CEMSKUM ANVENDELIGHED SOM ISOLERINGSMATERIALE I BYGNINGER

Transkript

1 CEMSKUM ANVENDELIGHED SOM ISOLERINGSMATERIALE I BYGNINGER Udarbejdet med støtte fra Energistyrelsens udviklingsprogram for miljø- og arbejdsmiljøvenlig isolering af Cemsystems I/S, Præstegaardsvænget 30 B, DK-5210 Odense NV, Tlf.: (+45) Maj 2002 Fax: (+45) Cemsys003 Energistyrelsens Projekt, J. nr /

2 Side 2 af 17

3 INDHOLDSFORTEGNELSE Afsnit vedrørende side 1 Resume og diskussion 3 2 Undersøgelsens baggrund og formål 4 3 Varmetekniske egenskaber λ 10 konditioneret λ 10 fugtafhængig vurdering af varmetekniske egenskaber 5 4 Brandtekniske egenskaber ubrændbarhed varmekapacitet brandmodstandsbidrag m.v vurdering af brandtekniske egenskaber 6 5 Fugttekniske egenskaber sorptionskurve vanddamppermeabilitet/fugtmodstandstal kapillarsugende egenskaber fugtbuffervirkning vurdering af fugttekniske egenskaber 8 6 Lydtekniske egenskaber lydabsorptionskoefficient luftlydisolering vurdering af lydtekniske egenskaber 9 7 Styrkemæssige egenskaber trykstyrke bøjningstrækstyrke E-modul vurdering af styrketal 10 8 Miljømæssige forhold livscyklusvurdering 11 9 Arbejdsmiljømæssige forhold cementgener vurdering af miljø- og arbejdsmiljømæssige forhold Forsøg med kombinationsprodukter forsøg med armerende tilslag forsøg med isolerende tilslag vurdering af forsøg med armerende og isolerende tilslag Litteraturliste 14 Bilag 1 Forslag til plan for en opfølgende fase 2 15 Side 3 af 17

4 1 Resumé og diskussion Cemskum er et letbetonprodukt, der kan minde om gasbeton, men det har helt andre unikke egenskaber og anvendelsesmuligheder. Det fremstilles ved en blandeproces, hvor vand blandes med en mikser 1, som i stor udstrækning består af Portland cement og efterfølgende tilsættes en såkaldt "mikser 2". Denne mikser 2 får blandingen til at skumme op. Opskumningen, der varer få minutter, kan foregå mod det fri, og afbindingen sker typisk umiddelbart efter opskumningen. Der kan foregå færdsel direkte på Cemskum dagen efter udstøbningen (dog afhængigt af densiteten). Under opskumningen afgives der brint og vanddamp, og opskumningen stoppes let af konstruktive begrænsninger og midlertidige skot. Produktet er derfor velegnet til udfyldning i såvel regulære som komplicerede hulrum. Den tekniske nyhedsværdi ved Cemskum er, at det er det eneste kendte isolerende byggemateriale, som, udover at det er ubrændbart, har relativ høj styrke og kan udstøbes på stedet i valgfrie former. Desuden kan det naturligvis også anvendes ved fabriksfremstilling af blokke og elementer i storformat. Sammenfatningsvis peger resultaterne af de gennemførte forsøg, beregninger og vurderinger af Cemskums produktegenskaber på følgende anvendelsesmuligheder: - Det forventes, at Cemskum kan anvendes som primært isoleringsmateriale i ydervægge, og at det kan anvendes til at reducere andre konstruktioners samlede tykkelse, for eksempel anvendt som isolerende bagmur, som lastfordelende lag i terrændæk eller som lastbærende tagunderlag, idet det dog er nødvendigt at forhindre direkte fugttilgang. Den praktiske varmeisoleringsevnes (λ p ) fugtafhængighed skønnes ved forhindret fugttilgang ikke at være af praktisk betydning. - Det forventes, at Cemskum kan klassificeres som et ubrændbart materiale efter DS , og at Cemskum kan anvendes til klasse 1 beklædninger såvel som til fremstilling af BSkonstruktioner, f.eks. til brandsikring af stålkonstruktioner. - Målinger af Cemskums lydabsorberende egenskaber antyder, at produktet ikke er anvendeligt som egentlig lydabsorbent med den ved målingerne anvendte overflade. - Beregning af Cemskums lydreduktionstal viser, at en 250 mm tyk væg er tæt på at kunne leve op til Bygningsreglementets krav til et lejlighedsskel. - Cemskum synes særdeles anvendeligt som fugtbuffer til indvendig brug, for eksempel i køkkener og baderum. Den høje fugtbufferevne forventes tillige at kunne udnyttes i form af indvendig beklædninger i for eksempel biblioteker, museer, arkiver, laboratorier og edb lokaler. - Sorptionskurven i sig selv forventes ikke at begrænse produktets anvendelsesmuligheder. Cemskums fugtmodstandstal (Z) ligger på et niveau, som gør materialet anvendeligt som dampbremse. - Kapillarsugningen er relativ høj og forløber relativt hurtigt. Cemskums anvendelighed i fugtigt miljø, for eksempel i terrændæk og i hule ydermure, som ikke er afskærmet mod opstigende fugt eller andre direkte fugtpåvirkninger, f.eks. fra nedbør eller fra terrænet, er derfor tvivlsom, men ikke udelukket. - Trykstyrken, bøjningstrækstyrken og elasticitetsmodulet for Cemskum antyder, at produktet kan anvendes på linie med porebeton (400 kg/m 3 ), det vil sige som bagmur i ydervægge og indvendig som byggeblokke, dog kun med lav last, samt som dæk- og tagelementer med armering. - Miljø- og arbejdsmiljømæssige forhold forventes ikke at begrænse anvendelsen af Cemskum. Gennemførte undersøgelser viser, at Cemskum efter ½ år er fuldt hydratiseret, og at det miljømæssigt er at sammenligne med andre materialer, baseret på Portland cement uden indhold af kvarts. D.v.s., at materialet vil støve ved bearbejdning og nedrivning, men at støvet ikke giver anledning til miljømæssige problemer. Nedbrudt materiale kan bortskaffes på normale deponier eller som komponenter i mørtel og/eller beton. - Orienterende forsøg med kombinationsprodukter viser at Cemskums styrkeegenskaber og varmeisoleringsevne kan forbedres ved iblanding af forskellige tilslagsmaterialer. Et forslag til en plan for en opfølgende fase fremgår af bilag 1. Side 4 af 17

5 2 Undersøgelsens baggrund og formål Projektets formål har været at kortlægge og vurdere mulighederne for at anvende Cemskum som isoleringsmateriale i bygningskonstruktioner ved gennem prøvninger at dokumentere relevante grundlæggende fysiske egenskaber såvel som miljø- og arbejdsmiljømæssige forhold. Materialet forventes umiddelbart at kunne anvendes til varme-, lyd- og brandisolering udstøbt såvel in-situ, f.eks. i gulve, fundamenter og kældervægge, såvel som i industriel produktion af bærende og ikke-bærende byggekomponenter, såsom søjler, bjælker, etagedæk, skillevægge og ydervægge. Desuden forventes materialet at kunne anvendes som isoleringsmateriale og brandbeskyttelse i integrerede stålbyggesystemer. Rapporten tilstilles relevante producenter, importører, organisationer og myndigheder. 3 Varmetekniske egenskaber 3.1 λ 10 konditioneret Cemskums varmeledningsevne er på Teknologisk Institut fastlagt ved målinger af basisvarmeledningsevnen λ 10 efter ISO 8302 [1 3]. Der er målt på 3 densiteter med følgende resultater: Målerapport nr. Gennemsnitlig densitet kg/m 3 λ 10 W/mK ,85 0, ,00 0, ,35 0,06728 De 2 af densiteterne ligger så tæt på hinanden, at det ikke er muligt at fastlægge et egentligt forløb af sammenhængen mellem densiteter og afledte λ 10 -værdier. Antages en retliniet afhængighed, falder λ 10 i gennemsnit med knap 0,002 W/mK for hver en reduktion af densiteten med 10 kg/m 3. Relationen mellem densitet og λ 10 -værdier skal formentlig have et svagt nedadbuet forløb, jævnfør kurverne i DS 418 fig. 7.7 [4]. Det er ikke muligt ud fra foreliggende forsøg at vurdere ved hvilken densitet λ 10 er minimum, men denne densitet ligger formentlig et stykke nede ad skalaen. For den laveste densitet på ca. 275 kg/m 3 kan den praktiske varmeledningsevne λ p regnes til følgende for indvendig (tør) anvendelse [5]: Basisvarmeledningsevne 0,068 W/mK Tillæg for spredning 10% + 0,007 W/mK Generelt tillæg + 0,005 W/mK λ p for indvendig (tør) anvendelse 0,080 W/mK For udvendig (fugtig) anvendelse yderligere Generelt tillæg + 0,010 W/mK λ p for udvendig (fugtig) anvendelse 0,090 W/mK Tillægget for spredning er skønnet. De målte værdier tyder på en lav spredning, men det må forventes at der er en vis spredning på udstøbt densitet, især i tilfælde af in-situ støbninger. Generelle tillæg er baseret på VIK-meddelelse nr. 27 [6]. Sammenlignet med VIK kontrollerede værdier [7], er λ p -værdierne for Cemskum med densiteten ca. 275 kg/m 3 ca. det dobbelte af λ p for mineraluldsprodukter og ca. 40 % af λ p for H+H Multiele- Side 5 af 17

6 ment (VIK kontrol nr. 002), hvilket i praksis betyder at 100 mm Cemskum isolerer lige så meget som 50 mm mineraluld eller som 250 mm gasbeton. Den relativt høje λ p -værdi betyder, at produktet, anvendt som primært isoleringsmateriale, skal anvendes i relativt store tykkelser for at overholde Bygningsreglementets krav til U-værdier. Dette forventes dog ikke at give praktiske problemer for eksempel i en ydervæg, hvor Cemskum samtidig kan indgå som bærende konstruktionsdel. Desuden kan produktet anvendes til at reducere andre konstruktioners samlede tykkelse, for eksempel anvendt som isolerende bagmur, som lastfordelende lag i terrændæk og som lastbærende tagunderlag. Endelige vurderinger af Cemskums anvendelighed som isoleringsmateriale kan først foretages, når en konstruktions relaterede λ p -værdier er fastlagt af VIK under hensyntagen til eventuelle valg af densiteter og armeringer. 3.2 λ 10 -fugtafhængig Den planlagte måling på IBE af fugtafhængigheden af λ 10 har vist sig at være væsentligt dyrere end budgetteret. Det er derfor valgt at foretage en vurdering af afhængigheden ud fra eksisterende litteratur og kendt viden for porebeton [8], blandt andet med basis i bogen "Byggematerialer, Grundlæggende egenskaber, redigeret af Finn R. Gottfredsen og Anders Nielsen, udgivet på Polyteknisk forlag 1997 [9]. Ifølge [9], fig. 4.20, antages det, at λ 10 -værdien vil stige med ca. 0,01 W/mK for 1 % stigning i fugtindholdet, lidt kraftigere ved fugtindhold under 5 vol. %, og med en svagt faldende tendens ved faldende densitet. Figuren er egentlig fra 1952 og faktuelle værdier repræsenterer dermed ikke nødvendigvis nutidens produkter, men variationsmønsteret, som betragtes her, forventes at være uændret. Cemskum forventes kun anvendt i konstruktioner, hvor det ikke udsættes for direkte påvirkning af fugt fra nedbør eller fra terrænet. Fugtindholdet i produktet forventes derfor ikke at blive så højt, at der bliver behov for at korrigere λ p -værdien med et fugttillæg. 3.3 vurdering af varmetekniske egenskaber For den lavest målte densitet på ca. 275 kg/m 3 kan den praktiske varmeledningsevne λ p for Cemskum regnes til følgende for indvendig (tør) anvendelse: λ p for indvendig (tør) anvendelse 0,080 W/mK λ p for udvendig (fugtig) anvendelse 0,090 W/mK De relativt gode λ p -værdier forventes at kunne udnyttes i kombination med styrkeegenskaberne i hvert fald på linie med og formentlig bedre end for sædvanlig porebeton. Fugtafhængigheden af λ p skønnes ikke at være af praktisk betydning, idet Cemskum kun forventes anvendt i konstruktioner, hvor det ikke udsættes for direkte påvirkning af fugt fra nedbør eller fra terrænet. 4 Brandtekniske egenskaber 4.1 ubrændbarhed Cemskum er ved orienterende prøvninger hos DBI blevet prøvet for ubrændbarhed efter ISO 1182: 1990 [10]. Resultaterne heraf er følgende: a) Ovntemperaturen steg 4 C i gennemsnit. (Krav: Max. 75 C i gennemsnit.) b) Temperaturen på prøvens overflade steg 2 C i gennemsnit. (Krav: Max. 75 C i gennemsnit.) c) Vedvarende flamning blev målt i 0 s. (Krav: Må ikke overstige 20 s i gennemsnit.) Side 6 af 17

7 d) Prøvernes vægttab var 24,9 % i gennemsnit. (Krav: Må ikke overstige 50 % i gennemsnit.) Udover de krævede resultater blev stigningen i prøvernes centertemperatur målt til 4 C i gennemsnit. Det relativt store vægttab skyldes formentligt, at Cemskum indeholder meget bundet krystalvand, hvilket i øvrigt er en fordel ved anvendelse af produktet til brandbeskyttelse af andre byggematerialer, for eksempel stål. 4.2 varmekapacitet Cemskums forventede varmekapacitet kan beregnes efter data i rapport nr. 140, "Betonkonstruktioners brandtekniske egenskaber", udarbejdet af Civilingeniør Kristian Hertz, udgivet af DTU, Institut For Husbygning, 1980 [11]. Ifølge rapportens afsnit om betons varmekapacitet, side til 1-158, kan tør betons varmekapacitet med god tilnærmelse sættes til 1,0 kj/kg C, hvilket for 1 m 3 Cemskum med densiteten 275 kg/m 3 giver en varmekapacitet på ca. 275 kj/ C. For sammenlignende værdier henvises til [11]. 4.3 brandmodstandsbidrag m.v. Målinger til vurdering af Cemskums brandmodstandsbidrag m.v. er udført på Aalborg Universitet, [12]. Der er prøvet 2 fliser af Cemskum i formatet mm i tykkelserne 60 mm og 120 mm. Prøvningerne blev udført med brandlast efter standardbrandkurven, og temperaturforløb blev i princippet registreret som anført i DS [13]. Vurderinger er foretaget i.h.t. [14] og [15]. Overfladetemperaturerne på den upåvirkede side af Cemskumsfliserne holdt sig i middel under 100 C i ca. 80 minutter for den tynde flise og i hele prøveperioden på 137 minutter for den tykke flise. Dette indikerer et usædvanlig højt brandmodstandsbidrag på mindst 13 minutter pr cm. tykkelse. Det registrerede forløb af overfladetemperaturen tyder på, at Cemskumsfliserne har indeholdt bundet og/eller frit vand. I den udstrækning der har været tale om frit vand, vil temperaturstigningerne ved prøvning af udtørrede prøvestykker forventeligt udvise et højere niveau. Prøverne var dog forud konditioneret til ligevægt ved rumtemperatur og normal laboratoriefugtighed. Tilsvarende fremstillede og konditionerede emner blev senere fremsendt til Teknologisk Institut, Murværk for miljømæssig vurdering. I rapporten fra Teknologisk Institut, Murværk [16], fandtes der for fremsendt typisk emne et vandindhold på 6,4 % af tørvægt (fugtkvotient på 6,4 %) og et glødetab på 32,6 %. Der vil derfor være behov for at gennemføre supplerende prøvninger til fastsættelse af betydningen af indhold af frit og bundet vand. Resultaterne heraf forventes at kunne danne grundlag for en vurdering af materialets anvendelighed som beklædningsmateriale, som del af brandsikre konstruktioner og til brandisolering af stålkonstruktioner m.v. Prøvningsresultaterne indikerer endvidere, at Cemskum i en lille tykkelse vil kunne klassificeres som klasse 1 beklædning, og at produktet vil være velegnet til brandbeskyttelse af bærende konstruktionsdele, for eksempel af stål. En specifik belysning heraf kræver supplerende prøvninger. 4.4 vurdering af brandtekniske egenskaber På baggrund af gennemførte forsøg må det forventes, at Cemskum vil kunne klassificeres som et ubrændbart materiale efter DS , samt at Cemskum vil være velegnet til beklædninger af klasse 1 såvel som til anvendelse i BS-konstruktioner, f.eks. af bærende stålkonstruktioner. De gennemførte forsøg kan dog ikke anvendes til myndighedsgodkendelser eller egentlig klassifikation, da der ikke er udført det for myndighedsgodkendelse nødvendige antal prøvninger af egentlige konstruktioner. Side 7 af 17

8 5 Fugttekniske egenskaber 5.1 sorptionskurve Bestemmelse af sorptionsisotermer er sket i BKM s klimakamre, der er specielt udviklet til porøse og hygroskopisk set meget hurtigt reagerende materialer. Resultaterne er rapporterede af Tim Padfield [17]. Selve målemetoden er standardiseret i pren ISO [18]. Resultaterne af adsorptions målingerne er følgende: - ved 25 % RF optages 2,6 vægt % vand - ved 55 % RF optages 10,4 vægt % vand - ved 85 % RF optages 22,2 vægt % vand - ved 96 % RF optages 28,6 vægt % vand Cemskum har tilsyneladende en meget stor sorptionshysterese, idet desorptionsisotermen ligger langt over adsorptionsisotermen, specielt ved 0 % RF, hvor prøvens masse ved desorption ligger ca. 15 % over massen ved adsorption. De gennemførte forsøg giver ikke tilstrækkeligt grundlag for en entydig forklaring på denne forskel, men en fortsat hydratisering af materialet ved RF højere end 90 % kunne dog tænkes at have betydning. Herved bindes noget af det absorberede vand kemisk til materialet, vand som kun kan fjernes ved opvarmning til langt over 105 C. Andre faktorer som indsvingningskurven og prøveemnets tykkelse kan have en mindre betydningsfuld effekt. Sorptionskurven for Cemskum vurderes ikke i sig selv at have nogen indflydelse på anvendeligheden af produktet, men sorptionsegenskaberne kan være medvirkende til den nedenfor beskrevne fugtbuffereffekt. 5.2 vanddamppermeabilitet/ fugtmodstandstal Bestemmelse af Cemskums vanddamppermeabilitetskoefficient er sket i BKM s såkaldte kopudstyr. Prøvningen er udført med 30 mm tykt Cemskum i henhold til pren ISO [19]. Baseret på prøvningens resultater kan der beregnes middel fugtmodstandstal: Z p på 0,54 (GPa s m 3 /kg) såvel ved tørkop (1/50 % RF) som ved vådkop (50/94 % RF). Dette er på niveau med en 13 mm tyk gipskartonplade. Spredningen på resultaterne er lille (under 5%). Z p -værdien for Cemskum vurderes ikke i sig selv at have nogen indflydelse på anvendeligheden af produktet, men fugtmodstandstallet kan være medvirkende til den nedenfor beskrevne fugtbuffereffekt. 5.3 kapillarsugende egenskaber Prøvningen for kapillarsugning er udført på BKM i henhold til pren ISO 15148:1998 [20]. Resultatet af prøvningerne viser, at kapillaritetstallet (begyndelseshældningen bestemt som opsuget vandmængde i forhold til kvadratroden af tid siden opsugningsstart) i middel er 0,64 kg/(m 2 s), og efter 9 døgns opsugning var der akkumuleret en gennemsnitlig fugtmængde på 19 kg/m 2 svarende til 63,9 vægt %. Spredningen var højst 3,5 %. Kapillaritetstallet er forholdsvist højt, 2 3 gange højere end for teglsten og 6 gange højere end for porebeton. Til gengæld er den akkumulerede fugtmængde (kg/m 2 ), korrigeret for prøvehøjde, kun ca. 2/3 af, hvad teglsten typisk optager. Cemskum synes altså at reagere forholdsvist hurtigt på fugteksponering, men det kan ikke indeholde samme fugtmængde pr. m 2 når fugtmætning er (næsten) nået. Det relativt høje kapillaritetstal betyder, at Cemskum må anses for at være uegnet til isolering af hule mure og terrændæk samt andre konstruktioner med høj fugtbelastning, medmindre der træffes særlige foranstaltninger, for eksempel i form af ventilation eller fugtspærrer. Effekten af sådanne løsninger bør eftervises nærmere. Side 8 af 17

9 Det er usandsynligt, at et højt fugtindhold vil nedbryde Cemskum, men det vil betyde at λ 10 vil blive fordoblet eller tredoblet, jævnfør afsnit fugtbuffervirkning Cemskums fugtbuffervirkning er bestemt på BKM [17], dels ved en statisk beregning ud fra permeabilitet og vandabsorption, dels ved en procedure, hvor materialet påvirkes af cyklisk ændrede relative luftfugtigheder samtidig med, at ændringerne i vandindholdet måles. Resultaterne af de to metoder sammenlignes derefter. Sammenligningen vanskeliggøres af, at der er observeret nogle uventede tilsyneladende uforklarlige fænomener/mekanismer og sammenhænge, som kun kan kvantificeres ved yderligere forsøg. Alligevel konkluderes det, at Cemskum er en excellent fugtbuffer, der anvendt som indvendig puds i en tykkelse på ca. 5 cm, vil forbedre RF stabiliteten i et hus væsentligt, forudsat et luftskifte på 0,5 gange i timen og en porøs overflade (f. eks. gipsspartling eller tapet). Cemskum med højere densitet ville være endnu bedre og kunne være tyndere. I forbindelse med yderligere forsøg kunne der afprøves/udvikles porøse dekorative overflader. Cemskum er således en lovende fugtbuffer til indvendig brug, for eksempel i køkkener og baderum, hvor pludselig produktion af vanddamp efterfølges af længerevarende udluftning. Den daglige stabilisering af RF er den bedste blandt alle de hidtil testede materialer. Den høje fugtbufferevne forventes tillige at kunne udnyttes i form af indvendig beklædninger i lokaler/bygninger, hvor det er væsentligt at holde den relative fugtighed på et kontrolleret konstant niveau, for eksempel i biblioteker, museer, arkiver, laboratorier og edb-lokaler. En videre udvikling af et produkt til de nævnte formål skal omfatte blandt andet: - Fastsættelse af optimal densitet, som formentlig skal være relativ høj. - Fastlæggelse af åbne overfladebelægninger, som kunne være kalkning, hessian eller glasvæv. - Fastlæggelse af opsætningsmetode, som kunne være mekanisk og/eller klæbning. - Opstilling af regneregler for fastlæggelse af en ønsket effekt, såsom nødvendig tykkelse og areal. - Fastlæggelse af økonomi. Sådan videreudvikling vil hensigtsmæssigt kunne gennemføres i et nært samarbejde med BKM. 5.5 vurdering af fugttekniske egenskaber Den rapport, som vi har modtaget fra BKM [17], ser lovende ud, især med hensyn til fugtbuffereffekten. Det må forventes, at Cemskum vil være særdeles effektiv som regulator for den relative fugtighed i indeklimaet, såvel i almindelige boliger som i specielle bygningstyper. En relativ høj pris for Cemskumsfliser eller lignende vil helt eller delvist kunne opvejes af besparelser i udgifter til ventilationsanlæg, driftsomkostninger og vedligeholdelsesomkostninger, eller vil kunne accepteres for at opnå en højere komfort. Den praktiske udnyttelse af Cemskums fugtbuffereffekt kræver supplerende forsøg, som hensigtsmæssigt kan udføres i samarbejde med BKM, der i øvrigt har udtrykt interesse herfor og som har tilknyttet specialister på området samt råder over nødvendigt prøvningsudstyr Vedrørende de øvrige egenskaber for Cemskum, som er undersøgt hos BKM, kan der anlægges følgende vurdering: Sorptionskurven ligger, umiddelbart vurderet, på niveau med træ og træbaserede plader, 1,5 2 gange højere end sædvanlig porebeton og noget højere end teglsten og gipsplader, men der er ikke noget, der tyder på, at denne egenskab i sig selv vil begrænse anvendelsesmulighederne for Cemskum. Side 9 af 17

10 Fugtmodstandstallet (Z) for Cemskum er lav med en Z p -værdi i størrelsesordenen 0,6, hvilket heller ikke forventes at begrænse anvendelsesmulighederne for Cemskum. Værdien ligger på et niveau, som gør materialet anvendeligt som dampbremse. Kapillarsugningen for Cemskum er forholdsvis høj, sammenlignet med andre porøse bygningsmaterialer, (2-3 gange tegl og ca 6 gange sædvanlig porebeton), og den forløber relativ hurtig. Det er ikke disse 3 egenskaber i sig selv, der giver den nævnte høje fugtbuffereffekt, men en kombination. Og yderligere prøvninger eller forsøg med disse egenskaber vil formentlig ikke være nødvendige. Derimod vil der være behov for supplerende fugttekniske forsøg for vurdering af anvendeligheden af Cemskum som isoleringsmateriale i konstruktioner, hvori der er risiko for fugtigt miljø, dette gælder for eksempel terrændæk og hule ydermure. 6 Lydtekniske egenskaber 6.1 lydabsorptionskoefficient Lydabsorptionskoefficient for Cemskum er målt hos DELTA Akustik & Vibration [21], ved anvendelse af den såkaldte transfermålemetode. I frekvensområdet Hz ligger absorptionskoefficienten i middel på 0,07 0,30, hvilket gør produktet uinteressant som lydabsorbent. Dette er ikke overraskende, og formålet med målingerne har også primært været at fremskaffe datagrundlag for vurdering af lydisoleringen, f. eks af skillevægge, udført helt eller delvist af Cemskum. 6.2 lydisolering Luftlydisolationen af konstruktioner med Cemskum vil forventelig være stigende med stigende fladevægt. Da densiteten for Cemskum til anvendelse i bygningskonstruktioner endnu ikke er endelig fastlagt, er der ikke gennemført måling af luftlydisolationen af specifikke konstruktioner. Baseret på eksisterende litteratur er luftlydreduktionstallet beregnet for en 250 mm tyk væg af Cemskum med tørdensitet på 325 kg/m 3 [22]. Beregningerne, som er gennemført i.h.t. [23], indikerer, at det ved 55 % RF kan forventes, at middelreduktionstal vil blive ca. 51 db. Det beregnede reduktionstal kan være i overkanten af det reelle, jfr. [24]. Det beregnede reduktionstal ligger lidt lavere end kravet til et lejlighedsskel iflg. Bygningsreglementets kap Der er derfor behov for at supplere beregningerne med laboratoriemålinger og eventuelt også behov for at måle effekten af større vægtykkelser og/eller højere densitet. Der er ikke gennemført beregninger eller målinger af trinlyddæmpning, idet det forventes at der skal udvikles specielle dækkonstruktioner, for at disse kan leve op til Bygningsrelementets krav. 6.3 vurdering af lydtekniske egenskaber Målinger af Cemskums lydabsorberende egenskaber viser, at produktet ikke er anvendeligt som egentlig lydabsorbent med den ved målingerne anvendte overflade. Beregning af Cemskums lydreduktionstal antyder, at en 250 mm tyk væg er tæt på at kunne leve op til Bygningsreglementets krav til et lejlighedsskel. Udvikling og målinger forventes at kunne resultere i konstruktioner, som kan leve op til kravet. Side 10 af 17

11 7 Styrkemæssige egenskaber CEMSKUM anvendelighed som isoleringsmateriale i bygninger 7.1 trykstyrke Prøvninger af trykstyrken er udført på BKM [25], som et enakset trykforsøg på mm prøveemner i henhold til EN 679:1993 [26]. Middeltrykstyrken blev målt til 0,56 MPa ved et aktuelt gennemsnitligt fugtindhold på 15,8 vægt % og en middel tørdensitet på 330 kg/m 3. Spredningen var stor (20-25%). Det aktuelle fugtindhold lå langt over kravet på max. 8 vægt %, hvilket muligvis kan forklare den store spredning. På den anden side har der ikke kunnet eftervises nogen sammenhæng mellem trykstyrken og fugtindholdet. Resultaterne vurderes ikke til at være specielt pålidelige, se nærmere herom i afsnit bøjningstrækstyrke Prøvning for bøjningstrækstyrke er udført på BKM [25], som et 4-punkts bøjningsforsøg med prøveemnestørrelse mm i henhold til EN 1351:1996 [27]. Middelbøjningstrækstyrken blev målt til 0,49 MPa ved et aktuelt middel fugtindhold på 5,7 vægt % og en middel tørdensitet på 327 kg/m 3. Spredningen var stor (op til 37%). Det aktuelle fugtindhold på max. 8 vægt % var opfyldt for samtlige emner. Heller ikke her har der kunnet eftervises nogen sammenhæng mellem styrken og fugtindholdet. Den målte middelbøjningstrækstyrke ligger på linie med sædvanlig porebeton med en densitet på 400 kg/m 3, hvilket umiddelbart vurderet betyder, at Cemskum ikke kan anvendes som vandret monteret bærende materiale uden armering. 7.3 E-modul Prøvninger for elasticitetsmodul (E-modul) er udført på BKM [25], på mm prøveemner i henhold til EN 1352:1996 [28]. Efter bestemmelse af E-modulet blev emnerne belastet til brud, hvorved trykstyrken kunne bestemmes. Middelelasticitetsmodulet blev målt til 0,42 GPa, og middeltrykstyrken blev målt til 0,79 MPa ved et aktuelt middel fugtindhold på 6,4 vægt % og en middel tørdensitet på 322 kg/m 3. I modsætning til ved de egentlige trykstyrkeforsøg blev det tilladelige fugtindhold overholdt, og der kunne eftervises en vis sammenhæng mellem trykstyrken og fugtindholdet, dog med en relativ dårlig korrelationskoefficient på - 0,59. Den under disse forsøg målte middeltrykstyrke, der vurderes at være mere repræsentativ end middeltrykstyrken målt i henhold til afsnit 7.1, ligger på linie med sædvanlig porebeton med en densitet på 400 kg/m 3, hvilket umiddelbart vurderet betyder, at Cemskum kun kan anvendes uarmeret som lodret monteret bærende materiale ved lave laster (1-1½ etage). 7.4 vurdering af styrketal Trykstyrke, bøjningstrækstyrke og elasticitetsmodul for Cemskum med en densitet på omkring 325 kg/m 3 ligger i underkanten af tilsvarende egenskaber af sædvanlig porebeton med en densitet på 400 kg/m 3, hvilket umiddelbart vurderet betyder, at Cemskum kan anvendes på linie med porebeton, det vil sige som bagmur i ydervægge og indvendigt i form af byggeblokke, dog kun med lav last, samt som dæk- og tagelementer med armering. Der er relativt store spredninger på de målte resultater, hvilket tilskrives at prøveemnerne ikke har været helt regelmæssige i formen. Resultaterne vil ikke alene kunne danne grundlag for fastsættelse af regningsmæssige styrkeværdier. Hertil kræves en større prøvningsserie, som kan behandles statistisk. Desuden skal der foretages statiske beregninger af typiske konstruktioner, formentlig både med og uden armering, til eftervisning af nødvendige dimensioner. Side 11 af 17

12 8 Miljømæssige forhold 8.1 livscyklusvurdering Cemskum tærer på råstof- og energiressourcer ved udvinding, transport, fremstilling, udstøbning, nedrivning og genanvendelse/bortskaffelse og påvirker derigennem såvel det ydre miljø som arbejdsmiljøet og sandsynligvis indeklimaet. Produktet er imidlertid så nyt, at det vil være problematisk at udarbejde en livscyklusvurdering (LCV), som vil være repræsentativ over en længere periode. Det må blandt andet forventes, at der over de nærmeste 1 2 år sker en radikal ændring og udvikling såvel af selve produktet som af produktionsudstyr, montagegrej og anvendelsesområder. Det er derfor valgt at anvende resultaterne for Cemskum i rapporten: Life-Cycle Analysis of the total Danish energy system, udarbejdet af Bernd Kuemmel og Bent Sørensen, udgivet af Roskilde Universitetscenter som Tekst nr [29]. Heri er der på siderne anført miljømæssige data og vurderinger for en række isoleringsmaterialer, blandt andet for Cemskum. Rapporten anses for velegnet til en foreløbig vurdering, idet produktet, produktionsudstyr, montagegrej og anvendelsesområder på tidspunktet for rapportens udarbejdelse stort set var identiske med de nuværende forhold. Af rapporten fremgår blandt andet følgende beregnede miljømæssige data og vurderinger for Cemskum: Energiforbrug total v. 230 kg/m MJ/m 3 Emission til luften pr 1000 m 3 : SO 2 52,3 kg NO x 588,0 kg Partikler 287,9 kg Drivhusgasser pr m 3 : CO 2 -ekvivalent kg Det anførte energiforbrug og de anførte emissioner er i overvejende grad en følge af anvendelsen af Portland cement, der er en hovedbestanddel af Cemskum. I rapport fra Teknologisk Institut, Murværk [16], anføres, at Cemskums levetid i kraftværksanlæg er mindst 5 år, og det forventes, at materialets levetid i almindeligt byggeri vil svare til levetiden for de øvrige konstruktionsmaterialer. Endvidere anføres, at reparation af eksisterende isoleringer med Cemskum foretages relativt let uden ergonomiske problemer. Cemskums indflydelse på indeklimaet er ikke undersøgt. I.h.t. [16] udviser Cemskum ingen afgasninger efter afhærdning, og det udviser beskeden ophvirvlende støvudvikling ved bearbejdning, og i.h.t. [17] udviser det stor udveksling af vanddamp med omgivelserne. Disse forhold i forening indikerer, at Cemskum ikke kan forventes at give indeklimaproblemer måske snarere vil medvirke til mindskning af nogle sådanne. Side 12 af 17

13 9 Arbejdsmiljømæssige forhold CEMSKUM anvendelighed som isoleringsmateriale i bygninger 9.1 cementgener Cemskums generelle økobæredygtighed hænger nøje sammen med produktionen af Portland cement. Forbedringer heraf er uden for Cemsystems indflydelse, men der kan satses på forbedringer ved transport, fremstilling, udstøbning, nedrivning og genanvendelse/bortskaffelse. I rapport fra Teknologisk Institut, Murværk anføres, at den for fremstilling af Cemskum anvendte cement m.h.t. arbejdshygiejne er at betragte helt analogt med Portland cement, og der henvises til arbejdshygiejniske retningslinier for dette materiale [16]. I rapporten anføres endvidere, at det anvendte opskumningsmiddel er et aluminiumspulver, som er brandfarligt, reagerer med vand under dannelse af yderst brandfarlige gasser, og derfor skal emballagen holdes tæt lukket og opbevares tørt såvel som holdes væk fra antændelseskilder. Rygning forbudt. Der skal træffes foranstaltninger mod statisk elektricitet. I tilfælde af brand skal bruges sand, mineraluld eller specialpulver til metalbrænde ikke vand, haloner, skum eller kulsyre. Såvel ved udvikling af selve produktet som ved udvikling af produktionsudstyr, montagegrej og anvendelsesområder skal der fokuseres på arbejdsmiljømæssige forhold. Især på mulighederne for at begrænse støvning fra selve materialet og fra eventuel tildannelse, såvel ved fabriksfremstilling som ved fremstilling in-situ. 9.2 vurdering af miljø- og arbejdsmiljømæssige forhold I rapport fra Teknologisk Institut, Murværk anføres, at der ved fremstillingen af Cemskum er en risiko m.h.t. hudkontakt analog med risikoen ved anvendelse af beton og mørtel, og der gælder de samme forholdsregler, som ved disse materialer. Ved manuel håndtering skal der tages hensyn til støvudvikling [16]. Endvidere anføres, at opskumningsprocessen kemisk set er helt analog med den tilsvarende delproces ved fremstilling af porebeton. D.v.s., at de eneste gasarter, som udvikles ved opskumningen er brint og vanddamp. P.gr.a. brintudviklingen er der fare for brand og eksplosion, hvorfor der skal træffes foranstaltninger mod rygning og brug af åben ild. I rapporten anføres endvidere, at der i forbindelse med vedligehold og renovering eller reparation kan blive tale om støvudviklende processer som boring og skæring. Forsøg med boring og skæring i Cemskum er gennemført. Der blev ikke konstateret nævneværdige mængder af ophvirvlende støv. Det støv, som hvirvlede op, lagde sig omkring arbejdsstedet. De udførte analyser viste, at materialet efter ca. ½ år stort set er færdighærdnet. Støvet giver derfor ikke anledning til irritation eller ætsning p.gr.a. hydratiserende cement (høj ph-værdi). Miljø- og arbejdsmiljømæssige problemer forventes ikke at forekomme ved anvendelsen af Cemskum. Dog skal man ved støvudvikling på et tidspunkt, hvor materialet ikke er færdighærdnet, være opmærksom på, at indhold af ikke hydratiseret cement (og evt. CaO) i støvet kan virke ætsende på hud og øjne i lighed med frisk blanding af cement og vand. Da Cemskum ikke indeholder kvarts (eller anden form for krystallinsk kisel), er der ingen risiko for udvikling af silikose. Dette er til dels i modsætning til andre cementbaserede isoleringsmaterialer, jfr. [30]. Støvudvikling ved nedrivning og genanvendelse af Cemskum vil næppe være til at skelne fra støvudvikling fra andre cementbaserede materialer som beton og mørtel. Nedrevet Cemskum vil kunne genanvendes på linje med f.eks. beton. Materialet vil lettere kunne knuses, men eventuelle arbejdsmiljøproblemer vil principielt være de samme og formentligt være koncentreret om generering og kontrol af støv. Side 13 af 17

14 Der skal muligvis på et senere tidspunkt udarbejdes Livscyklusanalyser og opstilles data for miljørigtig projektering, men dette bør ikke igangsættes før produktets specifikationer og dets anvendelsesområder er endelig fastlagt. 10 Forsøg med kombinationsprodukter Der vil forventeligt opstå behov for at anvende Cemskum med forøgede styrkeegenskaber og med forøget isoleringsevne, hvilket kan ske ved at tilføre armerende eller isolerende tilslag. Sådanne kombinationsprodukter skal imidlertid kunne fremstilles i en homogen form, enten ved tør indblanding af tilslag i grundmaterialerne før opskumning, eller ved at få Cemskum til at trænge ind i hulrummene i tilslagsmaterialet under opskumningen. Orienterende forsøg hermed er udført i nedenfor anførte omfang forsøg med armerende tilslag Forsøg er udført med 2 armerende fiberprodukter, i begge tilfælde efter tør metoden. Resultaterne heraf er, at et af produkterne uden problemer lader sig opskumme sammen med Cemskum, medens det andet produkt i et vist omfang dannede større ansamlinger af fibre. Det forventes at dette problem kan løses ved ændret produktionsteknik. Der er hverken udført styrkemålinger eller λ-målinger på disse kombinationsprodukter forsøg med isolerende tilslag Forsøg med at blande isolerende tilslag i Cemskum er udført med 6 forskellige produkter i form af kugler, smuld eller granulat. I 2 af tilfældene efter tør metoden og i 4 af tilfældene efter indtrængningsmetoden. Resultaterne heraf er, at alle produkterne vurderes som egnede til fremstilling af kombinationsprodukter. Dog er der, for nogles vedkommende, behov for at videreudvikle produktionsteknikken, f.eks. i form af supplerende vibrering. Der er hverken udført styrkemålinger eller λ-målinger på disse kombinationsprodukter vurdering af forsøg med armerende og isolerende tilslag Vurderingen af de orienterende forsøg med kombinationsprodukter er, at det anses for muligt at forbedre såvel styrkeegenskaber som varmeisoleringsevnen af Cemskum ved forskellige modifikationer, f.eks. gennem tilførsel af forskellige tilslagsmaterialer. Side 14 af 17

15 11 Litteraturliste CEMSKUM anvendelighed som isoleringsmateriale i bygninger 1 Porebeton, Prototype A. Prøvningsrapport nr af 20. maj 1999 vedr. CEM- SKUM, Teknologisk Institut, Tåstrup. 2 Porebeton, Prototype C. Prøvningsrapport nr af 10. maj 1999 vedr. CEM- SKUM, Teknologisk Institut, Tåstrup. 3 Porebeton, Prototype D. Prøvningsrapport nr af 10. maj 1999 vedr. CEM- SKUM, Teknologisk Institut, Tåstrup. 4 Beregning af bygningers varmetab. DS 418, 5. udgave, Praktisk varmetab ved almindelige isoleringsmetoder. Kurt Stokbæk, KS Byggeteknisk Service, rapport udarbejdet med støtte fra Energistyrelsens UdviklingsProgram for miljøog arbejdsmiljøvenlig isolering, November Generelle λ-tillæg. VIK meddelelse nr. 27, gældende fra Produktoversigt over VIK kontrollerede isoleringsprodukter, marts 1999 april Hygrotermisk variation af termisk isoleringsevne i CEMSKUM. Thorkild Bach, Aalborg, notat, december Byggematerialer, Grundlæggende egenskaber. Redigeret af Finn R. Gottfredsen og Anders Nielsen, lærebog, udgivet på Polyteknisk Forlag, Brandprøvning i.h.t. ISO 1182, 1992, af plader af CEMSKUM. Prøvningsrapport, Dansk Brandteknisk Institut, Hvidovre, 28. juli Betonkonstruktioners brandtekniske egenskaber. Kristian Hertz, Rapport nr. 140, Institut For Husbygning, Danmarks Tekniske Universitet, Brandprøvning af CEMSKUM. Thorkild Bach, Aalborg, 31. januar DS : Brandprøvning. Bygningsdeles modstandsevne mod brand. Dansk Standardiseringsråd, 1. udg., juni PrEN : Fire Classification of Construction Products and Building Elements. Part 2: Classification using test data from fire resistance tests (excluding products for use in ventilation systems). Proposal, prepared by Technical Committee CEN/TC 127 Fire safety in buildings. 15 Beregningsmæssig bestemmelse af lette, ikke-bærende pladebeklædte skillevægges brandmodstandsevne, 3. del. TeknologiRåds-projekt 133/ Dansk Brandværns-Komité, januar Arbejdsmiljøforhold ved anvendelse af CEMSKUM som isoleringsmateriale. Teknologisk Institut, Murværk, Hasselager, Århus, rapport nr , hlh/chk/gn. 17 The moisture buffering properties of CEMSKUM. Tim Padfield, BKM, DTU, 15. november Egentligt en delrapport af ref. 25, men senere rettet og afslutningsvist en selvstændig rapport. 18 PrEN ISO 12571:1999. Hygrothermal performance of building materials Determination of hygroscopic sorption properties. CEN European Committee for Standardization, Jan PrEN ISO 12572:1998. Hygrothermal performance of building materials Determination of water vapour transmission properties. CEN European Committee for Standardization, Dec Side 15 af 17

16 20 PrEN ISO 15148:1998. Hygrothermal performance of building materials Determination of water absorption coefficient by partial immersion. CEN European Committee for Standardization, Feb Lydabsorptionskoefficient af CEMSKUM. Birger Bech Jessen, DELTA Akustik & Vibration, Lyngby, teknisk notat nr. AV 1981/99, 26. november Vurdering af lydisolation af væg af CEMSKUM. Thorkild Bach, Aalborg, notat, 6. februar : Elementær Bygningsfysik. Frits B. Olesen, Danmarks Ingeniørakademi, Husbygning, udgivet af Den Private Ingeniørfond, Danmarks Tekniske Universitet, : Vægkonstruktioner. 2. udgave, Frits B. Olesen, Danmarks Ingeniørakademi, Husbygning, udgivet af Den Private Ingeniørfond, Danmarks Tekniske Universitet, CEMSKUM. Måling af produktegenskaber. Ernst Jan de Place Hansen, Tim Padfield og Kurt Kielsgaard Hansen, Institut for Bærende Konstruktioner og Materialer (BKM), Danmarks Tekniske Universitet (DTU), Lyngby, december EN 679:1993. Determination of the compressive strength of autoclaved aerated concrete. CEN European Committee for Standardization, Dec EN 1351:1996. Determination of flexural strength of autoclaved aerated concrete. CEN European Committee for Standardization, Jan EN 1352:1996. Determination of static modulus of elasticity under compression of autoclaved aerated concrete or lightweight aggregate concrete with open structure. CEN European Committee for Standardization, Dec Life-Cycle Analysis of the total Danish Energy System. Bernd Keummel, Bent Sørensen og Stefan Krüger Nielsen, Roskilde UniversitetsCenter, rapport udarbejdet for Energiministeriet, 31. januar Foamed Concrete Technology. Possibilities for Thermal Insulation at High Temperatures. J. Sach, H. Seifert, Bericht der Deutsche Keramische Gesselschaft, 76 (1999), No. 9. Side 16 af 17

17 Bilag 1 CEMSKUM ANVENDELIGHED SOM ISOLERINGSMATERIALE I BYGNINGER Forslag til plan for en opfølgende fase Baseret på de fremkomne resultater af fase 1 såvel som på en generel vurdering af Cemskums egenskaber og anvendelighed skønnes det, at en opfølgende fase 2 vil omfatte følgende delprojekter: 1 måling af fugtbuffer effekt for forskellige densiteter. Planlægningen heraf skal ske i samarbejde med BKM, ud fra Tim Padfield s vurdering af anvendelsesområder og skøn over volumen. 2 fastlæggelse af konstruktive løsninger for anvendelse af Cemskum i hule ydervægge i samarbejde med Murværkscentret på Teknologisk Institut. Der skal blandt andet tages stilling til behovet for ventilation og til antal/type af murbindere, samt måles fugtforhold. 3 fastlæggelse af konstruktive løsninger for anvendelse af Cemskum i terrændæk formentlig i samarbejde med fugtspecialister fra SBI i givet fald ved at få udarbejdet dimensioneringstabeller for betondæklag/armering hos et rådgivende ingeniørfirma. 4 fastlæggelse af generelt anvendelige styrkeegenskaber, i samarbejde med BKM, blandt andet omfattende fastlæggelse og gennemførelse af et måleprogram, som kan danne grundlag for statistisk bearbejdning og fastsættelse af styrketal. 5 fastsættelse af praktisk λ-værdi for Cemskum i tørt og muligvis i fugtigt miljø, formentlig i form af VIK kontrollerede værdier. 6 fastlæggelse af generelt anvendelige værdier for lydisolationsevnen af konstruktioner isoleret med eller udført af Cemskum i samarbejde med DELTA Akustik & Vibration. Der skal formentlig udføres målinger på såvel vertikale som på horisontale konstruktioner. 7 fastlæggelse af brandtekniske egenskaber i samarbejde med DBI blandt andet omfattende brandmodstandsevne og dimensioneringsregler for brandbeskyttelse af stålkonstruktioner. Baseret på serier af prøvninger med vertikale og horisontale konstruktioner. 8 eventuel udarbejdelse af en livscyklusanalyse hos SBI eller et rådgivende firma. 9 udarbejdelse af informationsdatablade for Cemskum og dettes egenskaber. Hovedparten (evt. alle) delprojekter i fase 2 skønnes at ligge inden for Energistyrelsens program for miljø- og miljøvenlige isoleringsmaterialer. Der bør derfor søges om tilskud herfra. Det bør desuden undersøges/overvejes, om der skal søges tilskud fra andre programmer, eventuelt i EU-regi. Såfremt det viser sig relevant/ønskeligt at koble nogle af de anførte delprojekter på specifikke byggeprojekter, kan dette gennemføres enten som en del af delprojektet eller som en del af konkret(e) demobyggeri(er). Side 17 af 17