Luonnonkivilaatan kiinnittäminen betonielementtiin

Abstract

Keväällä 1983 aloitettiin kahden kohdeyrityksen ja TTKK:n talonrakennustekniikan osaston välillä yhteistyö luonnonkivipintaisten elementtien valmistamiseen tarvittavan tiedon lisäämiseksi. Aluksi etsittiin ajateltavissa olevia kiinnitysmenetelmiä alalta olevan ulkomaisen ja kotimaisen materiaalin avulla ja kartoitettiin Suomen rakennuskivivalikoimaa; selvityksien pohjalta valmistettiin sekä luonnonkivipintaisia-betoni sandwich- että kivilaattaulkokuorisia sandwich-koe-elementtejä. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää keskeisimpien rakennuskivien vaatimat kiinnitysmenetelmät ja esittää niiden valintaa ja suunnittelua käsittelevä yleisohje. Samoin tarkasteltiin luonnonkivipintojen tärkeimpiä rakenneyksityiskohtia, mm. saumojen ja tuuletuksen merkitystä kivilaatan kiinnittymiseen. Analysointimenetelmänä käytettiin tartuntalujuuskokeita ennen ja jälkeen pakkasenkestävyyskoetta, joka toteutettiin 50:n jäädytys-sulatuskertana kehitetyllä koelaitteistolla. Tartuntalujuuskokeet käsittivät sekä koko kivilaatan vetokokeita että alueellisia tartuntakokeita Hinderson-vetolaitteistolla. Kivilaattaulkokuorisia sandwich-elementtejä kuormitettiin leikkauskokeessa. Tutkimuksissa havaittiin, että pitkäaikaiskestävyydeltään luotettavin menetelmä luonnonkivilaatan kiinnittämiseksi betonisandwich-elementtiin on terästappikiinnitys. Kivilajien käyttökriteerinä on lähinnä kestävien porausreikien työstämismahdollisuus, joka edellyttää laatoilta vähintään 25 mm:n vahvuutta. Graniittilajien lisäksi soveltuvia kivilajeja tälle menetelmälle ovat mm. kvartsiitti, kyhmyliuske ja vuolukivi. Kustannustekijöiden kannalta edullisimmat laattakoot ovat n. 0,1 - 1,0 m , mutta huomattavasti niitä suurempiakin kivilaattoja kyetään kiinnittämään terästapeilla. Yli 0,5 m2:n laatoilla on turvallista käyttää saumausmateriaalina umpisoluista saumanauhaa ja kestoelastista saumausmassaa. Koestuksista ilmenee myös, että useimpien kivilaattojen ja niiden päälle valettavan betonin välille ei betonin kuivuessa kehity riittävän mekaanisia ja kemiallisia sidoksia. Pakkasen kestävyyskokeen perusteella kivilaatan ja betonin erilaisesta lämpölaajenemisesta ja kosteuden tiivistymisestä kivilaatan ja betonin rajapintaan aiheutuvat voimat murtavat sidokset, toisaalta kivilaattoja ympäröivien saumojen kiinnittymiskykyyn luottaminen on varsin epävarmaa yli 1 M x 3 M mitat ylittävillä kivilaatoilla. Kokeiltavista kivilajeista vain palamarmorin ja betonin välillä oli riittävä tartunta vielä pakkasenkestävyys kokeen jälkeenkin. Julkisivuelementti on mahdollista valmistaa myös kiinnittämällä kivilaatat eristekerroksen lävitse betonisisäkuoreen lattateräksillä. Kivilaatta ulkokuoristen koe-elementtien leikkauskuormituksessa saavutettiin käytetyillä kiinnikkeillä yli 20-kertaisia varmuuksia murtokuormaan verrattuna. /Kir09