ÉPÍTÉSZET, ÉPÍTÉS
épülettervezés
kivitelezés
felelős műszaki vezetés
ellenőrzés
szaktanácsadás
Koller Miklós: Falszerkezetek építési hibái
A tanulmányban a durvakerámiai falazóanyagokból, azon belül is a tömör égetett agyagtéglából, a kevéslyukú, valamint a nagymértékben lyukas (üreges) téglából falazási technikával készült teherhordó falszerkezetek építési hibáival foglalkozom.

A falszerkezetek építéséhez a falazási technikát - falazóelemek (természetes kő, égetett agyagtégla, stb.) és kötőanyagok fajtájától függetlenül - évszázadok óta használjuk.
Kezdetben a falazatoknak, mint tartószerkezeteknek a méretezése az építési tapasztalatokon alapuló ökölszabályok alapján történt. Sok próbálkozás, épületkár volt egy-egy jól használható szabály mögött, amit azonban csak meghatározott mérettartományban és szerkezeti kialakítás mellett lehetett biztonságosan alkalmazni. Új konstrukció, nagyobb méretek mindig újabb tapasztalatot nyújtottak a szabályok alkalmazhatóságával kapcsolatban. Gazdaságos és biztonságos szerkezetek tervezésére a statika és a szilárdságtan tudományának létrejötte után nyílt lehetőség.
A tervezőnek és építőnek is elsődleges célja a biztonságos szerkezet, amit megfelelő teherbírású falazat építésével lehet elérni. A falazat teherbírását a felhasznált anyagok (falazóelem, habarcs), és a falazásnál alkalmazott kötési mód, a fal mérete (vastagsága, magassága, a tervezett geometriától való eltérése, ferdesége, görbesége), más szerkezetekhez (például födémhez) való csatlakozási módja szabja meg. A falazatokkal szemben ezen kívül további követelményeket is támasztunk: időtállóság, gazdaságosság, hő-, és hangszigetelő képesség, méretpontosság, esztétikai tulajdonságok, stb.
A falazott falszerkezetek heterogén szerkezetek, amelyek falazóelemekből és habarcsból állnak.
A falazatok tulajdonságait és minőségét a felhasznált falazóelemek és habarcsok határozzák meg. Lényeges a köztük való kapcsolat erőssége, a kapcsolati felület nagysága (a habarcshézagok kitöltöttsége), a falazóelemeknek a falazatban való geometriai elrendezése (kötés).

1. Durvakerámiai alapanyagok és gyártástechnológiák. Gyártástechnológiai hibák
A durvakerámiai falazóanyagok mérete változatos, amelyet a tradíció, a gyártástechnológia és az alkalmazott építési technika határoz meg.
A falazóelemek mechanikai jellemzői alapvetően az őt alkotó anyagok mechanikai jellemzőitől, az elemek méretétől, kialakításától függnek. Az átlagos nyomószilárdságukat viszonylag egyszerűen meg lehet állapítani. A nyomószilárdságot a fő teherhordási iránynak, beépítési helyzetnek megfelelően határozzák meg. Ez nem a falazóelem anyagára, hanem a falazóelemre vonatkozik, és így tartalmazza a méretének és a lyuk/üreg kialakításának hatását is.
A durvakerámiai ipar a tömör és kevéslyukú tégla gyártásához téglaagyagot, a soklyukú, ill. vékonyfalú, üreges tégla gyártásához fazekasagyagot használ. Az agyag az agyagásványokon - kaolinit, halloisit, illit, montmorillonit - kívül kvarchomokot, ásványi és szerves anyagokat (földpát, csillám, limonit, kalcit stb.) tartalmaz. Káros alkotórészek az ülepedési járulékok - darabos mészkő, kemény márga, gipsz, kvarc kavics és oldható szulfátok.
A gyártástechnológia folyamata:
- nyersanyagelőkészítés
- formázás-sajtolás
- szárítás
- égetés.
Égetés során az agyag szilárdsága megnő, vízálló lesz. A kiégetett agyag színe a vegyi összetételtől és égetési körülményektől függ - a vasoxidban dús anyagok pirosra égnek és túlégetve egyre sötétebbek, míg a márgás agyag sárgás színű lesz, ill. világosba megy át. A kerámiává válás során a termék műszaki jellemzői annál jobbak lesznek, minél több kristályos és üveges reakciótermék keletkezik anélkül, hogy égetés alatt az anyag nagyon deformálódna. Általában tehát zsugorodásig égetnek, és az égetésnél H2O, CO2, SO3 gázok szabadulnak fel, ill. vízmentes ásványok (oxidcsoportok, vagy különálló oxidok) keletkeznek, az üveges rész pedig alkáli, alkáli-szilikát, vasoxid vegyületből áll.
A gyártás során előforduló hibák:
Az agyagban levő kvarckavics az égetés során más kristálymódosulatba megy át, és ez duzzadással jár. Ennek hatására a tégla az égetés alatt összerepedezik.
A mészkő és kemény márgaszemcsék a tégla leggyakoribb szennyeződései. Ezek a tégla égetése során szintén kiégnek, és mint égetett mész, ill. márga a tégla átnedvesedésekor megoltódnak és megduzzadnak. Ez lepattogzást eredményez.
Az oldható sók a felületen okozhatnak sókivirágzást nedvesség hatására.
Gyártás során, ha a téglát túlégetik, a tégla eltorzul, részben megolvad, üveges felületű lesz (vasas tégla). Nem faragható, a habarcs nem jól tapad hozzá.
Gyenge égetésnél a szilárdsága kicsi, nedvességre meglágyul, könnyen mállik.

2. Kötőanyagok, habarcsok, habarcstechnológiák. A habarcsok hibái
A habarcs általában finomszemcséjű adalékanyagnak, kötőanyagnak és esetleg adalékszereknek, valamint víznek olyan keveréke, amely friss állapotban kenhető vagy önthető, esetleg földnedvesen teríthető, majd később megszilárdulva, hézagkitöltés, ragasztás, adhéziós jellegű elemkapcsolások, felületképzés, burkolás céljaira szolgál.
A habarcs legfontosabb adalékanyaga a 0-4 mm szemnagyságú homok, amely I. - II. osztályúnak minősül 3%, míg III. osztályúnak a legfeljebb 8% agyag-iszap tartalom mellett. Az előírások szerint homlokzatvakolatokhoz legalább 2/3 részben folyami homokot kell használni. A rossz minőségű homokkal készített habarcs vakoláshoz használva sok kötőanyagot igényel, és idő előtt tönkremegy. Felhasználása falazatokban is kerülendő. Bányahomokjaink minősége sokszor csak mosással válik elfogadhatóvá.
Habarcsokhoz használható a homokon kívül perlit, horzsakő, duzzasztott agyag, agyagpala is.
A habarcsok a felhasznált kötőanyagok szerint:
- mészhabarcsok
- cementhabarcsok
- gipsz és gipszes habarcsok lehetnek.
Mészhabarcsokban kötőanyagként csupán építési mész (mészpép, porrá oltott mész (mészhidrát), vagy őrölt égetett mész) szerepel.
Javított mészhabarcsok azok, amelyekben kötőanyagként az építési mészen kívül hidraulit vagy 200 kg/m3-nél kevesebb portlandcementtel egyenértékű cement is van.
Cementhabarcsokban legalább 200 kg/m3 portlandcement, illetve ezzel egyenértékű heterogén cement és legfeljebb 0,1 m3/m3 mészpép van.
Gipszes habarcsok azok, amelyekben kötőanyagként építési mészen kívül 200 kg/m3-nél kevesebb gipsz van.
Gipszhabarcsnak nevezzük azokat, amelyeknek a fő kötőanyaga gipsz és egyéb kötőanyagot (meszet) ennél kisebb mennyiségben tartalmaznak.
A habarcsoktól elsősorban szilárdságot (beleértve a tapadást is), rugalmasságot, és térfogatállóságot kívánunk meg. A habarcs hibáit többnyire szemrevételezéssel, vagy egyszerű ellenőrzéssel meg lehet állapítani.
A habarcshoz használt anyagok hibái:
- a homok nem megfelelő szemeloszlású, a megengedettnél nagyobb iszap és agyagtartalmú, a vakolt felületen kivirágzást okozó káros sókat tartalmaz;
- a rosszul tárolt darabos égetett mész szétporlik, szaporátlan, kötőerejéből veszít. A helytelenül égetett mészből az előírt mennyiségnél többet kell adagolni;
- a cementfelhasználás során a habarcs készítéséhez kis szilárdságú cementet kell használni, mert a nagyszilárdságú cement az előírás szerinti mennyiségben az adalékanyag cementpéppel való bevonására a kis mennyiség miatt képtelen;
- a víz PH értéke eltér a semleges értéktől, és/vagy szerves anyagokat tartalmaz.
A habarcskeverés hibái:
- a megkevert habarcs gyakran sovány, kevés benne a kötőanyag, nehezen eldolgozható;
- a megkevert habarcs kövér, sok kötőanyagot tartalmaz, ezért összerepedezik;
- a falazóhabarcs nem az igénybevételnek megfelelő minőségű, nyomószilárdsága elmarad a szükségestől.
A habarcs jellemzésére is a nyomószilárdságot használjuk. A laboratóriumi körülmények között megállapított érték azonban nem jellemzi a falazatban levő habarcsot, mert például a falazóelemek nedvességelszívó hatását kizárják a vizsgálatból. Megjegyzendő továbbá, hogy vékony habarcsréteg esetén egy csekély mértékű habarcsvastagság-növekedés jelentősen csökkenti a habarcs nyomószilárdságát. A fekvő habarcshézag vastagsága általában 1-1,5 cm, vékonyrétegű, ragasztóhabarcs használatakor ez 1-3 mm.

3. A falszerkezet kialakítása. A kivitelezés minőségének hatása a falazat teherbírására és tulajdonságaira
A falszerkezetet mechanikai viselkedés szempontjából homogén szerkezetűnek tekinthetjük, amennyiben a vizsgált falelem elegendően nagy, és így a vizsgált falelem teherbírását nem az egyik vagy a másik alkotóelem teherbírása, hanem ezek együttese szabja meg.
Általában a falazat fekvő habarcshézagra merőleges nyomószilárdságát tekintjük a falazat egyetlen és megbízható anyagjellemzőjének. A falelem ridegen viselkedik, és a teherbírása függ az alkalmazott habarcs és falazóelem méretétől, nyomószilárdságától. A falelem tönkremenetele a falazóelemekben, a nyomás irányával párhuzamosan kialakuló repedések miatt következik be. Ezek a repedések a falazóelem és a habarcs eltérő összenyomódási tulajdonsága miatt, a falazóelemben fellépő húzás következtében alakulnak ki. A habarcs a falazóelemhez képest "puhább" (E.falazóelem > E.habarcs), így ugyanakkora feszültség hatására nagyobb az alakváltozása, és a Poisson-hatás miatti keresztirányú alakváltozása is. A habarcs és a falazóelem közötti keresztirányú alakváltozás-különbség nem alakulhat ki szabadon, mivel a közöttük levő súrlódási erő ezt gátolja.
A falelem nyomószilárdsága függ a használt falazóelem és habarcs nyomószilárdságától, ezeknek a vastagságától, méretétől, és a kivitelezés minőségétől (habarcsréteg egyenletessége, kitöltöttsége, a falazatban levő falazóelemek eloszlásától, az egész és darab falazóelemek együttes alkalmazásától).
Vékony habarcsréteg a falazóelem nyomószilárdságát teszi dominánssá, nő a falelem nyomószilárdsága. Vastag habarcsrétegnél a habarcs nyomószilárdsága lesz hangsúlyos, vagyis csökken a falelem nyomószilárdsága. Egyenetlen felületű falazóelemnél a túl vékony habarcsréteg kedvezőtlen, mivel nem biztosít megfelelő felfekvést a falazóelemnek és a falazóelemben létrejövő hajlítónyomaték eltörheti a falazóelemet, ami csökkenti a falelem teherbírását.
Növekvő habarcsszilárdság növeli a falelem nyomószilárdságát, de ez legfeljebb R.habarcs / R.tégla = 0,5 arányig jelentős, utána gyakorlatilag nincs változás. Ez azt jelenti, hogy legfeljebb a falazóelem szilárdságának felét elérő vagy kisebb szilárdságú habarcsot érdemes a falazáshoz felhasználni.
Üres álló habarcshézagok esetén a fentiek szerint megállapított szilárdságnak csak mintegy 70%-a vehető figyelembe, de a falazóelemeket a lehető legkisebb hézaggal ("nullhézaggal") kell egymás mellett elhelyezni a falban.
A falelemnek a fekvő habarcshézaggal párhuzamos nyomószilárdsága mintegy 0,2-0,8-szorosa a fekvő habarcshézagra merőleges nyomószilárdságnak. (Az alacsonyabb érték a lyukas falazóelemekre vonatkozik.)
Előforduló, súlyos hiba, hogy a lyukas falazóelemet vízszintesen fekvő lyukakkal falazzák be. Ez igen veszélyes, mert ekkor a falelem teherbírása csak fele, negyede a szabályosan beépített falazóelem teherbírásának.
Karcsú falak esetén figyelembe kell venni a kihajlási jelenséget is. Stabilitásvesztéskor a falazat a nyomás irányára merőlegesen kihajlik, majd hirtelen, minden előrejelzés nélkül, robbanásszerűen tönkremegy. Karcsú falak teherbírását a falazat nyomószilárdságán kívül a fal magasság-vastagság aránya (karcsúság), a megtámasztási módja, a faltengely geometriája határozza meg. A teherbírást csökkenti a falazási hibák következtében létrejövő faltengely ferdeség, görbeség. A faltengely ferdeségét, görbeségét az egyenlőtlen habarcshézagok, a változó minőségű (keményebb, puhább) falazóelemek terhelés hatására létrejövő eltérő alakváltozása okozza.
Tovább csökkentheti a falazat teherbírását a fal-födém kapcsolat kialakítása, amit elsősorban hőtechnikai szempontok határoznak meg. Régen a szélső teherhordó falat is központos nyomásra méretezték. Ez megengedhető volt akkor, amikor teljes falszélességű volt a koszorú. A vasbeton koszorúk erőteljes hőszigetelése miatt a szélső fal külpontosan van terhelve. A külpontos terhelés miatt a szélső fal teherbírása mintegy harmada - fele a központosan nyomott fal teherbírásának.

4. A falazat építésekor leggyakrabban előforduló építési hibák
Nincs elég habarcs a falazóelemek között. A néhány ponton megtámasztott falazóelem a koncentrált erőhatás miatt tönkremehet, csökkentve ezzel a fal teherbírását.
Görbe fal. Oka: gondatlan, görbe vagy ferde falazás, egyenlőtlen habarcshézag-vastagság használata, különböző minőségű (kemény és puha falazóelemek) vegyes alkalmazása úgy, hogy a puhák a falazat egyik oldalára, a kemények a másikra esnek, és így az összenyomódás-különbség meggörbíti a falat. A görbe falban nyíróerő is fellép a függőleges terhek hatására, ami az átkötő téglákat igyekszik eltörni, és így csökken a fal teherbírása.
A falban elszórtan elhelyezkedő kemény és puha (eltérő minőségű) falazóelemek. Hasító hatása van, csökkenti a teherbírást. Ha ekkor az álló habarcshézagok nincsenek kitöltve, az tovább rontja a teherbírást.
Kicsurog a habarcs a hézagokból. Csökkenő habarcskitöltöttség csökkenti a teherbírást. Az üregekbe befolyó habarcs a falazat hőszigetelő képességét is rontja.
Nem kötésben vagy a kötéshez nem elegendő átfedéssel készül a falazat. A falazat teherbírása akár felére is csökkenhet a megfelelő kötésben készülő falazatéhoz képest.
A falazóelem elvonja a habarcsból (javított mészhabarcs, cementhabarcs) a kötéshez szükséges vizet. Így a tervezetthez képest rosszabb minőségű lesz a habarcs, ami csökkenti a falazat teherbírását.
Lyukas falazóelem lyukai a falazat síkjára merőlegesen kerülnek beépítésre. Tilos! Töredékére csökken a falazat teherbírása.
Kisméretű pillér sok faragott falazóelemből készítve. Nem lehet rendes kötést kialakítani, sok a habarcshézag. Bizonytalan a teherbírás.
Hibát okozhat a hézagok habarcskitöltésének hiánya. A függőleges hézag habarcskitöltése megtámasztja a téglát hajlítási törés ellen.
Üreges falazóelemeknél a 30-45% lyuk következtében e kitűnő blokkszilárdságú anyagból csak kis teherbírású fal készíthető a nagyobb méretű üregekbe már bemorzsolódni képes habarcs miatt. A blokkok nagyon méretpontosak s így vékony habarcsréteggel falazhatók. Ez azonban a fal elasztikusságának rovására történik. A fal ridegen törékennyé válik az elasztikusságot okozó viszonylag vastag habarcsrétegek hiányából kifolyólag.

5. A falazat minősége
Teherbírás szempontjából a falazat minőségét a falazat teherbírását befolyásoló tényezőkre vonatkozó előírások határozzák meg. A falazat minőségének megállapításakor figyelembe kell vennünk a falazóelem minőségi osztályát (esetenként a nyomószilárdságát), a falazóelemek méretét, a falban levő törött falazóelemek mennyiségét, a falazóelemek kötési módját, (esetenként a habarcs nyomószilárdságát), a habarcshézag vastagságát és kitöltöttségét. Mindezek együttese határozza meg a falazat minőségét, ez pedig a falelem szilárdságát.
Gyengébb falazóanyagokkal, de jó minőségű falazattal ugyanaz a teherbírás elérhető, mint jó (drágább) falazati anyagokkal, de hanyag kivitelezéssel. Ezt figyelembe véve azonban a falazat minőségének kérdése nem csak tartószerkezeti, hanem gazdaságossági probléma is.
Koller Építészeti és Mérnökiroda     www.kollermiklos.hu
A honlapon található fotók, rajzok és írások a szerző tulajdonjoga. Felhasználásához a szerző engedélye szükséges.
Engedély nélküli továbbközlése szerzői jogot sért!