Bozsaky Dávid
Természetes és mesterséges hőszigetelő anyagok összehasonlító vizsgálatai és elemzése c. doktori értekezés tézisei
Témavezető: Dr. Fátrai György
Széchenyi István Egyetem Infrastrukturális Rendszerek Modellezése és Fejlesztése Multidiszciplináris Műszaki Tudományi Doktori Iskola Győr, 2011
Tartalomjegyzék 1. Bevezetés......................................................................................................2 2. Kutatási terület..............................................................................................3 3. Kutatási célkitűzések.....................................................................................4 4. Alkalmazott módszerek.................................................................................5 5. Megállapítások..............................................................................................6 6. A doktori értekezés tézisei.............................................................................8 7. Összefoglalás................................................................................................15 8. További lehetséges kutatási irányok...............................................................15 9. Publikációk jegyzéke.....................................................................................16
1
1. Bevezetés Számos jelét tapasztaljuk, hogy az építészet a 21. század elején jelentős változásokon megy keresztül. Ennek legfőbb oka, hogy fosszilis energiahordozókészleteink
fogytán
vannak,
és
áruk
robbanásszerűen
növekszik.
Az
energiafelhasználás csökkentésének egyik módja az épületek hőszigetelése. Segítségével az épülethatároló szerkezeteken átáramló hőmennyiség (hőveszteség) csökkenthető, mellyel jelentős mennyiségű fűtési energia takarítható meg. Az építészetben lezajló változások egyik legfontosabb eredménye, hogy számos nyugat-európai országhoz hasonlóan Magyarországon is megszületett az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról szóló 7/2006 (V.24.) TNM rendelet. Nemzetközi téren a legújabb előrelépést az Európai Unió által 2008-ban jóváhagyott 20-20-20 integrált klíma-energia stratégia jelentette. Azonban a jogi szabályozásokon és gazdaságossági megfontolásokon kívül környezetvédelmi okok miatt is létkérdéssé vált épületeink energiafogyasztásának csökkentésére. Az energiafogyasztás környezetszennyezéssel jár, ugyanis a felhasznált energia jelentős részét fosszilis energiahordozók elégetéséből nyerjük. Ennek következtében üvegházhatású gázok kerülnek a légkörbe. Légköri koncentrációjuk növekedése miatt intenzívebbé válik az üvegházhatás, ami globális felmelegedést és klímaváltozást okoz. Az elmúlt évtized németországi statisztikái szerint a teljes energiafogyasztás tekintélyes hányadát (30-35%) a háztartások teszik ki, melynek túlnyomó része (70-80%) a fűtési energia. Az épületek hőszigetelésével csökkenthető a fűtési energiaigény, ami az épület fenntartási költségeinek, és a kibocsátott üvegházhatású Összegzésképpen
gázok
mennyiségének
megállapíthatjuk,
csökkenését
hogy
mind
vonja
maga
után.
gazdaságossági,
mind
környezetvédelmi szempontból különösen fontos feladat épületeink hőszigetelése.
2
2. Kutatási terület A hőszigetelő anyagok fejlődéstörténetén végigpillantva megállapíthatjuk, hogy a napjainkban lezajló változások nem egyedülállóak. A történelem során végbementek olyan folyamatok, melyek új anyagok megjelenését és a régiek visszaszorulását okozták. Észlelhetjük, hogy jelenleg is korszakváltás küszöbén állunk, melyet a számos a piacon újonnan megjelenő, főleg természetes hőszigetelő anyag jelez. Az irántuk tapasztalható kereslet növekedése a környezettudatos építészeti gondolkodás előtérbe kerülésével magyarázható. Érthetőek tehát mindazon törekvések, melyek természetes anyagú hőszigetelő terméket igyekszenek kifejleszteni. Ahhoz viszont, hogy egy új termék forgalomba kerülhessen, meg kell győződni arról, hogy az adott anyag megfelelően el tudja-e látni funkcióját az épületszerkezeten belül. Ehhez pedig különféle összehasonlító vizsgálatok és elemzések szükségesek. Kutatásom során egy ilyen, újonnan kifejlesztett természetes alapú hőszigetelő anyagot (kukoricaszár blokk) vizsgáltam. Nyersanyaga a jobbára mezőgazdasági mellékterméknek minősülő kukoricaszár. Készítése során az alapanyagát (növényi rost) felaprítják, megkeverik (szárazon, majd kötőanyagával). A keveréket formába helyezve kívánt méretűre préselik, s végül kiszárítják. Az így elkészült kukoricaszár blokk legfőbb előnye, hogy alapanyaga olcsó és igen nagy mennyiségben
áll
rendelkezésre,
környezetbarát,
könnyen
alakítható,
újrahasznosítható. Különleges előnye, hogy kiváló hő- és hangszigetelő is egyben. A kukoricaszár blokk készítése egyúttal óriási mennyiségű (kb. 12 millió tonna) mezőgazdasági hulladék hasznosításának lehetőségét is magában rejti. Alapanya takarmányozásra kevéssé alkalmas, így leggyakrabban beszántásra, vagy elégetésre kerül. Ez utóbbi pedig köztudottan CO2-kibocsátással jár, így építőipari felhasználása (CO2 megkötése miatt) indokolt, sőt szükségszerű.
3
3. Kutatási célkitűzések Az általam áttanulmányozott külföldi és hazai szakirodalomból szinte teljesen hiányzik a hőszigetelő anyagok fejlődésének történeti szemléletű rendszerezése. Kutatómunkám célja volt e fejlődési folyamat áttekintetése a korszakok lehatárolása
és
a
korszakváltásokat
előidéző
események
meghatározása.
Megvizsgáltam továbbá, hogy a kukoricaszár blokk, mint új hőszigetelő termék ebbe a folyamatba miként illeszkedik bele. A kukoricaszár blokkra vonatkozó hazai és külföldi szabályozások hiányoznak, ezért szükséges a kukoricaszár blokk minősítő rendszerének (szabványos minősítő vizsgálatok) kidolgozása. Kutatásom másik célja volt tehát, hogy kijelöljem a kukoricaszár blokk minősítés során vizsgálandó legfontosabb anyagtulajdonságait, s megmérjem őket különféle laboratóriumi vizsgálatokon keresztül. Eredményeimet összevetettem a többi építőiparban használt hőszigetelő termék azonos paramétereivel, illetve a rájuk vonatkozó műszaki előírásokkal. Az elemzések után a következő kérdésekre kerestem választ: -
a kukoricaszár blokk megfelelő-e hőszigetelő anyagként való alkalmazásra
-
teljesíti-e a más hőszigetelő anyagokra vonatkozó szabványok követelményeit
-
a meglévő szabványok előírásai mily módon alkalmazhatók (változtatásokkal, vagy változtatás nélkül) a kukoricaszár blokkra
-
szükségesek-e a meglévő szabványokban foglalt fogalmak és előírt vizsgálatokon kívül egyéb fontos fogalmak, minősítő vizsgálatok bevezetése
Az összehasonlító elemzésen túlmenően meg akartam határozni a vizsgálati körülményeknek a kukoricaszár anyagjellemzőire gyakorolt hatását, valamint a kukoricaszár blokk fizikai, mechanikai és épületfizikai tulajdonságainak összefüggését. Vizsgálataim a következő elemzésekre irányultak:
4
-
a vízfelvétel, a nedvességhatásra történő alakváltozás (duzzadás), valamint az anyag állagában történő változások időbeli alakulása, tendenciája
-
a gyártástechnológia során alkalmazott préselés irányának mechanikai tulajdonságokra gyakorolt hatása (izotróp-anizotróp viselkedés)
-
a testsűrűség és a mechanikai tulajdonságok összefüggése
-
a testsűrűség és az épületfizikai tulajdonságok összefüggése
-
optimális
testsűrűség
meghatározása
a
mechanikai
és
épületfizikai
tulajdonságok alapján 4. Alkalmazott módszerek A hőszigetelő anyagok sorába illesztés céljából összehasonlítási alapot kellett kijelölni. Mivel kukoricaszár blokkra vonatkozó szabályozás nem létezik, így erre a célra két természetes, szerves anyagra vonatkozó szabványt (fagyapot, parafa) jelöltem ki, melyek alapján meghatároztam a különféle vizsgálatok menetét, körülményeit, és a vizsgált mintadarabok mennyiségét, méreteit. Indokolt esetekben eltértem a szabványoktól. Kiválasztottam azokat a legfontosabb tulajdonságokat, melyek meghatározása elengedhetetlen, hogy építőipari használhatóságát igazolhassák: -
méretállandóság meghatározott körülmények között
-
vízfelvevő képesség (részleges és teljes vízbemerítés) és duzzadásérzékenység
-
szilárdság (húzó-, nyomó- és hajlítószilárdság)
-
hőszigetelő képesség, valamint a nedvesség hatása a hőszigetelő képességre
-
hangszigetelő képesség (testhang-gátlás, dinamikai merevség)
A vizsgálati eredmények alapján meghatároztam a kukoricaszár blokk legfontosabb anyagtulajdonságait (1 táblázat), melyeket összehasonlítottam számos építőiparban használt hőszigetelő anyagéval.
5
Elemeztem továbbá a vízfelvétel időbeli alakulását, és a különféle fizikai, mechanikai és épületfizikai tulajdonságok egymásra hatását. Vizsgáltam a sűrűség, a húzó-, nyomó- és hajlítószilárdság közti összefüggést, valamint kapcsolatot kerestem a sűrűség és a hő-, illetve hangszigetelő képesség között. A mérési eredmények kiértékeléséhez a legkisebb négyzetek módszerét használtam. Tulajdonság Testsűrűség Méretállandóság (23°C) Méretállandóság (70°C) Természetes nedv. tart. Vízfelvétel (részleges) Vízfelvétel (teljes) Húzószilárdság (┴) Húzószilárdság (║) Nyomószilárdság Hajlítószilárdság Hővezetési tényező Dinamikai merevség
Mért. egység kg/m3 % % m/m % kg/m2 V/V % kPa kPa kPa kPa W/mK MN/m3
Alkalmazott szabvány MSZ EN 1602* MSZ EN 1603* MSZ EN 1604* MSZ EN 1609* MSZ EN 12087* MSZ EN 1607 MSZ EN 1607 MSZ EN 826 MSZ EN 12089 MSZ EN 12667 MSZ EN 29052-1
Min. érték 117,22 0 0,17 6,06 2,81 34,94 2,35 51,43 17,04 171,15 0,0455 4,853
Max. érték 215,58 1,69 6,99 13,77 6,84 40,43 33,67 295,21 193,55 433,07 0,0555 17,656
Átlag 165,39 0,36 1,98 8,80 4,82 37,35 14,50 182,52 88,89 285,30 0,0511 9,841
*: indokolt eltérés a szabvány előírásihoz képest
1. táblázat: A kukoricaszár blokk kísérletek segítségével meghatározott anyagjellemzői
5. Megállapítások Az összehasonlító elemzés eredményeképpen a következőket állapítottam meg: -
testsűrűsége a mesterséges, szálas, valamint a természetes, szerves hőszigetelő anyagokéval összemérhető
-
méretállandósága normál laboratóriumi körülmények közt a többi hőszigetelő anyagra vonatkozó előírást maradéktalanul teljesíti
-
az MSZ EN 1604 szerint vizsgált méretállandósága azonban csupán a műanyaghabokra vonatkozó követelményeket teljesíti
-
vízfelvétele részleges vízbemerítés esetén a természetes anyagok közül a szalmabála, és a fagyapot esetében közölt értékekhez közelít
-
teljes vízbemerítés esetén vízfelvétele jóval magasabb, mint a többi hőszigetelő anyagé, melyeknél ez az adat ismert
6
-
présirányra merőleges húzószilárdsága a többi természetes anyagénál magasabb. Mesterséges anyagok közül is csupán a polisztirol és a habüveg húzószilárdsága nagyobb
-
nyomószilárdsága a faanyagok paramétereit közelíti. Mesterséges anyagok közül
az
ásványgyapotok
kivételével
az
összes
hőszigetelő
anyag
nyomószilárdsága nagyobb -
természetes anyagok közül csak a fagyapot hajlítószilárdsága nagyobb. Az EPS hajlítószilárdsága alacsonyabb, az XPS-é közel azonos. Elérheti a poliuretánhab és a habüveg paramétereit is
-
kiváló hőszigetelő képessége folytán versenyképes a többi természetes, sőt, egyes mesterséges hőszigetelő anyaggal is
-
dinamikai merevségénél a lépéshangszigetelésre használt anyagok közül egyedül a farostlemez, a cellulózszigetelés és egyes szálas, illetve műanyaghab termékek esetén közölt értékek kedvezőbbek
Összegezve kimondható, hogy a kukoricaszár blokk anyagtulajdonságai leginkább a természetes, szerves anyagokéval egyeznek. Több esetben számos mesterséges anyag tulajdonságait is megközelítik, sőt felül is múlják.
7
6. A doktori értekezés tézisei 1. Tézis: Elvégezve a hőszigetelő anyagok fejlődésének az áttanulmányozott szakirodalomban hiányos történeti szemléletű rendszerezését, megállapítottam, hogy öt fejlődéstörténeti korszakot különböztethető meg. A korszakokat a hőszigetelő anyagok szempontjából kiemelten fontos eseményeket figyelembe véve határoltam le (2. táblázat). Korszak
Időszak
1. korszak
Kr.e. 7000-ig Kr.e. 7000 – Kr.u. 1850
2. korszak 3. korszak
1850 – 1950
4. korszak
1950 – 2000
5. korszak
2000 –
Korszakot meghatározó esemény Építési tevékenység megjelenése Letelepült életmód kialakulása, tartós építőanyagok használata Ipari forradalom, épületfizika elméletének születése (termodinamika), első hőszigetelő termékek Műanyaghab hőszigetelések és mesterséges anyagok elterjedés, természetes anyagok visszaszorulása Természetes anyagok reneszánsza (kukoricablokk), bioépítészet születése
2. táblázat: A hőszigetelő anyagok fejlődéstörténeti korszakai
2. Tézis: Bevezettem a kukoricaszár blokk hőszigetelő anyag vizsgálatai sorába a természetes nedvességtartalom (W0) fogalmát, mely hasonló a fánál már ismert nettó
nedvességtartalomhoz.
A
természetes
nedvességtartalom
a
normál
laboratóriumi körülmények (23°C, 50% relatív páratartalom) között, valamint a meghatározott hőmérsékleten (70°C) súlyállandóságig szárított anyag tömege (m23, m70) közti különbségéből számítható: W0 =
Más
hőszigetelő
anyagokra
m 23 −m70 ∗ 100 m23
nem
írja
elő
a
szabvány
a
természetes
nedvességtartalom meghatározását, azonban hőtechnikai méréseim beigazolták ismeretének fontosságát. Határértékének túllépése esetén ugyanis jelentős mértékben megváltozik az anyag hőszigetelő képessége.
8
3. Tézis: Vízzel szembeni viselkedés 3/a Altézis: Megállapítottam, hogy a kukoricaszár blokk vízfelvétele az idő függvényében növekszik ugyan, de mindkét
esetben
meghatározható
határértékhez tart.
A
kísérletekből
kiderült, hogy a teljes vízbemerítés esetén szabványban előírt 28 naphoz képest
a
kukoricablokk
teljes
vízbemerítés esetén már 24 óra után 1. ábra: A vízfelvétel és a térfogatváltozás (duzzadás) alakulása az idő függvényében
telítettnek tekinthető (1. ábra).
Részleges vízbemerítéskor viszont 24 óra után is vesz fel vizet, s a folyamat ugyan lelassul, de még 96 óránál is fennáll (2. ábra). A kapillaritásnak köszönhetően 24 óra után a nedvesség a minták magasságának a feléig felszivárgott, de még 96 óra után sem jelent meg nedvesség a felső felületen. 3/b Altézis: Bebizonyítottam a kukoricaszár blokk duzzadásérzékenységét. Megállapítottam, hogy mértéke az idő függvényében szintén növekszik, de meghatározható határértékhez tart. Teljes vízbemerítés esetén a vízfelvétellel együtt a térfogatváltozás is megáll (1. ábra). Részleges vízbemerítéskor a térfogatváltozás még 96 óra után sem elhanyagolható (3. ábra). 8,00
12,00
7,00
10,00
Térfogatváltozás (%)
Vízfelvétel (kg/m2)
6,00 5,00 4,00 3,00
8,00
6,00
4,00
2,00 2,00
1,00 0,00
0,00
0
8
16
24
32
40
48
56
64
72
80
88
96
104
0
Idő (óra)
8
16
24
32
40
48
56
64
72
80
88
96
104
Idő (óra)
2. ábra: A kukoricaszár blokk vízfelvétele az idő függvényében (részleges vízbemerítés)
3. ábra: A kukoricaszár blokk térfogatváltozása az idő függvényében (részleges vízbemerítés)
9
Nedvességhatás következtében a vastagsági méretekben egy nagyságrenddel nagyobb változást tapasztaltam a lineáris méretekhez képest, ami az anyag anizotróp (préselési iránytól függő) tulajdonságával magyarázható. Megfigyeltem továbbá, hogy 24 órás teljes vízbemerítés, valamint a 96 órás részleges vízbemerítést követő kiszárítás után az anyag eredeti állaga visszanyerhető, nem történik tönkremenetel. 4. Tézis: Mechanikai tulajdonságok 4/a Altétzis: Mérési eredményeim kiértékelésével megállapítottam, hogy a kukoricaszár blokk sűrűsége és az anyag mechanikai és épületfizikai tulajdonságai között lineáris összefüggés áll fenn a vizsgált sűrűségtartományon (120-210kg/m3) belül (4-9. tábra). Megállapítottam továbbá, hogy a kukoricaszár blokk azon hő- és hangszigetelő anyagok csoportjába tartozik, melyek sűrűsége, valamint hő- és hangszigetelő képessége fordítottan arányos, vagyis kisebb sűrűség esetén Présirányra merőleges húzószilárdság (kPa)
Présiránnyal párhuzamos húzószilárdság (kPa)
40
19. minta 35 30 25
20. minta
20 15 10
10. minta
11. minta 5
13. minta 0 140
150
160
170
180
190
350 19. minta
250 200 10. minta
150 11. minta
100 50 0 140
200
20. minta
300
13. minta
150
160
4. ábra: Présiránnyal párhuzamos húzószilárdság és a sűrűség összefüggése
180
190
200
5. ábra: Présirányra merőleges húzószilárdság és a sűrűség összefüggése
250
12
16. minta
200
8. minta 150 20. minta 19. minta 100 17. minta
11. minta 10. minta 50 13. minta
15. minta
20. minta
2
Rugalmassági modulus (N/mm)
Nyomószilárdság (kPa)
170
Sűrűség (kg/m3 )
3
Sűrűség (kg/m )
10
8
19. minta
10. minta 6 11. minta
4 13. minta 2
14. minta 0 120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
0 140
220
Sűrűség (kg/m3)
150
160
170
180
190
200
3
Sűrűség (kg/m )
6. ábra: A nyomószilárdság és a sűrűség összefüggése
7. ábra: A rugalmassági modulus és a sűrűség összefüggése
10
20
16. minta
18
Dinamikai merevség (MN/m 3)
16
8. minta
14
17. minta
12. minta
12
9. minta
10
18. minta
8
15. minta 6
14. minta
4 2 0 120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
Sűrűség (kg/m3)
9. ábra: A dinamikai merevség és a sűrűség összefüggése
8. ábra: A hővezetési tényező és a sűrűség összefüggése
4/b Altézis: Megállapítottam, hogy az anyag mechanikai tulajdonságai anizotróp (préselési iránytól függő) jellegűek. A kukoricaszár blokk szilárdsági paraméterei függnek a préselés irányától, hiszen a préselési irányra merőleges és préselési iránnyal párhuzamos húzószilárdsága közt nagyságrendi különbség mutatható ki (10. ábra). A faanyagokhoz hasonlóan a kukoricaszár blokk szilárdsági paraméterei közül a préselési irányra merőleges húzószilárdsága, valamint hajlítószilárdsága a legkedvezőbb.
Nyomószilárdsága
és
préselési
iránnyal
párhuzamos
húzószilárdsága kedvezőtlenebb. Szintén a faanyagokkal rokon tulajdonsága, hogy a sűrűség növelésével présirányra merőleges húzószilárdsága nagyobb mértékben változik, mint nyomó- és présiránnyal párhuzamos húzószilárdsága (11. ábra). 450 400
Szilárdság (kPa)
350 300 250 200 ű
150 100 50 0 140
150
160
170
180
190
200
3
Sűrűség (kg/m ) Présirányra mer. húzószilárdság Présiránnyal párh. húzószilárdság Nyomószilárdság Hajlítószilárdság
10. ábra: A préselési irányra merőleges és azzal párhuzamos húzószilárdság viszonya
11
11. ábra: A kukoricaszár blokk különféle mechanikai tulajdonságainak alakulása s sűrűség függvényében
5. Tézis: Hőszigetelő képesség 5/a Altézis: Kísérleti eredményeim összegzésével igazoltam, hogy a kukoricaszár blokk hővezetési tényezőjének mérési eredményeit csupán a véletlen befolyásolja, mivel a mért értékek eloszlása értékei Gauss-eloszláshoz hasonlít (12. ábra). A mért értékek közül a legnagyobb hányad az átlag közelében található. Mérések száma n db 2 4 6 10 7 2 2 33
Tartomány λ W/mK 0,0440-0,0459 0,0460-0,0479 0,0480-0,0499 0,0500-0,0519 0,0520-0,0539 0,0540-0,0559 0,0560-0,0579 Összesen
Átlagos sűrűség ρátlag kg/m3 127,50 136,25 154,83 177,60 192,71 195,50 193,50 170,68
Átlagos λ λátlag W/mK 0,0457 0,0471 0,0489 0,0510 0,0529 0,0555 0,0571 0,0509*
*: Az átlagtól való kivételesen nagy eltérés miatt 2 mintát figyelmen kívül hagytam
3. táblázat: A hővezetési tényező értékek eloszlása
12. ábra: A mérési eredmények eloszlása
5/b Altézis: A hőmérsékletváltozás és a hővezetési tényező összefüggését vizsgálva
megállapítottam,
hogy
nedvességhatás következtében a λ-T diagram meredekebbé válik. Kisebb nedvességtartalom hőmérséklet
esetén
változása
tehát
a
kisebb
13. ábra: A hőmérséklet, a nedvességtartalom és a hővezetési tényező összefüggése
mértékben befolyásolja a hővezetési tényezőt (13. ábra). 5/c
Altézis:
Megállapítottam,
hogy
a
kukoricaszár
blokk
természetes
nedvességtartalom mellett, illetve a légszáraz állapotban mért hővezetési tényezője (λ) közt elhanyagolható a különbség (max. 8%). A természetes nedvességtartalom túllépésekor viszont jelentős mértékben megváltozik az anyag hőszigetelő képessége, hiszen a nedvességtartalom és a hővezetési tényező változását leíró
12
görbe meredeksége ugrásszerűen megnő. A természetes nedvességtartalom felett minden egyes tömegszázalék nedvességtartalom közelítően 2-szeres mértékben növeli a 10°C-on és 3-szoros mértékben a 30°C-on mért hővezetési tényezőt (14. és 15. ábra). 160
Hővezetési tényező változás (%)
Hővezetési tényező változás (%)
120
100
80
60
40
20
140 120 100 80 60 40 20 0
0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0
50
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Nedvességtartalom (%)
Nedvességtartalom (%)
15. ábra: A nedvességtartalom és a 30°C-on mért hővezetési tényező összefüggése
14. ábra: A nedvességtartalom és a 10°C-on mért hővezetési tényező összefüggése
6. Tézis: Mivel a kukoricaszár blokk azon szigetelőanyagok közé sorolható, melyek mechanikai és épületfizikai tulajdonságai között fordított arányosság áll fenn, így szükségesnek tartottam optimális sűrűségének meghatározását. Megállapítottam, hogy ez a sűrűségérték a 170-180 kg/m3 közt található. Ilyenkor a kukoricaszár blokk összes anyagtulajdonsága átlagos értéket vesz fel, vagyis közepes szilárdsági paraméterek mellett hő- és hangszigetelő képessége is megfelelő. Ezen határérték felett a mechanikai tulajdonságok a szigetelőképesség rovására javíthatók, míg alatta jó szigetelőképesség mellett mechanikai tulajdonságai erőteljesen leromlanak (4. táblázat, 16-21. ábra). Fizikai jellemző
Húzószilárdság (║) Húzószilárdság (┴) Nyomószilárdság Hajlítószilárdság Young-modulus* Hővezetési tényező Dinamikai merevség
Mértékegység
kPa kPa kPa kPa kPa W/mK MN/m3
Mért értékek Minimális érték
Maximális érték
2,35 51,43 17,04 171,15 3508 0,0455 4,85
33,67 295,21 193,55 391,47 11016 0,0555 17,66
Átlagérték
Átlagértékhez tartozó sűrűség ρátlag kg/m3
14,50 182,52 88,86 246,80 6370 0,0512 9,84
171,09 171,08 175,87 168,83 171,08 172,29 189,02
4. táblázat: A kukoricaszár blokk átlagos mechanikai és épületfizikai tulajdonságaihoz tartozó sűrűségértékek
13
16. ábra: A présiránnyal párhuzamos
17. ábra: A présirányra merőleges húzószilárdság
húzószilárdság átlagértékéhez tartozó sűrűség
átlagértékéhez tartozó sűrűség
18. ábra: A nyomószilárdság átlagértékéhez
19. ábra: A hajlítószilárdság átlagértékéhez
tartozó sűrűség
tartozó sűrűség
20. ábra: A hővezetési tényező átlagértékéhez
21. ábra: A dinamikai merevség átlagértékéhez
tartozó sűrűség
tartozó sűrűség
14
7. Összefoglalás A kukoricaszár blokk, mint természetes hőszigetelő anyag, kiválóan illeszkedik a hőszigetelő anyagok fejlődéstörténetének folyamatába, melyet disszertációm keretein belül tártam fel. Elvégzett vizsgálataim alapján kijelenthető, hogy a kukoricaszár blokk hő- és hangszigetelő képessége megközelíti a többi, hasonló célra alkalmazott szigetelőanyagét. A mérési eredmények elemzéséből belátható, hogy az optimális sűrűség (170-180 kg/m3) mellett nem csupán épületfizikai, hanem mechanikai tulajdonságai is megfelelőek. A kukoricaszár blokk szilárdsága egyelőre nem elegendő ahhoz, hogy teherhordó szerkezet készülhessen belőle, de épületszerkezetek kiegészítő hang-, ill. hőszigeteléseként, illetve vázkitöltő falazatként is beépíthető. Gipszkarton burkolattal ellátva alkalmas lehet akár lakóépületekben is térelhatároló falak, válaszfalak készítésére, illetve szarufák közötti hőszigetelésre. Vízérzékenysége (vízfelvevő képesség, duzzadási hajlam) tekinthető kritikus tulajdonságának, ezért nem javasolt olyan területeken alkalmazni, ahol tartós nedvességhatás érheti. Kérdéses továbbá hő- és fagyhatásokkal, valamint rágcsálókkal, rovarokkal és egyéb kártevőkkel szembeni ellenálló képessége, vakolattartó
képessége,
valamint
tűzállósága.
Megfelelő
védelem
esetén
gazdaságossága és környezetbarát volta versenyképessé teheti a szigetelőanyagok piacán. 8. További lehetséges kutatási irányok A vizsgálati eredmények indokolttá teszik a kukoricaszár blokk építőiparban való alkalmazását. Azonban ahhoz, hogy szélesebb körben beépítésre kerülhessen, további vizsgálatok szükségesek: -
öregedésvizsgálat
15
-
egyéb (pl. hidraulikus) kötőanyag alkalmazhatósága, hatása
-
kúszás vizsgálata
-
páraáteresztő képesség vizsgálata
-
vakolattartó képesség és vakolhatóság vizsgálata
-
fagyállóság vizsgálata
-
tűzállóság vizsgálata
-
kártevőkkel szembeni ellenállás vizsgálata
-
gyártástechnológia és anyagi összetétel vizsgálata
Elvégzett vizsgálataim fényében indokolt lehet a kukoricaszár blokk vizsgálatait előíró önálló szabvány létrehozása, amely lehetővé tenné az építőanyagok piacán új termékként való megjelenését. 9. Publikációk jegyzéke [1]
Bozsaky Dávid: Polisztirol homlokzati hőszigetelő rendszerek kivitelezési kérdései, Innovatív Módszerek és Technológiák, ÉTE Építésszervezés és Építéstechnológia Konferencia, Budapest, 2009.10.29, ISBN 978-9638062-61-1, 2009, pp. 9-16.
[2]
Dr. Molnár Viktor, Bozsaky Dávid: Kukoricaszár blokk ismertetése, hővezetési
tényezőjének
meghatározása,
Innovatív
Módszerek
és
Technológiák, ÉTE Építésszervezés és Építéstechnológia Konferencia, Budapest, 2009.10.29, ISBN 978-963-8062-61-1, 2009, pp. 138-143. [3]
Bozsaky
Dávid:
Polisztirol
homlokzati
hőszigetelő
rendszerek
károsodásai és hibaforrásai, Magyar Építőipar LX. évf. (2010) 1. szám, ISSN 0025-0074, 2010, pp. 22-27. [4]
Bozsaky Dávid: Földbeágyazott lakóépületek, Magyar Építőipar LX. évf. (2010) 3. szám, ISSN 0025-0074, 2010, pp. 109-115.
16
[5]
Bozsaky Dávid: The historical development of thermodynamics, Acta Technica Jaurinensis, Vol. 3. No. 1., ISSN 1789-6932, 2010, pp. 3-15.
[6]
Bozsaky Dávid: The birth of building physics as a modern science, 7th International Conference of PhD Students, Miskolc (Hungary), 8-13th August 2010, ISBN 978-963-661-939-8, 2010, pp. 13-18.
[7]
Bozsaky Dávid: The brief history of thermal insulation until the 1950s, International CIB Student Chapter Conference, Budapest (Hungary), 30th September – 2nd October 2010, ISBN 978-963-08-0025-09, 2010, pp. 6.
[8]
Bozsaky Dávid: The development of thermal insulation materials from the beginnings to the appearance of plastic foams, 37th IAHS World Congress of Housing, Santander (Spain), 26-29th October 2010, ISBN 978-84-693-6655-4, 2010, pp. 87.
[9]
Dr. Molnár Viktor, Bozsaky Dávid: A kukoricaszár blokk laboratóriumi vizsgálatai, Építőipar a Fenntarható Fejlődésért, ÉTE Építésszervezés és Építéstechnológia Konferencia 2010, Budapest, 2010.10.28, ISBN 978963-8062-62-8, 2010, pp. 143-148.
17
