Maanvastaisten alapohjarakenteiden kosteustekninen toimivuus

Abstract

Maanvastaisten alapohjarakenteiden lämpö- ja kosteusolosuhteet poikkeavat rakennusvaipan muiden osien toiminnasta. Alapohja on rakenteena kosketuksissa lämpimien ja kosteiden täyttö- tai pohjamaakerrosten kanssa. Alapohjaa ympäröivissä tavanomaisissa olosuhteissa täyttö- tai pohjamaa muodostuu lähes aina kosteuslähteeksi yläpuolisille rakenteilla. Kosteuden sitoutumis- ja siirtymismekanismit ja etenkin siirtyvän kosteuden määrät riippuvat rakenteeseen muodostuvasta lämpötilakentästä ja tästä syystä lämpötilaan ja kosteuteen liittyviä ilmiöitä tulee tarkastella yhdessä.

Täyttökerrokset ovat joko suoraan tai välillisesti yhteydessä maapohjan suuriin vesivarastoihin, pohja- tai orsivesiesiintymiin ja vajovesikerroksiin. Hienoaineksia sisältävä karkearakeinen maakerros pystyy kapillaarivoimien avulla kuljettamaan suuria määriä vettä näistä lähteistä paitsi ylöspäin, myös vaakasuunnassa. Vajovesikerroksesta vaakasuunnassa etenevän kapillaaririntaman etenemänopeus 2 lk salaojasoran vaatimukset täyttävässä materiaalissa on noin 30 cm tunnissa ja rintamassa kulkeutuva vesimäärä jopa 150 kg/m3. Veden kapillaarien kulkeutuminen alapohjarakenteisiin liittyvissä maakerroksissa tuleekin aina estää karkearakeisella ja riittävän paksulla veden kapillaarisen liikkeen katkaisevalla kerroksella. Täyttökerrosten huokosilman suhteellinen kosteus on käytännössä aina lähellä kyllästyspitoisuutta RH = 100 %, johtuen massan huokosrakenteen yhteydestä vesilähteisiin sekä vajo- ja kapillaarivesien kulkeutumisesta maakerroksissa. Lämmitetyissä rakennuksissa täyttökerrosten lämpötila on noin +15…+17°C -astetta riippuen käytetystä eristepaksuudesta ja sisälämpötilasta. Täyttökerrosten lämpötilakäyttäytyminen noudattaa melko tarkasti yläpuolisten tilojen ja laatan lämpötilamuutoksia, eikä ulkolämpötilojen vuodenaikaisvaihtelulla ole juurikaan vaikutusta täyttökerrosten lämpötiloihin.

Alapohjan, kuten kaikkien rakennuksen ulkovaipan osien yli muodostuu lämpötila- ja kosteusero, joka pyrkii tasaantumaan virtauksena rakenteen läpi. Lämpimän ja kostean täyttökerroksen (Tt ≈ +16°C, RHt ≈ 100 %) huokosilman vesihöyrypitoisuus on suurempi kuin tavallisen huoneilman vesihöyrypitoisuus (Ts ≈ +20°, Rhs = 20...40%). Tästä syystä alapohjarakenteen diffuusiovirta kulkee lähes poikkeuksetta pohjamaasta ylöspäin kohti kuivempaa huoneilmaa, jolloin rakenteeseen tiivistyvän kosteuden tai jonkin materiaalikerroksen kriittisen kosteuden ylittymisen riski kasvaa. Useissa tapauksissa alapohjarakenteen kriittisin kohta on pinnoitteen alapinta, mikäli käytetty pinnoitemateriaali on liian tiivis.

Maanvastaisten alapohjarakenteiden kosteusteknisessä suunnittelussa tulee tarkastella kolmea tilannetta:

1. Rakenteen kuivumisvaihe, jolloin rakennuskosteuden on päästävä kuivumaan valetusta laatasta joko pohjamaahan tai huoneilmaan. Tällöin rakenne itsessään toimii kosteuslähteenä.

2. Käyttötila, jolloin lämmin ja kostea pohjamaa ja täyttökerrokset toimivat kosteuslähteenä yläpuoliselle lattiarakenteelle. Rakenteen suhteellisen kosteuden nousu ja tiivistymisriski tulee ottaa huomioon kosteusteknisissä tarkasteluissa ja rakenteen on pystyttävä haihduttamaan maasta nouseva kosteus.

3. Vauriotilanteessa (esim. putkivuoto) kosteuslähde on rakenteen sisällä ja rakenteeseen päässeen ylimääräisen veden on päästävä poistumaan joka pohjamaahan tai huoneilmaan.