Betonisandwich on tuttu ja luotettava tuote

Tietoa kirjoittajasta Jussi Mattila
Toimitusjohtaja, Betoniteollisuus ry Rakenteiden elinkaaritekniikan dosentti, TTY
Kaikki kirjoittajan kirjoitukset

Toimituspäällikkö Seppo Mölsä esitti vuoden ensimmäisessä Rakennuslehdessä varsin negatiivisen arvion betonisandwich-elementtien rakennusfysikaalisesta toimivuudesta. ”Susi” on väitteenä erityisen kova rakenteesta, joka on ollut suurimittakaavaisessa rakentamisessa ylivoimaisesti laajimmin käytetty seinärakenne 1960-luvulta lähtien aina nykypäivään saakka.

Betonisandwichin rakennusfysikaalista toimintaa voi arvioida monestakin lähtökohdasta.

Ensinnäkin betonisandwichin rakennusfysikaalinen toiminta tunnetaan hyvin tarkasti. Rakenne on ollut ja lienee edelleen rakennusfysikaalisten harjoituslaskelmien kohteena useimmissa ellei peräti kaikissa alan opinahjoissa, jossa opiskellaan rakenteiden lämpö- ja kosteusteknistä toimintaa. Tuhannet ja taas tuhannet opiskelijat ovat laskeneet läpi betonisandwichin diffuusiokäyttäytymisen ja ylipäätään perehtyneet rakennusfysiikkaan juuri betonisandwichin toiminnan kautta.

Kuten kaikki betonisandwichin hyvin tuntevat tietävät, varsinkin alkuaikoina käytetyn täysin tuulettamattoman sandwichin lämmöneristeen ulko-osaan kertyy talviaikaan tiivistynyttä kosteutta. Määrä ei ole tosin suuri, alle puolen millin vesikerrosta vastaava määrä. Edelleen tiedetään, että kevään tultua tuo kosteus ehtii hyvin kuivumaan pois, eikä kasvavaa kosteuskertymää synny. Nykyisin eristeessä käytettävä tuuletusuritus parantaa toimivuutta tässä suhteessa edelleen.

1990-luvulla nostettiin esille, että edellä mainittu tiivistyvä kosteus voi käynnistää homekasvun betonisandwichin eristetilassa. Sen johdosta silloinen Tampereen teknillinen korkeakoulu ja Turun yliopisto selvittivät ns. Betem-tutkimuksessa betonisandwichien mikrobiologista toimivuutta. Tutkimuksessa otettiin näytteitä suuresta joukosta vanhoja betonijulkisivuja. Selvityksessä rakenne sai puhtaat paperit. Raportti löytyy verkosta käyttämällä esimerkiksi hakusanayhdistelmää ”betem pessi”.

Betonisandwich-elementteihin käytetään materiaaleja, jotka kestävät kosteutta erinomaisen hyvin: betonia, mineraalivillaa tai solumuoveja sekä terästä. Sen johdosta suuretkaan kosteusmäärät, esimerkiksi rakennusvaiheessa, eivät vaurioita betonisandwichiä kuin ehkä ulkonäöllisesti. Toki kastuneen rakenteen on annettava kuivaa riittävästi ennen pinnoitustöihin ryhtymistä. Rakenteen hyvä kosteudenkestävyys tekee betonisandwichistä turvallisen rakenteen myös nykyajan ja tulevaisuuden suurilla lämmöneristemäärillä. Parempi lämmöneristys kun vääjäämättä heikentää kaikkien ulkoseinärakenteiden kuivumiskykyä, materiaalista riippumatta.

Kokeneiden rakentajien keskuudessa vallitsee käsitykseni mukaan suuri yksimielisyys siitä, että juuri betonisandwich on ulkoseinärakenteena yksi kaikkein luotettavimmista ratkaisuista sekä kosteusteknisen toiminnan, rakennettavuuden että kunnossapidon kannalta. Kun nämä yhdistyvät vielä tuotteen hyvin kilpailukykyiseen hintaan, tuloksena on Suomen yleisimmin käytetty monikerroksisten rakennusten ulkoseinärakenne.

Jussi Mattila
Toimitusjohtaja
Betoniteollisuus ry

Tätä artikkelia on kommentoitu 18 kertaa

18 vastausta artikkeliin “Betonisandwich on tuttu ja luotettava tuote”

  1. Tuo yksi lause, johon Jussi Mattila puuttui, koski Rakennuslehden ja rakentamisen historiaa koskevaa katsaustani.

    Olen poiminut vuosikymmenten varrelta aika paljon tietoa myös rakentamisen laatumokista ja täytyy heti todeta, että betonisandwich on ollut niissä luvattoman usein mukana. Enkä tarkoita nyt edes arkkitehtuuria vaan kestävyyttä, jonka pitäisi olla ns. kivirakentamisen suurin vahvuus.

    Olen tekemässä noista laatuvirheistä laajaa juttua, jossa käsitellään paljon muitakin materiaaleja kuin betonia, mutta tässä aluksi muutama sana betonisandwichistä. En tilan puutteen vuoksi viitsi luetella kaikkia virheitä mitä siitä on paljastunut, muttta tässä pieni tiivistys.

    1960-luvulla ja ehkä vielä 1970-luvullakin laatuskandaalit, kuten ulkuoren pakkasrapautumien niin, että julkisivuelementti murtui paljain käsin Helsingin Haapaniemenkadun toimistotalossa, voisi laittaa lastentautien piikkiin, joista kärsittiin vielä 1980-luvullla kun betoniteräkset ja jopa kuoria toisiinsa sitoneet mustat teräkset ruostuivat ja saumanauhat murenivat.

    Uusia virheitä tehtiin kuitenkin vielä 1990-luvun puolivälissä. Klinkkerit irtoilivat ja maali hilseili uusista sandwich-elementeistä.

    Teollisuus oli siirtynyt korkealujuusbetonin käyttöön päästäkseen eroon pakkasongelmista. Korkealuujuusbetonin kuivuminen kesti kuitenkin paljon pidempään kuin ennen ja se muodosti liian lasisen pinnan. Siinä ei pysynyt maali ja lisäksi pintaan muodostui halkeamia. Halkeamia oli kolmen vuoden aikana ilmennyt 10 prosentissa pääkaupunkiseudulla toteutetuissa julkisivuissa.

    Näiden tapausten jälkeen betoniteollisuus palasi matalampiin lujuuksiin ja otti käyttöön Tampereen teknillisen korkeakoulun jo alun perin ehdottamat ruostumattomat raudoitukset. Niitä oli pidetty liian kalliina verrattuna sementin lisäämisellä saatuun lujuuden nostoon, jota Otanienen professorit olivat ehdottaneet.

    Näin näistä asioista aikoinaan kirjoitettiin Rakennuslehdessä:

    Rakennuslehti 1995

    Helsingin rakennusvalvonta kartoitti yleisimmät rakennusvirheet. Kerrostaloissa riesana olivat julkisivut. Yli-insinööri Keijo Sihvosen mukaan yksi syy ongelmiin on rakennusinsinöörien koulutuksessa. ”Rakennussuunnittelija koulutetaan lujuuslaskijaksi, ei rakennusfysiikan asiantuntijaksi. Rakentajilla puolestaan on jatkuvasti ollut taipumus omaksu ratkaisuja ja toimintatapoja, joiden riskejä ei ole riittävästi testattu ja tunnettu.”

    Rakennuslehti 1992

    Tekniikan lisensiaatti Teppo Salmikivi Juva Engineeringistä ennakoi, että murheita tulee klinkkeripintaisista julkisivuelementeistä. ”Klinkkeri on niin tiivis pinnoite, että jos murheita tulee, niitä tulee paljon.”

    Rakennuslehti 1995

    YIT: case Ruoholahti.
    – ”Yksi syy klinkkerien irtoilulle on se, että seinät eivät ehdi kuivua riittävästi ennen laatoitusta. Nopean rakentamisen vuoksi seinäelementit ovat suhteellisen tuoreita laattoja kiinnitettäessä.”

    Rakennuslehti 1995
    – Diplomi-insinööri Risto Vahanen Insinööritoimisto Mikko Vahasesta piti klinkkerijulkisivujen yhtenä perusongelmana betonimassan korkeaa vesisementtisuhdetta sekä liian korkeaa vesimäärää.

    Parma oli yksi niistä yrityksistä, jotka halusivat kehittää sandwichiä paremman julkisivuelementin. Se osoittautui kuitenkin liian kalliiksi syrjäyttääkseen sandwichin. Uritus villoihin kuitenkin tuli, kuten Mattilakin mainitsee.

    Rakennuslehti 1998

    Eriytettyä julkisivua tuodaan vaihtoehdoksi betonisandichille. Tuulettuvassa rakenteessa ulkokuoreen kohdistuvat rasitukset jäävät selvästi sandwichiä pienemmiksi. Täysin tuulettumattomassa rakenteessa kosteus poistuu vain diffuusiolla ulkokuoren läpi.

  2. Tampereen teknillisen korkeakoulun ja Turun yliopiston 90-luvulla tekemä selvitys on nykypäivän sisäilmatutkijan näkökulmasta puutteellisesti suoritettu, ainakin silloin jos tarkoituksena on ollut selvittää, esiintyykö mikrobivaurioita vai ei. Nykyisin tiedetään, että betonisandwich-rakenteiden mikrobivauriot painottuvat erityisesti rakenneliitoskohtiin. Vauriot eivät koskaan esiinny rakenteessa (eristetilassa) homogeenisesti. Kun ulkovaipparakenteiden mikrobivaurioita tutkitaan, tulisi näytteetkin ottaa sellaisista kohdista, joissa vaurioita voidaan olettaa olevan. Rakenteesta otetun näytteen tulisi siis olla ”edustava”. Näytteenottoon liittyvän edustavuuden merkitystä ei tuolloin vielä ilmeisesti kyseisissä korkeakouluissa täysin ymmärretty. Kyseisen selvityksen näytteenottokohdat on valikoitu ikään kuin vauriokohtia olisi haluttu jopa vältellä. Selvityksen johtopäätelmät ovat kiteytettävissä sivulta 40 poimitussa lauseessa: ”Näin suuri ero havaitussa lajistossa muuhun aineistoon verrattuna ei selittyne pelkällä näytteenottotekniikalla”. Tällä kohdin tutkijat ovat osuneet asian ytimeen, mutta eivät ole sitä ymmärtäneet.

    Selvitys on kuitenkin oman aikakautensa tuote, jolloin rakennusten mikrobivaurioiden tutkiminen oli vasta ottamassa ensi askeleitaan. Siksi sille ei kannata antaa kovinkaan paljon painoarvoa vanhojen sandwich-elementtien kosteusteknisen toimivuuden ja mikrobiologisen kunnon arvioinnissa. Toisaalta on kuitenkin hyvä ymmärtää, etteivät vanhat sandwich-elementit vastaa laadultaan tämän päivän tuotteita.

    1. Tähän lajistokysymykseen on useampia syitä.
      a) eristeet ovat homeessa ennen kuin niitä edes käytetään
      b) eristevalmistajat eivät kerro, mistä tuote koostuu
      c) eristeet saatetaan käsitellä biosideilla jolloin ’ei niin pahoja’ lajeja edes esiinny näytteissä kuin ehkä Mattilan esittämissä vuotokohdissa koska lajisto muuttuu olosuhteiden vaihtuessa!
      d) näytteenottokohdalla on merkitystä muutoinkin.

  3. Mitä tulee sisäilmatutkijan esittämään ulkoseinien mikrobikasvuun, emme todennäköisesti pysty rakentamaan nykyiset energiatehokkuusvaatimukset täyttäviä ulkoseiniä (ainakaan mistään orgaanisista materiaalista) sellaisiksi, etteikö seinän ulko-osiin syntyisi ajan mittaan mikrobikasvua. Seinien ulko-osat ovat hyvin eristetyissä rakenteissa käytännössä ulkoilman olosuhteissa, joten materiaalit homehtuvat kuten ne ulkona tekevät, luonnon normaalin kiertokulun mukaan.

    Oleellista on tehdä kaikista ulkoseinärakenteista niin ilmanpitäviä, että mikrobikasvustoista lähtevät päästöt eivät joudu vuotoilmavirtojen mukana sisälle. Betonisandwich-elementeissä tämä asia onnistuu suhteellisen helposti toteuttamalla elementtien saumavalut tiiviisti. Mikäli ilmavuotoja esiintyy työvirheiden johdosta, ne ovat yleensä sellaisia, että tiivistäminen onnistuu helposti. Kerran tiiviiksi saatu vaippa myös pysyy sellaisena rakennuksen koko elinkaaren ajan.

  4. Tutkin vuonna 2012 julkaistussa väitöskirjassani betonijulkisivujen ja -parvekkeiden säilyvyysominaisuuksia sekä näiden rakenteiden todellista vaurioitumista Suomen ilmastossa. Aineisto koostui vuosina 1960-1996 rakennettujen noin 950 asuinkerrostalon kuntotutkimusraporttien datasta sekä Ilmatieteen laitoksen säähavaintodatasta vuodesta 1961 lähtien.

    Pääosa aineistosta on 1970-luvulta ja 1980-luvun alkupuolelta, jolloin suunnitteluohjeissa ei edes tunnettu tuollaista termiä kuin säilyvyys tai käyttöikäsuunnittelu. Ensimmäisen kerran ohjeitusta näihin tuli niinkin myöhään kuin 1989, jolloin julkaistiin BY32 Betonirakenteiden säilyvyysohjeet ja käyttöikämitoitus. Toki jo vuonna 1976 julkaistiin ohjeet betonin lisähuokostamisesta ja 1980 lisähuokostaminen tuli betoninormeihin vaatimukseksi.

    Yleisesti ottaen 1960 ja -70-lukujen betonijulkisivujen ja -parvekkeiden pakkasenkestävyys on puutteellinen. Tilanne paranee merkittävästi 1980-luvun rakenteissa mitä ilmeisemmin em. ohjeistuksen ansiosta. Puutteellisesta pakkasenkestävyydestä huolimatta laaja-alaiset pakkasrapautumavauriot ovat tuossa rakennuskannassa varsin harvinaisia, luokkaa 5 %. Jotta alkavaa pakkasrapautumista on voitu havaita mikroskooppitutkimuksissa, vaurion kehittyminen on vaatinut 20-25 vuotta rasitustasosta riippuen.

    Raudoitteiden korroosio on toinen merkittävä näkyviä vaurioita ja korjaustarvetta aiheuttava vauriomekanismi. Tuossa em. rakennuskannassa yksittäisiä korroosiovaurioita esiintyy lähes 60 %:ssa. Syynä tähän ovat liian pienet peitepaksuudet, suhteellisen nopea betonin karbonatisoituminen sekä viistosaderasitus. Tyypillisesti 1970-luvun rakennuskannassa pieniä, alle 5 mm peitepaksuuksia esiintyy luokkaa 3-5 % elementtityypistä riippuen. Myös tällä osa-alueella on tapahtunut myönteistä kehitystä BY 32:n julkaisemisen jälkeen.

    Samaisessa tutkimusaineistossa on tarkasteltu myös betonisandwich-elementtien lämmöneristeen paksuutta, materiaalia sekä sen kosteustilaa. Yksittäisiä mittauksia ja havaintoja on tehty 2161 kpl. Yhteenvetona voin todeta, että lämmöneriste on sokkeleita lukuunottamatta aina mineraalivillaa, ulkoseinän U-arvo on vähintään 0,47 W/m2K ja lämmöneriste oli kaikissa tapauksissa rutikuivaa. Kun siihen vielä lisätään se havattu fakta, että betoniulkokuoren sisäpinta on ollut edelleen alkalinen, niin mikrobien laaja esiintyminen tällaisessa ympäristössä on varsin epätodennäköistä.

    Summa summarum. 1960-80 lukujen elementtitaloissa ulkobetonirakenteiden säilyvyysominaisuudet ovat varsin usein puutteellisia, mutta siitä huolimatta ne ovat kestäneet varsin hyvin suomalaisia ulko-olosuhteita ilman minkäänlaista käyttöikäsuunnittelua ja käytännössä myös ilman huoltotoimenpiteitä. Nykyiset betonilaadut ja vaatimukset rakenteiden säilyvyyden suhteen ovat aivan erilaiset, joten nykyisiltä betonijulkisivuilta ja -parvekkeilta on varsin perustellusti lupa odottaa pitkää käyttöikää.

    1. Mukava havaita että joku toinenkin on pyöritellyt säädataa.

      Ehkä tämän säädatan perusteella voidaan selvittää tulevaisuudessa mikä talo on valmistunut sateisena kesänä tai jopa yksittäinen elementti on nostettu paikoilleen sääsuojaamattomana, kaatosateessa.

      Ettei vain kävisi niin, että ”tuttu ja turvallinen tuote” pilataan niinkin yksinkertaisella asialla kuin eristeiden kastuminen?

      Tähän tietysti joku kirjoittaa että kastuneet eristeet kuivuvat rakennusfysikaalisten tekijöiden seurauksena.

      Kyllä. Mutta vahinko on jo tapahtunut.

      1. Eristeen kastuminen betonielementissä ei ole kovin suuri vahinko. Ota huomioon, että betonisandwichiä valmistettaessa lämmöneriste valetaan aina kahden märän betonin väliin. Ja sieltä se rakennusfysiikka vain kuivaa eristeen. On tehnyt 1950-luvulta saakka.

        Jo aiemmin tässä ketjussa olen maininnut TTY:n Betem-tutkimuksen, joka osoitti aika selkeästi, että rakennusaikaisesta kosteudesta ei ole käytännössä haittaa betonielementeille.

        1. Ei ole väitettykään että betonielementti kärsii kosteudesta – vaan käyttäjät kärsivät. Eristetilassa olevien kosteusvauriohomeiden haitallisten aineiden pitoisuudet tasoittuvat myös sisäilmaan sen estämättä miten tiivis vaippa on.

          1. Tutustuhan nimetön betem-tutkimukseen. Eristetilasta ei löydy homeita rakennusaikaisen kosteuden seurauksena.

            Kuten jo aiemmin totesin, jos vuotovesiä pääsee vuosikausia eristeeseen, mukana menee paitsi mikrobeja, myös eloperäistä materiaalia niiden kasvualustaksi. Silloin voi syntyä homekasvua. Tämä koskee todennäköisesti kaikkia julkisivuja, materiaalista riippumatta.

  5. Veikkaisin, että myös elementin materiaaleissa on tapahtunut aikojen saatossa muutosta, joka tekee uudemmista sandwich-taloista eri tavalla riskirakenteen nimen omaan mikrobikasvuston näkökulmasta. Siksi en pidä tuota Betem-tutkimusta ajantasaisena. Betonin valmistuksessa käytetään nykyisellään enemmän kemikaaleja ominaisuuksia parantamaan. Samaten eristeet ovat saaneet oman kemikaalikuorotuksensa, joita perustellaan mm. sillä ettei tuote homehdu niin herkästi. Homeenestoaineet kaventavat biodiversiteettiä niin, että henkiin jäävät lajistot ovat niitä sitkeimpiä ja usein toksisia. Kemikaalien kanssa mikrobi muuntuu alkuperäislajistoaan moninkertaista toksisemmaksi. Tästä kertoi mm. kemian lehti viime talvena ja aiheesta on olemassa tutkimuksia.

    Mitä tulee tiiveyteen, jonka pitäisi meidät pelastaa mikrobikasvustojen haitoilta, voidaanko oikeasti luottaa rakenteen tiiveyteen? Tai jos rakenne onkin uutena tiivis ja toimiva, onko se viiden vuoden kuluttua? Siinä vaiheessa kun tiiveysongelma paljastuu, on asunnon asukas voinut jo saada pysyvän haitan terveyteensä. Arvioidessa rakennustekniikan toimivuutta, tulisia aina tarkastella sen vaikutuksia asumisterveyteen pitkällä tähtäimellä.

    1. Onko tiedossanne, mitä kemikaaleja huokostimet tosiasiallisesti sisältävät?

      1. Ikävä kyllä en muista mitä betonimateriaalitekniikan laboratoriotunneilla käytettiin, koska aikaa on jo reilu pari vuotta. Lisäaineina käytetään muitakin kemikaaleja kuin huokostimia. Meillä sai aineita olla käsittelemässä vain yksi kerrallaan ja suojaukset oli myrkyn mukaiset (syövyttävä, ei saa hengittää). Paikalla valettu elementti on todennäköisesti vielä pahempi, kun kuivuukin useamman lämmityskauden.

        1. Huokostimia ei saisi käyttää sisätiloissa. Tiedän näin kuitenkin käynneen. Betoni oli liukasta, kuin siinä olisi ollut saippuaa? Yksi kohde oli ikäänkuin lego-palikoista tehty. Ehkä liukasta betonia oli helpompi valaa koteloihin?

          Ilmanlaatumittauksissa kohteista on löytynyt pakkasnestettä.

  6. Kuten edellä on jo todettukin, huokostinta ei käytetä sisätilojen betoneissa.

    Osassa sisätiloihin tarkoitettuja betoneita käytetään lisäaineena notkistinta, joka on käytännössä polykarboksylaattia. Aineen vaarallisuudesta kertoo se, että sitä käytetään mm. hammastahnoissa.

    Olemme kuitenkin testanneet VTT:llä muutama vuosi sitten myös huokostinta ja notkistinta sisältävien betonien sisäilmapäästöt. VTT:n raportin mukaan (saatavissa Betoniteollisuus ry:stä) näistäkään betoneista ei haihdu sisäilmaan käytännössä juuri mitään muuta kuin vesihöyryä.

    Mitä tulee sisäilmapäästöihin ylipäätään, betoni on tiilen, lasin ja metallien ohella yksi kaikkein vähiten haihtuvia orgaanisia yhdisteitä sisältävistä rakennusmateriaaleista. Siksi betonin osoittaminen Suomessa sisäilmapäästöjen lähteeksi osoittaa lähinnä hyvää mielikuvitusta.

    1. Osassa energiantuotantoon tarkoitettuja voimalaitoksia käytetään polttoaineena uraania, joka on käytännössä hyvin radioaktiivista. Radioaktiivisen aineen vaarallisuudesta kertoo se, että loisteputkivalaisinten sytyttimet ovat olleet radioaktiivisia..

    2. VTT:n tutkimus näyttää kertovan vain siitä että betoni on ollut tutkittaessa märkää. Muuta informaatiota tutkimuksella ei ole.

Jätä kommentti