Modernizace a rekonstrukce

Transkript

1 Modernizace a rekonstrukce 8. týden Šťastník Stanislav Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav technologie stavebních hmot a dílců, Veveří 95, Brno, Tel: , Fax , Stastnik.S@fce.vutbr.cz

2 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.

3 stupeň karbonatace 1,0 0,8 0,6 0,4 0, relativní vlhkost vzduchu (%) Závislost stupně karbonatace cementu na relativní vlhkosti vzduchu podle VERBECKA (1938) rychlost karbonatace 1,0 0,8 0,6 0,4 0, vlhkost um (% hm.) Přítomnost určité vlhkosti v betonu je podmínkou, aby se působení CO 2 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 CO 2. Úplně vysušený beton s CO 2 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. 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. Schéma kinetiky fázových přeměn (i pro betony z hlinitanového cementu a autoklávované silikátové betony): CH CxSH C3ASnH C AH x y 62n Závislost rychlosti karbonatace pórobetonu na vlhkosti podle MATOUŠKA (1977) (Meze vlhkosti představují podmínky pro karbonataci v obvodových stěnách) Karbonatace ( koroze) silikátových staviv y vaterit aragonit CO vaterit kalcit 2 aragonit kalcit SiO2. H kde n 1,2 H 2O kalcit C3ACaCO. 3. H11 13 vaterit aragonit CO2 vaterit kalcit Cx AH y. CaCO3. H11 13 SiO2. H 2O aragonit kalcit H 2O kalcit 2 O gibbsit gibbsit

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

5 Difúze vodní páry Kapilární vodivost Konvekce Fickův vztah q dpd dx d. Newtonova rovnice q. w du dx Vlhkostní šíření /? vlhkostní transport?

6 Teoretický základ Vzduch Suché plyny dusík N 2 78 % obj. kyslík O 2 20,5 % obj. vzácné plyny 0,95 % obj. oxid uhličitý CO 2 0,03 % obj. dopočet (zarovnání) 100 % Vlhký plyn vodní pára H 2 O Plynná směs suchých a vlhkých plynných součástí Vzduch suchá směs plynů + vlhký plynný podíl

7 Teoretický základ: -šíření tepla (Fourier J. ( ), Helmholtz ( ), Fokin, Řehánek) -šíření vlhkosti (Fokin, Cramerer, Matoušek (1975), Krischer (1978), Husseini (1982), Kießl (1983), Ricken (1991), Künzel či Grunewald )

8 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 ).

9 Vlhkost, vyjádření Vlhkost hmotnostní u m : Vlhkost objemová u V : Kapilární tlak p k : Výška vzlinutí h: m m H u 2 u V p k p k m V V O s H O mh O u 2 2 m. 2.. cos r p h h.. g 2..cos h r.. g H 2 O s. V H 2 O h 1 kapilární elevace kapilární deprese povrchové napětí vody (~0,0765 N/m), r poloměr kapiláry (m), θ smáčecí úhel H 2 O (~0 ), [θ Hg 141 ] g gravitační zrychlení (9,80665 m/s 2 ). skutečnost model retenční čára voda pevná fáze vzduch p k h 2 u v

10 u m (%) 40 exteriér interiér 1. měsíc měsíc 10. měsíc měsíc 120. měsíc 0 Praktická vlhkost ve stavbě u pr : u pr limu m

11 Vnitřní klima stav tepelné pohody deutsch Behaglichkeitszustand ČR: θ i = 21 C; i = 50 % (EU?)

12 Klimatické účinky vnějšího prostředí (letiště Tuřany) A 0 azimut h 0 výška slunce nad horizontem

13

14 Technické řešení staveb proti účinku náporového deště

15 Tab. VI Hustoty toku různých dešťů se střední pádovou rychlostí v s a střední hodnotou poloměru příslušných kapek deště r D. Druh deště Lehký normální Silný q D (kg/m 2.h) v s (m/s) 3,2 4,5 6,0 r D (mm) 0,25 0,50 0,75 Pádová dráha dešťové kapky ve větších výškách při výškově neměnném, stacionárním větru odpovídá skloněné přímce. Pro danou rychlost větru v v lze vyjádřit hustotu toku náporového deště vztahem: v q ND qd. v v s velmi silný 40 6,7 1,00 průtrž mračen 100 8,5 1,50

16 vedení dovnitř akumulace vedení ven Vlhkostní zdroj q d, q d, Vodní pára pórový prostor q d, q d, rovnováha q,u Kapalná voda (Vázaná/nevázaná) q,u u u latentní teplo θ θ q Entalpie q Tepelný zdroj Objemový element

17 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)

18 poloměr kapiláry r (m) monomolekulární vrstva multimolekulární vrstva = konst kapilární kondenzace absorpcí vázaná voda nevázaná voda skutečnost model retenční čára vlhkost látky uv (%) nebo um (%) desorpce sorpce pevná fáze p k vzdušná vlhkost u v

19

20 Tab.5: Zdroje vodní páry v bytech (květiny, lidé ) Lidé Koupání Kuchyně Schnutí prádla Květiny Volné vodní povrchy Zdroje vlhkosti lehká práce středně těžká práce těžká práce koupání ve vaně sprchování při vaření během dne vyždímané nasáklé kapradí středně velký fikus akvárium Množství uvolněné vodní páry g/h g/h g/h cca. 700 g/h cca g/h g/h cca. 100 g/h g/h g/h 7 15 g/h g/h cca. 40 g.m -2.h -1

21 Teoretický základ Absolutní vlhkost ve vzduchu Absolutní vlhkost vzduchu f při p b = 1013,25 hpa podle K. SEIFERTA při θ a = 50 C f +50 C = 83,0 g/m 3, při θ a = 20 C f +20 C = 17,3 g/m 3, při θ a = 10 C f +10 C = 9,4 g/m 3, při θ a = 0 C f 0 C = 4,84 g/m 3, při θ a = -15 C f -15 C = 1,41 g/m 3. Závislost množství vodní páry, které může vzduch pojmout

22 Teoretický základ Degradace hmoty dřeva