Kosteudenhallinta puurakentamisessa

1 Yleistä

Rakennuksen kosteudenhallinta on kokonaisuus, joka koostuu kosteusteknisesti turvallisista suunnitteluratkaisuista, rakennusaikaisesta kosteussuojauksesta, rakenteiden hallitusta kuivattamisesta sekä rakennuksen oikeanlaisesta käytöstä ja huollosta. Taulukossa 1 on esitetty seikkoja, joihin tulee kiinnittää huomiota jo varhaisessa vaiheessa.

2 Suunnittelu

Rakennuksen kosteudenhallinta alkaa rakennuksen ja rakenteiden suunnittelusta. Rakentamisvaihetta varten kohteelle laaditaan aina kosteudenhallintasuunnitelma. Ohjeistus suunnitelman laatimiseen on esitetty standardissa

SFS 5978 Puurakenteiden toteuttaminen. Kosteudenhallintasuunnitelma kattaa koko prosessin rakennusosien valmistuksesta asentamiseen ja valmiiseen rakennukseen.

3 Ilmasto-olosuhteet

Rakennuksen kosteudenhallintaa suunniteltaessa tulee aina kiinnittää huomiota paikallisiin ilmasto-olosuhteisiin. Sääsuojaamaton rakennustapa, jota käytetään esimerkiksi Keski-Euroopassa, ei tavallisesti sovellu ilmasto-olosuhteistamme johtuen käytettäväksi Suomessa. Kuten seuraavista kuvista havaitaan, poikkeaa esimerkiksi Itävallan kosteus- ja lämpötilaolosuhteet huomattavasti Suomen olosuhteista.

Puun kosteuspitoisuuden kasvu ei edellytä aina puun kastumista, vaan se tapahtuu myös ilman suhteellisen kosteuden kasvaessa, koska puu pystyy vastaanottamaan kosteutta ympäröivästä ilmasta. Mikäli puun kosteuspitoisuus on lähtökohtaisesti korkea ja tähän lisätään suoran säärasituksen aiheuttama puun kastuminen, joka ei pysty kuivumaan nopeasti pois, alkaa puun pinnalle muodostua homekasvustoa.

• Olosuhteessa RH 90 % / + 5 °C on puun kosteuspitoisuus noin 22 %
• Olosuhteessa RH 80 % / + 5 °C on puun kosteuspitoisuus noin 17 %

4 Kosteussuojausmenetelmät

Varastoinnissa, kuljetuksessa ja rakennustyömaalla rakennusosien kosteutta hallitaan suojauksilla, joilla estetään rakennusosien kastuminen siten, että kosteudenhallintasuunnitelmassa esitetyt tavoitekosteudet säilytetään. Käytettävät rakennusosien ja -tuotteiden suojausmenetelmät valitaan aina tapauskohtaisesti huomioiden käytettävä rakennusjärjestelmä. Standardin SFS 5978 mukaiset suojaustasot on esitetty taulukossa 2. Suojauksen aikana tulee huolehtia rakennusosien ja -tuotteiden tuuletuksesta (esimerkiksi muovisuojausten sisään kertyy helposti kosteutta).

Rakennusosien ja -tuotteiden tie tehtaalta asennukseen tulisi olla mahdollisimman suoraviivainen, jotta vältetään rakennusosien varastointia työmaalla.

4.1 Kosteussuojaus kuljetuksen aikana

Kuljetuksenaikainen kosteussuojaus suunnitellaan tapauskohtaisesti huomioiden kuljetettava tuote. Tyypillisesti kuljetuksenaikaisessa suojauksessa käytetään muovisuojausta. Suojattavan rakennustuotteen koosta riippuen muovisuojauksen yhteydessä työmaalle kerääntyy merkittäviä määriä muovijätettä. Suurelementtien yhteydessä muovijätteen määrää voidaan vähentää kuljettamalla elementit suojapeitteellisellä rekalla. Tilaelementtien yhteydessä on suositeltavaa pyrkiä käyttämään pressusuojia, jotka palautuvat tehtaalle uudelleen käytettäviksi.

4.2 Telttasuojaus (ST2)

Telttasuojausta käytetään tavallisesti suurelementtien ja paikalla rakentamisen yhteydessä. Suurelementeillä tarkoitetaan tässä ranka- ja massiivipuurakenteisia tasoelementtejä. Teltassa voi olla siltanosturi, jolloin elementtien asennus on jatkuvaa ja nopeaa. Toinen vaihtoehto on, että teltta on kooltaan niin suuri, että nosturiauto voi toimia teltan sisällä. Kolmas vaihtoehto on, että teltassa on avattava katto, jolloin nosturi on teltan ulkopuolella. Tällöin runkoasennusta ei voida kuitenkaan tehdä sateella.

Telttasuojaus on kustannuksiltaan merkittävä, mutta asiaa tulee tarkastella kokonaisuuden näkökulmasta. Hyvällä työmaatoimintojen suunnittelulla telttasuojauksen avulla rakennusaikaa voidaan lyhentää, koska teltassa rakennustyö on jatkuvaa säästä riippumatta (sade, tuuli, lumi) ja työvaiheita voidaan lomittaa suojaamatonta työmaata enemmän. Esimerkiksi alempien kerrosten sisätyöt voidaan käynnistää, vaikka ylempien kerrosten runkoasennus on edelleen käynnissä. Lisäksi rakennustarvikkeita voidaan varastoida teltassa.

4.3 Suojakatto (ST2)

Suojaustason ST2 mukainen kosteussuojaus voidaan toteuttaa myös rakennuksen päällä olevalla siirrettävällä suojakatolla. Käytännössä tällainen suojaus toimii siten, että runkoasennustyön edetessä suojakatto nostetaan pois ja asennetaan takaisin työvaiheiden edetessä. Riippuen rakennuksen koosta, suojakatto voi koostua useammasta osasta tai se voi olla koko rakennuksen kokoinen. Suojakatto voi olla väliaikainen, jolloin se puretaan työmaan päättyessä tai katto voi olla rakennuksen lopullinen vesikatto.

Suojakatto soveltuu paikalla rakentamisen, suurelementtirakentamisen ja tilaelementtirakentamisen yhteyteen. Erityisesti se on vakiinnuttanut paikkansa tilaelementtirakentamisessa, jossa telttasuojauksen käyttäminen on haasteellista. Kyseisessä tapauksessa haasteita aiheuttaa tilaelementtirakentamisen nopeus sekä tilaelementtien paino. Tavallisesti tilaelementit on asennettu nopeammin kuin suojateltta ja suojateltan mahdollisen siltanosturin nostokapasiteetti ei riitä tilaelementtien nostamiseen.

4.4 Muita kosteussuojausmenetelmiä

Rakennusosakohtainen kosteussuojaus on aina osa kosteudenhallintaa. Rakennusosakohtaista kosteussuojausta tarvitaan aina kuljetusten aikana ja jollain tasolla myös asennuksen aikana, vaikka rakennuksen päällä olisi ST2-luokan suojaus. Tyypillisesti rakennusosakohtaista kosteussuojausta on tehty muovi- ja pressusuojauksella, mutta tähän on nykyisin myös uusia tuotteita. Kuvissa 16 ja 17 on esitetty polypropeenista valmistettu itseliimautuva mikrokuitukangas. Kyseisen tuotteen etuja ovat seuraavat:

• vedenpitävä (sääsuojaus)
• ilmatiivis (voidaan hyödyntää ilmansulkuna ja tuulensuojana)
• vesihöyryä läpäisevä (voidaan jättää rakenteeseen, ei muodosta höyrynsulkua)
• voidaan asentaa tehtaalla tai työmaalla

5 Puurakenteiden kuivumisen aiheuttama halkeilu

Puurakenteisiin syntyy lähes väistämättä pieniä halkeamia puun kuivuessa. Halkeamat ovat tavallisesti puukappaleen pintojen ja katkaisupintojen alueella, koska nämä alueet reagoivat nopeasti vaihtelevaan ilman kosteuteen. Mitä nopeammin ja mitä enemmän kosteutta poistuu puusta, sitä helpommin puuhun syntyy kuivumishalkeamia. Erityisen nopeasti kosteus poistuu katkaisupintojen kautta (syiden suunnassa), jolloin katkaisupinnan läheisyyteen saattaa syntyä jopa puukappaleen läpi ulottuvia halkeamia.

Halkeiluun vaikuttaa myös puukappaleen dimensiot ja syyrakenne. Mitä massiivisempi puukappale on, sitä helpommin siihen syntyy halkeamia kosteuden poistuessa puusta. Mikäli massiivinen puukappale sisältää puun ytimen, on syyrakenne tavallisesti sellainen, että puukappaleen kuivumisen aiheuttamat muodonmuutokset voivat synnyttää jopa pinnasta ytimeen ulottuvia halkeamia. Tavallisesti halkeamat ovat vain esteettinen tekijä, mutta ne voivat aiheuttaa myös lujuusteknisiä ongelmia.

5.1 Liimapuurakenteet

Suuren jännevälin liimapuurakenteissa halkeamat voivat muodostua lujuustekniseksi tekijäksi. Tällaisissa tapauksissa halkeamat ovat yleensä syvyydeltään niin suuria, että ne heikentävät poikkileikkauksen kestävyyttä. Suuret halkea-mat voivat heikentää myös voimaliitosten kestävyyttä. Vanhoissa suuren jännevälin liimapuukannattajissa on havaittu myös lujuusteknistä alimitoittamista, lamellien liimauksen epäonnistumista ja puutteita liiman kosteudenkestävyydessä.

Liimapuurakenteiset hallit ovat tyypillisiä rakennuksia, joissa on havaittu liimapuurakenteiden halkeilua. Halkeilu voi johtua virheellisestä rakennusosien ja liitosten suunnittelusta, mutta tyypillisin liimapuurakenteiden halkeilun aiheuttaja hallirakennuksissa on liian suuri puurakenteen kosteus ja liian nopea puurakenteen kuivuminen. Kuvassa 19 on esitetty tyypillisiä tekijöitä, joiden seurauksena liimapuuhallin rakenteisiin saattaa syntyä halkeamia.

5.2 Kuivumishalkeilun hallinta

Puurakenteiden kuivumishalkeilun hallinta on kokonaisvaltainen prosessi, joka alkaa jo suunnitteluvaiheessa. Halkeiluun voidaan vaikuttaa merkittävästi sekä rakenteellisten tekijöiden hallinnalla että ulkoisten lämpö- ja kosteuslähteiden hallinnalla. Taulukossa 3 on esitetty menetelmiä erilaisten puutuotteiden kuivumishalkeilun hallintaan rakenteellisin keinoin. Perusajatuksena kuivumishalkeilun hallinnassa on kuitenkin puurakenteiden kosteuspitoisuuden pitäminen mahdollisimman tasaisena rakentamisen ja rakennuksen käytön aikana.

Rakenteelliset tekijät

• puutuotteiden rakenne ja muotoilu (lamellipaksuus, lovet, reiät jne.)
• puutuotteiden kosteuspitoisuus (hallittu teollinen kuivaus)
• puutuotteiden pintakäsittely (hidastaa kosteuden imeytymistä ja poistumista puusta)

Ulkoiset tekijät

• rakennusaikaisten kosteuslähteiden hallinta (kuivaketju tehtaalta työmaalle)
• valmiin rakennuksen lämpö- ja kosteusolosuhteiden hallinta (rakennuksen käyttö)

5.3 Puurakenteen kuivaaminen

Puurakenteen kuivaaminen järjestetään siten, että kuivuminen tapahtuu riittävän hitaasti. Mitä massiivisempi puu-rakenne on, sitä hitaammin se tulee kuivata. Nopea kuivaaminen aiheuttaa halkeilua. Käytännössä liian nopeaa kuivumista voidaan hidastaa esimerkiksi rakennusosien muovisuojauksella. Tässä voidaan hyödyntää esimerkiksi rakennusosien kuljetuksessa käytettäviä suojauksia siten, että ne poistetaan asteittain suunnitelmallisesti. Puurakenteen kuivaaminen toteutetaan vaiheittain siten, että kussakin vaiheessa puurakenteen kuivumistavoite on enintään 6 %. Puurakenteiden kuivaamisessa aikataulujen näkökulmasta tulee muistaa, että kuivuminen vie paljon aikaa.

Esimerkki 1
Liimapuurakenteisen hallin harjapalkin mitattu lähtökosteus on 20 %. Harjapalkin kosteus halutaan pudottaa 8 %:iin.
Kuivaaminen täytyy toteuttaa kahdessa vaiheessa, jotta kuivumistavoite 6 % ei ylity.

Vaihe 1
Harjapalkin kosteus pudotetaan 20 %:sta → 14 %:iin luomalla harjapalkin ympärille olosuhde, jossa ilman suhteellinen kosteus on 70…75 % (ks. kuva 20).  

Vaihe 2
Harjapalkin kosteus pudotetaan 14 %:sta → 8 %:iin luomalla harjapalkin ympärille olosuhde, jossa ilman suhteellinen kosteus on noin 40…45 % (ks. kuva 20). 

Lähteet ja lisätiedot

/1/ SFS 5978 Puurakenteiden toteuttaminen 2014.
/2/ Puurakenteiden halkeilun hallinta, VTT, 2006.