Kompozyt wapienno-konopny jako materiał ścienny spełniający wymagania zrównoważonego rozwoju w budownictwie

Abstract

W związku z zaostrzającymi się przepisami związanymi z ograniczeniem zużycia energii, zwracana jest uwaga na zrównoważony rozwój w budownictwie – na wpływ środowiskowy związany z emisją dwutlenku węgla w całym cyklu życia budynku. Tradycyjne materiały termoizolacyjne, takie jak styropian, pianka poliuretanowa oraz wełna mineralna produkowane są przy wykorzystaniu nieodnawialnych zasobów przyrody. Ich produkcja wiąże się z dużym zużyciem energii oraz emisją dwutlenku węgla. Zasadne jest wykorzystanie materiałów, które wykazują aspekt ekologiczny w całym cyklu życia. Przykładem są niskoprzetworzone materiały oparte na składnikach roślinnych jak np. paździerze konopne połączone ze spoiwem wapiennym, pozyskane lokalnie, co jest zgodne ze zrównoważonym rozwojem. Problemem naukowym pracy jest ocena możliwości zastosowania kompozytu wapienno-konopnego w ścianach zewnętrznych budynków na przykładzie wieloaspektowych badań. W części studialnej omówiono zagadnienia związane ze zrównoważonym rozwojem w budownictwie oraz wpływ środowiskowy wykorzystania konopi w budownictwie. Omówiono również zastosowanie konopi w budownictwie, charakterystykę kompozytu wapienno-konopnego, techniki budowania, a także przykłady budynków wykonanych z wykorzystaniem konopi. Opisano także zjawiska cieplno-wilgotnościowe występujące w przegrodach budowalnych. W części badawczej przystąpiono do rozwiązania problemu naukowego i osiągnięcia postawionych celów szczegółowych za pomocą badań fizyko-mechanicznych własnych receptur kompozytu oraz analizy cieplno-wilgotnościowej przegród ściennych z wybranych kompozytów badanych w pracy. Przeprowadzono zależności pomiędzy zmiennym składem kompozytów, a ich właściwościami. Różnicowano składniki spoiwa oraz proporcje spoiwa do wypełniacza. Zbadano także wpływ częściowego zastąpienia paździerzy konopnych perlitem ekspandowanym i paździerzami lnianymi na właściwości. Kompozyty wykazały niską gęstość objętościową, wysoką porowatość, niską przewodność cieplną oraz wysoką nasiąkliwość. Charakteryzują się niskimi parametrami mechanicznymi, jednak założeniem w pracy było wykorzystanie kompozytów jako materiałów wypełniających, nienośnych. Rodzaj oraz frakcje paździerzy konopnych, a także obecność innych wypełniaczy wpływają na właściwości kompozytu. Drobne frakcje paździerzy zadecydowały o wzroście zapotrzebowania na spoiwo, perlit wpłynął m.in. na zmniejszenie przewodności cieplnej i nasiąkliwości, a paździerze lniane m.in. na wzrost wytrzymałości Wykorzystując kompozyt wapienno-konopny jako materiał ścienny możliwe jest wyeliminowanie ryzyka kondensacji powierzchniowej oraz międzywarstwowej, z uwagi na niski opór dyfuzyjny oraz przewodnictwo cieplne kompozytu. Elementy drewniane stanowiące konstrukcję w przegrodach wykonanych z kompozytu stanowią niewielki mostek termiczny. Przy grubości warstwy kompozytu około 400 mm możliwe jest spełnienie obecnych wymagań cieplnych stawianych ścianom zewnętrznym. Na podstawie dokonanego przeglądu literatury oraz przeprowadzonych badań stwierdzono, że możliwe jest wykonanie kompozytów na bazie paździerzy pozyskanych z plonów polskich upraw oraz ogólnie dostępnych składników spoiwa na bazie wapna hydratyzowanego. Właściwości przebadanych kompozytów są porównywalne do kompozytów opisanych w literaturze, przygotowanych na innych rodzajach paździerzy oraz spoiwie komercyjnym. Autorskie modyfikacje receptur umożliwiły uzyskanie zróżnicowanych właściwości kompozytów. Nie jest zatem konieczne stosowanie wyłącznie certyfikowanych produktów sprzedawanych jako przeznaczone do tego rodzaju budownictwa.