowo musi jeszcze chronić przed czynnikami atmosferycznymi, hałasem itp.

Zwykle materiały o większej gęstości mają wyższą odporność na ściskanie, wyższą izolacyjność akustyczną i większą zdolność do akumulacji cieplnej. Materiały o małej gęstości mają lepszą izolacyjność termiczną, są łatwiejsze w obróbce i w mniejszym stopniu obciążają konstrukcję budynku. Czyli materiał o korzystnym współczynniku izolacyjności cieplnej jest co do zasady kiepskim materiałem konstrukcyjnym. Oczywiście, nawet korzystając z materiału o kiepskim λ (przewodnictwie cieplnym), ale odpowiednio grubym, uda się uzyskać wymagany poziom U przegrody.

Technicznie da się wybudować ścianę zewnętrzną jednowarstwową o wymaganym obecnie parametrze U, o grubości w okolicy 40cm. Pozwalają na to pustaki z cegły poryzowanej wypełnione wełną mineralną, bloczki z gazobetonu o gęstości nie większej niż 400 kg/m3 czy bloczki keramzybetonowe wypełnione styropianem. Grubość ściany jednowarstwowej o U=0,12 wykonanej z takich materiałów miała by grubość od 70 do 95 cm.

Klasa wytrzymałości takiego gazobetonu czy keramzybetonu nie przekracza 2 MPa. Znaczy samego bloczka, bo po uwzględnieniu spoin, sposobu murowania itp. klasa wytrzymałości całej ściany spada o jakieś 20%. Przy tej grubości ściany taka wytrzymałość w zasadzie wystarcza, ale już trzeba uważać na łączny ciężar całej konstrukcji. Ogólna wytrzymałość całego budynku jest porównywalna z wytrzymałością domów drewnianych i domów szkieletowych. W gazobetonie 350 dziury można robić palcem. Ceramika poryzowana z wkładką z wełny mineralnej ma wytrzymałość od 3,5 do 7MPa, co jest wartością dla budownictwa jednorodzinnego więcej niż wystarczającą.

Ściany jednowarstwowe dotyka też problem mostków termicznych, przede wszystkim w miejscach w których znajdują się nadproża, wieńce i stropy, ale także w miejscu łączenia pustaków. Da się go rozwiązać, ale to już jest trudniejsze i droższe niż w ścianach warstwowych.

Teoretycznie ściany jednowarstwowe są odporniejsze od wielowarstwowych na problem kondensacji pary wodnej w przegrodzie, czyli problemu tzw. „przemarzania ścian”. W teorii, w praktyce jest nieco gorzej, bo wymaga zastosowania wszystkich warstw ściany (tynków wewnętrznych i zewnętrznych, farb, itp.) o paroprzepuszczalności nie gorszej niż materiał konstrukcyjny. W przypadku keramzybetonu z wkładką styropianową mamy w praktyce do czynienia z materiałem składającym się z kilku warstw o różnej dyfuzyjności. Czyli materiał który aż prosi się o kondensację pary wodnej wewnątrz bloczków. To jeden z bardziej skomplikowanych problemów w budownictwie jednorodzinnym, poświęcę mu osobny wpis w przyszłości.

Zwolennicy ścian jednowarstwowych podkreślają, że koszt ich budowy jest mniejszy niż ścian dwuwarstwowych. W przypadku gazobetonu łączny koszt zbudowania ściany jednowarstwowej będzie porównywalny do odpowiadającej ściany dwuwarstwowej. Przy zastosowaniu ceramiki poryzowanej z wełną mineralną, lub keramzybetonu ze styropianem, za same bloczki na m2 ściany będą kosztować od 270 do 310 zł. Bez robocizny, tynkowania, zaprawy itp. W tej cenie buduje się pasywną ścianę dwuwarstwową metodą lekką-suchą z okładzinami z ceramiki lub drewna... O kosztach budowy i grubości ściany jednowarstwowej o U nie większym niż 0,12 W/m²K nie warto wspominać.

Reasumując, nie widzę żadnych, ale to kompletnie żadnych zalet ścian jednowarstwowych przy budowie budynków mieszkalnych. Ściany takie są grube, podatne na mostki termiczne i albo bardzo drogie, albo mają kiepskie właściwości mechaniczne. W przypadku pustaków keramzybetonowych mamy kumulację – grubą, drogą ścianę o kiepskich właściwościach mechanicznych. Ściany jednowarstwowe mają natomiast dużo zalet przy stawianiu budynków w których nie zależy nam na termoizolacji. Czyli budynków gospodarczych czy domków letniskowych. W tych zastosowaniach są bezkonkurencyjne cenowo.

Ściany warstwowe są rozsądnym sposobem obejścia wyżej wymienionych problemów. To co opiszę poniżej dotyczy też ścian dwuwarstwowych wykonanych metodą lekką-suchą i ścian trójwarstwowych, ale pomijam je dalszych rozważaniach ze względu na koszt wykonania warstwy elewacyjnej.

Jak przedstawiłem w opisie ściany jednowarstwowej trudno znaleźć materiał, który będzie spełniał wszystkie funkcje ściany zewnętrznej jednocześnie. Rozwiązaniem jest zbudowanie ściany składającej się z kilku warstw.

Przekrój ściany dwuwarstwowej
Żródło Wikipedia

Na powyższym rysunku widzimy ścianę wykonaną w technologii lekkiej-mokrej, ETICS. Patrząc od wnętrza budynku mamy kolejne warstwy:

  1. tynk wewnętrzny;
  2. warstwę konstrukcyjną;
  3. warstwę termoizolacyjną;
  4. zbrojenie;
  5. warstwę elewacyjną.

Warstwa tynku wewnętrznego nie jest konieczna. Rezygnuje się z niego często w pomieszczeniach gospodarczych. Czasami rezygnuje się z tynku aby wyeksponować się warstwę konstrukcyjną w celach dekoracyjnych. Sprawdza się tutaj mur wykonany z cegły pełnej, zwłaszcza klinkierowej, beton, zwykle szlifowany, oraz mury konstrukcyjne wykonane z materiałów naturalnych. Tynk może też zostać zastąpiony różnego rodzaju okładzinami, choć dla wygody ściany pod okładziny i tak się zwykle tynkuje.

Zadaniem warstwy konstrukcyjnej jest przenoszenie obciążeń własnych jak i przejętych z innych elementów budynku. W tym celu najlepiej sprawdzają się materiały o możliwie dużej klasie wytrzymałości, zasadniczo o dość dużej gęstości. Duża gęstość przekłada się na inne, korzystne w budownictwie jednorodzinnym cechy – izolacyjność akustyczną, odporność na ogień i zdolność do akumulacji ciepła. Wadą materiałów gęstych jest ciężar. Ponieważ warstwa konstrukcyjna nie musi spełniać funkcji termoizolacji, może być stosunkowo cienka, jej minimalna grubość jest określona przez potrzeby konstrukcyjne.

Ponieważ warstwa termoizolacyjna nie musi przenosić obciążeń konstrukcyjnych, a przed uszkodzeniem chroni ją zbrojenie, można wykonać ją z materiałów lekkich o możliwie najniższym współczynniku λ. Najczęściej stosuje się w tym celu styropian i płyty z wełny mineralnej. Λ tych materiałów waha się w przedziale 0,03 – 0,04. „Najcieplejsze” materiały budowlane mają współczynnik λ na poziomie 0,09-0,11 ceramika tradycyjna i bloczki silikatowe mają λ w okolicach 0,5. Styropian (wełna mineralna) jest lżejszy, tańszy i łatwiejszy w obróbce niż dowolny materiał wykorzystywany do murowania. 1 cm styropianu zastępuje kilka – kilkanaście centymetrów muru.

Zbrojenie to najczęściej siatka zatopiona w warstwie zaprawy. Chroni izolację przed działaniem czynników atmosferycznych i uszkodzeniami mechanicznymi. Stanowi tez podkład pod warstwę elewacyjną. Zbrojenie występuje tylko w systemach mokrych. Stosując płyty z polistyrenu ekstrudowanego (Styrodur, XPS) można czasami zrezygnować ze zbrojenia. Styrodur bez zbrojenia stosuje się często przy ocieplaniu fundamentów, bezpośrednio na takich płytach można przykleić płytki klinkierowe lub panele drewnopodobne.

Warstwę elewacyjną stanowią różnego rodzaju tynki, najczęściej barwione choć możliwe jest ich malowanie. Jako elewacji w systemach ETICS można też używać wspomnianych już płytek klinkierowych, lub innych lekkich okładzin przyklejanych do zbrojenia. Ze względu na ograniczoną nośność zbrojenia, ciężkie elewacje wymagają zastosowania metody lekkiej-suchej.

Podsumowując, głównymi zaletami ścian wykonanych w technologii lekkiej-mokrej jest korzystny stosunek ceny do uzyskanej izolacyjności termicznej. Ściany dwuwarstwowe, w porównaniu z innymi ścianami o takim samym współczynniku przenikalności cieplnej, mają najmniejsza grubość. Ich wadą jest ograniczona odporność na uszkodzenia mechaniczne i mniejsze możliwości kształtowania wyglądu elewacji.