Betonisten ulkoseinäelementtien lämpötaloudellinen ja rakenteellinen kehittäminen

Tutkimuksen lähtökohtana olivat energiansäästöpyrkimykset, joita voidaan osaltaan toteuttaa myös seinän kautta tapahtuvia lämpöhäviöitä pienentämällä. Betonisten ulkoseinäelementtien kehittämistarvetta ovat lisäksi synnyttäneet asuinrakentamisen painopisteen siirtyminen pientalorakentamiseen ja ulkonäköön kohdistuvat vaatimukset. Tutkimuksessa pyrittiin tarkastelemaan seinärakennetta kokonaisuutena tutkimalla sen kehittämismahdollisuuksia ja kilpailukykyä. Lampötalouden parantaminen aiheuttaa muutoksia seinän muihinkin ominaisuuksiin. Tavallisimmin käytettyjen eristysmateriaalien, mineraalivillan, polystyreenin ja polyuretaanin, ominaisuuksia ja käyttömahdollisuuksia betoniulkoseinäelementin eristeenä selvitettiin. Perinteellisen mineraalivillaeristeen rinnalla muovieristeet tarjoavat tietyissä kohdissa uusia mahdollisuuksia; esim. betonikuoren ohentaminen ja kuorien välisen sideraudoituksen vähentäminen on mahdollista käyttämällä muovieristeen lujuutta hyväksi. Kaantavan ulkoseinäelementin kantokykyyn vaikuttaa betonikuorien yhteistoiminta. Sideraudoituksesta riippuen kuorien välillä voi olla täydellinen tai 0sittainen yhteistoiminta tai ei lainkaan yhteistoimintaa. Paras kantotyky saavutetaan täydellisellä yhteistoiminnalla, joka syntyy käytettäessä esimerkiksi diagonaaliansaita sideraudoituksena. Diagonaaliansaat aiheuttavat kuitenkin huomattavia kylmäsiltoja ja pakkovoimia kuorien välille. Sen vuoksi joustavammat kiinnitystavat ovat suositeltavia silloin, kun niillä saavutetaan riittävä kantokyky. Ripustettavan elementin ulko- ja sisäpuolisen betonilevyn välisen kiinnityksen tarkoituksena on yleensä vain ulkolevyn ripustaminen sisälevyyn. Tällöin on edullista pyrkiä mahdollisimman joustavaan kiinnitykseen, jolloin pakkovoimat ja niistä syntyvät halkeilut ja taipumat voidaan välttää. Ripustaminen voidaan tehdä myöd osittain tai kokonaan muovieristeen avulla, kun varmistetaan eristeen ja betonin välisen tartunnan ja eristeen lujuus ja muodonmuutoskyky sekä kiinnityksen pitkäaikaiskestävyys. Elementin kantokykyä ja lämpötilaerojen aiheuttamien pakkovoimien suuruutta eri sideraudoitustustyypeillä tarkasteltiin tietokonelaskelmien avulla. Sideraudoitusten lujuutta tutkittiin lisäksi laboratoriokokeissa, joissa kuormitettiin elementin ulkokuorta. Betoniulkoseinä on perusrakenteeltaan tiivis, mutta rakenteen hyvän lämpötalouden ja kosteusteknisen toiminnan kannalta on tärkeää myös saumojen ja liitosten tiheys. Toisaalta on lämmöneristeen tuulotuisen avulla huolehdittava siitä, että rakenteessa oleva kosteus pääsee haihtumaan ulkoi1maan. Julkaisussa annetaan suunnittelu-, valmistus- ja asennusohjeita, joiden avulla nämä vaatimukset voidaan toteuttaa. Valmistustekniikan kehittämismahdollisuuksia tarjoavat esijannitys- ja liukuvalutekniikka, ruiskutettavat eristeet ja massat sekä kuitubetoni- ja imubetonitekniikka. Mainitut menetelmät edellyttävät kuitenkin standardoituja tuotteita ja pitkiä valmistussarjoja. Perinteisen käsityövaltaisen menetelmän yhteydessä voidaan sideraudoitusta yksinkertaistamalla pienentää valaistuskustannuksia ja vähentää työvirheitä, jotka vaikuttavat seinän lämmönerityskykyyn. Julkaisussa esitellään joukko betoniulkoseinäelementin kehitysideoita, joista on pyritty valitsemaan käyttökelpoisimmat ratkaisut toiminnallisen analyysin ja valmistajille tehdyn kyselyn perusteella. Suopeimmat arviot saivat liukuvalettu esijännitetty seinäelementti, sideneulojen ja muovieristeen kantokykyyn perustuva elementti sekä keskitetyllä kiinnikkeellä varustettu elementti. Uusien rakenteiden kantokykyä, valmistustekniikkaa ja kustannuksia on selvitetty. Lopuksi käsitellään seinärakenteen tuotekehitykseen liittyvää tutkimustarvetta ja sovellettavia menetelmiä