byggnadstekniska fuktproblem Bo Adamson Lennart Ahlgren Sven G. Bergström Lars Erik Nevander FUKT Byggnadstekniska fuktproblem Programskrift 12 statens råd för byggnadsforskning Referat och sammanfattning av denna skrift utges separat som Byggforskningens sammanfattningar T9: 1970. Synopsis and summary of this publication are published separately in National Swedish Building Research. Summa­ rias T9 : 1970 Typografi: Margareta Sjögren Tryck: K L Beckmans Tryckerier AB, Stockholm 1970 f ALLF 121 2 041 UDK 699.82 532.685 697.137 Innehåll Förord . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1. Inledning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2. Fuktkällor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1. Luftfukt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2. Byggfukt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3. Regnfukt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4. Markfukt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5. Oförutsedda läckage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3. Fuktmelc:anik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1. Fuktfixering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1. Bindningsformer 2. Jämviktsfukthalt 2. Fukttransport, delförlopp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 1. Ängtransport i luft 2. Ängtransport i makroporer 3. Ängtransport i mikroporer 4. Ängtransport genom konvektion 5. Vätsketransport genom vind- och tyngdkraft 6. Vätsketransport genom kapillärsugning 7. Vätsketransport genom osmos 3. Fukttransport, totalförlopp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1. Kombinerad värme- och fukttransport 2. Kombinerad transport av vätska och ånga 3. Permeabilitet för vattenånga 4. Kondensation 5. Uttorkningsförlopp 6. Fukttransport i luftspalter 3 4 4. Följdverkningar av fukt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 1. Materials fuktkänslighet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 1. Beständighet 2. Fuktbetingade rörelser 3. Egenskapsförändringar 2. Inomhusklimat............................. 82 3. Utseende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 5. Dimensionering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 6. Metoder för mätning av fukt . . . . . . . . . . . . . . 89 1. Absolutbestämningsmetoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 2. Kemiska metoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 3. Hygrometriska metoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 4. Elektriska metoder . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . 92 5. Termiska metoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 6. Kärnfysikaliska metoder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 7. Spektrametriska metoder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 7. Forskning rörande tillämpade fuktproblem. . 98 1. Metoder att lösa tillämpade_ fuktproblem . . . . . . . . 98 2. Några exempel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 01 1. Bjälklag i kontakt med jord 2. Fukt i betonggolv 3. Kondensation i träväggar och massiva lättbetongtak 4. Inverkan av slagregn på fuktförhållanden i fasader 5. Frostbeständighet hos fasadmaterial 8. Fuktforskningsprogram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 ___ 1 ·~Eo.r_sJmi_ng_s~ehoy_,. , .~.~-· _. ··-· _ .. ,_._._.._~ .. -~.L~_. __ , ••• , __ ••_114 1. Fuktkällor 2. Fuktmekanik 3. Följdverkningar av fukt 4. Dimensionering 5. Metoder för mätning av fukt 6. Forskning rörande tillämpade fuktproblem 2. Prioritering och forskningskostnader. . . . . . . . . . . . 119 Referenser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 Bilaga. Beteckningar och definitioner . . . . . . . . . . . . . . 128 Förord Föreliggande programutredning om erforderlig fuktforskning ur byggnadsteknisk synvinkel har utförts i samarbete mellan tre avdelningar vid Tekniska Högskolan i Lund, nämligen byggnadskonstruktionslära (professor B. Adamson), bygg­ nadsmateriallära (professor S. G. Bergström) och byggnads­ teknik l (professor L. E. Nevander). Utredningsman och sek­ reterare har varit civilingenjör L. Ahlgren, avd. för byggnads­ materiallära, LTH. Utredningen har finansierats genom an­ slag från statens råd för byggnadsforskning. Att de ovan angivna tre avdelningarna tog initiativet till en programutredning om behovet av byggnadsteknisk fuktforsk­ ning är knappast förvånande. De startade nästan samtidigt vid den nya tekniska högskolan i Lund och skulle sam­ tidigt planera sin forskning och undervisning. För samtliga tre avdelningar, liksom för byggnadstekniken i vidare be­ märkelse, är fuktproblemen fundamentala. Man kom inom de tre avdelningarna till ungefär samma uppfattning om läget på detta område, nämligen att vi idag saknar de erforderliga hjälpmedlen för att med tillfredsställande säkerhet kunna för­ handsberäkna fukttillståndet för given konstruktionsdel av givet material i given miljö. Det stod således omedelbart klart att ett stort forskningsbehov förelåg, men det befanns också vara nödvändigt att sammanställa behoven på ett systema­ tiskt sätt. Arbetet påbörjades hösten 1966 och skulle enligt de första optimistiska bedömningarna slutföras inom loppet av ett år. Det har nu gått tre år sedan denna bedömning gjordes, ett förhållande som måhända understryker att problemen är stora och kunnandet ringa i samband med byggnadsteknisk fukt­ mekanik. 5 6 Författarna vill uttala sitt tack till Statens råd för byggnads­ forskning för finansiellt stöd och stort tålamod. Vi vill också tacka docent Börje Löfstedt vid Statens institut för byggnads­ forskning för hjälp vid utformningen av avsnittet 4.2 (lnom­ husklimat). Lund den 1 O juli 1969 Bo Adamson Lennart Ahlgren Sven G. Bergström Lars Erik Nevander När Statens råd för byggnadsforskning nu presenterar denna programskrift för byggnadsteknisk fuktforskning har den redan hunnit göra en hel del nytta. Som framgår av förfat­ tarnas förord har arbetet med programmet gått hand i hand med uppbyggnaden av en omfattande forskning vid Lunds tekniska högskola som behandlar en rad olika fuktproblem. Den totalbild av vad man vet och inte vet som utredarna fått genom programarbetet har hjälpt dem att finna angelägna problem för sin forskning och att passa in den i ett större sammanhang. Programmet har legat färdigt en tid och i stencilerad upp­ laga kunnat spridas bland intresserade forskare. Det synes ha väckt berättigad uppmärksamhet, inte minst i våra nordiska grannländer. l början på 1960-talet gjordes försök att med gemensamma insatser starta en nordisk fuktforskning. Den förlades huvudsakligen till Norge men med ekonomiskt stöd från de övriga nordiska länderna. Det är rådets förhoppning att ett nordiskt samarbete kring dessa svåra och viktiga problem nu på nytt skall komma igång. Skriften bör även ha ett betydande värde för undervisningen inom ett ganska försummat område där tillgången på lämplig kurslitteratur är obetydlig. Programskriften är liksom den fuktforskning som sker vid Lunds tekniska högskola exempel på ett lagarbete som går - ut över institutionsgränserna och t.o.m. över sektionsgränsen mellan arkitekt- och väg- och vattenbyggareutbildning. Härigenom blir det möjligt att för insatser på ett relativt be­ gränsat område använda mycket stora resurser med förhopp­ ning att därigenom kunna erhålla betydande resultat. En resurskoncentration av detta slag överensstämmer med den forskningspolitik rådet i största möjliga utsträckning önskar bedriva. Rådet vill till författarna av programskriften framföra ett varmt tack för det värdefulla arbete de utfört och önska dem framgång med de forskningsuppgifter de har tagit itu med. stockhalm i september 1970 STATENS RÅD FÖR BYGGNADSFORSKNING Per Holm l B. Åke Bengtsson 7 1 Inledning Fukttillståndets betydelse för byggnadsmaterialen och där­ med byggnadsdelarnas funktion ifrågasätts inte av någon ansvarsmedveten byggnadstekniker, därtill är bevisen alltför överväldigande. Fig. 1 -1 O visar en provkarta på skador och utseendemässiga defekter, alla orsakade av fukt. Dessutom finns mindre tydligt synbara effekter, sammanhängande med att många viktiga materialegenskaper förändras med fukttillståndet l allmänhet försämras funktionsdugligheten med ökad fukthalt i materia­ len. Det fukttillstånd som kommer att råda i en byggnad eller byggnadsdel bestäms av den konstruktiva utformningen, miljön och ett flertal materialegenskaper. Målet för den bygg­ nadstekniska fuktforskningen måste vara att lära känna miljön, skapa erforderliga verktyg för att beräkna fukttillstånden i olika byggnadsdelar samt att bestämma nödvändiga material­ data. Med kännedom om materialens fuktkänslighet kan man sedan avgöra om det beräknade fukttillståndet är acceptabelt eller om konstruktionen eller materialvalet måste ändras. Författarna anser, att vid val av konstruktionstyp och material bör fuktproblemen behandlas som ett hållfasthetstekniskt problem, där huvudmomenten i problemlösningen är: belastningar beräkningsmetoder brottkriterier dimensionering. l analogi härmed kan fuktproblemen betraktas med utgångs­ punkt från indelningen: fuktkällor Fig. 1. Kondensation av fukt i husfasad. - fuktmekanik tillåtna fukttillstånd dimensionering. 9 Fig. 3 Fig. 2. Kondensation av fukt på fönster. Fig. 3. Saltutslag på tegelmur. Fig. 4. Otillfredsställande vattenavrin­ ning kring fönster. 10 Med utgångspunkt från denna indelningsgrund har den första delen av programskriften disponerats. Kap. 2 behand­ lar fuktkällorna. l kap. 3 har ett försök gjorts att sammanfatta och analysera de nuvarande kunskaperna om fuktfixenng och fuktvandnng i byggnadstekniska sammanhang. De till ­ låtna fukttillstånden behandlas i kapitlet »Följdverkningar av fukt». Detta avsnitt redogör för materialens fuktkänslighet, fuktens inverkan på inomhusklimatet samt estetiska föränd­ ringar på grund av fukt. Efter kapitlet om dimensionering följer ytterligare två kapitel, som anses nödvändiga för en mer utförlig behandling av fuktproblemen, nämligen: »Metoder för mätning av fukt» samt »Forskning rörande tilllämpade fuktproblem». l det åttonde och sista kapitlet sammanfattas därefter de forskningsbehov som framkommit i tidigare ka­ pitel. Prioritering och kostnadsberäkning har gjorts för en tidsperiod på 5 år. Programförfattarna har i största möjliga utsträckning strävat efter att tillämpa 51-enheter. Omräkningstal mellan dessa och andra enheter, beteckningar och definitioner återfinns i en bilaga. För att ange fuktmängden brukar man ofta använda fuktkvoten, som bör anges i kg/kg. Detta har även skett i övervägande utsträckning i denna rapport. Skäl talar dock för att i många sammanhang övergå till att använda storheten fukthalt, som har sorten kg/m3• Fig. 5 Fig. 6 Fig. 8 Fig. 5. Frostskadad tegelmur. Fig. 6. Svampangrepp på träbjälklag. Fig. 7. Kalkutlösning ur betong. Fig. 8. Korrosion på armeringsjärn i be­ tong. Fig. 7 11 Fig. 9. Kondensation på innervägg med åtföljande rötskada. Fig. 1 O. Kondensation i trävägg med åt­ följande svamptillväxt. 12 2 Fuktkällor 2.1 Luftfukt Luft är en gasblandning innehållande bl.a. vattenånga. Total­ trycket (barometertrycket) är summan av de olika gasernas partialtryck (Daltons lag) (2.1) För var och en av gaserna gäller (enligt gasernas allmänna tillståndslag) m p·V=-·R·T M där p = gasens partialtryck V = totala volymen m= M= R T = gasens massa gasens molekylvikt allmänna gaskonstanten absoluta temperaturen N/m2 m s kg kg/kmol 8314 J/kmol · OK OK Härur erhålls t.ex. densiteten för torr luft (Ma = 28,96) (2.2) _ ma _ Pa · Ma _ Pa . 28,96 _ Pa k / 3 Pa- V- /i-:r- T .8314-287,1 ·T g m (2.3) Luftens vattenånghalt som också kan kallas vattenångans densitet blir (Mv = 18,02) C= mv = Pv · Mv = Pv .18,02 = Pv k /ms (2.4) V R· T T· 8 314 461,4 ·T g 13 T ab. 1. Vattenångans mättnadstryck och mättad lufts vattenånghalt vid olika temperaturer. Tem- Vattenångans mätt- Vatten- peratur nadstryck ånghalt ·c -20 -18 -16 -14 -12 -10 - 8 - 6 - 4 - 2 o + 1 2 3 4 5 6 7 8 9 14 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 - 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 torr (mm Hg) N/m3 g/m3 0,77 0,93 1,13 1,36 1,63 1,95 2,32 2,76 3,28 3,88 4,58 4,93 5,29 5,69 6,10 6,54 7,01 7,51 8,05 8,61 9,21 9,84 10,52 11,23 11,99 12,79 13,63 14,53 15,48 16,48 17,54 18,65 19,83 21,07 22,38 23,76 25,21 26,74 28,35 30,04 31,82 33,70 35,66 37,73 39,90 42,18 44,56 47,07 49,69 52,44 55,32 102,6 124,0 150,6 181,3 217,3 259,9 309,3 367,9 437,2 517,2 610,5 657,2 705,2 758,5 913,1 871,8 934,4 1 001 ,O 1 073 1 148 1 228 1 312 1 402 1 494 1 598 1 705 1 817 1 937 2 063 2 197 2 338 2 486 2 643 2 809 2 983 3 167 3 360 3 564 3 779 4 004 4 242 4 492 4 753 5 029 5 319 5 623 5 940 6 274 6 624 6 975 7 414 0,89 1,06 1,27 1,52 1,81 2,15 2,54 3,00 3,53 4,15 4,86 5,18 5,57 5,96 6,37 6,79 7,26 7,74 8,27 8,83 9,40 10,03 10,67 11,38 12,05 12,83 13,66 14,49 15,36 16,29 17,3 18,3 19,4 20,6 21,8 23,0 "24;4 25,8 27,2 28,7 30,4 32,1 33,8 35,7 37,6 39,6 41,7 43,9 46,2 48,6 51' 1 Inom meteorologin och fysiken kallas ånghalten, mätt i kg vattenånga per m3 fuktig luft, även luftens absoluta fuktig­ het. Ventilationstekniker anger fuktigheten i vatteninnehåll ( ångkvot) -x kg/kg (kg vattenånga per kg torr luft). Samban­ det mellan vatteninnehållet ångans partialtryck och luft ­ trycket blir x = mv _ 1 8,02 Pv = O,u22 . Pv mtot - mv 28,96 Ptat - Pv Ptat - Pv Samband mellan vatteninnehåll och ånghalt: m v x=--'----- c (2.5) (2.6) Vid en given temperatur kan luft inte innehålla mer än en viss mängd vattenånga. Den maximala kvantiteten kallas mätt­ nadsvärdet Sålunda talar man om mättnadstrycket Ps eller ånghaltens och vatteninnehållets mättnadsvärden cs resp. Xs. Mättnadstryck och mättnadsånghalt är funktioner av enbart temperaturen och varierar enligt Tab. 1. Mellan temperaturerna -1 oo C och + 25° C gäller approxi­ mativt att mättnadsvärdet för ånghalten är Cs = 1 •32 [1 + 0,02 (T- 273)] 4 kg/m 3 T (2.7) Relativa fuktigheten, ify, är kvoten mellan aktuell ånghalt och ånghaltens mättnadsvärde och brukar anges i %. c ify =- ·100 (2.8) C s Eftersom vid- konstant temperatur vattenångails partialtryck är proportionellt mot ånghalten gäller även c p ify = - . 1 00 = - . 1 00 (2.9) Cs Ps Mättnadsgraden, if-i, anger vatteninnehållet i förhållande till mättnadsvärdet x if-i= - (2.1 O) X s Sambandet med cp blir (2.11) Sättes cp = f blir felet maximalt 0,6 % vid + 20° C. Luftens fuktinnehåll kan således karakteriseras antingen av ånghalten (partialtrycket, vatteninnehållet) eller av relativa fuktigheten och temperaturen. Fuktigheten hos luften inomhus bestäms av uteluftens tem­ peratur och fuktighet, inneluftens temperatur, fukttillskott inomhus och ventilationens storlek. Förhållandena under vintertid är oftast intressantast och dessa förhållanden skall diskuteras först. Kall vinterluft utomhus har ofta hög relativ fuktighet men eftersom mättnadskoncentrationen är låg är även vatten­ ånghalten låg. Genom ventilationen sugs sådan luft in i byggnaderna och uppvärms till inneluftens temperatur om inte förr så vid blandningen med inneluften. Om det inte finns något fukttillskott i lokalen kommer givetvis inneluften och uteluften att ha samma ånghalt, vilket innebär att inneluftens relativa fuktighet blir låg. För att kunna beräkna denna måste man veta uteluftens temperatur och relativa fuktighet. Efter­ som mättnadsvärdena är låga spelar inte relativa fuktigheten så stor roll utan man kan normalt räkna med cp = 90 % vid utetemperatur under oo C. Inneluftens relativa fuktighet kan direkt avläsas i Fig. 11 genom att man från uteluftens tillstånd går rakt åt höger tills man når inneluftens temperaturlinje. Några samhörande värden anges i Tab. 2. Fukttillskott förekommer emellertid i flertalet bostadslokaler på grund av: a) Avdunstning från människor och djur. b) Disk, tvätt, bad, dusch och annan rengöring där vatten används. c) Matlagning inkl. avdunstning från lagrade matvaror och bildning av vatten vid gaseldning. d) Fuktavgivning från växter. e) Avsiktlig befuktning av luften. 15 Fig. 11. Samband mellan temperatur, ånghalt och relativ fuktighet. Vattenllnghalt, g J m3 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Fig. 12. Vattenavdunstningen från vuxen person vid olika aktivitetsnivåer (l dans, Il normalt kroppsarbete, III kontorsarbe­ te) respektive rumstemperaturer. (Efter Heating and Ventilation Guide, 1958) l l l Il l l l Vattenavdunstning g/h 400 Ak l . l -~,-- t1v1tets- I 1- nivöer l l l l v ' / n ' ,/ v l j / l/ .. l/ l / / / / --t--: / i Ili /' ,/ ,/ 350 300 250 200 150 100 . .... 50 -·-· ·-·- o 10 15 20 25 30 35 Fig. 12 Rumstern p. 'C 16 v f-::: ~ ~ ~ ~E§: ~ ~ ....... 018 14 10 6 3: Fig. 11 .. - E :0 l l III l l l iilVVI l l c j ~~j ' l J -r-· VI ""' ,,. ,g> ,,./ J v v v "'"' v v v v ~~-t? / v."' / v/ / o\•7'1- / // v / / v v v-r- /.;..::: // v v y~ v / ~ ::;-;...- // V' / v V' v -v - ~ ~ -"'..-- ""~---'"" v ~ n ~ r:: --~ f-- ._-f-l-' 2 o 2 6 10 14 18 22 26 Temperatur, 'C ~ Avdunstningen från människor är tämligen väl känd och 250 ·~ beror av omgivningens temperatur och personens aktivitet, u; § såsom framgår av Fig. 12. För sådan aktivitet som normalt 2oo ~ förekommer i bostäder brukar man räkna med 40 g/h per person vid normal rumstemperatur. Värdet kan dock stiga 150 ·· - vid kraftigära ärbete eller annan al) vid olika utetemperaturer (&) och fukttillskott (G, g/h). Innetemperatur +20° C. Rumsvolym V, m•. Ventilation n luftomsättningar per h. Utomhus Inomhus ~=0 ~=1 ~=2 ~=4 n· V n·V n·V n·V .9- {"C) "'{%) ~~~g/ {%) ~~~g/ {%) ~~~g/ "'(%) ~~~g/ {%) + 5 80 5,1 30 6,1 35 7,1 41 9,1 53 o 85 3,8 22 4,8 28 5,8 34 7,8 45 - 5 90 2,7 15 3,6 21 4,6 27 6,7 38 -10 90 1,8 10 2,8 16 3,7 22 5,7 33 -15 90 1,1 6 2,1 12 3,0 18 5,1 29 -20 90 0,7 4 1,7 10 2,7 15 4,6 27 -25 90 OA 2 1,4 8 2,4 14 4,4 25 Även om fuktproduktionen i bostäder är ofullständigt känd tycks det vara en avsevärd fördel att relatera relativ fuktighet inomhus till temperaturen utomhus i stället för att gissa sig till en relativ fuktighet utan hänsyn till den utetemperatur som också ingår i flertalet fuktberäkningar. Mätningar endast utfört under längre tid av luftens fuktighet inomhus har s i enstaka fall. Fig. 13 visar resultat från mät­ sovrum enligt Ronge [42]. Den heldragna räta utning anger de värden som skulle erhållas, om ningar i ett linjen i 45• l man inte ha de någon fuktproduktion inomhus _!!_ = O. De n· V uppmätta vä rdena ligger över linjen och tyder på en fukt­ G produktion - = 2-4 g/m3 . ·V n Som framg år av figuren har rummet en viss buffertverkan tryck utomhus (som inträffar vid låga utetempe­ t förklaras av att byggnaden och dess inredning hygroskopiskt bundet vatten till rumsluften. mot låga ång raturer), vilke då avdunstar Gemmel [12] har redovisat mätningar i ett kontorshus. Av de senare framgår att faktorn _!!_ varit ca 2 g/m3• Croiset [1 O] n· V anger ett medelvärde för bostadslägenhet till 3 g/m3. Om man vill relatera relativ fuktighet inomhus till utetempera- UtetemperaturJ °C Ute temp. 20 Relativ fuktighet, 'lo 10 JFMAMJJASOND Fig. 14. Månadsmedel av temperatur och relativ fuktighet utomhus och be­ räknad relativ fuktighet inomhus vid olika fukttillskott, _E__ g/m3 • Värdena V·n avser Stockholm. Tab. 3. Temperaturvärden för några orter i Sverige. Ort Månadsmedeltemperatur för DUT 1 DUT 5 kallaste månad Normal Lägsta 1931-60 sedan 1901 Kiruna -12,4 -18,9 -30 -26 Piteå -10,3 -18,4 -34 -27 Umeå 8,6 -17,2 -25 -22 Härnösand 6,4 -14,7 -22 -20 Östersund - 8,4 -16,9 -28 -25 Falun 7,1 -16,4 -27 -23 Stockholm 3,1 -10,6 -18 -17 Karlstad - 4,3 -13,3 -20 -18 Göteborg - 1,2 - 9,6 -18 -15 Växjö - 3,2 -11,5 -23 -19 Lund - 1,0 - 7,6 -19 -14 Malmö 0,5 - 8,4 -18 -13 turen måste man känna till den temperatur som man skall dimensionera för. l Tab. 3 ges några karakteristiska tempera­ turer för några olika orter i Sverige. För »våta industrier» såsom textilindustri, pappers- och cellulosaindustri, tvätterier m.m. samt andra speciella lokaler måste luftens fuktighet utredas särskilt. Relativa fuktigheten sommartid kan också vara av betydelse i vissa fall. Uteluftens relativa fuktighet är normalt omkring 70 % sommartid. Om varm luft kommer in i ett kallare rum, t.ex. en källare, kommer inneluftens relativa fuktighet att stiga och man kan riskera kondens på kalla ytor samt röta, mögel och svällningsskador. Man bör dock observera att på sommaren uppnår inneluften sin högsta relativa fuktighet även i normala lokaler. Detta har normalt inte så stor betydelse vid beräkning av fukttransport utan mera vid uppskattning av tänkbara svällningsrörelser. Månadsmedelvärden för norrnalår för temperatur och relativ fuktighet utomhus samt därav beräknad relativ fuktighet inomhus vid olika fukttillskott framgår av Fig. 14 som avser Stockholm. Forskningsbehov: Beräkning av luftfuktighet i rum med hänsyn till fuktproduk­ tion och fuktkapacitet 19 20 Utveckling av metoder att förutsäga fukttillståndet i våta industrilokaler. 2.2 Byggfukt Byggfukt tillförs materialet vid tillverkning, lagring och leve­ rans samt under byggnadstiden. Framför allt under byggnadstiden tillförs avsevärda mängder vatten vid betonggjutning, murning och putsning. Många material har dessutom större fuktinnehåll vid leverans än vad som motsvarar det hygroskopiska fuktinnehållet Om ma­ terialen inte skyddas mot nederbörd under lagringen kan fuktinnehållet öka ytterligare. Medan stommen byggs kan regnvatten och smältvatten samlas på bjälklag och vid olämp­ liga anordningar på byggnadsplatsen få tillfälle att sugas upp av porösa material i t.ex. väggar. Ibland vattnas konstruk­ tioner avsiktligt före vissa arbetsmoment, t.ex. putsning. Efter en byggnads uttorkning kommer den hygroskopiska fukten att kvarstå. Den vattenmängd som skall avdunsta kallas byggfukt och utgör således skillnaden mellan fukthalten vid färdigställandet och fukthalten vid fuktjämvikt i fortvarig­ hetstillstånd, korrigerad med kemiskt bundet eller vid kemisk reaktion bildat vatten. Vatten binds kemiskt vid t. ex. cementets hårdnande och bildas vid t.ex. kalks karbonatisering. l Tab. 4 ges några riktvärden på dessa fukthalter för olika material. Tab. 4. Byggfukt i några material och konstruktioner. Material Fukthalt (kg/ms) -- -vid-in- --bindes --hy~roskopisk--byggfukt-- byggnad kemiskt vid 50% rel. att uttorka fuktighet Betong (för normala husbyggnader) 180 70 30 80 Lättbetong, änghärdad 100-200 20 80-180 Kalkbruk 300 -30 10 320 Kalkcementbruk (KC 11) 300 20 30 250 Tegel 10 10 o Tegelmurverk BO 10 70 Trä 60 40 20 Värdena kan variera avsevärt beroende på t.ex. sandgradering och konsistens hos betong och bruk samt på lagringstid och uttorkningsmöjligheter före leverans eller på byggnadsplatsen för t.ex. lättbetong och trä. Forskningsbehov: Inventering av byggfukt. 2.3 Regnfukt Att regn träffar horisontella delar av en byggnad såsom tak, balkonger, terrasser o.d. och därigenom utgör en fuktkälla är uppenbart för alla. Det är också uppenbart för alla att sådana konstruktioner måste vara täta mot vatten. Normal- eller extremvärden för årsnederbörden är i sådana fall av ringa intresse. Däremot borde kännedom om regn­ intensiteten vara önskvärd när man skall beräkna avvatt­ ningsanordningar, t.ex. ränndalar och stuprör, så att man slip­ per den nuvarande helt empiriska dimensioneringen. Av större intresse är sådant regn som träffar vertikala ytor såsom väggar. När det regnar och samtidigt blåser kommer regndroppar att falla snett. Den horisontella komposanten av regnet brukar kallas slagregn. Ibland används beteckningen slagregn endast för särskilt kraftigt snett fallande regn, men det förefaller lämpligare att beteckna allt regn som passerar en tänkt vertikal yta slagregn. slagregnsmängden beräknas ur S = N·'!. (2.13) v, S = slagregnsmängden, kg/m2 N= nederbörden mätt på en horisontell yta, kg/m2 v = vindhastigheten, m/s v, = regndropparnas fallhastighet, m/s slagregnsmängden är alltså proportionell mot nederbörden och mot förhållandet mellan vindhastighet och fallhastighet hos regndropparna. Fallhastigheten hos de största regndrop­ parna är 7-1 O m/s. Om vindhastigheten är lika stor kommer regnet att falla i 45° vinkel, vilket innebär att det faller lika mycket regn på en vertikal yta som på en horisontell. 21 22 slagregnsmängder brukar ofta anges i mm liksom neder­ börd. Man får emellertid numeriskt samma värde om de anges i kg/m 2, vilket för byggnadstekniska ändamål ofta är att föredraga. Genom Byggforskningsinstitutets försorg pågår slagregns­ mätningar på 14 olika platser i Sverige. Resultatetfrån perioden 1.7.1963-1.7.1968framgårav Fig.15. Varnbo [52] har gjort en beräkning av slagregnsmängder för olika orter i Sverige baserad på meteorologiska data. Beräkningarna är delvis grundade på norska erfarenheter, se Hoppestact [17]. Fig. 16 visar några resultat av Varnbos utredning. Resultat från Byggforskningsinstitutets mätningar samt Varnbos utredningar bekräftar den praktiska erfarenheten att särskilt västkusten och Skånes sydkust är kraftigt utsatta för slagregn. De ovan redovisade resultaten av Varnbo avser årssummor. Extremvärden för månadssummor enligt Byggforskningsinsti­ tutets mätningar ger en i viss mån annorlunda bild (Fig. 15). För väggar som helt eller delvis absorberar slagregnet kan årssummor och månadssummor vara av stort värde att känna till. För sådana väggar är slagregnet i regel farligast på hösten då avdunstningen är minst. Det är emellertid också av stort intresse att känna slagregns­ intensiteten, dvs. maximal slagregnsmängd per timme eller möjligen per dag. För icke absorberande väggar med plåt, glasbeklädnad, fasadbetong o.d. är sådana värden nödvän­ diga för att man skall kunna dimensionera fogarna mellan de olika elementen, medan års- och månadssummor inte har någon relevans alls. l ntensitetsvärden föreligger emellertid -inte i Sverige, men-mätningar på en byggnad -i Göteborg pågår genom Byggforskningsinstitutets försorg. De slagregnsvärden som hittills redovisats avser i princip regnets horisontella komposant. När vindströmmen med regnet träffar en byggnad, måste luftströmmen böja av runt och över byggnaden. Regndropparna fortsätter emellertid delvis rakt fram på grund av sin levande kraft, men i synnerhet de mindre dropparna följer lätt luftströmmen. Detta medför att det slagregn som träffar en fasad inte alls behöver vara detsamma som det fria slagregnet. För en lång fasad måste Fig. 15. slagregnskarta (fritt slagregn). Kartan är baserad på uppmätta slag­ regnsvärden 1.7.1963-1.7.1968. På kartan redovisas årsmedelvärdet, de maximalt uppmätta månads- och dygns­ värdena med riktning för varje ort. Månaderna då max.värdena inträffat har också angivits. Alla siffror för nederbörd och slagregn är angivna i mm. Ex. Trosas norrpil motsvarar 45 mm årsmedelslag­ regn. Uppmätt årsmedelnederbörd anges i kvadraten. största dygns- och månads­ mängd anges vid den riktning värdet avser. Dygnsmängd föregås av D och månadsmängd av M. Efter siffrorna anges månad och år då dessa max. mängder inträffade. 122 Ex. Trosas söderpil D27DEC66 M81 DEC66 innebär ett årsmedelvärde på 122 mm fritt slagregn i söderöppningen. Maxi­ malt uppmätta dygns- och månads­ värden är 27 resp. 81 mm, vilka bägge inträffade i dec. 1966 i söderöppningen. Källa : Byggforskningens informations­ blad 40: 1968, Slagregn l. (Statens institut för byggnadsforskning). 407 l l r--..!1 /',/ l (J \ ) / / \ ,- 1 l 13 ~ l l ' l /~ .... ../ l ) ( ) l l \ TORSLANDA fl 53 93 42 '-, l 184 lv!84NOV67 I--'""U18"'6• 234 D640KT64 lv!1140KT64 D55DEC66 M125DEC66. 303 23 24 , , l ·-, l /,.-...... / , ( , l \ l l l l l l l (", 200 \ r" J l ' l l l 300 l l ~' l ( l l ,j400 ~··\. l \. r'1:;:::···-<., 100'"•, ~~ \.'. ,"-J ~100 l l l 11 ' l l \ / \ , l , 200 ~ l ~' ' l l l l l l , Fig. 16. Summa årlig slagregnsmängd i mm i medeltal, utan hänsyn till vilken riktning slagregnet kommer ifrån. T.v. total mängd, t. h. slagregnsmängd under frostperiod. Varnbc [52]. vinden böja av uppåt och i sådant fall kan taksprånget vara av stor betydelse för hur mycket slagregn som träffar fasaden. På en gavel kan luftströmmen även böja av åt sidorna. Slag­ regnet blir därför ofta ojämnt fördelat över fasaderna. Man kan föreställa sig att i synnerhet hörnen på en byggnad blir hårt utsatta, och därmed att fasadutformningen kan påverka slag­ regnspåfrestningen. Undersökningar föreligger emellertid ännu bara i mycket begränsad omfattning. Forskningsbehov: Mängd, intensitet och frekvens hos fritt slagregn i olika delar av landet samt inverkan av lokala förhållanden. Undersökning av relationen mellan fritt slagregn och fasad­ slagregn hos olika typer av byggnader och olika fasadut­ formning. Fältundersökning och vindtunnelförsök. 2.4 Markfukt Den fukt som finns i jordlagren kallas markfukt, trots att be­ nämningen mark i regel är förbehållen markytan. Markfukten härrör från grundvatten och nederbörd. Man tänker sig gärna fuktförhållandena i jordprofilen ovan grundvattenytan lik­ värdiga med dem i ett rör som är fyllt med jord och som står i ett vattenkar. Härvid skulle porundertrycket (kapillärunder­ trycket) öka proportionellt mot höjden över vattenytan. Genom nederbörden ändras emellertid denna bild och i verk­ ligheten har man en annan porundertrycksfördelning i den fria marken. Porundertrycket i marken påverkas också av träd och ledningsgravar, genom vilka vatten bortförs från jord­ lagren. När en byggnad placeras på marken, slutar tillförseln av nederbörd, vilken bortförs från byggnadsytan genom dräne­ ringsledning och/eller kraftigt fall på markytan. Dessutom till ­ kommer en värmetransport från byggnaden ned i marken. Regnvattnet förutsätts som regel bortfört från byggnadens grund. Det är emellertid inte klart redovisat hur detta påverkar markfukten under huset. Även om man lutar marken kraftigt kommer regnvatten att infiltrera marken och kanske spridas under huset. Dräneringsledningar är visserligen inlagda på en 25 26 ritning men hur leds vattnet i dem i verkligheten? Kan de frysa och i så fall vad händer med smältvattnet på våren ? Slammar dräneringsledningar igen efter hand, är en annan fråga. Fuktförhållanden och porundertryck i mark är delvis kända genom agrikulturforskningen, men man vet inte alls hur för­ hållandena ändras, när marken bebyggs och blir uppvärmd. Därför kan man inte fastställa »fuktbelastningen» på de bygg­ nadsdelar, som är i kontakt med marken. När ett bjälklag är i kontakt med mark inverkar markens fukt­ potential på detsamma. Om bjälklagets överyta är fukt­ spärrad, kan markfukten kapillärt sugas in i konstruktionen. Om man tänker sig isoterrna förhållanden dvs. samma tem­ peratur i markytan som i huset skulle man teoretiskt kunna få höga fuktkvoter i bjälklaget, även om man har ett kapillär­ brytande skikt mellan bjälklaget och markytan. Vid tempera­ turgradient med sjunkande temperatur nedåt förbättras dock förhållandena. Om bjälklagets överyta är fuktgenomsläpplig, erhålls en fukttransport från marken upp genom bjälklaget. Fuktför­ hållandena i bjälklaget påverkas då av vattengenomsläpplig­ heten hos marken på så sätt att en låg permeabilitet ger mindre fukttransport och därmed lägre fuktkvoter i konstruk­ tionen. Därför är kunskaper om olika jordarters, kornmaterials och byggnadsmaterials permeabilitet vid porundertryck nöd­ vändiga. Forskningsbehov: Bestämning av fukttillståndet som funktion av tiden från byggandet i och kring platta på mark, källare och kryprum. Vart tar ytvattnet vägen-? Inverkan av grundvattensänkning på fukttillståndet under grundkonstruktioner. 2.5 Oförutsedda läckage De allvarligaste och mest påtagliga fuktskadorna vållas genom läckage på olika ställen i en byggnad. Läckage kan upp­ komma i såväl vattenförande ledningar som i vattentätande skikt. De vanligaste skadorna vållas av läckage från rörledningar i VVS-installationen. Läckaget kan uppkomma genom korro­ sion i ledningarna, bristfälliga kopplingar eller översvämningar vid otillräckliga avlopp. Omläggningar av hela golv och bjälklag kan bli nödvändiga för att avhjälpa de skador, som härvid uppstår. Läckage kan uppstå på grund av skador i tätskikten i yttertak, altaner, terrasser, badrumsgolv etc. eller beroende på att tätskikten till följd av otillräcklig vattenavrinning utsatts för större vattentryck än som avsetts. l stuprör kan läckage uppkomma på grund av korrosion eller på grund av att stupröret slammat igen eller vatten i röret frusit, så att ett vattentryck bildas inuti röret. Vattnet kan därvid spruta mot väggen och frostskador uppstå. Läckageskador inträffar också vid avtäckningar av avrin­ ningshindrande utvändiga byggnadsdetaljer. Det är t.ex. mycket vanligt att man ser fuktfläckar på ytterväggen vid balkongens anslutning eller invid smygen vid fönsterbleck. Flera av de ovan nämnda läckageorsakerna är svåra att undvika genom val mellan olika material eller konstruktioner. Material och konstruktioner bör emellertid vara sådana att t.ex. läckage på ett värmeledningsrör eller i ett tätskikt inte ger upphov till för stor skada. Jämfört med belastningar från övriga fuktkällor bör i de flesta fall läckagerisken inte vara avgörande vid dimensionering av en konstruktion. Forskningsbehov: Inventering av /äckageskador. 27 28 3 Fuktmekanik 3.1 Fuktfixering 3.1.1 Bindningsformer Karakteristiskt för alla de sätt på vilka fukten fixeras vid materialet är bindningsenergins storlek. Ju större bindnings­ energin är, desto starkare är fukten fixerad vid materialet. Det arbete som måste utföras för att separera en mängd fukt från ett material ges av ändringen i fri energi hos vattnet (L! F). Ändringen hos den fria energin vid kondensation eller av­ dunstning utgör alltså ett mått på bindningsenergi. Minsk­ ningen i fri energi, när en molekyl fritt vatten eller vattenånga med ångtrycket p 1 fixeras under isotermisk reversibel process och erhåller det lägre trycket p 2, ges av Thomsons ekvation LlF =R· T ·lnp2 =R· T· In E_= RT ·In 4> (3.1.1) P1 Ps där LlF ändringen av fria energin, J/kmol R allmänna gaskonstanten, J/kmol · OK T absoluta temperaturen, OK p vattenångans partialtryck, N/m2 Ps vattenångans mättnadstryck, N/m2 4> relativa fuktigheten, 1 Då temperaturen är konstant åstadkommer alltså kraftfältet från materialets molekyler en sänkning av trycket hos fukten vid fixering. Fuktfixering sker då den fria energin hos det fria vattnet är större än hos det bundna. Olikheter hos den fria energin mellan olika delar av ett material ger upphov till transport av fukt, så att dessa olikheter utjämnas. Fig. 17. Molekylär adsorption och kapil­ lär kondensation. Det vatten som är bundet vid materialet kan indelas i följande grupper: 1) strukturellt vatten 2) Adsorberat vatten - bundet med ytkrafter 3) Kapillärt vatten 4) Fritt vatten Grupperna 2, 3 och 4 representerar i huvudsak det förång­ ningsbara vattnet, dvs. det vatten som avges vid uttorkning i t. ex. värmeskåp vid 1 05° C. Det strukturellt fixerade vattnet är kemiskt bundet vid mate­ rialet. starkast blir bindningen, då vattnet reagerar med materialet, varvid en hydroxid bildas. Fukten kan även vara kemiskt bunden som kristallvatten i molekylär form. Detta kan vara bundet på flera olika sätt. Det svagast fixerade kan t.o.m. avgå vid upphettning till 1 05° C. Vid adsorption binds vatten vid den porösa kroppens inre och yttre ytor i molekylära skikt. Den adsorberade mängden är alltså proportionell mot kroppens totala specifika yta. Bindningen uppkommer genom attraktionskrafter (van der Waals krafter) på grund av växelverkan mellan materialets ytmolekyler och vattenmolekylerna. Dessa krafter avtar med avståndet, varför det första skiktet binds starkare än nästa osv. De adsorberade molekylerna har starkt ändrade egen­ skaper jämfört med vanligt fritt vatten. Fryspunkt och elek­ trisk ledningsförmåga sänks t.ex. i betydande grad. Då vattenånga adsorberas vid en fast kropp frigörs små värmemängder - större än de som frigörs vid ren kondensa­ tion. Detta energiöverskott motsvarar direkt bindningsenergin mellan vattenmolekylerna och materialets molekyler. Med hänsyn till adsorptionsförmågan hos olika material skiljer man mellan hydrofila och hydrofoba. De förstnämnda har stor adsorptionsförmåga, medan de senare har liten. De flesta material intar en ställning mellan dessa extrema grupper. Då tillräckligt många molekyllager adsorberas vid en kropp bildas krökta vätskeytor, menisker, i de fina kapillärerna och andra trånga utrymmen (se Fig. 17). Härvid utfylls porerna ytterligare genom s.k. kapillärkondensation. Detta fenomen beror på att vid en menisk skiljer sig vattenångtrycket över ytan från trycket över en plan yta. Ångtrycksreduktionen upp- 29 Tab. 5. Samband mellan kapillärradie och relativ fuktighet vid kapillärkon­ densation. Kapillärradie r (nm) 1 000 100 10 5 2,1 1,2 Rel. fuktighet q, (%) 99,9 99 90 80 60 40 Anm. 1 nm = 10-9 m kommer genom ytkrafter, som strävar att utjämna meniskytan. Denna spänning gör att ångtrycket blir lägre i ytan än normalt vid rådande temperatur. Ju större krökningen är hos menisken, desto större är spänningen i vattnet och således är ångtrycket lägre. Denna ångtrycksreduktion representerar formellt bindnings­ energin hos det kapillära vattnet jämfört med fritt vatten. Enligt Thomson gäller för ångtrycket över en menisk: 2·a·M p = Ps. exp - --- p ·r· T där p = vattenångans partialtryck, N/m2 Ps = mättnadstrycket över en plan yta, N/m2 a = ytspänningen, N/m M = vattnets molekylvikt, kg/kmol p vattnets densitet, kg/m3 r kapillärradien, m R allmänna gaskonstanten, J/kmol · OK T absoluta temperaturen, OK (3.1.2) Tab. 5 ger sambandet mellan relativ fuktighet, cp, och kapil­ lärradie, r, vid kondensation i densamma. Thomsons formel har sin giltighet för kapillärer, med radier som är större än 0,5 · 1o- 9 m. Den undre gränsen är betingacl av molekylstorleken, eftersom kapillärradien då är jämförbar med molekylradien på omkring 1 0-10 m. Lykow [28] har visat att porösa material med kapillärer, vilkas radie är större än 10-7 m, inte upptar något vatten ur den fuktiga luften ~~~~~---~~~- utöveraet-som adsor6eras på----aemre ocn yttre ytorna. r- 30 praktiken kan man även räkna med en övre gräns för kapillär­ radien, nämligen 10-7 m. När en öppen kapillär eller liknande placeras i eller på annat sätt kommer i kontakt med fritt vatten, kommer vätskeytan i kapillären att uppvisa en viss krökning. Denna krökning beror på en kombination av kohesionskrafter i vätskan och adhe­ sionskrafter mellan vätskan och kapillärväggen. Resultatet blir en ändring av trycket i vätskan. Vätskor hos vilka randvinkeln () > 90° (se Fig. 18) kallas vätande. Dessa strävar efter att 2 'Il' r a Fig. 18. Uppsugning i kapillär. TTf2 ·h·p·g= -2TTra cos 8 "• h %. Fig. 19. Hysterasis mellan absorption och desorption. krypa utefter kapillärväggarna. B för vatten kan uppgå till 180°. l en kapillär med vatten råder en tryckdepression i förhål­ laride till den vätskeyta, från vilken vattnet sugits upp. På grund av kapillärtrycket stiger vattnet till en maximal höjd (h), vid vilken kapillärundertrycket eller porundertrycket (Pk) är i jämvikt med det hydrostatiska trycket. Enligt Fig. 18 gäller 2 ·a· COS B h. p. g= - pk= - ---- där h p = g = Pk= a = B r r stighöjd, m vätskans densitet, kg/m3 tyngdaccelerationen, m/s2 kapillärundertrycket N/m2 ytspänningen, N/m randvinkeln, grader kapillärradien, m (3.1.3) l materialets större hålrum kan fritt vatten förekomma. Det fria vattnet är bundet till materialet med mycket svaga krafter och avlägsnas lätt. Någon markerad gräns mellan kapillärt bundet och fritt vatten finns inte. Fukt kan även fixeras vid materialet med osmotiska krafter. Om det i materialet förekommer lösliga delar, kommer en osmotisk bindning till stånd, eftersom vattnet strävar efter att lösa lösliga delar. Forskningsbehov: Undersökning av den fuktmekaniska betydelsen av hydro­ fobering. Studium av giltighetsområdet för Thomsons formel. 3.1.2 Jämviktsfukthalt Mängden fukt som fixeras i ett poröst material är, som fram­ går av tidigare avsnitt, beroende av storleken hos qe bind­ ningskrafter, som verkar mellan material och vatten. Dessa bindningskrafter kan variera högst väsentligt från material till material. Förmågan att fixera vattenånga från omgivande luft 31 Fig. 20. Jämviktsfuktkurvor för trä vid temperaturer från -20 till + 1 00' C, en­ ligt Lykow [28]. "• Kapilliir uppsugning Vattentryck Kondensation Byggfukt Polymolekylä r Kapillär 100 $, .,, adsorption kondensation· Fig. 21. Bindningen av fukt till ett ma­ terial. 32 eller att binda vatten i vätskefas utgör värdefulla mått på storleken av materialets bindningskrafter. Jämviktstillståndet i luft kallas hygroskopisk jämviktsfuktvet medan jämviktstill ­ ståndet i kontakt med vatten med ett visst undertryck kallas kapillär jämviktsfuktkvot Dessa båda begrepp skall ytterligare behandlas nedan. En porös kropps jämviktstillstånd med den omgivande luften är av stor praktisk betydelse. Vid ett tillstånd av jämvikt i fuktig luft är kroppens temperatur lika med luftens temperatur, och vattenångans tryck i materialets porer är lika med vatten­ ångans partialtryck i luften. Fuktinnehållet i kroppen kallas härvid för jämviktsfuktkvoten (u e). Jämviktsfuktkvoten hos en kropp varierar med temperaturen, fuktigheten hos den omgivande luften samt med det sätt på vilket tillståndet uppnåtts. Om kroppen avger fukt vid in­ ställning till jämvikt, är tillståndet uppnått genom desarptian eller torkning. Om kroppen absorberar fukt, nås jämviktstill ­ ståndet genom absorption eller fuktning. Genom att ändra luftens fuktighet vid konstant temperatur, erhålls ett samband mellan jämviktsfuktkvoten (ue) och rela­ tiva fuktigheten (cp). Den kurva, som härvid fås, kallas en hygroskopisk jämviktsfuktkurva eller sorptionsisoterm1. Det bör påpekas att jämvikt med cp = 1 00 % inte existerar. Av praktiska skäl kan man inte uppnå mer än ca 98-99 %, · som utgör gränsen för det hygroskopiska områdets utsträck­ ning. För flera material (tex. träbaserade och cementbundna) har emellertid en tänkt övre punkt vid 1 00 % stor betydelse. Fenomenet med skillnad mellan absorption och desorption, som framgår av Fig. 19, kallas sorptionshysteresis. Jämvikts­ fuktkvoten vid absorption ligger alltid under fuktkvoten vid desarptio n, då relativa fuktigheten är densamma: Ett försök att förklara hysteresis är, att den observerade jäm­ vikten inte utgör sluttillståndet En annan teori bygger på att vid sorption tillförs kapillärerna fukt genom adsorption på porväggarna, medan desorptionen delvis sker genom av­ dunstning från menisker. Man kan även tänka sig, att vissa porer verkar som fällor, där vatten hålls kvar i trånga passager 1 l fortsättningen kommer uttrycket jämviktsfuktkurva att användas eftersom ordet sorptionsisoterm är något förvillande. u e, viktsprocent 30.---~--~----.---,---~ 1 Balsa 2 Abachi 3 Gran 4 Furu 5 Teak 6 Doussie Fig. 22. Jämviktsfuktkurvor för några olika träslag vid + 20° C efter Tveit [51]. Ue, viktsprocent j lL f-.---v ----- +---- 20 40 60 so Fig. 23. Absorptionskurva för betong med cementhalten = 300 kg/m", vat­ tencementtalet = 0,60 och hydrata­ tiansgraden = 0,80 enligt Bergström och Ah l gren [3]. vid desorption. En ofullständig vätning vid absorption anses av många vara en bidragande orsak till hysteresis. Vid upp­ sugning av vatten har kapillärväggarna ett adsorberat luft ­ skikt. På grund härav råder ofullständig vätning (c os () > - 1). Vid desarptian råder i det närmaste fullständig vätning ( cos () = -1). Enligt Luikow [27] har experiment visat att hysteresisen försvinner vid frånvaro av luft. Jämviktsfuktkvoten hos porösa material varierar med tem­ peraturen, framförallt hos de organiska (Fig. 20). Jämviktsfuktkurvans utseende bestäms i hög grad av mate­ rialets uppbyggnad. Den första delen av kurvan karakterise­ ras av monamolekylär adsorption. Då relativa fuktigheten ökar nträder polymolekylär adsorption. Jämviktsfuktkvoten är alltså starkt beroende av materialets specifika yta. Vid högre relativa fuktigheter inträder kapillärkondensation. Härvid spelar po­ rernas storlek en betydande roll för jämviktsfuktkvoten. Fig. 21 visar hur fukten fixeras vid olika relativa fuktigheter. För de flesta material kan betydligt högre fuktkvoter erhållas än vad som motsvarar jämvikt vid cp = 100 %. Denna icke­ hygroskopiska del har även lagts in i figuren. Kännedom om de hygroskopiska jämviktsfuktkurvorna för olika material är en nödvändig förutsättning för fuktmekaniska beräkningar inom byggnadstekniken. Våra kunskaper idag är mycket bristfälliga och inte tillräckligt systematiserade. För olika träslag kan man med någorlunda god approximation ange en och samma kurva, Fig. 22. Kurvan har beräknats med ledning av Tveits [51] försök. För betong har man vissa möjligheter att beräkna jämviktsfuktkurvor, om man känner sammansättning och hydrostatationsgrad. Fig. 23 visar jäm­ viktsfuktkurvan för betong med god kvalitet. Fig. 24 och 25 visar exempel från andra materialgrupper enligt Tveit och en sammanställning av litteraturuppgifter av Nevander. Oberoende av det sätt på vilket fukten fixeras vid materialet är trycket hos bundet vatten lägre än hos fritt. Den tryck­ sänkning som orsakas av bindningskrafterna kallas ofta ma­ terialets suction. Suction eller porundertrycket kan sättas i samband med en tänkt kapillär sughöjd (se avsnitt 3.1 .1). Den potential som driver kapillärtransporten av vätska i ett material har följande utseende (se avsnitt 3.2.6). 33 u e, viktsprocent 8 5 4 k--::: 20 40 1 Mineralull 2 Glasfiberarmerad polyester 3 Mineralullsskivor 4 Mineralullsskivor 5 Tegel 6 Tegel ··--11- -- --~ 1/f-/ ---- v j ' ;1; ~ 7 6 5 60 80 100 ~. '/, 100 kg/m 3 165 kg/m3 175 kg/m 3 400 kg/m3 1 720 kg/m 3 1 840 kg/m3 Fig. 24. Hygroskopiska jämvik~sfukt­ kurvor för några byggnadsmaterial efter Tveit [51]. 34 pk w =- +g·h p potential, J/kg porundertryck, N/m2 vattnets densitet, kg/m3 tyngdkraftens acceleration, m/s2 sughöjd, m l ett jämviktstillstånd då w = O gäller att -Pk= g· h· p (3.1.4) (3.1.5) Enligt Schofield [ 47] anges denna materialets fuktpotential i pF-enheter, vilka definieras som 1 O-logaritmen av materialets tänkta uppsugningshöjd i cm vid en bestämd fuktkvot och temperatur. Alltså är pF = 1o1og h (3.1.6) Eftersom porundertrycket är ett mått på bindningskrafterna eller bindningsenergin mellan fukt och material kan med hjälp av Thomsons formel (se 3.1.1) samband erhållas mellan porundertryck, ekvivalent sughöjd och relativ fuktighet. Pk =-p·g·h=Rv·T·p·ln~ (3.1. 7) Rv gaskonstanten för vattenånga, J/kg · K T absoluta temperaturen, oK cp relativa fuktigheten, 1 Dessa samband illustreras av Tab. 6. Tab. 6. Samb (%) -oo o o 100 o 1 o-2 9,8 . 101 100 1 1 o-l 9,8·102 100 2 1 9,8 . 103 99,99 3 1 O l 9,8 · 1 o• 99,92 4 102 9,8 . 105 99,27 5 1 oa 9,8 · 1 o• 93,00 6 1 o• 9,8 . 107 48,43 7 105 9,8 . 108 0,07 u e , viktsprocent Fig. 25. (t.v.) Hygroskopiska jäm­ viktsfuktkurvor för olika bygg­ nadsmaterial. 1 Tegel (1 500) 2 Betong (2 1 00) 3 Högtrycksånghärdad gasbe- tong (1 550) 4 Kalkbruk (1 800) 5 Kalkcementbruk (1 900) 6 Cementbruk (2 000) 7 Trä (430) 8 Porös träfiberskiva (250) 9 Hård träfiberskiva (1 000) 1 O Träullsskiva (280) 11 Kork (1 00) 12 Mineralull (70) 13 Cellplast av styrenplast (1 00) 14 skumplast av karbamidplast (1 00) Siffror inom parentes avser den­ sitet i kg/m3 • Fig. 26. (t.h.) Kapillära jämvikts­ fuktkurvor för gran (en l. Penner [37]) och högtrycksånghärdad gasbetong (en l. Adamson [1]) vid +20' C. u, viktsprocent 240 ~.·f. 48 NO 96 5 220 ~ 99,3 l 93 l \ l 200 \ l ~ ~\desor~tion _ r-----.J l ~as betong l l l 180 160 140 120 l ~ ~ l \~ \ [ c-~ \l_ \ ~ absorption ---.. ~t--- i ~ ~ - 100 80 60 40 20 0 10 2 10 1 1 10 10 2 10 3 10 4 10 5 h, m Som framgår av tabellen är porundertrycket mycket känsligt för små ändringar av relativa fuktigheten nära mättnad. Vid höga fuktigheter är hygroskopiska jämviktstillstånd svåra att bestämma, men här kan alltså fukttillståndet beskrivas med materialets porundertryck. Fuktkvotens variation med porundertrycket för ett material kallas kapillär jämviktsfuktkurva. Vid minskad fuktkvot ökar porundertrycket. Dessa värden är även beroende av om jäm­ viktstillståndet uppnåtts genom desarptian eller absorption (se Fig. 26). Fuktkvoten för desorptionskurvan är högre än för absorptionskurvan. Transporten av vatten i ett material från ett vått område till ett torrt upphör när porundertrycken är lika, även om deras fuktinnehåll är helt olika, till följd av hysteresis mellan absorption och desorption. Porundertrycken för två olika material i direkt kontakt med varandra kan vara sådana, att fukt transporteras från det torrare till det våtare materialet. Flera olika metoder finns för att bestämma porundertryck. 35 Provstycke Evakuering mano­ meter- Vid hög fukthalt kan porundertrycket bestämmas med direkta metoder t.ex. i en suctionapparat (Fig. 27). Provstycket sätts i förbindelse med den uppsugna vatten­ pelaren via en porös platta med så stor kapillaritet att luft inte sugs igenom. Genom att sänka trycket i flaskan kan rimliga h' -värden erhållas. Materialets sughöjd kan beräknas med hjälp av h = h' + 13,6 · H. Fig. 27. Apparat för bestämning av por­ undertryck. Maximalt kan sughöjder på 1 O m uppnås, vilket motsvarar vacuum. Högre värden kan uppnås genom att utrymmet kring provstycket sätts under övertryck. Denna s.k. tryckcellsmetod medger sughöjder upp emot 103 m. Man kan också uppnå så höga värden genom centrifugering. Värden mellan 1 03 och 1 05 m kan erhållas ur hygroskopiska jämviktsfuktkurvan, dvs. jämviktsfuktkvoten vid olika relativa fuktigheter i omgivande luft. Luft o o o • o o o • o o o • o o ... Forskningsbehov: Studium av fuktfixering i närheten av 100 % relativ fuktighet. Bestämning och systematisering av hygroskopiska och kapil­ lära jämviktsfuktkurvor för olika byggnadsmaterial. Studium av jämviktstillstånden hos olika material i kontakt med varandra. 3.2 Fukttransport, delförlopp Transporten av fukt genom ett material är ofta resultatet av en mängd olika transportmekanismer, som samtidigt är verk­ samma. Fukten kan främst transporteras som ånga och vätska, men även förflyttning av is genom ett material är möjlig. Stor betydelse för fuktighetens transport har temperatur- och fukt- ~~~~------- ~-~~-Jördalning ~i materialet, omgivning!!_n?n!IYck~!DPeraturocb __ _ fuktighet, olikheter i fuktens bindning samt materialets vauenang• struktur. De olika förekommande transportmekanismerna • o " kommer nedan att behandlas var för sig. • • oeo ••ooeo • A o • •o o o • • • o 3.2.1 ngtransport i luft " o o • .. • • Fig. 28. Diffusion mellan två behållare med koncentrationsskillnader. Den slumpartade rörelsen hos vattenmolekylerna i luft strävar att utjämna olikheter i temperatur och koncentration. Om vattenånghalten är olika i olika delar av ett system, så sker en utjämning (Fig. 28). 36 Denna process kallas diffusion och beskrivs under isoterrna förhållanden av Ficks lag : g -D _dc d x (3.2.1) g fuktflödestätheten, den per tidsenhet och ytenhet diffunderande mängden, kg/m 2 • s D diffusionskonstanten för vattenånga i luft, m2/s c vattenånghalten i luft, kg/m3 x längdkoordinat i diffusionsriktningen, m Ficks lag kan koncentrationsgradienten bytas mot en partialtrycksgradient med hjälp av allmänna gaslagen, som gäller med god approximation vid de låga tryck som vatten­ ånga normalt har i luft. m p· V=- ·RT M där p vattenångans partialtryck, N/m2 V systemets volym, m3 R allmänna gaskonstanten, J/kmol · oK T absoluta temperaturen, OK m = vattenångans vikt, kg M = vattenångans molekylvikt kg/kmol När processen är isotermisk, varvid c='!!_, fås v D dp g =-Rv·T.dx (3.2.2) (3.2.3) Rv= gaskonstanten för vattenånga, J/kg · OK Diffusionskonstanten (D) varierar med temperatur och total­ tryck, beroende på att vattenångmolekylernas rörlighet härvid ändras. Enligt Schirmer [46] gäller i området 20-90° C att D = 0,083 ·---'! · - , m2/h p ( T )1,s1 p 273 P o = referensnivå för atmosfärtrycket P = aktuellt tryck, N/m2 (3.2.4) (P0 = 98100 N/m2) 37 38 Då en temperaturgradient är rådande sker i luften en separe­ ringsprocess, s.k. termodiffusion. De lättare vattenängmole­ kylerna samlas vid den varmare sidan medan de tyngre kväve- och syremolekylerna vandrar mot den kallare. Ter­ modiffusionen har betydelse endast vid relativt stora tempera­ turgradienter. Forskningsbehov: Diffusion under inverkan av samtidig koncentrations- och temperaturgradient 3.2.2 Ängtransport i makroporer De i föregående kapitel behandlade diffusionsteorierna kan även användas vid transport i porösa byggnadsmaterial. Porerna får emellertid inte vara fyllda med fritt vatten utan måste huvudsakligen innehålla luft. Materialets fuktkvot måste befinna sig i det hygroskopiska området. Vidare måste porerna vara sådana att fria medelväglängden (/) för vatten­ ängmolekylerna är mycket mindre än radien (r) hos de porer, i vilka diffusionen skall ske (se avsnitt 3.2.3) dvs. l/r < < 1. Vid beräkning av vattenängdiffusion i eller genom ett ma­ terial används antingen vattenänghalten c eller vattenångans partialtryck p som drivande potential. En övergång till att i större utsträckning använda änghalten bör ske, framför allt vid konvektions- och diffusionsberäkningar samt vid beräk­ ning av kondensation i en konstruktion. Vid användning av de i avsnitt 3.2.1 redovisade sambanden för beräkning av diffusion i porösa material, blir naturligtvis diffusionskonstanten en annan än i luft. Med vattenänghalten ·som potential·· gäller enligr-(3.2.1) att g kvc = permeabiliteten för vattenånga, m2/s d = materialets tjocklek, m (3.2.5) Med partialtrycket som potential används uttrycket (3.2.2). l stället för D/ R v T införs då permeabiliteten för vattenånga, varvid fås dp kvp g = - k . - = - . (p - p ) vp dx d l 2 (3.2.6) kvp som har sorten [kg · m/N · s] eller [g/m · h mmHg] kallas ibland fuktdiffusionstalet Vid omräkning från kvp - värden till kvc -värden gäller att { 2,7 ·1Q-4 m2/s vid+ 10°C 1 ,O g/m· h· mm Hg = v'ld + 20oc (3.2.7) 2,8 · 10-4 m2/s Permeabiliteten för vattenånga varierar med temperaturen och framför allt fuktinnehållet hos materialet. Permeabiliteten är definierad i det hygroskopiska området och anges ofta i diagramform som funktion av relativa fuktigheten. Fig. 38 illustrerar de olika kurvtyper, som förekommer. Vid höga relativa fuktigheter innehåller många material sådana fukt­ mängder, att fukttransporten sker i både ång- och vätskefas. Permeabiliteten för olika material representerar alltså inte enbart vattenångdiffusion. De ovan behandlade teorierna kommer därför att diskuteras ytterligare i kapitel 3.3.3, där även permeabilitetstal återfinns för olika material. För tunna skikt, såsom papp, folier och liknande låter man vattenångtransporten karakteriseras av permeansen för vatten­ ånga, som bestäms av Kvc = kvcld, [m/s] eller Kvp = kvp/d, [kg/N ·s eller g/m2 • h · mmHg]. Permeanser för några olika material återfinns i kapitel 3.3.3. Under inverkan av en temperaturgradient sker i makrokapil­ lärerna en makroskopisk rörelse hos vattenångskiktet längs väggen. Liksom i mikrokapillärerna sker denna transport i riktning mot högre temperatur. Denna krypning kallas för termisk glidning. Lykow [28] förklarar fenomenet med att kapillärväggarnas molekyler erhåller en resulterande impuls riktad mot lägre temperatur. Denna impuls erhålls vid kolli ­ sioner med molekyler, som kommer från det inre av kapillären. Den resulterande impulsens riktning beror på att molekyler, som kommer från den varmare delen, har större rörelseenergi än de från den kallare. Enligt Newtons tredje lag om verkan och motverkan överförs impulsen till ångskiktet närmast väggen. Detta erhåller således en rörelse mot den högre temperaturen. 39 40 3.2.3 Ängtransport i mikroporer De lagar som uppställts i föregående kapitel gäller inte, då radien hos de kapillärer, i vilka transporten sker, är av samma storleksordning som eller mindre än vattenångmolekylernas fria medelvägslängd (/). Vid porer med r< O, 1 ftm bestäms inte molekylernas rörelse av sammanstötningar med grann­ molekylerna utan av sammanstötningar med porväggarna. På grund av de upprepade kollisionerna med porväggarna kommer vattenångmolekylerna i termisk jämvikt med materia­ lets molekyler. En sådan molekylär rörelse kallas effusion. Den mängd per tidsenhet och ytenhet som effunderar under inverkan av en tryckgradient och en temperaturgradient ges av g=:~. v;,.(~:-~:) (3.2.8) r = porradien Vid samma partialtryck och inverkan av enbart temperaturen sker transporten mot högre temperatur, jämför termodiffusion. Som framgår av ovanstående formel varierar den genom­ strömmande gasmängden med molekylvikten. 3.2.4 Ängtransport genom konvektion Under inverkan av en totaltrycksgradient kan luft pressas genom porösa material. Eftersom luften normalt innehåller vattenånga sker därigenom även en fukttransport Denna typ av fukttransport kan i analogi med värmetransport kallas fuktkonvektion (konvektion = medbringande). De luftmängder, som strömmar genom etLmaterial, kan beräknas med hjälp av Darcys lag L =_k . dP a d x (3.2.9) L luftmängden, m3/s · m2 ka specifika luftgenomsläppligheten, m4/N · s dP/dx = totaltrycksgradienten, N/m3 För att dessa beräkningar skall bli korrekta måste luftgenom­ släppligheten avse själva materialet. Avsevärt större luft- Tab. 7. Ungefärliga värden på specifika luftgenomsläpplighetstal för några material. Material Densitet Specifika luftgenomsläpplighetstal kg/m" m4 /N ·s m 2/h · mmvp Tegel 1 470 0,6 -6 . 1 o-s 2 -20 ·1 o-• Lättbetong 0,15-0,8 . 1 o-s 0,5- 3 · 1 o-• Kalkbruk 0,6 . 1 o-s 2 ·1 o-• Kalkcementbruk 0,03-0,4 . 1 o-s 0,1- 1,5 · 1 o-• Cementbruk 0,03-0,15 ·1 o-s 0,1- o,5 ·1 o-• Cellplast av poly- styren 15-20 0,3 -6 · 1 o-• -20 Mineralull, lätta kval. 10-50 .l ytan 0,8 -4 · 1 o-• 3 -15 l l ytan 1,7 -8 · 1 o-• 6 -30 Mineralull, tunga skivor 100-150 .l ytan 0,15-0,6 · 1 o-• 0,5-2 l l ytan 0,3- 1,1 · 1 o-• 1 -4 l(utt6rspån löst utfyllt 100 6,5 · 1 o-• 23 komprimerat 160 0,6 · 1 o-• 2 komprimerat 240 0,1 · 1 o-• 0,4 komprimerat 360 o,o3- o,o6 · 1 o-• 0,1- 0,2 mängder kan många gånger strömma genom fogar, springor, sprickor och andra hål. Materialdata saknas även i stor ut­ sträckning. Några ungefärliga värden framgår av Tab. 7. Totaltrycksskillnaden kan erhållas genom termisk drivkraft (skorstensverkan), inverkan av ventilationsanläggning eller genom vindtryck. Den strömmande luften innehåller fuktighet. Om luften strömmar från hög vattenänghalt kan stora mängder fukt transporteras. Om luftmassans temperatur samtidigt ändras, kommer också dess maximala änghalt att ändras, varför kondensation kan ske om luftströmmen går mot lägre tempe­ ratur, alternativt luftens fuktupptagande förmåga ökas om luftströmmen går mot högre temperatur. Luftens maximala änghalt kan lätt avläsas i Tab. 1. Vid ventilationsanläggningar med enbart frånluft (system F och S enligt SBN 67) har man i regel ett undertryck inomhus. Detta medför vid luftgenomsläpplig konstruktion att kall ute- 41 luft sugs in genom ytterkonstruktionen, varvid luften värms upp och härigenom kan innehålla större mängd fuktighet. Ett sådant förlopp motverkar den normala diffusionen och verkar uttorkande på konstruktionen. Omvänt gäller att över­ tryck inomhus kan ge risk för kondensation. Diffusion av fukt är i regel en långsam process och de diffun­ derande fuktmängderna är ofta små. De genom fuktkonvek­ tion transporterade vattenmängderna kan ofta bli betydligt större, särskilt om det förekommer sprickor, springor eller andra otätheter. Detta illustreras i Tab. 8 hämtad från Nevander [35]. l tabellen har beräknats fukttransporten genom kon­ vektion och diffusion. Förutsättningarna är ett vinterklimat i Mellansverige, befuktad luft till

uk ku = konstant När materialet är helt mättat med vatten ökar ku-värdet åter. Den kritiska fuktkvoten förklarar Vos [56] med följande modeller: Betrakta ett poröst material uppbyggt av sfärer. Mellan dessa bildas ett nätverk av porer. l begynnelsestadiet är materialet mättat med vatten, som efter hand transporteras bort. Detta illustreras av att ku-värdet förflyttas från område a till område b i Fig. 31. Först töms de större porerna varvid tillståndet i Fig. 32 a kommer att råda. Så småningom uppnås tillståndet i Fig. 32 b, då vattnet inte längre bildar något sam­ manhängande system, som gör vätsketransport möjlig. ku antar värden i område c. Gränstillståndet då vattnet inte bildar något sammanhängande system definierar den kritiska fukt- 47 Tab. 12. Ytspänningens beroende av temperaturen hos vatten. Temperatur 'C o 20 40 60 Fig. 33. Vätsketransport material från A till B. 48 Ytspänning N/m 0,076 0,073 0,069 0,066 ett poröst kvoten. Samma resonemang använder Beskow [5] som för­ Idaring på kapillariteten hos jordarter, och det verkar troligt att kritisk fuktkvot i detta fall kan sättas lika med jämvikts­ fuktkvoten vid det porundertryck som motsvarar kapillariteten. En annan modell av ett poröst material visas i Fig. 33. Vid vätsketransport från A till B kan många olika vägar väljas. Alla dessa kapillärer har en största diameter någonstans utefter vägen. Ett avbrott av vätsketransporten sker vid denna största diametEr, då fuktkvoten efter hand avtar. Detta sker så småningom för alla kapillärer mellan A och B. Vätske­ transporten upphör när den kritiska fuktkvoten har nåtts. Under icke-isoterma förhållanden kan vätsketransport ske genom inverkan av en temperaturgradient Fuktledningstalet ku och potentialen wkap ökar med temperaturen, därför att yt­ spänningen u avtar med ökande temperatur (se Tab. 12). Kapillärpotentialens ändring blir: 2Llu 2·E·Ll!9- Llwkap= -- = --- (3.2.20) p· r p· r vid fullständig vätning (c os () = -1) samt då densitetsvaria­ tionerna hos vattnet som funktion av temperaturen kan för- summas. Ytspänningens temperaturkoefficient är E = du_ da- Under inverkan av en temperaturgradient sker alltså i ett material en vätsketransport i värmeströmmens riktning. Analogt med den termiska glidningen har en teori utvecklats om vätsketransport i ett skikt vid kapillärväggen med tempera­ turgradienten som drivande kraft. Denna s.k. termoosmotiska - effekt driver vätskan-mot värmeströmmen; Forskningsbehov: studium av lagar och beräkningsmodeller för kapillärtransport vid begränsad och obegränsad vattentillförsel. Studium av kritisk fukthalt vid vätsketransport i material. Utveckling av provningsmetoder och bestämning av ma­ teria/data i samband med vätsketransport genom kapillär­ sugning. x,""/m·'C 25,----,--- 1 o 1----i-----i-----i---------i QL_ __ L_ __ L_ __ L__~ o 10 15 20 u~ viktsprocent Fig. 34. Värmeledningstalet som funk­ tion av fuktkvoten för högtrycksång­ härdad gasbetong enligt Saare & Jans­ son [45]. 3.2.7 Vätsketransport genom osmos En molekylär transport av vatten sker på grund av osmotiska krafter. l material med vattenlösliga beståndsdelar kan olik­ heter i koncentrationen råda mellan olika delar. Den härvid uppkomna osmotiska tryckdifferensen är upphov till en transport som utjämnar koncentrationsskillnaderna. Forskningsbehov: Grundläggande utredning beträffande inverkan av osmos vid fukttransport i material. 3.3 Fukttransport, totalförlopp Många av de i kapitel 3.2 redovisade lagarna behandlar endast en enda transportmekanism. Eftersom flera av de separata processerna försiggår samtidigt, måste man söka sig andra vägar. Mer eller mindre approximativa metoder för beräkning av fuktvandringen måste härvid tillgripas. En fullständig lösning av fukttransportproblemet måste inte bara ta hänsyn till en samtidig förflyttning av vätska och ånga utan även den transport av värme, som ofta förekommer. Det första avsnittet nedan behandlar några teorier som fram­ lagts. l det andra avsnittet presenteras teorier där fukten transporteras som vätska och ånga vid varierande temperatur, men utan inverkan av temperaturgradient Avsnitt 3 heter »Permeabilitet för vattenånga», och behandlar transport av vattenånga genom ett material i det hygroskopiska området vid olika temperaturnivåer. Därefter redogörs för kondensa­ tion på ytor och i material. Uttorkningsförlopp behandlas ett särskilt avsnitt, liksom även inverkan av luftspalter. 3.3.1 Kombinerad värme- och fukttransport Transporterna av värme och fukt i ett material är nära förknip­ pade med varandra. Den ena är beroende av den andra och båda måste beaktas samtidigt. Det är känt att närvaro av fukt vid en temperaturgradient vanligen ökar värmeflödet jämfört med ett torrt material vid samma temperaturgradient. Fig. 34 visar samband mellan /t-värden och fuktkvot för gasbetong som illustrerar detta. Vid temperatur under oo C kommer en del av vattnet att 49 l, W;m. •c 0,5 r----r 0,, -; l~Ji u J 30'/. i l / i ' / ,_ t------ ' l ' ..--------v l l ~ i f=::=' l -- - -- \ ---- u- 10 '/. 0,3 0,2 - l -- u::: OJS% ! --0,1 i o l l -30 -20 -10 ±O +10 +20 +30 ~. •c Fig. 35. Värmeledningstalet som funk­ tion av temperaturen vid olika fuktkvoter för högtrycksånghärdad gasbetong (p= 530-540) enligt Saare & Jansson [45]. 50 frysa till is, varvid A-värdet för vattnet ändras från 0,5 till 1 ,5 med motsvarande verkningar även hos det fuktiga materialet. Denna effekt framgår av Fig. 35. storleken av värmeflödet beror emellertid inte endast av fuktinnehållet utan även av den fukttransport som sker sam­ tidigt. Bl.a. Lykow [28] har uppställt ekvationer för beräkning av värmetransport samt transport av fukt i både vätske- och ångfas. l det stationära fallet ger han följande två samband { g = - k u · p · grad u - k u · p · o · grad 8> (3.3.1 ) q - - A · grad 8> - C · k · p · o · grad 8> - C · k · grad u - pv u pw u ku är fuktledningstalet (se 3.2.6). o betecknar den s.k. tem­ peraturledningsfaktorn. Cpv och Cpw är specifika värmet hos fukten i ång- resp. vätskefas. Första termen i den första ekvationen tar hänsyn till vätske­ transporten i materialet. Den andra återspeglar den transport, som sker under inverkan av temperaturgradienten. Denna senare fukttransport som sker i värmeströmmens riktning, sker framför allt i form av vattenånga. Den andra ekvationen skiljer sig från värmeledningsekva­ tionens klassiska form genom de två sista termerna som tar hänsyn till den fukttransport som samtidigt sker i materialet. Trots att det inte sker någon fukttransport genom materialet kan fukttransport ändå ske i materialet, då en temperatur­ gradient föreligger. Ångan rör sig i materialet i värmeström­ mens riktning. Utefter sin väg avger den värme till materialet och kondenserar. Härigenom ökar grad u och en vätske­ transport blir möjlig i motsatta riktningen. Det gäller således här att g == O; men värmetransporten-ökar ändå på grund av fukttransport i materialet. l det icke-stationära fallet upp­ ställer Lykow [28] följande differentialekvationer för beräk­ ning av samtidig värme- och fukttransport: aa. a2 8> r au -=a·--+E·-·- at ax2 Cpv at au= ku. a2u + ku. o. a2a. at ax2 ax2 (3.3.2) Menisk med avdunstning Vatten i kapillär Fig. 36. Fukttransport genom kapillärer med varierande genomskärningsyta en­ ligt Voigt, Krischer & Schauss [53]. där a temperaturledningstalet, m2/s r specifika ångbildningsvärmet, J/kg E kallas fasomvandlingstalet och anger hur stor del som transporteras i form av ånga. Vid endast vätsketransport är E= O. Liknande teorier har framlagts av andra, bl. a. Krisch er [23]. Vos [56] har undersökt det stationära fallet och använder sig av en ekvation mycket snarlik Lykows. g = - k-o-· grad {} - ku ·p· grad u (3.3.3) V os finner emellertid vid vätsketransport att den första termen kan strykas, då k-o- vanligen är liten. Forskningsbehov: studium av möjligheterna att i olika beräkningsfall separera värme- och fukttransport. 3.3.2 Kombinerad transport av vätska och ånga Som beskrivits i kap. 3.3.1 kan under inverkan av en tempera­ turgradient cirkulation av fukt ske i ett poröst material. Vattenånga transporteras från den varma sidan till den kalla. Ångan kondenserar och genom kapillärsugning sker en åter­ transport i vätskefas. Enligt kap. 3.2.6 gäller att då materialet har ett fuktinnehåll, som överstiger den kritiska fuktkvoten är vätsketransporten helt dominerande. Då man kommer ned under den kritiska fuktkvoten bildar inte vattnet i vätskefas ett sammanhängande system i materialet. Den rena vätsketransporten med sam­ manhängande transportvägar upphör härvid. l de finare po­ rerna, som sammanbinder de grövre, samlas vätska, medan de grövre innehåller vattenånga. Tillståndet kan åskådliggöras med en modell som i Fig. 36. Om en partialtrycksgradient är verksam, sker emellertid ändå en fukttransport En förångning sker vid den ena menisken, och vattenånga diffunderar genom hålrummet till den andra menisken, där den kondenserar. Detta vattentillskott gör att 51 52 vätskepelaren rör sig under inverkan av kapillärkrafterna, en vätsketransport sker. Menisken i andra änden av denna vätskepelare får så småningom en sådan krökningsradie, att förångning kan ske från denna ände av vätskepelaren. Re­ sultatet blir en transport av fukt genom materialet i vätske­ och ångfas samtidigt. Helt bestämmande för transporthastig­ heten blir nu ångdiffusionen. För att beskriva denna samtidiga transport av ånga och vätska ansätter bland andra Krischer [23] och Johansson [18] den resulterande transporten som summan av ångtransporten och vätsketransporten. Alltså (3.3.4) Man kan i detta samband sätta in olika uttryck för de båda komponenterna. Johansson använde sig av följande: dp du g = - kvp. dx - ku. p. dx (3.3.5) kvp är permeabiliteten för vatteånga (se 3.2.2). Ekvation (3.3.5) används ofta vid beräkningar av kondensa­ tion i väggar med fuktspärr. En temperaturgradient läggs på väggen så att kondensation sker vid den täta sidan. Hanson [16] har utfört sådana beräkningar på ytterväggar och ytter­ tak. Han har behandlat det icke-stationära fallet vid upp­ byggandet av en fuktfördelning i väggen samt det därefter kommande stationära förhållandet då g = O i ekvationen ovan. Hanson har även studerat det icke-stationära fallet med periodiskt varierande tillstånd hos omgivningen. Sam­ bandet ovan samt kontinuitetsekvationen .. au og o p·-+-= åt ax ger följande differentialekvation (3.3.6) (3.3.7) Det ovan beskrivna kondensationsproblemet har även be- handlats av Vos [56]. l de delar av väggen där fuktkvoten är under den kritiska, räknar han endast med ångdiffusion och där den är över den kritiska, endast med vätsketransport 3.3.3 Permeabilitet för vattenånga Permeabiliteten för vattenånga utgör ett sammanfattande be­ grepp för de transportmekanismer, som samverkar då vatten­ ånga transporteras genom ett material i det hygroskopiska området. l själva materialet sker transport i både ång- och vätskefas. Vattenångpermeabiliteten skulle alltså kunna ha behandlats i föregående kapitel men dess stora praktiska användning gör det motiverat att behandla den i ett särskilt avsnitt. Den fuktmängd (g) som transporteras genom materialet vid stationära förhållanden kan beräknas med något av följande uttryck om övergångsmotståndet vid materialets ytor för­ summas (se 3.2.2). dc kvc g = -k ·-=-·(el- C2) ve dx d (3.3.8) (3.3.9) där g transporterad mängd per tidsenhet och ytenhet, kg/s · m2 eller g/h · m2 kve permeabiliteten för vattenånga, m2/s d materialets tjocklek, m c vattenånghalten, kg/m3 kvp permeabiliteten för vattenånga i kg · m/N · s eller g/m· h· mmHg p partialtrycket för vattenånga, N/m2 eller mmHg För många material framför allt tunna skikt som folier, papp och liknande anges permeabiliteten för skiktet. Den härvid erhållna storheten, kallad permeans för vattenånga, blir K - kve eller K = kvp ve- d vp d· 53 Fukttransport Fig. 37. Transport av vattenånga genom en konstruktion bestående av olika ma­ terial. Permeabilitet för vattenånga a--- Vid permeabilitetsberäkningar på en väggkonstruktion be­ stående av flera olika material, är det lämpligt att införa permeabilitetsmotståndet Zvc = !!___ för de olika delarna (se k ve Fig. 37). Med hjälp av Ztot "zi ve =Ä ve i (3.3.1 O) kan den transporterade mängden g = c 1 ~otc2 beräknas. Z ve Permeabiliteten för vattenånga är beroende av materialets fuktinnehålL Eftersom vattenånghalten och vattenångans partialtryck varierar i materialet inställer sig, vid stationära förhållanden, en viss fuktfördelning i materialet. Permeabili­ teten antar alltså olika värden längs transportvägen. Vid be- räkningar ansätts ett medelvärde för materialet. För att åskådliggöra permeabilitetstalets variation med fukt­ nivån, anges denna som funktion av luftens relativa fuktighet. Härvid erhålls, som framgår av Fig. 38, tre olika typkurvor, sammanställda på basis av kurvor bestämda av Tveit [51]. Kurva a representerar s.k. hygroskopiska material. Den kraf­ tiga ökningen hos permeabiliteten vid stigande relativ fuktig- het beror på att dessa material vid höga relativa fuktigheter innehåller förhållandevis stora mängder fukt, varvid transport i vätskefas blir möjlig. De icke-hygroskopiska materialen re­ presenteras av kurva c. Transporten sker här uteslutande som diffusion. Dessa material är de enda, hos vilka man kan se ett samband mellan vattenångpermeabilitet och luftpermeabilitet q> , 1 ?,~ - eller luftgenomsläpplighet a. Bruk, betong, kalksandsten, gasbe- Temperaturens inverkan är något oklar. Man kan emellertid tong, träfiberplattor, gipsplattor, cellu- säga, att den är ringa. För de icke-hygroskopiska materialen losapapp, linoleum och trä l fiber- ökar permeabiliteten med temperaturen. Detta är helt i linje riktningen. b. Trä 11 fiberriktningen och skumplast med vad som gäller för diffusionskonstanten för vattenånga i (olika plaster). luft (kap. 3.2.1). Då transporten sker även i vätskefas, som i c. Kork, tegel, mineralull och polyester- de hygroskopiska materialen, blir tendensen inte lika klar. bunden glasfiber. Tveit [51] har emellertid vid sina bestämningar i medeltal Fig. 38. Permeabiliteten för vattenånga kunnat konstatera en svag minskning hos permeabiliteten som funktion av relativa fuktigheten, typkurvor för olika material. vid ökande temperatur. 54 Konstant kli mat c2,P,~. 11>2 Fuktvandring Tätning Tätning l Materialprov 1 --- - --- - ---- -- -- --- skat Fig. 39. »Skålmetoden» för bestämning av permeabiliteten för vattenånga. Permeabilitet för vatten&ngaJ m2/s 5·10'6 4·10" o ,_/< ----- v //c ---- -- / --- -- v ·d 2·1Ö6 --- ~--- ....---- ..-- - - ............_< :::::; o o 20 40 60 80 100 $,% a. Gasbetong (p = 51 O kg/m8). b. Träfiberskiva (p = 61 O). c. Tegel (p= 1 840). d. Kalksandsten (p= 2 120). e. Expanderad polystyren (p = 17,2). Fig. 40. Permeabilitet för vattenånga som funktion av relativ fuktighet enligt Tveit [51] för: Vid experimentell bestämning av permeabiliteten för vatten­ ånga används den s.k. skålmetoden. Materialet läggs som lock på en skål, vilken innehåller en mättad saltlösning för att hålla konstant relativ fuktighet i luftspalten mellan saltlösning och material (Fig. 39). Skålen placeras i ett klimatrum eller en klimatlåda med konstant fuktighet och temperatur. Den genom materialet transporterade mängden fukt bestäms genom vägning. Vid noggranna bestämningar av permeabili­ teten bör ångmotståndet hos luftspalten under provstycket samt övergångsmotstånden vid saltlösningens yta och de båda materialytorna tas med i beräkningen. Följande uttryck kan härvid användas: d kvc = ------------, m2/s Lic ·A ·Lit da 1 1 (3.3.11) där d Lic A Lit Lim da D f3 --------- Lim D (31 f3z f3z materialets tjocklek, m c1 - c2, kg/m3 materialets yta, m2 tiden, s viktändringen, kg luftspaltens tjocklek, m diffusionskonstanten för vattenånga i luft, m2/s övergångstalet, m/s övergångstalen (se avsnitt 3.3.4) är emellertid dåligt kända och försummas ofta. Permeabiliteten avsätts i diagram som funktion av medel­ värdet mellan de båda relativa fuktigheter, som råder på ömse sidor om materialet. Tveit [51], bland andra, har bestämt vattenångpermeabilite­ ter vid varierande relativa fuktigheter och temperaturer. Några av dessa bestämningar framgår av Fig. 40. l de flesta praktiska fall sker fukttransporten under icke­ stationära förhållanden. Detta problem behandlas delvis i nästa kapitelavsnitt Dessutom är en temperaturgradient och en vattenånghaltsgradient samtidigt verksamma. De försök, som gjorts med endast temperaturgradient visar, att inverkan av 55 56 densamma är försumbar i praktiska fall, såvida inte kondensa­ tion inträffar. Forskningsbehov: Studium av permeabilitetstal för vattenånga vid hög relativ fuktighet. 3.3.4 Kondensation Ytkondensation. Luftens vattenånga kondenserar på en yta om dennas temperatur, &v, är lägre än mättnadstemperaturen (daggpunkten), &5 , för vattenångan i den omgivande luften. Om vattnet väter ytan bildas en vattenfilm och man talar om filmkondensation. Om vattnet inte väter ytan, bildas droppar och man får s.k. droppkondensation. Värmetransporten är större vid droppkondensation än vid filmkondensation. Vid filmkondensation tillförs byggnadsdelen emellertid mera vat­ ten och därför räknar man i byggnadstekniska sammanhang med denna typ av kondensation. Om &v< oo C kan vatten­ ångan fällas ut som rimfrost eller is. Vid en plan vägg med en-dimensionell värmeströmning är inre väggytans temperatur, &vh under stationära förhållanden: där &i = inneluftens temperatur, o C &u= uteluftens temperatur, o C k = väggens värmegenomgångstal, W /m2 • grad (3.3.12) ai···= .v:ärmeöv:ergångstalet.v:idinnentägg.ytan,_w;_rrr._.grad .. Villkoret för att kondensation inte skall inträffa är att Villkoret kan också skrivas (3.3.13) Av ovanstående framgår det att vid en given konstruktion är värmeövergångstalet vid väggytan av betydelse för ytans temperatur och alltså för kondensrisken. Värmeövergångstalet sammansätts av en strålnings- och en konvektionsandel (inklusive ledning) : (3.3.14) För värmetekniska beräkningar antas vanligen : 1 mi= - = O, 13, m2 • grad/W ( = O, 15 m2 ·h · grad/kcal) (3.3.15) dvs. Detta värde är ett genomsnittsvärde som ofta används vid värmetransportberäkningar. Vid kondensationsberäkningar är det emellertid nödvändigt att ta hänsyn till lokala variationer i arvärdet. Om en väggyta vetter mot andra ytterväggsytor eller mot ytor med ännu lägre yttemperatur, t.ex. fönster, ändras strål­ ningsutbytet och as minskar. Ibland kan även ak förändras om speciella förhållanden gäller för konvektionen vid ytan. Vid två- eller tredimensionell värmeströmning i en konstruk­ tion, t.ex. vid köldbryggor och hörn, gäller inte sambandet (3.3.12) utan yttemperaturen måste beräknas eller uppskattas noggrannare. Yttemperaturen kan också tidvis bli lägre vid icke-stationära förhållanden. Den påverkas även av värmeöverföringstalet på utsidan och av fukthalten i konstruktionen. Bakom möbler, tavlor o.d. som är placerade intill en vägg kan väggens yttemperatur också vara lägre beroende på att sådana föremål kan fungera som en tilläggsisolering, vanligen dock utan att kunna hindra luftens fuktighet att tränga fram till väggytan. Man kan därför få kondensation bakom sådana föremål. Lufttemperaturen i ett rum kan variera, vilket kan påverka kondensationsrisken. Varm uppåtstigande luft från en radiator under ett fönster minskar risken för kondensation på fönster­ ytan. 57 58 Vid fukttransport mellan en yta och den omgivande luften används ett diffusionsövergångstal, fJ [m/s], (i analogi med värmetransporten) som definieras av g= fJ(ci- Cvi) där ci inneluftens ånghalt, kg/m3 Cvi änghalten vid väggytan, kg/m3 (3.3.16) Om vattenånga kondenserar på ytan frigörs värme och väggytans temperatur höjs. Värmetransporten vid kondensation blir: (3.3.17) där r= ångbildningsvärmet, J/kg Man kan därför definiera ett värmeöverföringstal på grund av kondensation akond i analogi med övriga värmeöverföringstal (3.3.18) Det totala värmeöverföringstalet blir då: (3.3.19) Av (3.3.17) och (3.3.18) följer: (3.3.20) Till följd av förloppens likformighet finns det ett samband mellan fJ och ak· Flera sådana samband anges i litteraturen varvid fJ a-nges vara- direkt proportionelTf mot ;;,. Ettvanligen använt samband för filmkondensation har angetts av Lewis [24]: (3.3.21) där Pa luftens densitet, kg/m3 Cpa luftens specifika värme, J/kg · grad Man får således: och ur (3.3.19) : a= as+ ak [1 +_r_. _c,_· -_c_vi] Pa Cpa &; - {}vi (3.3.22) (3.3.23) Detta uttryck för a måste användas för beräkning av yt­ temperaturen {}vi· Men eftersom &v; även ingår i (3.3.23) måste yttemperaturen lösas genom passning. När yttemperaturen bestämts kan den kondenserade vatten­ mängden beräknas ur (3.3.16) varvid Cv; förutsättes vara ångans mättningsvärde vid ytans temperatur. Normalt fordrar man att en ytterkonstruktions värmeisole­ ringsförmåga skall vara så god att kondensation på innerytan inte förekommer ens under årets kallaste dagar. Tillfällig ytkondensation kan dock accepteras om antingen kondensatet kan sugas upp av ytan och sedan avdunsta utåt eller inåt utan att anrikas, eller ytan är ogenomtränglig för vatten och inte skadas av kondensatet, t.ex. målade eller på annat sätt behandlade väggar i kök och badrum. Kondensation inne i konstruktioner. l en konstruktion sker utfällning av vatten om änghalten i porluften beräknad enligt (3.2.2) och (3.2.4) på något ställe är högre än dess mätt­ nadshalt på samma ställe. För att bedöma risken för kondensa­ tion måste man därför även beräkna temperaturfördelningen i konstruktionen, eftersom temperaturen bestämmer vatten­ ångans mättnadshalt Om den beräknade änghaltskurvan överallt ligger under mättnadskurvan, bör beräkningsmässigt ingen kondensation ske. Om den beräknade änghaltskurvan emellertid delvis ligger över mättnadskurvan innebär detta dels att kondensation bör äga rum i konstruktionen, dels att den beräknade änghalts­ kurvan inte kan vara riktig, eftersom änghalten inte kan vara större än mättnadsvärdet Kondensation kan bero på ängtransport genom diffusion och konvektion. Tidigare har man endast tagit hänsyn till 59 Fig. 41. Kondensation p.g.a. diffusion i en homogen konstruktion under statio­ nära förhållanden. Fig. 42. Kondensation i en sandwich­ konstruktion. 60 diffusionen, men konvektionen tycks i många fall vara av­ görande. Vanligen räknas kondensation p.g.a. diffusion och konvektion var för sig. Det är emellertid f.n. oklart hur dessa två fenomen samverkar och man kan därför inte ännu be­ räkna den samlade effekten av diffusion och konvektion. För att beräkna kondensationen p.g.a. diffusion i en ho­ mogen konstruktion under stationära förhållanden enligt Fig. 41 bestäms först temperaturfördelningen och med hjälp av denna konstrueras mättnadskurvan för ånghalten, C8 • Ang­ haltskurvan, c, skulle beräkningsmässigt enligt (3.2.2) bli en rät linje (1 -4), men eftersom denna inte uppfyller villkoret c< Cs måste kurvan få ett annat förlopp. Glaser [13] anser kurvan 1 -2-3-4 vara den riktiga, varvid 1 -2 och 3-4 är tangenter till mättnadskurvan. l skiktet 2-3 är c = cs och vattenånga kondenserar. Kon­ densmängden beräknas som skillnaden mellan vad som dif ­ funderar in i och ut ur kondensationszonen c4- c3 c2- el gkond = k ve--- - k ve--- d34 d12 (3.3.24) Det bör observeras att detta gäller stationära yttre förhål­ landen men det innebär inte fuktjämvikt i konstruktionen, eftersom vatten hela tiden fälls ut inne i konstruktionen. Härigenom ändras värmeisoleringsförmågan och därmed tem­ peraturfördelningen och mättnadskurvan. Om materialet är kapillärsugande kan fukten sprida sig så att ett annat slutligt jämviktsläge för ånghaltskurvan erhålls. l den homogena konstruktionen beror kondensationen på att mättnadskurvan »hänger». l konstruktioner med flera skikt kan kondensation p.g.a. diffusiOn sl enligt White­ .:ide & Sweet [59]. Resterande hållfasthet ('f,) 100 ~~~--~--''.-)}~_..·~"-ncop--.----., l' o o 90 80 l i . 70 l 60 50 40 1--- 30 . 20 ! l l H l i __j_----i-- . l l f---T------+-·_-tT-t _-c---- 1--+--+--1--~·--o--+---l l l 10 1--+---+--+----+---+---+-- i! ! .;t-o.~~~~~~i_.-~~~~~~ o 0,4 0,5 0,6 0,7 0.8 0,9 1,0 Vattenmättnadsgrad; s =_!!.s!_ W ad wå=tota\ absorberad vattenmängd ~=mängd luftty lida porer Fig. 58. Vattenmättnadsgradens inver­ kan på frostbeständigheten hos två te­ gelsorter enligt Fagerlund. 76 Man kan tala om en kritisk vattenmättnadsgrad, inte nöd­ vändigtvis 0,917, som är karakteristisk för varje material och materialvariant Med kännedom om dennas värde samt med tillräckligt fuktmekaniskt kunnande skulle man sedan kunna dimensionera konstruktionen så att den blir frostbeständig. Såväl laboratorieexperiment som fälterfarenheter har klart visat att vattenmättnadsgraden är en primär variabel i frost­ beständighetsproblemet Dess inverkan är vidare av sådan art att man med rätta kan tala om ett kritiskt fukttillstånd. Fig. 57 visar ett klassiskt exempel enligt Whiteside och Sweet [59], avseende frostresistens (»durability facto r») för en viss betong som funktion av vattenmättnadsgraden. Vid en vat­ tenmättnadsgrad omkring 0,88 faller frostresistensen hastigt från nära 1 00 % till nära O. Den kritiska vattenmättnadsgraden kan för olika porösa och spröda material i olika varianter och fabrikat betraktas som en materialegenskap, även om den egentligen är en funktion av många materialegenskaper. När den kritiska vattenmättnads­ graden är känd måste materialet byggas in på sådant sätt, att den slutliga vattenmättnadsgraden aldrig blir så hög som den kritiska i lägen där frysning kan förekomma. Om tex. vatten­ mättnadsgraden till följd av kapillärsugning skulle bli lika hög som eller högre än den kritiska, tycks materialet inte vara lämpligt för utomhuskonstruktioner. Warris [58] har i en studie av betongs frostbeständighet framhållit, att man som en första approximation kan kräva, att den kritiska vattenmättnadsgraden är högre än den som uppnås vid kapillärsugning från fri vattenyta. Exempel 4 Rötsvampsangrepp på trä- och träbaserade produkter( bio­ logiskt angrepp.) Rötsvampsangrepp kräver i regel hög fukt­ kvot (fibermättnad eller däröver). Angreppet kan normalt stoppas med torkning, dock inte beträffande den farligaste rötsvampen - den äkta hussvampen (Merulius lacrymans). Den äkta hussvampen kan fortsätta att existera vid så låg fuktkvot som ca 17 % beroende på att vatten alstras vid svampens angrepp på cellulosan. Väsentliga skyddsåtgärder mot denna form av material­ förstöring är i första hand att välja rätt konstruktion ur fukt- Fig. 59. Svällning hos gran som funktion av fuktkvoten. Thunell [49]. mekanisk synpunkt. Trä eller träbaserade produkter får inte byggas in på sådant sätt att fuktanrikning kan ske. Är man tveksam om möjligheterna att åstadkomma en från denna synpunkt sett säker konstruktion, bör man tillgripa bestryk­ ning eller impregnering. Forskningsbehov: Kartläggning av den kritiska vattenmättnadsgraden med hän­ syn till frostbeständighet hos porösa, spröda material. Kartläggning av de fukttillstånd vid vilka biologiskt angrepp riskeras i organiska material. Tillåtna gränser för fukttillståndet i porösa material med hänsyn till korrosion på metaller i kontakt med materialet. Nedbrytning av polymera material i fuktig miljö vid olika pH-värden. 4.1.2 Fuktbetingade rörelser Många byggnadsmaterial ändrar sin volym vid ändrad fukt­ halt, de genomgår s.k. fuktbetingade rörelser. Dessa rörelser tar sig uttryck i svällning, när materialets fuktkvot ökar, krympning när den minskar. Fuktbetingade rörelser finns hos alla cementbundna material (betong, lättbetong, asbest­ cement). Hos trä är rörelserna speciellt stora och dessutom starkt anisotropa, hos keramiska material är de obetydliga. Fuktbetingade rörelser finns också hos plaster, där de kan variera starkt med bl.a. plastens och fyllnadsmedlets art. Tab. 13 ger exempel på krympningsvärden för några material. De fuktbetingade rörelserna brukar anges som funktioner av materialets fuktkvot eller omgivande lufts relativa fuktighet. l allmänhet utspelas förloppet i det hygroskopiska området. Det gäller t.ex. för trä, Fig. 59, där rörelserna avstannar vid Volym i '!. av obs. torr volym :;~tmttllllll o s 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Fuktkvot, viktsprocent 77 Krympning 1 %o 1,0,-~····~ _] 0,8 ~- ~~-4~-~---+---+- l 20 40 60 80 100 !)>,"/. Fig. 60. Krympning hos gasbetong (p = 650 kg/m3) som funktion av re­ lativa fuktigheten enligt Purins [41 ]. Längdändring, %o +12 - Tvärs --- Längs a. Vatten b. r/>= 100% Fig. 61. Fuktbetingade rörelser hos PVC-matta. 78 Tab. 13. Ungefärliga uppgifter om krympning hos olika byggnads­ material. Material Krympning % Anmärkning Trä l l fiber 0,1 ~ 0,35 Från vått till absolut torrt tillstånd Trä radiellt 2,0 ~ 8,5 )) Trä tangentiellt 4,0 ~14,0 )) Trä, volym 7,0 ~21,0 )) U-plywood, 7 mm längdändring ~0,25 Från r/> = 90% till cfo=O tjockleksändring ~6 )) Spånskiva, 1 O mm längdändring ~OA )) tjockleksändring ~6,5 )) Byggboard, 12 mm längdändring ~o,5 )) tjockleksändring ~9,5 )) Hård board, 1 /4" längdändring ~0,5 )) tjockleksändring ~g )) Betong 0,03 ~ 0,06 Från vattenmättnad till~ 50% Högtrycksång härdad gasbetong 0,02 0,06 Från vattenmättnad till= 43% Tegel 0,0005~ 0,001 Från vattenmättnad till rumsluft fuktkvot över fibermättnadspunkten. För högtrycksånghärdad gasbetong sker ävenledes större delen av rörelsen i det hygroskopiska området. Speciellt markant är för detta material rörelsernas kraftiga ökning vid låga värden hos relativa fuktig­ heten, Fig. 60. För andra material kan rörelserna i stället utspelas huvudsakligen i den »Våta» änden. Fig. 61 visar ett exempel på detta· avseende en typ av Pvc-~mafta. ·· Krympning och svällning är i allmänhet approximativt re­ versibla förlopp. Hur förhållandena är för betong belyses av Fig. 62 (enligt Meyer & Nielsen [31 ]). Innan massan uppnått en av ökande strukturbildning orsakad styvhet sker en kon­ traktion (A- B). Om betongen därefter förvaras i vatten, sväller den (B- C-D). Om vattenlagringen avbryts och be­ tongen tas upp i luft sker en krympning (C-E). Efterföljande vattenlagring ger en svällning (E -F), som dock är något mindre än den tidigare krympningen. Senare svällnings- och \ F fl \ ./\ /'\ .~. ',J 'J ' ! E l - Vallenlagring --- Luftlagring Fig. 62. Svällnings- och krympnings­ cykler hos betong. Meyer & Nielsen [31]. Längdändring •t. o • 0,05 f----+---t----r-----1 ·. 0,10 1---+--+-.. ""•:.-.-+----1 o, 151---+--+--+------1 0' 2~1LO --..L.-----,+1LO --.2:":0-----:'+30 Tjockleksändring % Fig. 63. Samband mE-iian irreversibla längd- och tjockleksändringar hos trä­ fiberskivor enligt Lundgren [25]. Fig. 64. Krympningsförloppen hos två betongväggar .med olika tjocklekar. krympningsrörelser är i stort sett reversibla. Avgörande är i första hand volymandelen cementpasta och därnäst viktför­ hållandet vatten-cement (vet). När båda dessa ökar så ökar de fuktbetingade rörelserna. För träfiberskivor är en betydande del av rörelserna irrever­ sibla, sammanhängande med bl.a. en resning av fibrerna i materialet vid uppfuktning. Fig. 63 (enligt Lundgren [25]) visar ett exempel. Den hastighet med vilken rörelserna utspelas beror på ma­ terialets art (tätt- poröst) och av konstruktionens dimensio­ ner. Ju klenare de senare är, desto snabbare går förloppet. Förloppet kan beräknas med en diffusionsmetod av samma typ som visats för uttorkningsförlopp i avsnitt 3.3.5. Fig. 64 visar ett exempel, avseende krympningsförlopp hos betong­ väggar med tjocklek 1 O och 40 cm. Man bör observera att krympningsvärden enligt normer, bro­ schyrer, datablad m.m. avser uttorkning mellan standardise­ rade fuktkvotsgränser, som inte nödvändigtvis gäller i det ak­ tuella fallet. l det hypotetiska fallet enligt Fig. 65 är E0 krymp­ ning enligt provning. Krympningen i aktuell konstruktion är Krymp'ning % av slutvärde 100 20 0 o~-~to--~2-0--3L0--4~o--~5o ___ 6Lo-~7o M&nader 79 Fuktkvot Fig. 65. Krympningen hos en konstruk­ tion vid olika tidpunkter. BO o \ 1\ \ l o ~ '\ i o [S ~'- l Of-- 1--r---- 900 70 60 Of--1----- \.0 ."\ 50 40 o " 30 o 200 e o - b '--- b - 10 e o o 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Fuktkvot, viktsprocent Fig. 66. Hållfastheten hos trä i olika riktningar som funktion av fuktkvoten. Thunell [49]. 80 Forskningsbehov: Utveckling av metoder för beräkning av de fuktbetingade rörelsernas tidberoende under hänsynstagande till konstruk­ tionens dimensioner. Kartläggning av de fuktbetingade rörelserna hos plaster och plastbaserade material. 4.1.3 Egenskapsförändringar Som redan tidigare har framhållits påverkas de flesta material­ egenskaperna av materialets fuktkvot. l allmänhet är denna påverkan sådan att materialets funktion blir sämre när fukt­ kvoten blir högre. Sålunda försämras hållfastheten, ökar de­ formationerna (såväl momentana som tidsberoende), min­ skar resistensen mot avnötning och ökar värmeledningstalet när fuktkvoten ökar. Några belysande exempel visas i det följande. Fig. 66 visar en välkänd bild av hållfastheten i olika rikt­ ningar hos trä som funktion av fuktkvoten. Man finner, att effekten i stort sett gäller det hygroskopiska området. Från fibermättnadspunkten ( fuktkvot 25-30 viktprocent) och uppåt är hållfastheten oförändrad. Även träbaserade skivor har som Lundgren [25] påvisat ett mycket kraftigt fukt­ beroende hos hållfastheten, Fig. 67. För dessa materia! sker också en stark ökning av såväl momentan deformation som krypdeformation vid höjning av den relativa luftfuktighet i vilken materialen konditionerats till jämvikt, Fig. 68. Fig. 69 visar hållfastheten hos högtrycksånghärdad gasbe­ tong som funktion av fuktkvoten. Fig. 70 visar inverkan på betongs krypning av omgivande lufts relativa fuktighet när krypning sker under uttorkning. Generellt gäller .. beträffande krypdeformationer_ hos porösa material att krypningen blir större om materialets fukttillstånd ändras under krypningens gång. Beträffande fukttillståndets betydelse för de porösa mate­ rialens värmeledningstal hänvisas till avsnitt 3.3.1. Forskningsbehov: Genomgående kartläggning av materialegenskapernas bero­ ende av fukttillståndet. De mest intressanta egenskaperna är hållfasthet, deformation under last, fuktbetingade rörelser och värmeledningstal. 'lo variation hos böjhållfastheten 160 140 100 ~~ 80 ~---r--+--+----M\~",''\rl 60 \11. 40 f----+--------t-----t-----J---l ; ~r 20 o o 20 40 60 80 100 Relativ luftfuktighet, 'lo 1 7 mm U-plywood 2 1 O mm spånskiva 3 12 mm byggboard 4 1 /4" hård board 5 1 /4" oljehärdad board Fig. 67. Luftfuktighetens inverkan på böjhållfastheten. Lundgren [25]. Fig. 68. Krypningen hos 1 /4" hård board vid varierande fukttillstånd. Lund­ gren [25]. Fig. 69. Approximativt samband mellan fuktkvot och tryckhållfasthet för hög­ trycksånghärdad gasbetong. P urins [ 40]. .,, e: töjning Belastning ~ 1-- Avlasini ng 0.5 1/4" hård board _l l \ l l l er drag= 33 kp/cm 2 \ l p drag= 21 k p/cm bredd j \ Il l \ \ ~ 1/ \ \ l ' \ ! \ ' -+----' v ',i i ',,J if l l v 0.4 0.3 0.2 r-- v-VI/ vt'·, l l ~ l v ' r--~ ' r-- j--65 '/. l--v i ~. l l l l l o·4 l 10-2 l 1 l 102 l 10-4 10-2 l 1 0.1 o Fig 68 1 10-3 10 Relativ tryckh&llbsthet 1.4 -----~--~-~ r-r~±= l l +-1 1.3 1.2 rs:_+---i l '1----- l l 1,1 1.0 0.9 Fig. 69 ° € kr/a ["-., """ ,---- i l 10 15 l L~ i \ -- "'"" --~~ J 20 25 30 Fuktkvot, viktsprocent "' 6 Fig. 70. Krypningen hos betong som 5 ·l Ö funktion av den omgivande luftens fuk- so 60 70 so 90 100 tig het. Davis & Davis [11]. Fig. 70 Relativ luftfuktighet,% "/t l 1-ll l l l . l ~~ l~ - i'-1"--- 102 10 10 kp/cm 2 6600 8300 11000 16500 33000 49000 h 81 82 4.2 Inomhusklimat Följdverkningar av fukt inskränker sig inte endast till de bygg­ nadsdelar i vilka den transporteras eller befinner sig. Vid ut­ torkning av byggfukten i nybyggda hus eller vid fukttransport in genom väggar, golv och tak tillförs den omgivande luften fuktighet. Rumsluften tillförs även vattenånga från människor, växter, arbete med fritt vatten samt genom konstgjord befukt­ ning. Då så är möjligt överförs även fukt från den omgivande luften till först och främst möbler, textilier, tapeter och trä­ inredningar. Extrema ändringar av luftfuktigheten i ett rum måste av olika skäl kunna kontrolleras. Måttliga variationer hos luft ­ fuktigheten klaras av ett eventuellt förekommande ventila­ tionssystem. Det är brukligt att tillskriva luftfuktigheten en väsentlig be­ tydelse för såväl temperaturupplevelse som för respirations­ organens hälsotillstånd. En sedan många år tillämpad praxis rekommenderar sålunda relativa fuktighetsvärden mellan 30 a 40 och 60 procent. Denna praxis är emellertid grundad på en ospecificerad erfarenhet och saknar tillräcklig experimen­ tell verifikation. En övre gräns är dock motiverad av tekniska och hygieniska skäl. Alltför hög luftfuktighet i inomhusutrymmen kan medföra kondensation vid kalla ytor. Fuktskador i väggar och golv­ material kan härvid ge allvarliga hygieniska konsekvenser till följd av minskad värmeisolering samt mögel- och svamptill­ växt med åtföljande dålig lukt. Beträffande luftfuktighetens termiska verkningar visar ut­ förliga undersökningar att vid förhållanden där synlig svett- - -ning inte förekommer, dvs. för oss normala inomhusförhål­ landen, den termiska betydelsen av luftfuktigheten är minimal. Så snart en väsentlig del av värmetransporten sker genom svettavdunstning får däremot luftfuktigheten en avgörande betydelse för värmebalansen. Goda möjligheter finns att ur tillgängliga data bedöma den fysiologiska värmebalansen med hänsyn till luftfuktighet. De väsentliga forskningspro­ blemen på detta område består i en bedömning av hur stor del av producerad svettning som kommer att avdunsta i en given klimatsituation. Fördelningen mellan avdunstning från hudytan och avdunstning genom diffusion genom hudens hornbarriär är också ett viktigt forskningsproblem. Den av­ mattning av svettproduktionen som inträder efter långvarig svettning, s.k. sweat suppression, är för bedömning av varma klimats uthärdlighet ytterst väsentlig men ännu otill ­ fredsställande känd. Den väsentligaste motiveringen för hygieniska gränsvärden för luftfuktigheten under vanliga inomhusförhållanden är dess inverkan på andningsvägarnas slemhinnor. De i vårt klimat förekommande låga luftfuktigheterna antas förorsaka uttorkning av slemhinnorna, vilken framför allt tros medföra nedsatt motståndskraft mot infektioner, s.k. förkylningssjuk­ domar. Beträffande den ökande infektionskänsligheten står uppgift mot uppgift och en oemotsäglig och förutsättningslös studie häröver vore av grundläggande betydelse. Moderna respirationsfysiologiska undersökningar har visat att nässlem­ hinnan fungerar som en värme- och fuktväxlare med vanligt­ vis hög verkningsgrad. Efter näspassagen är sålunda inand­ ningsluften ganska nära mättnadspunkten oavsett den om­ givande luftens fuktighetsgrad. Härigenom skulle man vänta sig att luftfuktigheten vore en relativt oväsentlig faktor i omgivningen. Emellertid kommer fuktväxlarmekanismen att sättas ur funktion om omgivningstemperaturen är för hög. Ett flertal undersökningar har också visat att klagomål över torr luft korrelerar snarast bättre med höga rumstemperaturer än med låga luftfuktighetsvärden. En mera fullständig under­ sökning över dessa förhållanden vore uppenbarligen av väsentlig betydelse. Lika väsentlig vore en undersökning av hur vanliga sådana sjukdomstillstånd är som genom att tvinga till munandning kommer att sätta fuktväxlarmekanis­ men ur funktion. Munslemhinnan är nämligen väsentligt mindre effektiv som fuktväxlare, och man kan därför vänta att låga luftfuktigheter är mera ogynnsamma för »munandare». Vidare studier över luftfuktighetens inverkan på dammbild­ ning och dammuppvirvling som kan besvära framför allt allergiska personer vore också av värde, eftersom en väsentlig klagomålsorsak här kan väntas föreligga. 83 84 Forskningsbehov: Experimentell verifiering av lämplig relativ fuktighet i olika lokaler. Hur stor del av den producerade svettmängden avdunstar i ett givet klimat? Undersökning av effekter vid alltför låg relativ fuktighet ur fysiologiska och hygieniska aspekter. 4.3 Utseende De kanske mest påtagliga följdverkningarna av fukt är de synliga. Fuktens inverkan på materialens beständighet och fuktrörelser ger ofta mycket iögonfallande förändringar av ut­ seendet hos olika byggnadsdelar. Estetiska synpunkter kan alltså i många fall framföras vid studium av fel och skador på grund av fukt. Fula fuktfläckar kan uppträda på väggar och tak både utom­ hus och inomhus. l källare kan dessa härröra från inträngande grund- och ytvatten. Läckage i t.ex. tätskikt kan ge upphov till fuktfläckar inomhus på tak och väggar men även på väggar utomhus. Fuktfläckar på väggar utomhus kan även uppträda som följd av fuktvandring genom väggen med åtföljande kondensation i ytterskiktet Fuktiga fasadytor utsätts för en ökad nedsmutsning. Fritt rinnande vatten tvättar vissa partier och gör ytan flammig. Från läckage härrörande fritt rinnande vatten kan utefter en fasad, vid balkongräcken och andra metallkonstruktioner ge upphov till rostfläckar. Kalkutlösning ur betong och ur andra material utlösta salter (saltutslag) ger svåra missfärgningar av fasader. Dessa salt­ utslag är en följd av, att de lösliga-salterna som finns i mate­ rialet transporteras med fukten till ytan vid uttorkning. Bortsprängning av ytterskiktet hos t.ex. en tegelvägg till följd av frostangrepp förändrar väggens utseende. Förutsätt­ ningen för att dessa skador skall uppstå är bl.a. att tillräcklig mängd fukt tillförts fasaden på något sätt. Alltför stor mängd byggfukt som stängts in kan ge upphov till många olika förändringar av utseendet. Färgen lossnar t.ex. från en för tidigt målad träkonstruktion. En linoleum­ matta för tidigt lagd på ett undergolv av betong släpper och bubblar sig till följd av svällning hos mattan. Vattenlösliga produkter från betongen ger en alkalisk miljö vilken gör att klistret släpper. Rötsvampsangrepp på oorganiska material till följd av alltför hög fuktkvot ger många gånger mycket ofördelaktiga för­ ändringar av utseendet. Förändringar av fuktinnehållet ger hos många material rela­ tivt stora variationer av volymen. Materialen krymper eller sväller, vilket kan förorsaka sprickbildning, skevhet eller buktighet. Forskningsbehov: Nedsmutsning av fasader. Orsaker, förebyggande åtgärdet och rengöring. 85 86 5 Dimensionering När man talar om dimensionering leds tankarna i regel till hållfasthetsteknisk dimensionering. Alla byggnader skall håll­ fasthetsberäknas och beräkningarna underställas statliga myndigheter, eftersom samhället känner ansvar för med­ borgarnas säkerhet och hälsa. Valet av belastningsdata och tillåtna värden på konstruktionsmaterialets spänning är noga reglerat i normer liksom ofta även själva dimensionerings­ metoden. Såväl förväntade belastningar som aktuella håll­ fastheter är emellertid stokastiska storheter som endast kan anges som medelvärden och spridningskurvor och de nor­ merade värdena på belastningar och hållfastheter kan i ett aktuellt fall tänkas överskridna. Sannolikheten härför skall emellertid vara mycket liten. Johnson [19] visade 1953 en statistisk-ekonomisk metod att med hjälp av medelvärden och spridningar dimensionera konstruktioner från hållfast­ hetssynpunkt Det är emellertid svårt att inom rimlig tid få fram spridningskurvor för de extremt låga sannolikheter som det här är fråga om, och metoden har hittills inte använts i någon större utsträckning. Vid den normerade hållfasthetsdimensioneringen har man - - -alltsåbyggt -indelsäkerhetrhåde helastningsdata-och~håll­ fasthetsvärden. l den mån beräkningsmetoden är normerad innehåller även denna en delsäkerhet eftersom det är naturligt att en normerad approximativ beräkningsmetod är på säkra sidan. Alla beräkningsmetoder är nämligen större eller mindre approximationer av verkligheten, och vid valet av normerad metod prefereras den metod som inte ger underdimensione­ ring i något fall eller åtminstone endast i yttersta undantagsfall. Fuktteknisk dimensionering kan betraktas på liknande sätt som den hållfasthetstekniska. Belastningarna är fuktkällorna och de tillåtna spänningarna är tillåtna fuktkvoter. Det finns emellertid vissa skillnader. Hållfasthetstekniskt innebär ett överskridande av hållfastheten att man erhåller brott eller de­ formationer som äventyrar konstruktionens bestånd. Från fuktsynpunkt kan tillåtna fuktkvoter bestämmas av ett flertal kriterier nämligen högsta fuktkvot för undvikande av t.ex. korrosion, deformation, missfärgningar och stora värmeför­ luster. l vissa fall kan ett överskridande av tillåten fuktkvot vara förenat med fara för medborgarnas säkerhet och hälsa. l andra fall är emellertid så inte fallet. Flera av fuktkällorna är stokastiska storheter t.ex. utomhusklimatet, medan andra är mera statiska som inomhusklimatet. Det senare kan emellertid ändras i framtiden och man måste då antingen förutspå en sådan ändring eller vidtaga åtgärder för att förhindra att fukt­ källan ändras utan att konstruktionen förändras - jämför angivande av tillåten last på hissanordningar. l förhållande till normal hållfasthetsberäkning föreligger emellertid vid fuktberäkningen en väsentlig skillnad. l det senare fallet måste man nästan alltid räkna med att någon eller några av fuktkällorna varierar och att man har ett dyna­ miskt förlopp där hänsyn måste tas till fuktmagasinering i konstruktionen. l detta hänseende är fuktberäkningar mera att likna vid värmeberäkningar. Således är det mindre intressant att fukt kan samlas t.ex. inifrån i en takkonstruktion eller utifrån i en väggkonstruktion än att veta hur mycket som samlas under en nerfuktnings­ period och hur mycket som försvinner under en följande ut­ torkningsperiod och fastställa om den samlade fuktmängden är acceptabel. Därför är de traditionella kondensationsrisk­ beräkningarna otillräckliga för bedömning av en konstruk­ tions funktionsduglighet. Även i ett annat avseende skiljer sig fuktberäkningar från hållfasthets- och värmeberäkningar, nämligen de ekonomiska konsekvenserna av ett ökat skydd. En rEduktion av tillåten påkänning eller värmetransport med­ för omedelbart påtagligt ökade anläggningskostnader, medan en rätt anbringad fuktspärr ofta ger stor effekt för ringa kost­ nad, dock inte alltid. Detta medför att man i många fall anbringar fuktspärrar »för säkerhets skull» och att man i vissa konstruktioner kan ställa fuktkravet högt, t.ex. att kondensa­ tion inte får förekomma. Detta är emellertid en farlig inställ- 87 88 ning, eftersom den kan få stora ekonomiska konsekvenser om resonemanget tillämpas på konstruktioner där förhindrande av fukttransport är förenat med stora åtgärder. Det är nöd­ vändigt att utveckla metoder att fuktdimensionera konstruk­ tioner. Det gäller då att för olika principiella dimensionerings­ fall ange vilka fuktbelastningar man skall förutsätta vid be­ räkningar, hur beräkningen av fuktkvoter skall ske och vilka fuktkvoter som skall tillåtas i aktuella situationer. Det är idag inte ens möjligt att systematiskt ange vilka dimen­ sioneringsfall som bör behandlas och hur dessa skall kombi­ neras. Fuktdimensionering av konstruktioner är ett helt obe­ arbetat forskningsfält, vilket som grund behöver forsknings­ resultat rörande fuktkällor, fuktmekanik och följdverkningar av fukt. Detta forskningsfält bör naturligtvis hellre bearbetas på bred front och med mindre krav på noggrannhet i början än med punktinsatser med krav på stor noggrannhet hos resultaten. Efter hand bör statliga normer utarbetas även för denna typ av dimensionering. Forskningsbehov: studium av möjligheterna att uppbygga rationella dimensio­ neringsregler baserade på fuktkällor, fuktfixering, fuktmekanik, tillåtna fukttillstånd, statistisk spridning, säkerhetsfrågor och ekonomisk optimering. 6 Metoder för mätning av fukt De mätmetoder som finns kan sorteras in under följande rubriker: 1. Absolutbestämningsmetoder 2. Kemiska metoder 3. Hygrometriska metoder 4. Elektriska metoder 5. Termiska metoder 6. Kärnfysikaliska metoder 7. Spektrametriska metoder Metoderna är direkta eller indirekta, förstörande eller icke­ förstörande. Dessutom kan flera av metoderna karakteriseras som rena laboratoriemetoder, som i nuvarande utformning inte har någon direkt praktisk användning. Av större bety­ delse är de icke-förstörande metoder, som möjliggör in situ­ mätningar. Dessa metoder är oftast indirekta och kräver kalibrering för varje material. 6.1 Absolutbestämningsmetoder Dessa metoder är förstörande. Provstycken uttages från den aktuella byggnadsdelen, vägs, torkas och vägs åter, varefter fuktkvoten kan beräknas. l många byggnadsmaterial är prov­ tagningen svår att utföra. Prov tas ofta endast i ytan varvid missvisande resultat erhålles. Värmeutvecklingen vid prov­ tagningen reducerar materialets fuktinnehålL Det förångnings­ bara vattnet kan elimineras på flera olika sätt. Den vanligaste metoden är uttorkning genom uppvärmning, oftast i ett tork­ skåp. Torkning på värmeplatta förekommer. För särskilt snabb fuktbestämning används strålningsuppvärmning med ultra- 89 90 och infrarödstrålar. Många material torkas vid 103-105° C. Stor försiktighet måste iakttagas med många material, som inte tål alltför höga temperaturer, eftersom de utsätts för nedbrytning. Torkningen kan i dessa fall i stället ske i en exicator med torkmedel, som t.ex. konc. svavelsyra, blågel eller fosforpentoxid. Uttorkningen tar då emellertid mycket lång tid. Tiden förkortas dock om exicatorn samtidigt hålls under vakuum. Metoderna har god precision, om temperaturerna vid upp­ värmningen är de riktiga. Nackdelar är att bestämningen tar lång tid och att provtagningen i många fall är svår att utföra. 6.2 Kemiska metoder Kemiska förfaranden vid fuktinnehållsbestämning grundar sig på att det fuktiga provet blandas med speciella kemikalier, som reagerar endast med vattnet i materialet. Ur reaktions­ produkten eller kemikalieförbrukningen kan provets fukt­ mängd bestämmas. Den metod som oftast används av bygg­ nadstekniker är kalciumkarbidmetoden. Komplett utrustning för tillämpning av kalciumkarbidmeto­ den finns i marknaden. Metoden lämpar sig bäst för korn­ formiga material och många andra måste i regel sönderdelas. En viss bestämd materialmängd vägs upp. Storleken av denna bestäms av materialets ungefärliga fuktinnehålL Provet läggs i en gastät flaska tillsammans med några stålkulor och en glasampull med kalciumkarbid i överskott. Flaskan tillsluts väl och omskakas, varvid ampullen krossas och karbiden reagerar med vattnet i materialet. Härvid bildas acetylengas, som ger upphov till ett övertryck i flaskan. Detta övertryck kan avläsas på _en manometer. _Med hjälp av en tab_ell kan fuktinnehållet sedan bestämmas. En del vatten kan förloras vid sönderdelningen. Även här är provtagningen många gånger svår att utföra och gradienter svåra att bestämma. En fördel är emellertid att metoden är snabb. 6.3 Hygrometriska metoder Innesluts ett fuktigt material i en behållare inställer sig så småningom ett jämviktstillstånd mellan luften i behållaren Fig. 71. Mätning av relatiVa fuktigheten över ett betonggolv. Fig. 72. Mätning av relativa fuktigheten i ett material. · Tätningsmassa och materialet (se kap. 3.1.2). Genom att mäta den instängda luftens relativa fuktighet erhåller man ett mått på materialets fukttillstånd, när detta befinner sig i det hygroskopiska om­ rådet. l många fall är det den relativa fuktigheten man behöver. För att erhålla fuktkvoten krävs kännedom om materialets hygroskopiska jämviktsfuktkurvor. Ett sätt att bestämma fukttillståndet i ett material, t.ex. golvbetong, är att placera en kupa på materialets yta (Fig. 71 ). Kupan innehåller någon form av instrument för mätning av den relativa fuktigheten, t.ex. termohygrograf eller någon typ av elektrisk givare, varvid kupan kan göras liten. Kupan skall ställas tätt intill materialet och ytan bör tätas runt om kupan. Viktigt är att kupan står så länge att jämvikt verkligen uppnås. Genom att borra hål i materialet kan man med hjälp av olika typer av luftfuktighetsgivare bestämma fukttillståndet på olika djup enl. Fig. 72. Efter borrningen måste hålet slutas till vid ytan, så att luften i hålet kommer i jämvikt med materialet. Ett flertal olika metoder för att mäta relativa fuktigheten finns i marknaden till skiftande priser och precision samt med varierande storlekar hos avkänningskroppen. Ofta använda är hygrometrar av instickstyp. Dessa har en precision av ± 3 % relativ fuktighet, men kräver då täta kalibreringar. Även givare som utnyttjar längdändringen hos polyester­ trådar finns. l en konstruktion av Monfore [33] omformas sedan dessa längdändringar till en elektrisk signal via en tråd som är förbunden med polyestertråden och vars resistans härigenom ändras vid varierande luftfuktighet. Givarna har en diameter på 3 mm och en precision av ± 2% relativ fuktig­ het. Givare· av s;k. Dunmore-typ är även vanliga för mätning av relativ· luftfuktighet. Dessa givare bygger på elektrisk 91 92 resistansändring hos litiumklorid inbakat i polyvinylacetat. Givaren är så utformad att ett eller flera gap i en strömkrets överbrygges av litiumkloriden, som är mycket hygroskopisk. Givare av olika storlekar, precision och prislägen finns till ­ gängliga. De minsta är 3 mm i diameter och 25 mm långa. Givare som endast klarar intervall på 15-20% kan man få med en precision av ± 0,5-1 % relativ fuktighet. Normalt ligger precisionen på ± 1 ,5-2 % relativ fuktighet. Dessa utrustningar är ofta försedda med möjlighet till temperatur­ mätning, vilket behövs då kalibreringen är temperaturbe­ roende. 6.4 Elektriska metoder De elektriska metoderna för mätning av fukt i material baserar sig på mätning antingen av elektrisk ledningsförmåga eller kapacitans. Ledningsförmågan hos de flesta material ökar starkt med ökande fuktinnehålL Den med fuktinnehållet ökande kapacitansen hos en kondensator med materialet som dielektrikum beror på att dielektricitetskonstanten för de flesta icke-metalliska material är 3-6 medan den för vatten är 75-80. Elektriska ledningsförmågan eller resistansen mäts mellan två elektroder eller par av elektroder som slås, skruvas eller gjuts in i materialet. Med hjälp av en kalibreringskurva för just det aktuella materialet kan resistansen översättas till fuktkvot. Varierande resistanser hos samma material kan även orsakas av varierande temperatur, densitet, homogenitet och sist men icke minst av i materialet lösta salter. För att erhålla entydiga resultat är det väsentligt att elektroderna slås in lika djupt vid -varje mättillfälle. HögsntarieraTfde kontaktresistans mellan elektrod och material, vilket gäller bl.a. för betong, kan ge upphov till stor spridning hos mätvärdena. Detta förhållande kan man förbättra något genom att tillföra led­ ningspasta mellan elektrod och material. Bland byggnads­ materialen har trä och träbaserade produkter givit de bästa resultaten vid användning av denna metod. Metoden används även på betong och bruk. Många av de ovan nämnda svårig­ heterna kommer då emellertid med i bilden. Med materialet som dielektrikum kan kapacitansen hos olika kondensatorutformningar mätas och sedan översättas till en fuktkvot Jämförelsen mellan de båda elektriska metoderna kan sammanfattas i följande punkter: 1. Kapacitansmetoden kräver ett mera komplicerat mätin­ strument. 2. Resistansmetoden har större känslighet. 3. Resistansmetoden är mer känslig för variationer i materia­ lets sammansättning. 4. Kapacitansmetoden har större mätområde, klarar i stort sett hela området. 5. Kapacitansmetoden kräver inte kontakt med materialet. 6. Resistansmetoden har ett större temperaturberoende. 7. l motsats till resistansmetoden är kapacitansmetoden re­ lativt okänslig för eventuell fiberriktning. 8. Kapacitansmetoden är inte lika känslig som resistans­ metoden för salter och syror i materialet. 9. Vid resistansmätning dominerar det fuktigaste stället mellan elektroderna, medan kapacitansmetoden registre­ rar ett medeltal. 1 O. Missvisande resultat erhålls med resistansmetoden med torrt material intill elektroderna men fuktigt material däremellan. Av stor betydelse vid kapacitansmätningar är frekvensen hos mätspänningen. Genom att använda en så hög frekvens som 1 00 M H z reduceras de elektriska ledningsförlusterna till ett minimum. Härigenom kan ett samband erhållas mellan kapa­ citans och fuktinnehåll, som är oberoende av materialtyp. Denna typ av utrustning har ännu så länge endast använts i laboratorieförsök, där fuktkvoten hos betong i området 0-6,5 viktprocent har kunnat bestämmas med en precision av ± 0,25 viktprocent enligt Warmald & Britch [60]. Genom att gjuta in elektroderna i ett poröst, hygroskopiskt material har resistans- och kapacitansmetoderna förbättrats och många av de ovan nämnda nackdelarna eliminerats. Härvid erhålls en givare som kan gjutas in eller genom ett borrhål placeras i materialet. Givaren inställer sig i ett jäm­ viktstillstånd med det omgivande materialet. Givaren är oftast tillverkad av gips, men även kalciumaluminat, bränd lera, bruk, betong, nylon med flera material har använts. Kalibre- 93 94 ringen är tidsödande. Vid noggrann kalibrering kan i bästa fall en precision av ± 2 viktprocent erhållas. En nackdel är hystaresis mellan torkning och fuktning. En fördel är, att metoden är snabb. Dessutom är givarna robusta och har använts i mätserier som sträckt sig över 5 år. Snabb, icke-förstörande fuktmätning kan ske med elektro­ magnetisk strålning med mycket höga frekvenser (300- 300 000 M H z), s.k. mikrovågor. Dessa radiovågor påverkas starkt av materialets dielektriska egenskaper, vilka i sin tur som framgått av ovanstående, är beroende av fuktinnehållet De höga frekvenserna gör att inverkan av lösta salter mini­ meras. Två olika metoder har utvecklats. Den ena metoden registre­ rar absorptionen av mikrovågsenergi i materialet. Härvid arrangeras en sändare och en mottagare på ömse sidor om materialet. storleken av absorptionen avläses på ett instrument. Kalibreringskurva krävs för varje material för att omvandla absorptionen till fuktkvot. Vid mätningar som gjorts på be­ tong har en noggrannhet av ± 30 % av avläst värde erhållits. Den andra metoden använder en resanatarkavitet som gi­ vare. Enkelt uttryckt utgörs kaviteten av en burk med ena sidan öppen. Resonansfrekvensen inställs, varefter kaviteten anbringas med sin öppna sida mot materialet. Härvid ändras resonansfrekvensen. Ändringen av resonansfrekvensen är beroende av mängden fukt i materialet inom avkännings­ området. Fuktkvoten bestäms med hjälp av en kalibrerings­ kurva för varje material. 6.5 Termiska metoder Av kapitel 3.3.1 framgår att den termiska ledningsförmågan hos ett material ökar med ökande fuktinnehålL En metod att bestämma den termiska ledningsförmågan i olika material är att införa en känd värmemängd och sedan mäta temperatur­ ökningen på bestämda avstånd från värmekällan med termo­ element eller termistorer. Bestämningen av ledningsförmågans variation med fuktkvoten är nödvändig för varje material och konstruktion. Vid mätningar utförda av Vos [54] har emellertid fuktkvoten bestämts med en precision av ± 1 volymprocent i punkter Detektor Fig. 73. Fuktmätningsmetoder med Y-strålning. med 2 cm intervall i en tegelvägg. Metoden är okänslig för lösta salter i materialet. 6.6 Kärnfysikaliska metoder De kärnfysikaliska metoderna använder sig av gamma- eller neutronstrålning, men även betastrålning har använts. Dessa metoder utmärks av relativt god noggrannhet samt en snabb och icke-förstörande fuktkvotsbestämning. De kräver emel­ lertid separat kalibrering för varje material och är även dyra att anskaffa. Gammastrålningen växelverkar med materialets elektroner, varvid strålningen absorberas eller sprids i materialet med lägre energi. Strålningskällan utgörs oftast av ett Cesium 137 -preparat med en halveringstid på 33 år. Detektorn utgörs vanligtvis av en scintillationskristall i vilken y-strålarna ger ljusblixtar. Dessa ljusblixtar omvandlas i en fotomultiplikator till elektriska impulser, som räknas. Det vanligaste mätsättet är s.k. genomstrålningsmätning, då preparat och detektor placeras på ömse sidor om materialet eller då preparatet gjuts eller borras in i materialet (Fig. 73). Härvid registreras intensitetsminskningen hos strålning med ursprunglig energi. De strålar, som spritts i materialet, men ändå träffar detektorn, diskrimineras bort och ger inte upphov till några räkne­ impulser. Intensitetsminskningen är beroende av materialets densitet. Ett ökat fuktinnehåll i ett bestämt material ger härför upphov till en större intensitetsminskning. En noggrannhet av ungefär ± 0,5 viktprocent har erhållits vid mätningar. Neutronerna växelverkar huvudsakligen med väteatomer och ger en direkt mätning av vatteninnehållet per volymenhet. Genom kollisioner med materialets atomer bromsas snabba neutroner ned. De blir termiska (deras kinetiska energi mot­ svarar den termiska energin hos atomer vid rumstemperatur). Nedbromsningen blir kraftigast, då neutronerna kolliderar med atomer av samma storleksordning som de själva. Härigenom blir de särskilt känsliga för väteatomer. Neutron­ källan utgöres av ett radium-berylliumpreparat Radium emit­ terar a-partiklar, som växelverkar med beryllium varvid snabba neutroner sändes ut. De i materialet nedbromsade 95 /. Avkänningszon Fig. 74. Ytsond för fuktmätning med neutronstråli1ing. Detektor neutronerna registreras av en detektor, som är känslig endast för nedbromsade neutroner. Antalet sådana som träffar detektorn registreras av en räknare. Det antal neutroner, som återvänder nedbromsade till detektorn per tidsenhet, ökar med ökande mängd väteatomer i materialet, alltså i det när­ maste med den mängd vatten, som finns i materialet. Två olika sondtyper finns i marknaden, en ytsond (Fig. 74), som har ett avkänningsdjup på ungefär 15-35 cm och en hål­ sond (Fig. 75), som har en avkänningszon med en diameter på '"""' 15 cm. De stora avkänningsområdena gör det svårare att bestämma fuktgradienter i materialet. En annan nackdel är att neutronerna känner av allt väte. Det kemiskt bundna vattnet i t.ex. betong påverkar alltså även mätningarna liksom väte bundet i organiska material. Neutronmetoden mäter fuktinnehållet i materialet per volymenhet. Med en hålsond erhålls en noggrannhet av ungefär ± 1 volymprocent. 6.7 Spektrametriska metoder Mängden vatten i ett material kan mätas med hjälp av infra­ rödspektroskopi och kärnspinresonansspektroskopi. Dessa båda metoder är rena laboratoriernatoder och de erforderliga utrustningarna är dyra i inköp. Avkänningszon Med infrarödmetoden mäts absorptionen av elektromagne­ Fig. 75. Hålsond för fuktmätning med tisk strålning. l infrarödområdet uppvisar vatten utpräglade neutronstrålning. absorptionsband. Strålning med en frekvens, som ligger i sådant band, träffar materialets yta och absorberas olika Mottagarspole Prov Sändarspole mycket beroende på hur fuktigt detta är. Metoden förmår Förstärkare och avläsningsin­ strument endast mäta fuktinnehållet några mm ned i materialet. E Kärnresonansmetoden (Fig. 76) bygger på att väteatomen -~ ----har--ett-karakteristiskt-kärnspin:··-Detta--ger -väte atomen- ett typiskt rörelsemoment och ett bestämt magnetiskt moment. Man kan betrakta vätekärnan (protonen) som en liten magnet. l ett starkt magnetfält inrättar sig alla dessa små magneter i en viss riktning och utför här en omloppsrörelse med en viss frekvens. Genom att i det stationära magnetfältet inducera ett magnetiskt högfrekvensfält med samma frekvens som proto­ nernas omloppsrörelse, ändras rörelseriktningen hos denna omloppsrörelse. Ändringen av rörelseriktningen medför att Fig. 76. Fuktmätning med hjälp av kärnspinresonansspektroskopi. energi tas ifrån högfrekvensfältet Denna energiabsorption är 96 proportionell mot antalet väteatomer i materialet, alltså i stort sett proportionell mot volymen vatten i materialet. Med denna metod har fuktkvoter med en precision på ± 1 volym­ procent uppmätts. Forskningsbehov: Utveckling av fuktmätningsmetod genom mätning av kapaci­ tans vid höga frekvenser. Utveckling av metod för mätning av fukt med hjälp av y-strålning. 97 98 7 Forskning rörande tillämpade fuktproblem 7.1 Metoder att lösa tillämpade fuktproblem Det yttersta målet för den byggnadstekniska fuktforskningen är självfallet att producera erforderliga verktyg för att lösa förekommande tillämpade fuktproblem. Liksom ifråga om de flesta andra tillämpade forskningsproblem kan man nalkas uppgiften från två principiellt olika utgångspunkter, den teore­ tiska och den empiriska. l fallet tillämpade fuktproblem skulle den teoretiska lös­ ningsmetoden vara följande, som uppbyggts helt efter dispo­ sitionen i denna rapports tidigare avsnitt. Med utgångspunkt från de fysikaliska lagar som gäller för de fuktmekaniska delförloppen och för samverkan mellan flera delförlopp upp­ ställs en för det aktuella fallet gällande beräkningsmodelL Med insatta uppgifter om fuktkällor och andra klimatdata samt med införda materialkoefficienter ger beräkningsmo­ dellen fukttillståndet i konstruktionsdelen. Gällande kriterier (tillåtna fukttillstånd) säger om det beräknade fukttillståndet kan tillåtas. Detta är en dimensionering av konstruktionsdelen med hänsyn till fuktbelastning. Schemat i Fig. 77 illustrerar tanl .o-2 a Golvbeläggning (tät) b Bärande skikt (betong) c Värmeisolerande skikt d »Kapillärbrytande» skikt e Jord Fig. 80. »Platta på mark». 102 mellan bjälklag med a. vätske- och ångspärrande material på ovansidan b. vätske- och ånggenomsläppligt material på ovansidan. Det förutsätts då att alt. b inte används vid vätsketillförsel ovanifrån. Alt. a förekommer som regel vid golvbeläggning med linoleum- eller plastmatta. Man kan emellertid inte diskutera fuktförhållanden utan att samtidigt studera värme­ förhållanden. l detta avseende kan man skilja mellan 1 . isoterrna förhållanden dvs. ingen temperaturgradient ge­ nom bjälklag och jord 2. temperaturgradient med fallande temperatur från rum mot jord 3. temperaturgradient med stigande temperatur från rum mot jord. Alt. 1 förekommer ofta i de zoner av bjälklaget, där värme­ strömningen endast i liten utsträckning påverkas av yttre klimatförhållanden t.ex. husets centralare delar när bjälklaget där lämnas utan värmeisolering. Alt. 2 är vanligt vid bjälklag utan intern värmetillförsel, där värmeströmningen sker från rummet och ut under praktiskt taget hela året. Alt. 3 före­ kommer periodvis vid bjälklag med intern värmetillförsel (värmda golv) och vid bjälklag med underliggande värme­ kulvert. För att belysa vilka teoretiska möjligheter man har att förut­ säga fuktförhållanden vid bjälklag på jord och visa vad som återstår i forskningshänseende skall här ett fall (Fig. 80) be­ handlas, nämligen alt. a i kombination med alt. 2 dvs. det vanliga fallet vid »platta på mark». Vi skall även studera fallet-utan---värmeisolering-dvs;-vid små-temperaturgradienter och vi närmar oss då alt. 1 . l byggstadiet innehåller betongplattan betydande mängder byggfukt. Plattans överyta torkar emellertid ut mot rummet, se avsnitt 7.2.2, och i ett visst stadium anbringas golvbelägg­ ningen. Fuktfördelningen i konstruktionen har då styrts av byggfukten och uttorkningsförloppet och man kan förvänta sig fortsatt fuktvandring i samma riktning en viss tid även om överytan fuktspärrats. Därefter kommer fuktfördelningen efter hand att anpassas Fig. 81. Fuktkvoten i olika materialskikt som funktion av sughöjden. till ett jämviktstillstånd bestämt av att konstruktionen genom jorden står i kontakt med en grundvattenyta. Teoretiska be­ räkningar av fuktfördelningens förändringar från byggstadiet till jämviktsläget är en komplicerad forskningsuppgift helt utanför ett normalt konstruktionsarbete. Man har dock vissa möjligheter att bedöma jämviktsstadiet Om man först betraktar isoterrna förhållanden dvs. {}1 = {}2, så kan som nämnts detta fall representeras av en konstruk­ tion utan värmeisoleringsskikt och där avståndet för värme­ strömningen genom jorden ut i det fria är stort, dvs. en bygg­ nads centralare delar. Värmemotståndet i jorden är då stort och temperaturfallet över bjälklaget ringa. Jämviktstillståndet för fuktfördelningen bestäms då av materialens jämviktsfukt­ kurvor och grundvattenytans läge. Som visats i avsnitt 3.1.2 har varje material en jämviktsfuktkurva angivande jämvikts­ fuktkvoten vid olika porundertryck eller sughöjd. P, under­ trycket uttryckt i cm vattenpelare, är lika med material­ skiktets avstånd h, dvs. sughöjden ovanför grundvattenytan (Fig. 81 ). Jämviktsfuktkvoten kan emellertid uppnås genom absorp­ tion eller desarptian och man måste således känna till från vilket håll jämvikten uppnåtts. Gör man det skulle det således vara möjligt att med hjälp av jämviktsfuktkurvorna för mate­ rialen och dess avstånd till grundvatten bestämma det slutliga jämviktstillståndet Sådana kurvor saknas praktiskt taget idag och man behöver bl.a. genom försök verifiera teoriernas till- b sughöjd J h Tätt skikt g.v.y. Q b c 103 Fig. 82. Temperaturfördelning i ett bjälk­ lag på mark och fukttransport i materia­ l':lns porer. lätt skikt l• ~ = 300 mm ,j Fig. 83. Försöksuppställning för be­ stämning av r/> 1 vid olika temperatur­ differenser. 104 lämplighet i detta fall. Ovanstående resonemang förutsätter dessutom att alla skikt har kapillärkontakt med grundvattnet. Frågan inställer sig då om man kan införa ett kapillärbrytande skikt som verkligen bryter kapillärkontakten med grundvattnet och hur ett sådant skikt skall vara beskaffat. Om bjälklaget värmeisoleras så erhåller man en temperatur­ gradient genom detsamma. Temperaturskillnaden över bjälk­ laget bestäms förutom av skillnaden mellan ute- och inne­ temperaturen, av bjälklagets resp. jordens värmemotstånd. Man får, som Fig. 82 a visar, en temperaturfördelning med fallande temperatur. Man kan då, (Fig. 82 b), tänka sig dels en kapillärtransport Ykap uppåt längs porväggarna p.g.a. meniskernas undertryck, dels en avdunstning till porluften och ångdiffusion i porerna. Vid fallande temperaturgradient nedåt kan då en kapillärtransport uppåt kompenseras av en ångdiffusion nedåt. Laboratorieförsök vid Institutionen för Byggnadskonstruk­ tionslära, LTH har bekräftat ovanstående teori. Dessa har utförts i plaströr med 30cmdiameter-(Fig. 83). Grundvatten­ ytan har lagts 5 cm under det undersökta materialet A:s undersida. Material B är grovmo, i vars porer den relativa fuktigheten är cp2 = 100 %. Om materialet A icke är kapillär­ sugande blir ånghalten i materialets övre och undre del lika, men om vatten kan kapillärtransporteras uppåt blir ånghalten högre i dess övre delar. Relativa fuktigheten cp1 har bestämts och för några material avsatts som funktion av {}2 - {}1 i Fig. 84. Kurvan för cp1 vid konstant ånghalt (ingen kapillärtransport) har inritats. Ett Fig. 84. 1 som funktion av L!& för några Relativ fuktighet, 'lo olika material. 100 l~ o l l Fig. 85. Golvkonstruktion. Fuktkvot ·D .. "e; . ~ • • C> •• ·c, ... [) • C> D'. -~ 6 Fig. 86. Exempel på fuktfördelning underbetong. 90 80 70 60 50 40 30 20 10 o o m ~ a ~~ ·~ ~ ~ ..___ u 10 15 o Gjutgrus • lös teca 8-16 mm(otvöttad)- o lös leca 8-16 mm (tvättad) • Skärv 4-8 mm - 6 Cementbunden leca 1:2 -. Rockwool 817 • ~ --- -----, f- Teoretiskt' när fukttransporten uppåt g =0 kap 20 25 30 35 Temperaturdiff, f.,:}= ( ,:}1 - ~,) närmare studium av detta fenomen liksom kontrollerande praktiska försök bör ge möjligheter till konstruktionsanvis­ ningar för bjälklag på mark. 7.2.2 Fukt i betonggolv Fig. 85 visar en vanlig golvkonstruktion med ett vanligt fuktproblem. På ett undergolv av betong läggs en utjämnan­ de spackelmassa, på vilken en plastmassa limmas. Man vet av erfarenhet att om undergolvet är alltför fuktigt lossnar mattan från underlaget och blåsor uppstår. En vanlig metod att indikera om läggning får ske (om under­ golvet är tillräckligt torrt) är att man bestämmer fuktkvoten hos en flisa ur betongens överyta. Denna indikeringsmetod tycks vara helt otillfredsställande. Man kan för det första konstatera att metoden ger fuktkvoten i underbetongens överyta och ingenting mer. Den ger ingen upplysning om det totala fukttillståndet i underbetongen, inte heller om det fukttillstånd som efter någon tid kommer att inställa sig i gränszonen mellan plastmatta och underlag, när mattan lagts på. Vid provtagningen ifråga råder med största sannolikhet en ojämn fuktfördelning i underbetongen, t.ex. enligt Fig. 86. 105 106 Fördelningen är symmetrisk eller osymmetrisk beroende på likheter eller olikheter mellan uttorkningsförhållanden vid de två ytorna. Skillnaden mellan fuktkvot vid yta och inre delar varierar med konstruktionens dimensioner, luftens relativa fuktighet, betongens kvalitet m.m. Ett prov taget vid ytan ger en missvisande bild av underbetongens fukttillstånd; detta är den första invändningen mot indikeringsmetoden. När över­ ytan tillslutits kommer en utjämning att ske och fuktkv0ten i överytan att stiga. Efter ytterligare tid, troligtvis lång tid, korn­ mer fuktkvoten åter att minska om avdunstning kan ske ge­ nom underbetongens underyta. Denna effekt har gissnings­ vis liten betydelse vid sidan om effekten vid mattans på­ läggning. Man kan bemöta invändningen genom provtagning på olika djup så att underbetongens genomsnittliga fuktkvot bestäms. Detta ger en bättre uppfattning om underbetongens fukt­ tillstånd men ger ändå inte tillräcklig upplysning om vad som kommer att hända när plastmattan läggs på. När mattan har lagts på, varvid ytan blir tät, inställer sig efter en tid i gränsskiktet mellan matta och betong ett högre fukttillstånd på grund av fuktvandring från betongens inre. Detta fukt­ tillstånd kan karakteriseras med relativa fuktigheten hos luften i hålrum. Vid höga värden på relativa fuktigheten strävar mattan att utvidga sig, se Fig. 61. Samtidigt kan limmet eller spackelmassans funktionsduglighet nedsättas, vidhäftningen blir otillräcklig och mattan lossnar eller bucklar upp. Mot bakgrund av denna problemställning är även bestäm­ ning av underbetongens genomsnittliga fuktkvot en otill ­ fredsställande metod. Det är nämligen inte fuktkvoten hos --betongen som primärt intresserar- utan den mot denna fuk:t­ kvot svarande relativa fuktigheten. Beroende på betongens sammansättning (cementhalt och vet) och hydratationsgrad svarar ett och samma värde på fuktkvoten mot olika värden på relativa fuktigheten. Man måste därför känna hygrosko­ piska jämviktsfuktkvuran för ifrågavarande betong och med hjälp av denna översätta fuktkvot till relativ fuktighet. En mer direkt mätmetod illustreras i Fig. 71. Man mäter härvid den relativa fuktighet som uppstår när överytan till ­ sluts. Om denna relativa fuktighet vid tänkt lägsta temperatur understiger den för lim och spackelmassa högsta tillåtna, kan läggning göras. Ett problem med denna metod är tidsförloppet, dvs. hur snabbt den mot fukttillståndet i betongen svarande relativa fuktigheten i kupan uppnås. Sedan en temporär jämvikt upp­ nåtts inom en troligen relativt kort tidrymd sker en långsam förändring av relativa luftfuktigheten, dels på grund av fort ­ skridande hydratisaring i betongen och dels på grund av fuktavgång eller fukttillförsel genom underbetongens under­ yta. För att man skall kunna förhandsberäkna tidpunkten för påläggning fordras kännedom om metoder att beräkna icke­ stationära förlopp, i detta fall uttorkningsförlopp. För be­ räkning av detta förlopp krävs naturligtvis kännedom om de styrande materialkoefficienterna och om hygroskopiska jäm­ viktsfuktkurvan för betong. Lämplig tidpunkt avgörs sedan av spackelmassans och limmets fuktkänslighet och känslighet för påverkan av betongens alkali samt av plastmattans fukt­ betingade rörelser. Preliminära beräkningar och mätningar i laboratorium och fält indikerar att man normalt inte för läggning kan invänta ett fukttillstånd motsvarande cp < 90 %. Höga krav måsts tro­ ligen därför ställas på fuktresistens hos lim och spackel­ massa. l princip samma problemställning gäller vid målning på betonggolv. Även här är man primärt intresserad av det fukt­ tillstånd som kommer att uppstå omedelbart under färgfilmen, vidare av färgfilmens fukt- och alkalibeständighet l detta fall har dock även fukttillståndet hos betongens överyta vid målningstillfället betydelse för vidhäftningsbildningen. 7.2.3 Kondensation i träväggar och massiva lättbetongtak Träväggar. Den numera vanligaste träväggen utgörs av en regelstomme med mellanliggande värmisolering oftast av mineralull, invändig beklädnad av något skivmaterial even­ tuellt på panel och utvändigt något skivmaterial. Fasadmate­ riafet förutsätts i denna tillämpning utgöra en öppen beklädnad som fungerar som »regnkappa» utan att inverka på diffusionen. Värmeisoleringen måste skyddas mot blåst och mot andra 107 Vindspärr Fasad beklädnad Fig. 87. Väggkonstruktion. 108 l nvändig beklädnad Ängspärr Värme isolering former av konvektion med ett vindskydd som kan utgöras av en träfiberskiva, asbestcellulosacementskiva eller papp. Detta vindskydd medför också ett visst motstånd mot diffusion, och om inga ytterligare åtgärder vidtas skulle det kunna uppstå kondensation mot vindskyddet. Man måste därför sätta en ängspärr på den varma sidan av värmeisoleringen. Konstruk­ tionen får då det principiella utseendet enligt Fig. 87. Ängspärren utförs vanligen av asfaltimpregnerad, ytbelagd papp eller plastfolie. Enligt SBN 67 skall ängspärren ha minst 5 ggr större diffusionsmotstånd än vindskyddet och dess permeans skall vara högst 0,01 g/m2 • h · mmHg. Med denna konstruktion riktigt utförd har så vitt bekant inga kondensationsskador inträffat. Frågan är emellertid om säker­ hetsfaktorn är onödigt stor så att den särskilda ängspärren skulle kunna slopas. Som motiv för detta har ibland åberopats att man förr gjorde träväggar med samma sorts impregneran­ de papp på båda sidor om värmeisoleringen utan att skador kunde konstateras. Därvid är emellertid att märka att värme­ isoleringen då ofta utgjordes av kutterspån eller annat trä­ baserat material, som har förmågan att magasinera avsevärda kondensmängder som sedan kunde avdunsta när förhållan­ dena blev gynnsammare. Vidare råder det normalt undertryck inomhus i byggnader med självdragsventilation, varför uteluft med låg änghalt sugs · in genom ytterkonstruktionerna vilket motverkar diffusionen. l Norge har man byggt ett experimenthus med evakuerings­ fläkt. När denna kördes normalt fick man ingen kondensation i väggarna, men när fläkten kördes »åt fel håll» uppstod avsevärd kondensation. Väggarna torkade emellertid snart ut när fläkten åter kördes normalt. Nerska-erfaren heter--av .. k-o A fl e Ftsatio1=1sskad or i-trähus -visar också att kondens oftare uppträder i den översta våningen i ett tvåvåningshus än i bottenvåningen, vilket har direkt sam­ band med tryckförhållandena. Ofta utförs kondensationsberäkningar med sällan förekom­ mande kombination av låg utetemperatur och hög relativ fuktighet inomhus. De verkliga förhållandena är ofta gynn­ sammare, vilket kan förklara att kondensation inte förekom­ mit i träväggar så ofta som man kunnat tro med ledning av beräkningarna. \ Lättbetong \ \ \ Fig. 88. Massivtak av lättbetong. \ \ \ \ Detta talar för att den vanliga konstruktionen med ångspärr kan tänkas innebära en onödigt hög säkerhetsfaktor. Med de krav på luftkomfort som nu börjar göra sig gällande får man emellertid räkna med att allt fler byggnader kommer att ut­ rustas med någon form av luftbefuktning. Eftersom bygg­ naderna byggs för att fungera ca 50 år är det därför mycket rimligt att förse träväggarna med en ångspärr, i synnerhet då kostnaden för denna är låg. Ängspärren fungerar också som en lufttätning, vilket kan vara nödvändigt om det yttre vindskyddet skulle vara otill ­ fredsställande utfört. Massiva lättbetongta/c Lättbetongtak utförs oftast av en homogen, armerad lättbetongplatta av gasbetong eller av lättklinkerbetong, som beläggs med 2 eller 3 lag takpapp. Konstruktionen framgår av Fig. 88. Av erfarenhet vet man att denna konstruktion fungerar väl om relativa fuktigheten i lokalen inte är alltför hög. Man vet också att takplattorna ofta levereras med tämligen hög fukt­ halt och att man inte får förse innerytan med någon tät beläggning som kan förhindra att byggfukten avdunstar. Fukttekniskt kan konstruktionens verkningssätt förklaras kvalitativt på följande sätt. Takpappen kan anses vara helt tät mot vatten både i ång- och vätskefas. Under vintern får man därför räkna med att diffunderande vattenånga kan kondenseras i området under takpappen. Sommartid kom­ mer man ofta att få högre temperatur på takets översida bl.a. beroende på sol- och himmelstrålning, varvid diffusionen går åt motsatt håll och taket torkar ut. Det har visat sig att fukthaltsvariationerna mellan sommar och vinter är betydligt mindre än man tidigare trott. Detta torde bero på att de diffunderande ångmängderna är förhål­ landevis små samtidigt som materialets - åtminstone gas­ betongens - fuktkapacitet är stor. En stor del av den diffun­ derande vattenångan binds därför hygroskopiskt och kon­ densationen fördröjs. Av erfarenhet vet man också att byggfukten avgår inåt och att denna uttorkning även kan ske vintertid till en viss gräns. Om takpappen är helklistrad direkt mot överytan blir kon­ struktionen även lufttät och man behöver inte räkna med 109 200 1--------------H o --------- a Teoretiskt jämviktstillstånd b Teoretiskt tillstånd efter 20 mån c Experimentella värden efter 20 mån. Fig. 89. Fuktfördelning i gasbetongtak med tät utsida enli.gt Vos [56]. någon fuktkonvektion. Om man - som nu vanligen sker - använder luftspaltsbildande papp måste man på något sätt hindra den fuktigare inneluften att tränga ut, vilket annars kan medföra risk för kondensation. För stationära yttre förhållanden - vinterförhållanden - har experimentella och teoretiska undersökningar utförts av Hansson [16] och Vos [56]. Fig. 89 visar beräknade och experimentellt funna fuktkvoter vid fuktjämvikt enligt Vos. Det tar emellertid lång tid, storleksordning år, innan denna fuktjämvikt inställer sig. En kvantitativ beräkning för normala byggnader måste där­ för alltid avse icke-stationära förhållanden och sådana be­ räkningar kan f.n. inte utföras. Man kan därför inte säkert säga vilken relativ fuktighet inomhus som kan tillåtas. Om kon­ struktionen avviker från det vanliga eller om man använder material med andra egenskaper kan man inte utgå från erfarenheter utan måste kunna bedöma konstruktionen med ledning av beräkningar eller försök. För att kunna utföra kvantitativa beräkningar måste man först känna temperaturerna inomhus och utomhus, inverkan av solstrålning samt relativa fuktigheten inomhus. Om man vidare behärskade fuktmekaniken skulle man kunna förutsäga fukttillståndet i konstruktionen vid godtycklig tidpunkt. 7.2.4 Inverkan av slagregn på fuktförhållanden i fasader Slagregn på fasader kan medföra dels direkta skador i form av regngenomslag, fuktfläckar o.d., dels indirekta skador i form av försämrad värmeisolering, röta, frostskador m.m. Ojämn - -- hedsmutsningav en fasad ärvioar€fofta en-följa avslagregnets verkan. 11 o Vid slagregn på fasader kan man skilja på två principiellt olika fall nämligen när fasaden består av kapillärsugande material såsom fasadtegel, puts m.m. och när den är utförd av icke kapillärsugande material, såsom plåt, glas, asbest­ cement m.m. När regn träffar en fasad av kapillärsugande material kom­ mer först allt vatten att absorberas av fasaden. Absorptionshastigheten minskar undan för undan och när den blir mindre än slagregnsintensiteten kommer vatten att börja rinna utefter fasaden. Det rinnande vattnet kan nå sprickor och håligheter i fasaden, t.ex. i fasadtegelmurverk, och tränga in i detta och igenom väggen. För att kunna bedöma fuktförhållandena i en vägg utsatt för slagregn måste man känna slagregnsmängder och -intensite­ ter. Det räcker emellertid inte att känna normal- eller extrem­ värden för dessa utan man måste också känna uttorknings­ betingelserna mellan slagregnsperioderna för att kunna be­ räkna avdunstningen och därmed kunna bedöma fasadens fuktbalans. Fuktbelastningen är således mycket komplicerad. Man måste vidare behärska fuktmekaniken, framförallt fukt­ transporten i vätskefas och uttorkningsmekanismen. Om vatten kommer att rinna utefter fasaden och tränga in i sprickor o.d. blir de geometriska förhållandena för fukttrans­ porten mycket komplicerade. Kriteriet på om en vägg är bra eller dålig är ganska enkelt att formulera, om man endast beaktar själva regngenomslaget. Däremot kan det vara betydligt svårare att ange vilka fukt­ tillstånd som kan tillåtas för att undvika andra skadliga följd­ verkningar. Vid fasader av icke-kapillärsugande material utgörs i regel fasadmaterialet av någon sorts skiva med mellanliggande fogar. Dessa skivor är ofta helt vattentäta och det är fogarna som utgör problem. Vatten kommer att rinna utefter skivorna till fogarna och regndropparna kan träffa och tränga in i öppna fogar. Fogar kan i princip göras som enstegs- eller tvåstegstät­ ningar, men kombinationer förekommer också. Enstegstätningen kännetecknas av att regn- och vindtätning åstadkoms i samma skikt. Ofta används fogmassor eller tät­ ningslister för detta ändamål. De misslyckanden som före­ kommit med dessa tätningar har oftast berott mera på kemisk och mekanisk förstörelse eller brister i arbetstekniken än på fuktförhållandena, även om dessa medverkat. l en tvåstegstätning skiljer man på den regntätande och vindtätande funktionen, oftast så att man har en öppen fog utvändigt som skall avvisa vattnet och en inre lufttätning dit vatten inte får tränga in. För att kunna utforma en sådan fog riktigt måste man känna 111 112 slagregnspåfrestningen. l detta fall räcker det att känna till den största slagregnsintensiteten i kombination med vind­ tryck samt hur vattnet rinner ned utefter fasaden. Vattnets eventuella inträngning i fogen beror här inte så mycket på de ingående materialens fuktegenskaper utan på fogens geometriska utformning och på förekommande luft ­ trycksskillnader inom fogområdet Särskild uppmärksamhet måste ägnas åt fogkryssen. 7.2.5 Frostbeständighet hos fasadmaterial Ytterskikten hos en fasad anrikas av fukt utifrån genom slagregn och åtföljande kapillär insugning av vatten samt inifrån genom vandring av byggfukt och av driftförhållan­ denas fuktproduktion. Även andra fuktanrikningsmekanismer kan förekomma. Om t.ex. fasadens ytterskikt ytbehandlas så dämpas den av slagregn orsakade fuktanrikningen. l stället kan - om ytbehandlingen är tät - kondensation inträffa mot den täta ytterytan. Kondensationen kan orsakas av inifrån kommande fukt eller av fukt som kapillärt insugits genom sprickor i ytbehandlingen i samband med slagregn. l fasaden uppstår en fuktprofil, där fukthalten från bestän­ dighetssynpunkt lämpligen karakteriseras med begreppet vat­ tenmättnadsgrad. Denna är enligt avsnitt 4.1 .1 w, S=-- Wt+ l dvs. förhållandet mellan frysbar vattenmängd och tillgängligt utrymme. För fasadmaterialet finns en kritisk vattenmättnads­ grad skrit• vars värde preliminärt beror på de karakteristiska -egenskaperna -hos-materialets-porsystem-men även-på·-håll­ fasthet och deformationsegenskaper. Den kritiska vatten­ mättnadsgraden kan bestämmas experimentellt, se t.ex. Fig. 57 och 58. Om nu vattenmättnadsgraden i fasaden upp­ går till eller överstiger skrit i ett skikt av tillräcklig tjocklek och om frysning inträffar så skadas fasadmaterialet Beträf­ fande skikttjockleken gäller att ett mycket tunt materialskikt inte skadas av frysning även om s~ skrit• eftersom is och vatten då kan avgå ur materialet vid frysning. Man kan därför även tala om en kritisk skikttjocklek, dkrit· Fasadmaterial Ute d Fig. 90 illustrerar en hypotetisk vattenmättnadsgradkurva i en fasad av ett poröst och sprött material. Om i detta fall d_:::_ dkrit kommer materialet i fasadytan att skadas vid frysning. En behandling av detta problem med den teoretiska lös­ ningsmetoden skulle innebära att man med kännedom om aktuella temperaturförhållanden och fuktkällor, bl.a. intensitet och frekvens hos slagregn, beräknar vattenmättnadskurvan för tidsperioden senhöst-vår och undersöker om under denna tid de tre villkoren nedan gäller samtidigt Fig. 90. Principskiss över vattenmätt- nadsgradens variation i en fasad. Villkor d_:::_ dkrit för sönderfrysning att s > Skrit i ett område d> dkrit· {}v .:5_ O och då föreligger en uppenbar risk för frostskada. En enklare mer direkt metod att lösa problemet är följande. För aktuella fasadmaterial bestäms skrit· Man undersöker därefter vilken vattenmättnadsgrad s som uppnås i materialet i olika situationer. Det ligger nära till hands att bestämma s vid en längre tids kapillär sugning från fri vattenyta, skap' Om bör materialet inte användas i fasader eller andra utsatta utomhuskonstruktioner. skap skulle med viss säkerhetsmargi­ nal motsvara den vattenmättnadsgrad som orsakas av slag­ regn. Däremot ger kondensation mot tät ytteryta möjligheter till högre värden på vattenmättnadsgraden. Om man därför endast använder det enklare kriteriet ovan så måste kriteriet kompletteras med att konstruktionen inte får ge upphov till kondensation i fasadens ytterskikt. Båda de ovan angivna metoderna förutsätter att man känner den kritiska vattenmättnadsgraden hos porösa, spröda ma­ terial, vilket sålunda är en angelägen forskningsuppgift. 113 114 8 Fuktforskningsprogram 8.1 Forskningsbehov 8.1.1 Fuktkällor För att kunna dimensionera en konstruktion krävs kännedom om de belastningar som konstruktionen utsätts för. Dimen­ sionering med hänsyn till fukt fordrar därför kunskaper om de fuktpåfrestningar, som konstruktionen utsätts för från under­ sidan, utsidan samt insidan. En fullständig kalkyl förutsätter även att de fuktmängder som tillförs under byggnadstiden är kända. De mest komplexa belastningarna är de som verkar på byggnadens utsida. Här är inte bara de rena fuktpåfrest­ ningarna såsom regn, slagregn och luftfuktighet utan även andra faktorer som temperatur, strålning och vind av intresse. Hela klimathöljet som omger byggnaden och dess variation med tiden är således av största betydelse. A. Direkta fuktkällor a. Beräkning av luftfuktighet i rum med hänsyn till fukt­ produktion och fuktkapacitet. b. Utveckling av metoder att förutsäga fukttillståndet i våta industrilokaler. c. Inventering av-byggfukt.- d. Mängd, intensitet och frekvens hos fritt slagregn i olika delar av landet samt inverkan av lokala förhållanden. e. Undersökning av relationen mellan fritt slagregn och fa­ sadslagregn hos olika typer av byggnader och olika fa­ sadutformningar. Fältundersökning och vindtunnelförsök. f. Bestämning av fukttillståndet som funktion av tiden från byggandet i och kring platta på mark, källare och kryp­ rum. g. Vart tar ytvattnet vägen? h. Inverkan av grundvattensänkning på fukttillståndet under gr u ndkonstruktioner. i. Inventering av läckageskador. B. Övriga erforderliga klimatdata. Stationer bör upprättas för samtidig bestämning av alla relevanta klimatdata. Redan ett fåtal sådana stationer kan ge erforderliga upplysningar om landets klimat. l gengäld bör registrering ske mycket tätt under dygnet. Dessa data bör finnas tillgängliga på hålkort eller magnetband så att önskade upplysningar lätt kan er­ hållas. 8.1.2 Fuktmekanik A. Fuktfixering. Kännedom om materialens jämviktstillstånd är nödvändig för att man skall kunna bedöma materialens egenskaper i olika miljöer. Uppgifter härom bör ingå i egen­ skapsredovisningen av materialet ifråga. Denna redovisning bör lösas i samarbete med berörd materialindustri. A andra sidan torde det vara uppenbart att man inte kan sammanställa och ajourföra jämviktsfuktkurvor för alla ma­ terialsammansättningar, materialvarianter och materialfabrikat som utbjuds på byggnad3marknaden. En systematisk forsk­ ning bör därför utföras, syftande till utveckling av metoder att beräkna det sammansatta materialets jämviktsfuktkurva, när de ingående delmaterialens enskilda jämviktsfuktkurvor och inbördes proportioner är kända. a. Undersökning av den fuktmekaniska betydelsen av hydro­ fobering. b. Studium av giltighetsområdet för Thomsons formel. c. Studium av fuktfixering i närheten av 100% relativ fuktig­ het. d. Bestämning och systematisering av hygroskopiska och kapillära jämviktsfuktkurvor för olika byggnadsmaterial. e. studium av jämviktstillstånden hos olika material i kontakt med varandra. B. Fukttransport, de/förlopp. Även om transporten av fukt i ett material ej kan ses som resultatet av en enda transport­ mekanism är dock kännedom om de olika delförloppen nöd- 115 116 vändig för förståelsen av vad som sker. Fysiker och kemister bör därför stimuleras till grundläggande forskning om delför­ loppen samt samverkan mellan ett fåtal av dessa. Ökade kunskaper behövs om förlopp såsom diffusion, effusion, ter­ modiffusion, termisk glidning, termoosmos, osmos, konvektiv ångtransport, vätsketransport på grund av övertryck samt på grund av kapillärsugning. Samverkan konvektion- diffusion, effusion- diffusion och kapillärsugning-diffusion utgör exempel på sammansatta förlopp som bör studeras ingående. Den grundläggande forsk­ ningen bör studera lagar och beräkningsmodeller, utveckla provningsmetoder för bestämning av materialkoefficienter samt bestämma dessa. Bland forskningsbehoven om delförloppen kan ett flertal problem framläggas med direkt praktisk anknytning. Nedan anges några sådana. a. Diffusion under inverkan av samtidig ånghalts- och tem­ peraturgradient b. Bestämning av luftgenomsläpplighetstal för att kunna be­ räkna ångtransporten genom konvektion i olika material och konstruktioner. c. Undersökning av strömmande lufts fuktavgivande och fuktupptagande förmåga samt av dess inverkan på tem­ peraturfältet. d. Undersökning av effekter vid samtidig konvektion och diffusion. e. Undersökning av fukttransporten i fogar och sprickor på grund av övertryck. f. Bestämning av materialkoefficienter vid vätsketransport --- pågrunelav övenryclcforvattenmättat-material-och mate~­ rial med varierande fukttillstånd. g. Studium av lagar och beräkningsmodeller för kapillärtran­ sport vid begränsad och obegränsad vattentillförsel. h. studium av kritisk fukthalt vid vätsketransport i material. i. Utveckling av provningsmetoder och bestämning av ma­ terialdata i samband med vätsketransport genom kapil­ lärsugning. j. Grundläggande utredning beträffande inverkan av osmos vid fukttransport i material. · C. Fukttransport, tota/förlopp. Lagar och beräkningsmodeller som sammanfattar ett flertal olika samverkande delförlopp måste uppställas. Dessa modeller bör vara så beskaffade att en fukttransportberäkning kan ske från det ena klimatet till det andra genom ett material eller en konstruktion oberoende av vad som i detalj sker i dessa. Den fullständiga lösningen till fukttransportproblemet skall inte bara ta hänsyn till en samtidig förflyttning av vätska och ånga, vilket kan ske på flera olika sätt, utan även en transport av värme. l ett flertal olika fall kan emellertid förenklade lagar och beräkningsmodeller uppställas där approximativa lös­ ningar kan erhållas genom att någon eller några variabler försummas. a. Studium av olika beräkningsmetod6r, experimentell veri­ fiering samt utarbetande av provningsmetoder och bestäm­ ning av materialkoefficienter. b. Studium av möjligheterna att i olika beräkningsfall sepa­ rera värme- och fukttransport c. studium av permeabilitetstal för vattenånga vid hög relativ fuktighet. d. Fenomenologisk studie av kondensationsförloppet i kon­ struktioner vid stationära och icke-stationära yttre förhål­ landen. Kondenszonens utsträckning. Kondensatets ut­ bredning genom kapillärsugning. Kondensation i områden med temperatur under oo C. e. Bestämning av ytternparaturen med hänsyn till värmeöver­ föringstal för att bedöma risken för ytkondensation. f. Kondensationsfenomen vid strömmande luft. g. Studium av uttorkningsförlopp samt bestämning av ma­ terialdata. h. Detaljstudier av vindtryck på sådana ställen där öppningar till ventilationskanaler normalt kan finnas t.ex. vid takfot. i. Undersökning av strömningsmotstånd i spalter och kanaler av olika slag liksom i öppningar. j. Fältstudier av funktioner hos luftspalter och luftkanaler, omfattande mätning av temperatur, fuktighet och hastig­ het hos ventilationsluften. k. Noggrann kartläggning av luftspaltsproblemen från teore­ tisk synpunkt. 117 118 . 8.1.3 Följdverkningar av fukt För att kunna utföra en meningsfull fuktkalkyl krävs känne­ dom om kriterier för fuktbelastningar hos material och kon­ struktioner samt hos luften i olika typer av lokaler. A. Materials fuktkänslighet. Det är av mycket stor vikt att fuktkänsligheten hos alla byggnadsmaterial kartläggs och att fuktkänsligheten testas, när nya material eller material­ kombinationer förs ut på marknaden. Undersökningar skall avse materialens beständighet mot angrepp av olika slag, fuktbetingade rörelser samt egenskapernas förändring med ändringar i fukttillståndet a. Kartläggning av den kritiska vattenmättnadsgraden med hänsyn till frostbeständighet hos porösa, spröda material. b. Kartläggning av de fukttillstånd vid vilka biologiskt an­ grepp riskeras i organiska material. c. Tillåtna gränser för fukttillståndet i porösa material med hänsyn till korrosion på metaller i kontakt med materialet. d. Nedbrytning av polymera material i fuktig miljö vid olika pH-värden. e. Utveckling av metoder för beräkning av de fuktbetingade rörelsernas tidberoende under hänsynstagande till kon­ struktionens dimensioner. f. Kartläggning av de fuktbetingade rörelserna hos plaster och plastbaserade material. g. Genomgående kartläggning av materialegenskapernas be­ roende av fukttillståndet De mest intressanta egenskaper­ na är hållfasthet, deformation under last, fuktbetingade rörelser och värmeledningstaL B. Inomhusklimat a. Experimentell verifiering av lämplig relativ fuktighet i olika lokaler. b. Hur stor del av den producerade svettmängden avdunstar i ett givet klimat? c. Undersökning av effekten vid alltför låg relativ fuktighet ur fysiologiska och hygieniska aspekter. C. Utseende a. Nedsmutning av fasader. Orsaker, förebyggande åtgärder och rengöring. 8.1.4 Dimensionering a. Studium av möjligheterna att uppbygga rationella dimen­ sioneringsregler baserade på fuktkällor, fuktfixering, fukt­ mekanik, tillåtna fukttillstånd, statistisk spridning, säker­ hetsfrågor och ekonomisk optimering. 8.1.5 Metoder för mätning av fukt Fuktforskningen har stort behov av lämpliga mätmetoder. Sådana metoder saknas i dag i stor utsträckning såväl för mätningar i laboratorier som i fält. Arbete bör komma tii; stånd för att utveckla en icke-förstörande metod för in situ­ mätningar. Nedan har ett par vägar angivits som har möjlighet att ge resultat. a. Utveckling av fuktmätningsmetod genom mätning av ka­ pacitans vid höga frekvenser. b. Utveckling av metod för mätning av fukt med hjälp av y-strålning. 8.1.6 Forskning rörande tillämpade fuktproblem En omfattande kartläggning är önskvärd av normal- och extremvärden hos fukttillståndet i olika byggnadskonstruktio­ ner samt hos klimatet, som omger dessa konstruktioner. Studium av olika konstruktionstyper bör ske i fält och labora­ torier. Det har emellertid ansetts onödigt att göra en katalog över alla de konstruktioner där tillämpade fuktproblem finns. Dessa problem anses för den skull inte mindre viktiga än de s.k. teoretiska problemen bland vilka det för övrigt finns ett stort antal med direkt praktisk anknytning. 8.2 Prioritering och forskningskostnader l kap. 8.1 har de olika forskningsprojekt sammanfattats som anses vara angelägna och viktiga. Bland dessa har ett antal projekt eller grupper av projekt prioriterats för att utföras eller påbörjas under en första femårsperiod. Denna prioritering har gjorts med hänsyn till angelägenhetsgraden hos de olika projekten och naturligtvis med utgångspunkt från dagens kunskapsläge. l vissa fall har även sådana bedömningsgrun- 119 --------------- ~------ 120 Tab. 14. Fördelning av kostnader på projekt som prioriterats till första 5-årsperioden i miljoner kronor. Projekt Kostnad 2. Fuktkällor A. Direkta fuktkällor a. Beräkning av luftfuktighet i rum under hänsyns- tagande till fuktproduktion och fuktkapacitet 0.4 d. Mängd, intensitet och frekvens hos fritt slagregn i olika delar av landet samt inverkan av lokala för- hållanden 0,5 e. Undersökning av relationen mellan fritt slagregn och fasadslagregn hos olika typer av byggnader och olika fasadutformningar 0,3 f. Bestämning av fukttillståndet som funktion av tiden från byggandet i och kring platta på mark, källare och kryprum 0,2 B. Klimatdata stationer bör upprättas för samtidig bestämning av alla relevanta klimatdata 1,3 3. Fuktmekanik j A. Fuktfixering c. studium av fuktfixering i närheten av 1 00 % relativ fuktighet C. Fukttransport, totalförlopp c. studium av permeabilitetstal för vattenånga vid hög relativ fuktighet A. Fuktfixering d. Bestämning och systematisering av hygroskopiska och kapillära jämviktskurvor för olika byggnads­ material e. studium av jämviktstillstånden hos olika material i kontakt med varandra B. Fukttransport, delförlopp a. Diffusion under inverkan av samtidig ånghalts- och temperaturgradient b. Bestämning av luftgenomsläpplighetstal för att kunna beräkna ängtransporten genom konvektion i olika material och konstruktioner . -c~-Undersökniiigavströmmanaemnsfuktavg•vanae-- och fuktupptagande förmåga samt av dess inverkan på temperaturfältet d. Undersökning av effekter vid samtidig konvektion och diffusion e. Undersökning av fukttransporten i fogar och spric-l kor på grund av övertryck C. Fukttransport, totalförlopp f. Kondensationsfenomen vid strömmande luft B. Fukttransport, delförlopp f. Bestämning av materialkoefficienter vid vätske-l transport på grund av övertryck för vattenmättat material och material med varierande fukttillstånd 0.4 OA 0,2 0,2 0.4 OA Tab. 14. (Forts.) g. studium av lagar och beräkningsmodeller för ka- l pillärtransport vid begränsad och obegränsad vat- c tentillförsel r h. studium av kritisk fukthalt vid vätsketransport j material · i. Utveckling av provningsmetoder och bestämning av materialdata i samband med vätsketransport genom kapillärsugning C. Fukttransport, totalförlopp a. studium av olika beräkningsmetoder, experimentell verifiering samt utarbetande av provningsmetoder och bestämning av materialkoefficienter b. studium av möjligheterna att i olika beräkningsfall separera värme- och fukttransport d. Fenomenologisk studie av kondensationsförloppet i konstruktioner vid stationära och icke-stationära yttre förhållanden. Kondenszonens utsträckning. Kondensatets utbredning genom kapillärsugning. Kondensation i områden med temperatur under o· C. e. Bestämning av yttemperaturen med hänsyn till vär­ meöverföringstal för att bedöma risken för ytkon­ densation g. Studium av uttorkningsförlopp samt bestämning av materialdata h. Detaljstudier av vindtryck på sådana ställen där l öppningar till ventilationskanaler normalt kan finnas l t.ex. vid takfot i. Undersökning av strömningsmotstånd i spalter och kanaler av olika slag liksom i öppningar j. Fältstudier av funktioner hos luftspalter och -kanaler, Jr omfattande mätning av temperatur, fuktighet och hastighet hos ventilationsluften k. Noggrann kartläggning av luftspaltproblemen från teoretisk synpunkt 4. Följdverkningar av fukt A. Materials fuktkänslighet a. Kartläggning av den kritiska vattenmättnadsgraden med hänsyn till frostbeständighet hos porösa, sprö­ da material b. Kartläggning av de fukttillstånd vid vilka biologiskt angrepp riskeras i organiska material c. Tillåtna gränser för fukttillståndet i porösa material med hänsyn till korrosion på metaller i kontakt med materialet d. Nedbrytning av polymera material i fuktig miljö vid olika pH B. Inomhusklimat C. Utseende 5. Dimensionering 6. Metoder för mätning av fukt 7. Forskning rörande tillämpade fuktproblem 0,8 0,3 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,3 0,3 0,3 0,1 0,4 0,2 0,5 0,4 2,0 121 Tab. 15. Fördelning av kostnader på olika huvudrubriker och underrubriker för en första 5-årsperiod i miljoner kronor. Rubriker Under- Huvud- rubrik rubrik 2. Fuktkällor 2,7 A. Direkta fukt- källor 1,4 B. Klimatdata 1,3 3. Fuktmekanik 3,8 A. Fuktfixering 1 ,O B. Fukttransport, delförlopp 1 ,4 C. Fukttransport, totalförlopp 1 ,4 4. Följdverkningar 1,6 A. Materials fukt- känslighet 1 ,O B. Inomhusklimat 0,4 C. Utseende 0,2 5. Dimensionering 0,5 6. Metoder för mät- ning av fukt 0,4 7. Tillämpade fukt- problem 2,0 Totalsumma för 5 år 11 ,O 122 der inverkat som tillgången på forskare och institutioner, där forskningen kan bedrivas. Den uppgjorda prioriteringen får inte bromsa andra forskningsprojekt, som kan visa sig vara angelägna. Ändrade förutsättningar, ändrad tilligång på kvalificerade forskare samt ny mätutrustning kan t.ex. aktualisera en viss forskningsuppgift vid en tidigare tidpunkt. De prioriterade projekten återfinns i Tab. 14, där även ett försök har gjorts till en realistisk bedömning av kostnaderna för femårsperioden. Felbedömningar, även grova sådana, kan naturligtvis förekomma i de olika delbeloppen. Det synes oss emellertid som om summorna i Tab. 15 för de olika huvud­ rubrikerna är tämligen realistiska. Det bör påpekas att vi valt att inte göra någon fördelning av forskningsuppgifterna på olika institutioner. Beträffande rubriken »2. B Klimatdata» har det ansetts att två klimatstationer bör byggas under den första femårs­ perioden och ytterligare två snarast möjligt. l resonemangen i kap. 7 anses det vidare att en mer omfattande satsning på de tillämpade fuktproblemen bör ske först då bättre känne­ dom föreligger om de mera teoretiska delarna. Detsamma gäller även beträffande kap. 5 »Dimensionering», som egent­ ligen innehåller de praktiskt mest viktiga forskningsuppgif­ terna. Referenser Adamson, B, 1968, Fukt i bjälklag i kontakt med mark. (Tekniska högskolan i Lund, Institutionen för byggnads­ konstruktionslära.) Icke publicerad rapport. 2 Ahlgren, L, 1966, Grundläggande lagar för fuktvandring i porösa byggnadsmaterial. (Tekniska högskolan i Lund, Institutionen för byggnadsteknik.) Intern rapport nr 2. 3 Bergström, S, G & Ahlgren, L, 1969, Beräkning av absorptionsisotermer för betong. (Nordiska betongför­ bundet.) Nordisk Betong nr 2. Stockholm. 4 Bergström, S, G & Wastesson, A, 1954, Cement- och Betonginstitutets ocrateringsundersökning. Studium av torkförlopp, fuktfördelning och ocrateringsdjup. ( Ce­ ment- och Betonginstitutet.) Icke publicerad rapport. 5 Beskow, G, 1930, Om jordarters kapillaritet. (Statens väginstitut.) Meddelande nr 25. Stockholm. 6 Bomberg, M, 1969, Research on waterflow through building materials under isathermal conditions. (Tek­ niska högskolan i Lund. Institutionen för byggnads­ teknik.) Preliminary report 7 Cammerer, J, S, 1938, Der Wärme- und Kälteschutz in der lndustrie. (Springer Verlag.) Berlin. 8 Cammerer, J, S, 1957, Die Berechnung der Durch­ feuchtungsgefahr der Wände von Räumen mit hoher Luftfeuchtigkeit. Feuchtigkeitsregelung, Durchfeuchtung und Wärmeleitsfähigkeit bei Baustoffen und Bauteilen. (Wilhelm Ernst & Sohn.) Berlin. 9 Cammerer, J, S, 1963, Die kapillare Flussigkeitsbe­ wegung in porösen Körpern. (VDI.) Forschungsheft 500, Ausgabe B, Band 29. Dusseldorf. 123 124 1 O Croiset, M, 1968, L'hygrotechnique dans le batiment. ( Eyrolles.) Paris. 11 Davis, R, E & Davis, H, E, 1931, Flow of concrete under the action of sustained loads. (American Concrete Institute.) Proceedings vol. 27. Detroit. 12 Gemmel, C, 1961, En undersökning av rumsluftens relativa fuktighet. Från byggforskningens front. (Chal­ mers Tekniska Högskola.) Festskrift till Hjalmar Gran­ holm. Göteborg. 13 Glaser, H, 1959, Graphisches Verfahren zur Unter­ suchung von Diffusionsvorgängen. (Verlag C. F. Muller), Kältetechnik nr 1 O. Karlsruhe. 14 Hagman, F, 1957, Icke traditionella ytterväggar i hyres­ hus. (Statens nämnd för byggnadsforskning.) Rapport 41. Stockholm. 15 Halvorsen, U, A 1966, Korrosion och kalkurlakning vid sprickor i betongkonstruktioner. (Tekniska högskolan i Lund. Institutionen för byggnadsteknik.) Bulletin 1. Lund. 16 Hansson, R, 1957 och 1958, Fukt i ytterväggar och yttertak. (Byggmästarens förlag.) Byggmästaren 36: 1957 och 37 : 1958. Stockholm. 17 Hoppestad, S, 1955, Slagregn i Norge. (Norges Bygg­ forskningsinstitutt.) Rapport nr 13. Oslo. 18 Johansson, C, H, 1944, Fuktighetens absorption och vandring i byggnadsmaterial. (lngenjörsförlaget.) Tek­ nisk Tidskrift, okt. Stockholm. 19 Johnson, A l, 1953, Strength, Safety and Economical Dimensions of Structures. (Statens nämnd för bygg­ nadsforskning.) Stockholm. 20 · Joy, F~ A-&wilson, A G, 1965, Stan-dardization of the dish method for measuring water vapour transmission. (Reinhold publishing corporation.) Humidity and Mois­ ture. Vol. 4. New York. 21 Krischer, O & Rohnalter, H, 1940, Wärmeleitung und Dampfdiffusion in feuchten Gutern. (VOl.) Forschungs­ hett 402. Dusseldorf. 22 Krischer, O, 1941, Wärmeleitung und Dampfdiffusion in Kälteschutzstoffen. (Verein Deutscher lngenieure), Wär­ me- und Kältetechnik nr 1, årg. 3. Dusseldorf. 23 Krischer, O, 1963, Die wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik. (Springer Verlag.) Berlin. 24 Lewis, W, K, 1922, The evaporation of a liquid into gas. (American society of mechanical engineers.) Trans­ actions 44. New York. 25 Lundgren, S, A, 1967, Träskivor som byggnadsmaterial. Del 1. Akademisk avhandling vid Tekniska högskolan i Lund (LTH.) Nyköping. 26 Lund-Hansen, P, 1967, Fukttransport i byggmaterialer. (Danmarks tekniske h0jskole. Laboratoriet for varmeiso­ lering.) Meddelelse nr 15. Köpenhamn. 27 Luikow, A V, 1966, Heat and Mass Transfer in Capillary­ porous Bodies. (Pergamon Press Ltd.) Oxford. 28 Lykow, A W, 1958, Transporterscheinungen in kapillar­ porösan Körpern. (Akademie Verlag.) Berlin. 29 U.ick, W, 1964, Feuchtigkeit. (R Oldenburg.) Munchen­ Wien. 30 Löfstedt, B, E, 1965, Inomhusklimatets fysiologi och hygien. (Statens institut för byggnadsforskning.) Rap­ port 24. Stockholm. 31 Meyer, F, V & Nielsen, K, F, C, 1957, Svind hos beton. (Nordiska betongförbundet.) Nordisk Betong 2. Stock­ holm. 32 van Minnen, J & Vos, B, M, 1965, Distribution and transport of water in porous materials. (Institute TNO for building materials and building structures.) Report No. 11-8. 33 Monfore, G, E, 1963, A small Probe-Type Gage for Measuring Relative Humidity. (PCA.) Journal of the PCA Research and Development Laboratories. Skokie, III. 34 Nevander, L, E, 1964, Fuktproblem. (Byggmästarens förlag.) Handboken. Bygg 3 :e uppl. Band IV, kap. 612. Stockholm. 35 Nevander, L, E, 1968, Fuktproblem i byggnader med befuktad luft. (AB Lättbetong.) Lättbetong 3. Stock­ holm. 36 Nielsen, A 1968, Krypning hos högtrycksånghärdad gasbetong. (Tekniska högskolan i Lund. Institutionen för byggnadsteknik.) Bulletin 4. Lund. 125 126 37 Penner, E, 1965, Suction and its use as measure of moisture contents and potentials in porous materials. (Reinhold publishing corporation.) Humidity and Moisture. Vol. 4. New York. 38 Pihlajavaara, S, E, Nates on the drying of concrete. (State institute for technical research.) Report Series III-Building 74. Helsinki. 39 Philip, J, R & de Vries, D, A, 1957, Maisture movement in porous materials. (The American geophysical union.) Transactions 38. Washington. 40 Purins, E, 1964, Lättbetong, bestämning av hållfasthet och några inverkande faktorer. (Chalmers tekniska hög­ skola. Institutionen för byggnadsteknik.) Göteborg. 41 Purins, E, 1969, Jämviktsfukten vid olika relativa luft ­ fuktigheter och av fuktändringen i materialet orsakade deformationer hos olika byggnadsmaterial. (Chalmers tekniska högskola. Institutionen för byggnadsteknik.) Göteborg. 42 Ronge, H, 1961, Bostadsklimat i murverkshus och be­ tonghus. (Statens råd för byggnadsforskning.) Hand­ lingar 38. Stockholm. 43 Rose, D, A, 1963, Water movement in porous materials. Part 2. (British Journal of applied physics 14.) London. 44 Ruettgers, A, Vidal, E, N & Wing, S, P, 1935, An in­ vestigation of the permeability of mass concrete with particular reference to Boulder Dam. (ACI.) Proceedings vol. 31. Detroit. 45 Saare, E & Jansson, l, 1961, Measurement of thermal conductivity of mo ist porous building materials. (R l LEM.) Symposium on lightweight concrete.-Göteborg. 46 Schirmer, R, 1938, Die Diffusionszahl von Wasserdampf­ Luftgemischen und die Verdampfungsgeschwindigkeit. (Z VOl.) Beiheft Verfahrenstechnik 6. Dusseldorf. 47 Schoefield, R, K, 1935, The pF of water in soil. (Trans­ action of 3rd international congress of soil science.) No. 2. Oxford. 48 Sneck, T, 1961, Korrosion av järn och stål ingjutet i betong. (Nordiska betongförbundet.) Nordisk Betong 1. Stockholm. 49 Thunell, B, 1960, Trä, dess byggnad och felaktigheter. 2 uppl. (Byggstandardiseringen.) Stockholm. 50 Tveit, A 1964, Fukt og fukttransport i poröse materialer. (Norges byggforskningsinstitutt.) Rapport 39. Oslo. 51 Tveit, A 1966, Measurement of moisture sorption and moisture permeability of porous materials. (Statens in­ stitut för byggnadsforskning.) Rapport 8. Stockholm. 52 Varnbo, B, 1966, Slagregn. (Svenska Riksbyggen.) Handling nr 14. Stockholm. 53 Voigt, H, Krischer, O & Schauss, H, 1940, Die Feuchtig­ keitbewegung bei der Verdunstungstrocknung von Holz. (Springer Verlag.) Holz als Roh- und Werkstoff 3, p. 305-311. Berlin. 54 Vos, B, H, 1965, Non-steady-state method for the determination of moisture content in structures. (Rein­ hold publishing corporation.) Humidity and Moisture. Vol. 4. New York. 55 Vos, B, H, 1965, Theoretical and experimental investi­ gation inta the termo-hygric behaviour of a cavity wall. Maisture problems in buildings. (RILEM/CIB.) Pro­ ceedings from symposium. Helsinki. 56 Vos, B, H, 1967, Condensation in structures. (TNO.) Report B 1-67-33. Delft. 57 Vos, B, H & Tammes, F, 1968, Flow of water in liquid phase. (TNO.) Report Bl-68-38. Delft. 58 Warris, B, 1963, The influence of air-entrainment on the frost-resistance of concrete. (Svenska forsknings­ institutet för cement och betong.) Handlingar 35. Stockholm. 59 Whiteside, T, M & Sweet, 1950, Effect of water satu­ ration in concrete freezing and thawning tests. (Highw. Res. Board.) Proc. Washington. 60 Wormald, R & Britch, A L, 1969, Methods of measuring moisture content applicable to building materials. Building Science 3. Oxford. 127 Bilaga BETECKNINGAR OCH DEFINITIONER Be- Benämning och Sl-enhet Annan enhet teck- definition och omräk- ni ng ningstal a temperaturledningstal m2/s 3600 m2/h A yta m2 B ~-d Biots tal, B = - k p c vattenånghalt, c = mv v kg/m3 1000 g/m3 c u-u fuktpotential, c = e 1 Uo- Ue c kapacitans F Cp specifikt värme vid J/kg· grad 239 ·1 O-Bkcal/ konstant tryck kg· grad el kapillaritetsta l, G = el . Vi kg/m2 . sl/2 3,6 · 1 O kg/m2 hl/1 d tjocklek m D diffusionskonstant fö( .. m2/s vattenånga i luft m f fukthalt, f= ~ kg/m3 V torr F fri energi J 0,239 kcal F o k . t Fouriers tal, Fo = _p__ d2 g f u ktfl öd est ä t h et kg/m2 ·s 3,6 · 1 06 g/m2· h g tyngdkraftens accelera- m/s2 tio n 128 (Forts.) Be- Benämning och Sl-enhet Annan enhet teck- definition och omräk- ni ng ningstal G fuktproduktion kg/s 3,6 . 106 g/h G fuktmängd per ytenhet kg/m 2 103 g/m2 h sughöjd, stighöjd m H höjdskillnad m k permeabilitetskoefficient kg/m f" k dP or vatten, g = - - · - YJ dx k värmegenomgångstal W/m2 ·grad 0,86 kcal/m2 • h ·grad k a luftgenomsläpplighet, m4/N ·s 3,54. 104 L=- ka. dP m /h· mm vp d x k p proportionalitetskoeffi- m2/s 3600 m2/h cient relaterad till potentialen C k u proportionalitetskoeffi- m2/s 3600 m2/h cient relaterad till fuktkvoten du g=- ku·g·- d x k ve permeabilitet för vatten- m2/s 3600 m2/h o k dc anga, g = - ve . - d x kvp permeabilitet för vatten- kg· m/N· s 4,8 · 1 os g/m2 • o k dp h· mmHg anga, g = - vp . - d x kw proportionalitetskoeffi- m2/s 3600 m2/h cient relaterad till potentialen w, d w g=- kw· dx K ve permeans för vattenånga m/s 3600 m/h Kvp permeans för vattenån9a kg/N· s 4,8 · 1 os g/m2 • h· mmHg 129 (Forts.) Be- Benämning och Sl-enhet Annan enhet teck- definition och omräk- ni ng ningstal l molekylens fria medel- m väglängd l luftfylld porvolym ms/ma L genomströmmande m3/s · m2 3600 m3 /h · m2 luftmängd m massa kg m motståndstalet vid s/m2 0,28 h/m2 kapillärtransport, t=m·h2 M molekylvikt kg/kmol n ventilation 1/h N nederbörden på kg/m2 horisontell yta p vattenångans partial- N/m2 7,5 ·1 o-3mmHg tryck p tryck N/m2 10,2 ·10-6 kp/cm2 P o atmosfärtryck N/m2 pk porundertryck, kapillär- N/m2 undertryck q värmeflöde W/m2 0,86 kcal/m2 · h r kapillärradie m r ångbildningsvärme J/kg 0,24 ·1o-s kcal/kg R allmänna gaskonstanten J/kmol· K 0,24 ·1o-s -- ~-------------- -- --~- - -~~-- -- ---~~------ kc;al/~lllol · K R elektrisk resistans Q s vattenmättnadsgrad 1 W t s=--- Wr+ 1 s slagregnsmängd kg/m2 t tid s h T absolut temperatur K u fu ktkvot, u = m w kg/kg viktprocent mtot- mw 130 (Forts.) Be- Benämning och Sl-enhet Annan enhet teck- definition och omräk- ni ng ningstal v hastighet m/s v volym ma w kapillärpotential, J/kg 0,24. 1 o-a pk W= -+g·h kcal/kg p w vattenmängd ma;ma 1000 l/ma x längdkoordinat x vatteninnehåll, ångkvot, kg/kg X= m v mtot- mv a värmeövergångstal W/m2 ·grad 0,86 kcal/m2 • h· grad f3 fuktövergå n g sta l m/s 3600 m/h 8 temperaturledningsfaktor J/kg· grad 0,24. 1o-a kcal/kg · grad € töjning % € ytspänningens tempera- N/m· grad 102 dyn/cm· k ff · da tur oe ICient, € = - d& grad TJ dynamisk viskositet Ns/m2 1 O dyn · s/cm2 {} temperatur o c () randvinkel rad 57,4 grader ;\ värmeledningstal W/m ·grad 0,86 kcal/m · h· grad p densitet kg/ma 10-a g/cm2 a ytspänning N/m 102 dyn/cm a spänning N/m2 10,2. 10-6 kp/cm2 rp relativ fuktighet, rp = ~ 100% C s if; mättningsgrad, if; = .!!.. 1 X s 131 (Forts.) Index a luft a absorberad d diffusion drag dragning e jämvikt f frysbar g tyngdkraft i inne k konvektion k kritisk (i samband med fukt) kap kapillär kon d kondensation kr krypning k rit kritisk (i samband med frost) m medeltal o begynnelsetillstånd part partia l r regn s mättnad s strålning torr torr (vid 1 05° C) to t total u ute v ånga v vägg w vatten y ytteryta 132 Institutionerna för byggnadskonstruktionslära, byggnadsma­ teriallära och byggnadsteknik l skulle ungefär samtidigt planera sin forskning och undervisning vid den nya Tekniska Högskolan i Lund. Initiativet togs till föreliggande program­ utredning om behovet av byggnadsteknisk fuktforskning . Ut- i""·· . redningen har finansierats genom anslag från statens råd för ~· ··.·· • byggnadsforskning . l utredningen behandlas fuktproblemen i analogi med håll ­ fasthetstekniska problem. Huvudmomenten i skriften är fukt­ källor, fuktmekanik, tillåtna fukttillstånd och dimensionering. Vidare behandlas metoder för mätning av fukt samt kort­ fattat några tillämpade fuktproblem. Programskriften innehåller slutligen en förteckning över forsk­ ningsuppgifter och beräknade kostnader för de projekt som ansetts vara så angelägna att de bör igångsättas under den närmaste femårsperioden . Pris 18 kronor Distribution: Svensk Byggtjänst Box 1403, 111 84 Stockholm Programskrift 12 Statens råd för byggnadsforskning