Förprovning av borgar för en go AV DOCENT BERTIL PERSSON För närvarande pågår en snabb utveckling mot klorfria golvmaterial som alternativ till PVC. Exempel på sådana material är polyolefin och gummi. Kan de nya materialen kombineras med befintliga limtyper utan att problem uppstår för innemiljön? Tål alkalibeständiga lim de påkänningar som förekommer i exempelvis sjukhusmiljö då de används till de nya golvmaterialen? Omfördelas fuktprofilen på ett likartat sätt under ett gummigolv som i ett golv med PVCmatta? Nya golvsystem och produktionsmetoder bör kontrolleras uppbyggda i full skala för att säkerställa golvets goda bestånd i fråga om fukt, kemisk emission och vidhäftning. Innemiljö och golv har stått i centrum för debatten sedan energikrisens dagar på 1980-talet. Då tilläggsisolerades hus och ventilationen ströps till ett minimum vilket medförde att effekten av kemiska reaktioner från golvet på innemiljön blev större än tidigare. Nya golvmaterial har tillkommit vars påverkan på innemiljön i många fall varit okända innan de byggts in i golvsystemen. Golvbranschens Riksorganisation, GBR, har på ett föredömligt sätt tagit fram en provningsmetod för kemisk emission men utelämnat andra bitar av golvet för att provningen skall fungera i en syntes mellan fukt och vidhäftning. Vid sjukhusen i Lund och Trelleborg har pågått ett projekt vars mål varit att med modern materialteknik Betongprover i plåtform med avjämningsmassa, lim och matta. Kanttejp av aluminium för att förhindra fuktläckage. (Foto: Stefan Backe). 10 HUSBYGGAREN, nr 6, november 2002
golvsystem d innemiljö Fig 1 Uppmätt egenemission jämfört med deklarerad egenemission för olika golvmaterial. och nya produktionsmetoder söka eliminera olägenheter för innemiljön av reaktionsprodukter från golvsystemet, främst av 1-butanol och 2-etylhexanol. (Emissioner av 1-butanol och 2-etylhexanol tyder på att en kemisk nedbrytning sker av golvsystemet). Rekommendationer skulle ges härom. Vidare var projektets mål att klarlägga om de nya produktionsmetoderna gav samma fuktfördelning som fås i ett PVC-golv eller om limförbandet kunde ta upp aktuella mekaniska påkänningar lika bra som nuvarande golv med PVC-matta gör. Fig 2 Uppmätta emissioner för provgolv till Lunds lasarett. I fråga om golvmaterial till bostäder och andra lokaler där människor stadigvarande vistas väljs delmaterialen i flesta fall av en arkitekt eller av beställaren. Rekommendationer finns om uttorkning av betongen i golvsystemet samma sak gäller limtyp etc. Dessa föreskrifter följs inte alltid med hänsyn till att tidplanen i första hand skall hållas. Okunskapen är också stor om hur delmaterialen fungerar tillsammans i ett golvsystem. Oftast väljer golvläggaren själv limtyp utan kännedom om dess samverkan med ytbeläggningen i fråga om fukt, kemisk emission och vidhäftning. Arkitekten har till sin hjälp materialdeklarationer, t ex egenemissioner från ytbeläggningen men vet inte hur mattan passar ihop med andra delmaterial i golvet. Ibland överensstämmer mattdeklarationen inte alls med verkligheten (Fig 1) 1. Figur 1 visar egenemissioner som vida översteg varudeklarationens. Vid förprovning av ett golvsystem kan följande steg ingå 2 : Förprovning av golv En förprovning av frostbeständigheten hos betong till broar används sedan många år. Byggaren får i förväg i minsta detalj välja materialparametrar till betongen eftersom små ändringar, t ex av fabrikat på luftporbildare, kan påverka frostbeständigheten på ett förödande sätt. Emissionsmätning med FLEC-utrustning vid SP, Borås. (Foto: Birgitta Ek-Olausson). HUSBYGGAREN, nr 6, november 2002 11
P L AT S B Y G G E Fig 3 Emissioner från PVC-mattorna till Trelleborgs lasarett. TVOC1 = första mätningen av totala emissionsnivån. PT = mattyp. Fig 4 Vidhäftningshållfasthet (Vidh.) och fläkningskraft (Fläk.) hos förprovade golvsystem till Trelleborgs lasarett. 1 = provningsnummer. PU = mattyp. Fig 6 Vidhäftningshållfasthet för golvprover. Beteckningar: FR, MO, PO, PV = mattyp. R = rå betong, S = standard akrylatlim, 2 = inomhushärdning enbart, 1 mån. Fig 7 Fläkningskraft för golvprover. Beteckningar: FR, MO, PO, PV = matttyp. R = rå betong, S = standard akrylatlim, 2 = inomhushärdning enbart, 1 mån. 5 Limning av för objektet valda material med öppettid enligt respektive leverantör. 6 Härdning (RF = 60%, 20 C). 7 Emissionsmätning av tre prover en månad efter mattlimning samt av tre prover efter ett halvt år. 8 Mätning av egenemissioner från golvmaterial. 9 Parallellmätning av RF (fuktprofil, fyra prover). 10 Mätning av RF, vidhäftningshållfasthet och fläkningskraft på prover som tidigare har emissionsprovats. En förprovning ger svar på golvets funktion för de delmaterial som valts. Dessa material används sedan i verkligheten på bygget. Ändringar av material kräver en ny förprovning. Ett provningsprotokoll skall finnas på bygget. Även en ändring av produktionscykel med ändrade tider kräver en omprovning av materialen. Byggaren måste således vara förutseende, ca ett års framförhållning. Databank Givetvis blir det så att entreprenören/ materialleverantören/gbr tillsammans lägger upp en databank med olika kombinationer av golvmaterial. I en del fall kommer denna dock inte att täcka alla de specifika krav som ställs, från bygge till bygge. Dessutom går utvecklingen snabbt på området. Nya golvmaterial dyker upp dagligen, inte minst från utlandet, med resultat baserade på andra provningsmetoder för Forts sid 16 Fig 5 RF i provgolv till Trelleborgs lasarett. 1 = provnummer. PT = mattyp. 1 Bestämning av kortaste härdningstid = kortaste produktionscykel för bygget. 2 Gjutning av betongprover med diameter ca 0,25 m och tjocklek lika med golvets, inklusive eventuellt ingjutet plattbärlag, försänkning för avjämningsmassa, etc. 3 Härdning av provkropparna vid kortaste produktionscykel för bygget. 4 Läggning av primer, avjämningsmassa samt torkning av dessa enligt respektive leverantör 12 Mätning av RF parallellt med emissionsmätningen. Tre mätlinjer och tre mätdjup möjliggör en statistisk analys. Vaisalagivare HMP 44. (Foto: Stefan Backe). HUSBYGGAREN, nr 6, november 2002
Fig 8 ph i avjämningsmassor X, Y och Z på varierande avstånd från ytan dels i luft, dels under PVC-matta 6. Fig 9 Total emissionsnivå, TVOC och 1- butanol + 2-etylhexanol från golvsystem, endera härdade inomhus eller vattenlagrade före limning av ytbeläggning (en månads ytuttorkning). Forts från sid 12 egenemissioner t ex. Åtminstone vid större projekt kommer en förprovning att vara välmotiverat. Tillämpningar Projektet vid Lunds lasarett har tidigare beskrivits i Husbyggaren 3. De vid projektet tänkbara kombinationerna av golvmaterial studerades vid förprovningen. Ett krav från beställaren var en total emissionsnivå, TVOC <100 µg/m 2 h. Detta krav uppfylldes för delmaterialen men i kombinat blev emissionerna mångfalt större, så stora att mätutrustningen på SP i ett par fall inte var tillräcklig, (Fig 2) 3. I ett verkligt fall är det troligt att de sämsta kombinationerna av delmaterial skulle ha lett till problem för innemiljön. Fig 10 Emissioner av 1-butanol + 2- etylhexanol från golvsystem där ytbeläggningen limmad till betongen efter varierande ytuttorkningstid vid varierande vct 8. d = dygn. Genom förprovningen eliminerades dessa delmaterial från objektet till gagn för innemiljön. Vid Trelleborgs lasarett utvidgades provningen till att omfatta golvmaterialens vidhäftning till underlaget, hållfasthet och fläkningskraft 4. Golvet skall inte bara borga för en god innemiljö det skall även ligga kvar efter tusentals överfarter med sjukhussängar på hjul. Vid Trelleborgs lasarett provades endast homogen PVC-matta vilken gav mycket små emissioner, knappt mätbara, med TVOC <100 µg/m 2 h, (Fig 3). Tre parallella prover av samma utförande nyttjades med små resultatskillnader sinsemellan. Detta visar att metoden var relevant. Figur 4 visar vidhäftningshållfasthet och fläkningskraft hos de förprovade golven. Fläkningskraften >1 N/mm är det riktvärde som uppfylldes för bägge golvsystemen. Vidhäftningshållfastheten var däremot mindre för det ena golvet troligen beroende av migration av mjukgörare från PVC-mattan (klibbig yta även efter lång tid). Figur 5, slutligen, visar fuktutvecklingen i Trelleborgsgolven en extremt snabbtorkande betong användes med vattencementtal, vct = 0.35 2, 4. Med detta underlag kunde golvsystemen till Trelleborgs lasarett väljas utan risk för fukt, kemisk emission eller mattsläpp. Utomhuslagring gav bättre vidhäftning Samtliga prover utom åtta lagrades utomhus ett halvt år före det att en eventuell avjämningsmassa påfördes och en matta limmades mot betongen (eller avjämningen i förekommande fall). Under sex månader utomhus utsattes proverna för regn som lakade ur aggressiva alkalier från ytan på betongen. Vid hög RF bryter annars aggressiva alkalier med ett högt phvärde ned ett icke alkalibeständigt lim 5. Detta leder till en minskad vidhäftning mellan underlag och matta 2. Såväl vidhäftningshållfastheten som fläkningskraften blev mindre för de åtta prover som härdades direkt inomhus, en månad i klimatrum, utan föregående urlakning av alkalier än för de åtta prover som utsattes för regn, från och till, under ett halvt år, (Fig 6 7). För ung betong minskade nämligen vidhäftningshållfastheten och fläkningskraften vid RF 92% till mindre än hälften av värdet vid RF 80%. I fuktig miljö angrep alkalierna limmet vilket inte skedde för en torrare betong. För betong som härdats Forts sid 18 Tab 1 Karbonatisering hos betongprover (m m). No Golv Härdning Karbonatisering 21 37RSFR 1/2 år 0 22 37RSMO utomhus 0 23 37RSPO + 1 mån. 0 24 37RSPV inomhus 0 65 75RSFR 0.5 66 75RSMO 0.5 67 75RSPO 1.5 68 75RSPV 1.5 69 37RSFR2 1 mån. 0 70 37RSMO2 inomhus 0 71 37RSPO2 0 72 37RSPV2 0 73 75RSFR2 1 74 75RSMO2 2 75 75RSPO22 1.5 76 75RSPV2 1 Beteckningar: FR, MO, PO, PV = matttyp. R = rå betong, S = standard akrylatlim, 2 = inomhushärdning enbart, 1 mån. 1/2 år). 37 = vct (%). 16 HUSBYGGAREN, nr 6, november 2002
Fig 11 - Emissioner av 1-butanol + 2- etylhexanol från golvsystem där ytbeläggningen limmats till normaltorkande eller snabbtorkande avjämningsmassa, dels med alkalibeständigt lim, dels med standard akrylatlim. Forts från sid 16 utomhus skedde ingen minskning av vidhäftningshållfastheten och fläkningskraften vid RF 92%. Effekten för golvmattan PV (PVC) var dock liten troligen till följd av att mjukgörare migrerade från mattan in i limmet, vilket satte ned limmets hållfasthet även vid låg RF 2. Karbonatiseringen var lika stor för betong som hade härdats utomhus i ett halvt år och för betong som hade härdats i klimatrum inomhus en månad, (Tab 1). Karbonatiseringen kan således inte ha påverkat resultatet. Vid varierande karbonatiseringsdjup kan detta givetvis påverka ph, (Fig 8) 6. Figur 9 visar hur härdningsförhållandena påverkar även emissioner från Mätning av vidhäftningshållfasthet på mellan tre och fem platser per provkropp. Stålskivor limmade till ytbeläggning. (Foto: Stefan Backe). Fig 12 Syntes av kemisk emission av 2-etylhexanol, TVOC och 2-(2-butoxetoxy)etanol, vidhäftningshållfasthet och fläkningskraft (partialkoefficienter: 0.33+0.33+0+0+0.34). Beteckningar: FR, MO, PO, PV = mattyp, B, C = typ av avjämningsmassor, A, D, G = alkalibeständiga limmer, R = rå betong, S = standard akrylatlim, 2 = enbart inomhushärdning, en månad. golvsystem 7. I försöket härdades betongerna endera enbart inomhus eller vattenlagrades ett halvt år innan ytmaterialet limmades till ytan (dock minst en månads ytuttorkning direkt före ytbeläggningen). För övrigt visar Figur 9 att en avjämning av betongytan begränsar emissionerna. En förutsättning är dock att även avjämningen har tillräcklig hållfasthet. Vissa avjämningsmassor i föreliggande projekt uppvisade genomgående dragbrott i övre delen av massan närmast mattan vilket kan bero på låg hållfasthet i aluminatcementgelen vid högre RF (limfuktpåverkan närmast mattan). Andra avjämningsmassor hade dubbelt så stor vidhäftningshållfasthet och fläkningskraft som de med lägst. Eftersom cementsammansättning, fiberinnehåll etc var okända för de studerade avjämningsmassorna kunde inga slutsatser dras om orsaken till varför brottbilden blev så olika avjämningsmassorna emellan (lämpligt för fortsatta studier) 2. Givetvis kan man ej förlita sig på om en urlakning av alkalier skett i ytan av betongen eller ej. Man kan ej heller i en rationell byggverksamhet ta hänsyn till om karbonatisering av betongytan skett eller ej. Vid vattenlagring, t ex regn, blir troligen urlakningen av alkalier i betongytan avsevärd men å andra sidan karbonatiseringen av ytan liten. Härdas däremot betongen inomhus under hela byggtiden, t ex under tält, är betongytan synnerligen aggressiv till följd av hög halt av alkalier i ytan. Det höga ph-värdet i betongytan kan dock minskas till följd av karbonatisering som sker i större omfattning inomhus än utomhus, åtminstone under det skede då betongen torkar ut. Effekt av ytuttorkning och vct Figur 10 visar att ytuttorkningen hade stor betydelse för emissionsnivån vid i övrigt konstanta förhållanden 8. Efter 42 dygns ytuttorkning uppgick emissionerna av 1-butanol och 2-etylhexanol endast till en bråkdel av de som uppmättes om limningen av ytbeläggning skedde till en obetydligt uttorkad betongyta (standard akrylatlim ej rekommendabel metod). För betong med vct = 0.35 uppmättes RF = 70% respektive för vct = 0.5 uppmättes RF 83%. Av Figur 10 framgår att längst ytuttorkningstid gav lägst emissioner vid konstant vct = 0.5 hos betongen. Lägst vct = 0.35 hos betongen gav lägst emissionsnivå vid konstant ytuttorkningstid (0 dygn extrapolerat för betong med vct = 0.5). Inom föreliggande projekt har en konstant ytuttorkningstid valts, en månad, som en del i en rimlig byggprocess. Detta har skett i samråd med entreprenören och referensgruppen. För avjämningsmassa valdes tio dygns uttorkningstid för skikttjockleken 10 mm 2. Minskas dessa tider så får i stället andra åtgärder vidtas. Exempelvis ger en ytbeläggning med lägre egenemissioner generellt även lägre tillskottsemissioner från golvsystemet än vad en så kallad högemitterande matta gör 1. I första hand bör således en ytbeläggning med låga egenemissioner väljas. En annan åtgärd är att förse ytan med avjämningsmassa. Om man önskar limma en matta direkt till betongen kan detta från emissionssynpunkt endast ske med vissa typer av ytbeläggning (se nedan). Direktlimning bör under alla omständigheter utföras med ett alkalibeständigt lim (se nedan). En tredje åtgärd är att använda ett alkalibeständigt lim även Forts sid 20 18 HUSBYGGAREN, nr 6, november 2002
Forts från sid 18 på avjämningsmassa då denna är av snabbtorkande typ och dess uttorkningstid är mindre än 1 dygn/mm, (Fig 11) 1. I projektet redovisas även effekten av mattyp på fuktprofilen i betongen. Såväl polyolefin- som gummimattor har större täthet än vad en PVC-matta standard har. Därför blir RF efter ett halvt år ca tre procent högre i ett golvsystem med polyolefin- eller gummimattor än i ett golv med PVC-matta standard 2. Mätning av fläkningskraft med bredden 30 mm och längden 100 mm under en minut. (Foto: Stefan Backe). Syntes och rekommendationer Inom projektet har det också föreslagits en metod med partialkoefficienter där golvets egenskaper i fråga om emission av 2-etylhexanol, TVOC, 2- (2-butoxetoxy)etanol, vidhäftningshållfasthet och fläkningskraft vägs samman till ett tal högsta värde utvisar ett bästa golvval. Hur de olika koefficienterna skall väljas kommer givetvis att bli föremål för diskussion. Skall golvet till varje pris ligga kvar lång tid eller skall alla emissioner till varje pris undvikas? I det aktuella fallet valdes följande koefficienter: 0.33+0.33+0+0+0.34 enligt den ordning som ges ovan. Således bortsågs från emission av 2-(2- butoxetoxy)etanol och från vidhäftningshållfasthet, (Fig 12). Bästa golvval blev i detta exempel mattan PV och avjämningsmassan/limmet CEG. I föreliggande slutrapport ges ett antal exempel på kombinationer av golvsystem på betong baserat på experimentella studier (finns även som en datafil) 2. Baserat på ett 160-tal provningar av fukt, kemisk emission och vidhäftning hos golvsystem kan följande rekommendationer ges under förutsättning av att betongen (ca 0,25 m) torkat ut i ytan under en månad samt att, vid användning av lågalkalisk avjämningsmassa, (10 mm), denna torkat ut under 10 dygn (RF = 60%, 20 C [1,2]: 1 Användning av alkalibeständigt lim för linoleummatta, homogen PVCmatta och polyolefinmatta direkt på betong. 2 Användning av lågalkalisk avjämningsmassa och standard akrylatlim för linoleummatta, homogen PVC-matta, polyolefinmatta och PVC-matta standard (skiktad med fyllmedel). 3 Användning av lågalkalisk avjämningsmassa och alkalibeständigt lim för gummimattor. 4 Använd ej polyolefinmatta då krav finns på fläkningskraft >1 N/mm. 5 Användning av en förprovningsmetod för golvsystem på betong med beaktande av fukt, kemisk emission och vidhäftning (större projekt). Använd alkalibeständigt lim till PVC-matta standard lagd på snabbtorkande avjämningsmassa (10 mm, tre dygns torktid). Projektet har stötts av följande företag och organisationer: Akzo Nobel Deco International AB, Bostik Findley AB, Freudenberg AB, Mondo Nordic AB, Munters Torkteknik AB, PEAB Sverige AB, Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond, Svenska Fabriksbetongföreningen, Sveriges Provningsoch Forskningsinstitut och Tarkett Sommer AB. Referenser 1 Bertil Persson. Kompatibilitet mellan golvmaterial och betong Effekt av produktionsmetoder på emissioner, fukt och karbonatisering. Rapport TVBM-7149. LTH Byggnadsmaterial. (2000) 133 sid. 2 Bertil Persson. Golvsystem på betong fuktpåverkan, kemisk emission och vidhäftning. Rapport TVBM-7165. LTH Byggnadsmaterial. (2002) 150 sid. 3 Bertil Persson. PVC-matta ett nödvändigt ont på barnklinik i Lund. Husbyggaren 3/2000. 2000, sid. 8 12. 4 Bertil Persson. Fukt- och emissionsmätning av golv till Trelleborgs lasarett. Rapport U02.05 LTH Byggnadsmaterial. 2002, 16 sid. 5 Folke Björk, Carl-Axel Eriksson, Sigbritt Karlsson, Farideh Khabbaz. Degradation of Components in Flooring Systems in Humid and Alkaline Environments. Construction and Building Materials. 2002, 8 sid. 6 Folke Björk, Carl-Axel Eriksson. Measurements of Alkalinity in Concrete by Simple Procedure, to Investigate Transport of Alkaline Material from the Concrete Slab to a Self-levelling Screed. Construction and Building Materials. 2002, 8 sid. 7 Bertil Persson. Compatibility between Flooring Materials and Concrete. Materials and Structures. 35. 2002, 170 182. 8 Johan Alexandersson. Emissions Resulting from Alkali Attack on Adhesives and Floor Coverings. International FLEC Symposium. National Institute of Occupational Health. Copenhagen. 2001, 76 79. 20 HUSBYGGAREN, nr 6, november 2002