Modernizace a rekonstrukce

Modernizace a rekonstrukce 8. týden

Šťastník Stanislav

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav technologie stavebních hmot a dílců, Veveří 95, 602 00 Brno, Tel: +420 5 4114 7507, Fax +420 5 4114 7502, Email: [email protected]

Šíření vlhkosti ve stavebních konstrukcích Ochrana stavebního díla proti dlouhodobému účinku vlhkosti

Už mi ta vlhkost v bytě pomalu leze na nervy …

Ochránit hodnoty stavebního díla

   Cíle:  dlouhodobá ochrana stavebního díla,  zajištění tepelné ochrany díla,  hygienické vnitřní klima.

Šíření vlhkosti ve stavebních konstrukcích stupeň karbonatace

1,0

Karbonatace ( koroze) silikátových staviv

0,8

Přítomnost určité vlhkosti v betonu je podmínkou, aby se působení CO2 na hydratační produkty cementu mohlo uskutečnit. Vyplnění pórů vodou zabraňuje hlubšímu pronikání plynů dovnitř betonu, i když se v ní rozpouštějí, jak je tomu právě u CO2. Úplně vysušený beton s CO2 a podobně i s jinými plyny nereaguje. Působení atmosférických plynů na beton a případně další staviva je tedy velmi úzce spjato s vlhkostí dotyčného staviva či prostředí.

0,6 0,4 0,2 0

0

20 40 60 80 100 relativní vlhkost vzduchu (%)

Závislost stupně karbonatace cementu na relativní vlhkosti vzduchu podle VERBECKA (1938) rychlost karbonatace

1,0

0,6 0,4 0,2

0

Schéma kinetiky fázových přeměn (i pro betony z hlinitanového cementu a autoklávované silikátové betony):

vaterit  aragonit      CO2  vaterit  kalcit  C x SH y       aragonit  kalcit   SiO2 .H 2O C3 AS n H 62 n kde n  1,2  H O kalcit  2   C x AH y  C3 A.CaCO3 .H1113 

gibbsit

vaterit  aragonit  CO2    vaterit  kalcit  C x AH y .CaCO3 .H1113     SiO2 .H 2O aragonit  kalcit   H 2O   kalcit

gibbsit

CH

0,8

0

Spotřebováním zásoby Ca(OH)2 vzniklého hydratací slínkových minerálů však podle MATOUŠKA karbonatace nekončí a proces pokračuje v podstatně složitějším systému řízeném zejména termodynamickými rovnováhami.

5

10 15 20 vlhkost um (% hm.)

25

30

Závislost rychlosti karbonatace pórobetonu na vlhkosti podle MATOUŠKA (1977) (Meze vlhkosti představují podmínky pro karbonataci v obvodových stěnách)

Šíření vlhkosti ve stavebních konstrukcích

Zdroje vlhkosti  vodní pára,  srážková vlhkost (déšť, sníh),  vzlínající zemní vlhkost,  vnitřní vlhkost nových staveb.


Difúze vodní páry Fickův vztah

qd   .

dpd dx

Kapilární vodivost Newtonova rovnice

q   . w

du dx

Vlhkostní šíření / ? vlhkostní transport ?

Konvekce

Šíření vlhkosti ve stavebních konstrukcích Vzduch

Teoretický základ

„Suché“ plyny  dusík

N2

78 % obj.

 kyslík

O2

20,5 % obj.

 vzácné plyny

0,95 % obj.

 oxid uhličitý CO2

0,03 % obj.

 dopočet (zarovnání)

100 %

„Vlhký“ plyn  vodní pára

Plynná směs „suchých“ a „vlhkých“ plynných součástí Vzduch  suchá směs plynů + vlhký plynný podíl

H2O

Šíření vlhkosti ve stavebních konstrukcích Teoretický základ: - šíření tepla

(Fourier J. (1768-1830), Helmholtz (1821-1894), Fokin, Řehánek)

- šíření vlhkosti

(Fokin, Cramerer, Matoušek (1975), Krischer (1978), Husseini (1982), Kießl (1983), Ricken (1991), Künzel či Grunewald )

Šíření vlhkosti ve stavebních konstrukcích Zdroje vlhkosti ve stavbách (podle K.F. Fokina): - vlhkost technologická

(mokré procesy při realizaci stavby, zabudování mokrých /vlhkých staviv)

- zemní vlhkost - srážková vlhkost

(déšť, sníh, námraza)

- sorpční vlhkost - zkondenzovaná voda - provozní vlhkost

(mokré provozy, zemědělství, vývařovny, prádelny, textilní, papírenský průmysl

Zahrada na střeše: 1 – nosná deska, 2 – spádová betonová vrstva, 3 – tepelně-izolační vrstva, 4 – těsnící vrstva, 5 – ochranný beton, 6 – písek, 7 – sláma v jedné vrstvě, 8 – hlína („dobře humusovitá“).

Kapilární tlak pk:

pk 

mH 2O ms



VH 2O



V

mH 2 O

 H O .V 2

2. . cos  r

pk  ph  h. .g

Výška vzlinutí h:

2. . cos  r. .g

model

retenční čára

pk

pevná fáze

vzduch

skutečnost

h

uv



h2

Vlhkost objemová uV:

uV 



h1

Vlhkost hmotnostní um:

um 

voda

Vlhkost, vyjádření


u m . s

H O 2

kapilární elevace

kapilární deprese



povrchové napětí vody (~0,0765 N/m),

r

poloměr kapiláry

θ

smáčecí úhel H2O (~0°),

g

gravitační zrychlení (9,80665 m/s2).

(m), [θHg  141°]

interiér

40

exteriér

um (%)

Šíření vlhkosti ve stavebních konstrukcích 1. měsíc 30

4. měsíc 20

10. měsíc 10 27. měsíc 120. měsíc 0

Praktická vlhkost ve stavbě upr:

u pr  lim um    

Šíření vlhkosti ve stavebních konstrukcích Vnitřní klima – stav tepelné pohody deutsch  Behaglichkeitszustand ČR: θi = 21°C; i = 50 % (EU ?)

Šíření vlhkosti ve stavebních konstrukcích Klimatické účinky vnějšího prostředí

(letiště Tuřany)

A0 – azimut h0 – výška slunce nad horizontem



Technické řešení staveb proti účinku náporového deště


Tab. VI Hustoty toku různých dešťů se střední pádovou rychlostí vs a střední hodnotou poloměru příslušných kapek deště rD. Druh deště

qD (kg/m2.h)

vs (m/s)

rD (mm)

Lehký

1

3,2

0,25

normální

4

4,5

0,50

Silný

15

6,0

0,75

velmi silný

40

6,7

1,00

průtrž mračen

100

8,5

1,50

Pádová dráha dešťové kapky ve větších výškách při výškově neměnném, stacionárním větru odpovídá skloněné přímce. Pro danou rychlost větru vv lze vyjádřit hustotu toku náporového deště vztahem:

q ND  qD .

vv vs

Šíření vlhkosti ve stavebních konstrukcích vedení dovnitř

vedení ven

akumulace Vlhkostní zdroj

qd ,

Vodní pára pórový prostor

qd ,

qd ,

qd ,

rovnováha

Kapalná voda

q ,u

q ,u

(Vázaná/nevázaná) u

u

latentní teplo θ

q

θ

Entalpie

Tepelný zdroj

q Objemový element

Šíření vlhkosti ve stavebních konstrukcích Schématické vyobrazení uspořádání molekul vody v mřížce Led – pevná látka – solidus Kapalina – liquius Vodní pára – gas

Molekulární uspořádání molekul ve vodě (nahoře), ledu (uprostřed) a v krystalické mřížce ledu (dole)

Různé formy vloček – (šestihranné prisma)

Sněhové „dělo“ na Matterhornu

Ledové květy na okně (hexagonální krystaly)

Šíření vlhkosti ve stavebních konstrukcích poloměr kapiláry r (m)

monomolekulární vrstva

2.10-9

multimolekulární vrstva

5.10-9

kapilární kondenzace

retenční čára

10-7

desorpce

sorpce

pk

pevná fáze

model

vlhkost látky uv (%) nebo um (%)

 = konst

skutečnost

10-8 nevázaná voda

10-9

absorpcí vázaná voda

3.10-10 5.10-10

0

25

50

75

100

vzdušná vlhkost 

uv


Šíření vlhkosti ve stavebních konstrukcích Tab.5: Zdroje vodní páry v bytech (květiny, lidé …)

Zdroje vlhkosti Lidé

Koupání

Kuchyně

Schnutí prádla

Květiny

Volné vodní povrchy

lehká práce

Množství uvolněné vodní páry 30 – 60 g/h

středně těžká práce

120 – 200 g/h

těžká práce

200 - 300g/h

koupání ve vaně

cca. 700 g/h

sprchování

cca. 2600 g/h

při vaření

600-1500 g/h

během dne

cca. 100 g/h

vyždímané

50 – 200 g/h

nasáklé

100 – 500 g/h

kapradí

7 – 15 g/h

středně velký fikus

10 – 20 g/h

akvárium

cca. 40 g.m-2.h-1

Teoretický základ Absolutní vlhkost ve vzduchu Absolutní vlhkost vzduchu f při pb = 1013,25 hPa podle K. SEIFERTA při θa = 50°C  f+50°C = 83,0 g/m3, při θa = 20°C  f+20°C = 17,3 g/m3, při θa = 10°C  f+10°C = 9,4 g/m3, při θa = 0°C  f0°C = 4,84 g/m3, při θa = -15°C  f-15°C = 1,41 g/m3.

Závislost množství vodní páry, které může vzduch pojmout

Teoretický základ

Degradace hmoty dřeva

Modernizace a rekonstrukce

Recommend Documents