Renere teknologi til undgåelse af biologisk vækst på murværk, tegl- og betontage

8 Materialer og materialeegenskaber

8.1 Materialer
8.2 Materialeegenskaber
8.3 pH
8.4 Densitet
8.5 Vandoptagelse/minutsugning
8.6 Fordampningshastighed
8.7 Næringsstoffer
8.8 Overfladens ruhed
8.9 Porøsitet

8.1 Materialer

Projektet omfatter følgende materialer:
murværksmaterialer inkl.:
- teglsten
- kalksandsten
- natursten
- fugemørtel
- pudsmørtel
- kalkede murværksoverflader
- malede murværksoverflader
tegltagsten
betontagsten

Der er i projektet dog især fokuseret på teglsten, tegltagsten og betontagsten.

I delrapporten "Undersøgelser af forekomster" gives en kort beskrivelse af de materialer, som projektet omfatter. Formålet med beskrivelsen er at give en overordnet forståelse for produktionsprocesser og materialeegenskaber.

8.2 Materialeegenskaber

Følgende materialeegenskabers er udvalgt til vurdering af deres betydning for vækst:
pH
porøsitet
densitet
vandoptagelse
minutsugning
fordampningshastighed
næringsstoffer
overfladens ruhed.

8.3 pH

Vurdering af pH

pH er vurderet på flere måder i projektet:
ved måling på en 10% vandig opslemning af formalet materiale.
for cementholdige materialer( mørtel, kalksandsten, beton) er pH vurderet udfra karbonatiseringsgraden i de undersøgte områder af materialerne.

Typiske niveauer for pH

Tegl

pH i tegl ligger typisk omkring 8-10 for rødt tegl og 9-10 for gult tegl.

Mørtel

pH i mørtel er stærkt basisk ved opførelsen, men efterhånden som mørtlen karbonatiserer falder pH til ca. 8.

Beton og kalksandsten

Ligeledes vil pH i beton og kalksandsten være stærkt basiske (pH 12-14) som nye.

På en tilfældig udvalgt kalksandsten leveret fra værk er pH i en 10% opslemning målt til 11,1.

Efterhånden som karbonatiseringen sker vil pH falde til ca. 8.

Den yderste overflade (0,1 mm) af stenens overflade vil normalt meget hurtigt være karbonatiseret. Derefter vil karbonatiseringshastigheden falde væsentligt.

Granit/gnejs

pH i granit/gnejs er ikke målt i projektet.

8.4 Densitet

Følgende skema angiver typiske intervaller for de relevante materialers densitet:

Tabel 8.1:
Typiske niveauer for nettodensitet:

Materialer:

Typisk niveau
kg/m3

Tegltagsten

Rød

1830-1960

Gul

1780-1990

Teglsten

Røde blødstrøgne

1800-1900

Røde maskinsten

1800-2000

Gule blødstrøgne

1700-1800

Gule maskinsten

1700-1800

Betontagsten

2100-2200

Kalksandsten

1700-1800

Muremørtel

1800-2030

Granit/Gnejs

2530-2780

8.5 Vandoptagelse/minutsugning

Ved vandoptagelse forstås den vandmængde, stenen optager på 2 døgn i procent af stenmassens rumfang, idet stenen i det første døgn er nedsænket halvt og i det andet døgn helt i vand.

Tabel 8.2:
Typiske niveauer for vandoptagelse:

Materialer:

Typisk niveau i vægt%

Tegltagsten

Rød

10,7-11,8

Gul

8,4-16,5

Teglsten

Røde blødstrøgne

10,8-11,9

Røde maskinsten

10,5-11,6

Gule blødstrøgne

13,7-16,0

Gule maskinsten

14,9-17,1

Betontagsten

5-6%

Kalksandsten

12,6-13,7

Granit/Gnejs Vægt%

0,1%


Ved minutsugning forstås den vandmængde stenenes liggeflade kan opsuge på 1 minut angivet i masse pr. arealenhed, idet liggefladen er 10 mm under vandspejlet.

Minutsugningen er en parameter der fastlægges for mursten for at vurdere stenens egenskaber med hensyn til at suge vand fra mørtel.

Tabel 8.3:
Typiske niveauer for minutsugning

Materialer:

Typisk niveau, kg/m2

Teglsten

Røde blødstrøgne

1,4-3,0

Røde maskinsten

0,9-3,2

Gule blødstrøgne

1,1-4,1

Gule maskinsten

2,6-4,6

Kalksandsten

0,2-2,0

Granit/Gnejs

Ukendt, Svagtsugende


Det yderste lag af teglstenens overflade betegnes ofte som brandhuden. Betegnelsen er dog lidt misvisende, da laget opstår under formgivningen. Fjernes denne brandhud, ændres stenenes udseende og overfladeruhed. Undersøgelser har dog vist, at stenenes egenskaber mht. vandoptagelse og minutsug for nye sten ikke ændres herved.

8.6 Fordampningshastighed

Fordampningshastighed bestemmes på Teknologisk Institut, Murværk ved en metode der ofte anvendes til at sammenligne fordampningshastighed mellem ubehandlede og overfladebehandlede teglsten.

Metoden gennemføres på følgende vis:

Prøvelegemet tørres til konstant vægt i tørreskab med strømmende luft ved 40±5°C

Herefter forsegles prøvelegemets liggeflader og kopender, således at kun prøvelegemets overfladebehandlede løberside og ubehandlede løberside er frie.

Prøvelegemet vejes og lagres derefter 3 døgn helt nedsænket i vand.

Efter vandlagringen vejes prøvelegemet atter, og dets bagside (den ubehandlede løberside) dækkes med plastfolie og på en sådan måde, at fordampning af vand kun kan ske gennem prøvelegemets overfladebehandlede løberside (se fig. 1).

Figur 8.1

Prøvelegemet vejes atter og anbringes i klimarum ved 20°C og 65% relativ luftfugtighed med den overfladebehandlede løberside opefter.

Efter bestemte tidsintervaller (typisk efter 1, 2, 4, 7 og 14 døgn) vejes prøvelegemet, og vægttabene tages som udtryk for den vandmængde, der er fordampet ud gennem den overfladebehandlede løberside.

Herefter fjernes plastfolien fra prøvelegemets bagside (den ubehandlede løberside) og anbringes på prøvelegemets forside (den behandlede løberside), og forsøget gentages som ovenfor beskrevet.

8.7 Næringsstoffer

Sammensætning og mængde af næringsstoffer kan variere meget i de forskellige materialer afhængig af råmaterialer og ikke mindst afhængig af evt. behandlinger efter opførsel.

For de materialer, som indeværende projekt omhandler, er det primært følgende stoffer, som man i større eller mindre grad kan forvente at finde i en opløselig form og som kan forventes at give næring til væksten:
natrium
kalium
calcium
sulfat
mangan

herudover kan følgende være relevant
chlorid, hvis murværket er afsyret med saltsyre
fosfor, f.eks. hvis murværket har været renset med et fosforsyreholdigt rensemiddel. Det naturlige indehold af fosfor i dansk rødler er bestemt til ca. 0,1% P2O5 [34]. Hvor meget af dette fosfor, der er tilgængeligt for den biologiske vækst i en form, som væksten kan optage (f.eks. som fosfat), vides ikke.
nitrat, primært gammelt murværk.

8.8 Overfladens ruhed

Overfladens ruhed er vurderet ved hjælp af mikroanalyse af tyndslib.

Ru overflade med fritlagte sandkorn betyder, at den oprindelige overflade er forsvundet (f.eks. ved erosion).

Ru overflade betyder en oprindelig overflade med "bølgetoppe og -dale" og/eller negative porer. Jo større afstand mellem bølgetop og bølgedal og jo mindre afstand mellem 2 bølgetoppe/-dale, jo mere ru er overfladen.

Det er i projektet overvejet, hvorledes man kan lave en kvantitativ vurdering af overfladens ruhed der kan anvendes til fremtidige undersøgelser.

Det foreslås, at der laves en karakteristik med "ruhedsgrad 0-3", hvor 0 angiver en glat overflade, 3 en overflade med fritlagte korn. 1 og 2 er så lidt ru og meget ru med oprindelig overflade, eventuelt karakteriseret ved opmåling af afstanden mellem bølgetop og -bund og mellem 2 bølgedale eller antal bølgetoppe pr. mm i tyndslibet.

I indeværende projekt er ruheden vurderet relativt inden for det enkelte tyndslib/tyndslibsserie.

8.9 Porøsitet

Porøsiteten er vurderet på baggrund af mikroanalyse af tyndslib.

For teglstenene oplyses porøsiteten i procent luft.

For betonstenene oplyses porøsiteten hvor det er muligt både i procent luft og i vand/cement forhold.

Mikroanalyserne er i indeværende projekt alene udført på tegl, beton og en enkelt mørtelprøve.