Lujuusominaisuudet

Lämmöneristeille, joita käytetään käännetyssä katossa, maassa routaeristeenä tai maanvaraisen alapohjan eristeenä, tulee ilmoittaa sekä lyhytaikainen että pitkäaikainen puristuslujuus, sillä eristeet joutuvat erityisesti näissä käyttökohteissa kuormituksen alaiseksi.

Pitkäaikainen puristuslujuustesti eli kuormitusvirumatesti kestää 50 vuoden käyttöajalle tehtynä 608 päivää ja tämän takia alalla käytetäänkin ns. pikatestinä lyhytaikaista puristuslujuustestiä. Lyhytaikainen puristuslujuus saadaan tietoon puristamalla eriste muutaman sekunnin aikana joko 10 % kasaan tai jatkamalla puristamista, kunnes eriste on saavuttanut murtotilan. Tällä testillä saadaan myös nopeammin selville eristeen tärkeämpi ominaisuus eli mikä on sen pitkäaikainen puristuslujuusluokka.

Rakenteet tulee aina mitoittaa pitkäaikaisen puristuslujuuden eli kuormitusviruman (creep) mukaan, joka kertoo kuinka paljon, eriste painuu kasaan kyseisellä kuormalla. Esimerkiksi pitkäaikainen puristuslujuus FINNFOAM F-300:lle ilmoitetaan seuraavasti CC (2/1,5/50)130 eli 130 kPa (n.13 tonnia/m²). Tällöin maksimikuormituksella FINNFOAM:in F300 -eriste painuu kasaan 50 vuoden aikana ainoastaan 1,5 %.

Lyhytaikainen puristuslujuus on ainoastaan ominaisuus ja tätä ominaisuutta ei tule käyttää suunnittelussa. Suunnittelussa tulee käyttää pitkäaikaista puristuslujuutta, jonka perusteella saadaan tieto maksimipainosta, jolla tuotetta voidaan pitkäaikaisessa käytössä kuormittaa.

FINNFOAM:in lujuusominaisuuksia:  

Pienten solujen muodostama yhtenäinen ristikkorakenne läpi koko levyn tekee FINNFOAM:ista erittäin lujan. Lisäksi levyn pinnoilla oleva yhtenäinen ns. nahkapinta jäykistää levyä, koska se tekee levystä kerroslevyrakenteisen. Pinnoilla on hyvä vetolujuus, ydinaineella hyvä puristuslujuus ja molemmat ovat tiiviisti kiinni toisissaan. FINNFOAM:in solurakenteessa ei ole heikkoja lenkkejä eikä solujen välissä ole yhtenäisiä ilmakanavia tai liimaliitoksia.

Finnfoamin pitkäaikainen puristuslujuus vakiolevyillä (F-200 – F-500) on 90–210 kPa levytyypistä riippuen. Vastaavasti lyhytaikainen puristuslujuus on 200 kPa:sta yli 500 kPa:iin. Tilaustyönä valmistamme F-700 levyjä, joiden lyhytaikainen puristuslujuus on yli 600 kPa.

Routaeristeiden laadut/lujuusluokat ovat seuraavat:

F-200

F-200:n lyhytaikainen puristuslujuus on yli 200 kPa eli noin 20 000 kg/m² ja pitkäaikainen puristuslujuus on yli 90 kPa eli n. 9 t/m². F-200 on tarkoitettu routa- ja alapohjaeristeeksi kevyesti kuormitettuihin kohteisiin, mutta sitä voidaan käyttää myös seinien ja kattojen eristämiseen. F-200 soveltuu erinomaisesti käytettäväksi myös keventeissä.

F-300

F-300:n lyhytaikainen puristuslujuus on yli 300 kPa eli noin 30 000 kg/m² ja pitkäaikainen puristuslujuus on yli 130 kPa eli n. 13 t/m². F-300:a voi käyttää pientaloissa lähes kaikkeen. F-300 riittää yleensä myös kulkuväylien ja piha-alueen routasuojauksessa, jossa ei varsinaisesti ole raskasta liikennettä. Keveiden rakennusten anturan alle asennettaessa yleensä myös F-300 on riittävä lujuudeltaan, mutta raskaissa rakenteissa käytetään yleisesti F-400:a ja F-500: a. 

F-400 

F-400:n lyhytaikainen puristuslujuus on yli 400 kPa eli noin 40 000 kg/m² ja pitkäaikainen puristuslujuus on yli 180 kPa eli n. 18 t/m². F-400:a käytetään mm. raskaan liikenteen alueilla kuten maanteillä, kaduilla ja rekkaterminaalien piha-alueilla. F-400:a käytetään myös paikoitusalueilla, joissa eristeen päällä ei ole vähintään 300 mm jakavaa maakerrosta. F-400:a käytetään yleisesti myös lattialaatan eristeenä teollisuushalleissa, joissa lattiaan kohdistuu usein suuria pistekuormia – rekat, trukit, koneet, korkeat varastohyllyt jne. 

F-500  

F-500:n lyhytaikainen puristuslujuus on yli 500 kPa eli noin 50 000 kg/m² ja pitkäaikainen puristuslujuus on yli 210 kPa eli n. 21 t/m². F-500:a käytetään kohteissa, joissa eristeeltä vaaditaan korkeaa lujuutta kuten rautateiden routasuojauksessa. F-500:a käytetään myös teollisuushallien lattioissa, joissa sijaitsee korkeita kuormalavahyllyjä tai raskaita koneita. 

F-600 ja F-700 

Nämä ovat erikoistuotteita, joita voidaan valmistaa tilauksesta. Näitä tuotteita käytetään mm. teollisuushallien lattioissa. Normaalia suuremman akselipainon rautateillä käytetään myös näitä erittäin lujia eristeitä.

Finnfoam Oy:n XPS-levyjen lujuudenkehitys ja lujuusarvot

Tämä lausunto perustuu Tampereen teknillisen yliopiston Maa- ja pohjarakenteiden yksikössä tehtyyn XPS-levyjen lujuusseurantaan sekä Finnfoam Oy:n toimittamiin puristuslujuuden omavalvonnan tuloksiin.

Suulakepuristettujen polystyreenilevyjen (ns. XPS-levyjen) vanhenemiskäyttäytymiseen liittyy se, että levyjen puristuslujuus kasvaa muutaman ensimmäisen kuukauden tai jopa muutaman vuoden ajan riippuen levymateriaalin lujuusluokasta ja paksuudesta. Ohuet ja kevyet levyt saavuttavat loppulujuutensa nopeammin kuin paksut ja raskaat levyt. Levyjen loppulujuus on niin ikään lujuusluokasta ja paksuudesta riippuen karkeasti 50 – 100 % suurempi kuin välittömästi valmistuksen jälkeen mitattu puristuslujuus.

Finnfoam Oy:n laadunvalvonnassa on käytetty XPS-levyjen lyhytaikaisen puristuslujuuden määrityksen pohjana jonkin verran myöhemmässä iässä tehtyä koestusta kuin standardissa EN 13164:2008 määrätty koestusikä 45 d. Tästä syystä Finnfoam Oy:n XPS-levyjen lyhytaikaisen puristuslujuuden arvo ei välttämättä täytä levytyypin mukaista puristuslujuuden arvoa vielä 45 vuorokauden iässä. Finnfoam Oy:n mukaan havaitut lujuusalitukset 45 d iässä ovat olleet kuitenkin alle 20 % levyjen ilmoitetusta lyhytaikaisesta puristuslujuudesta.

Rakenteiden kantavuuteen ja stabiliteettiin liittyvän kelpoisuuden kannalta XPS-levyjen lyhytaikainen puristuslujuus on useimmissa tapauksissa suhteellisen vähämerkityksinen seikka. Useimmissa rakenteellisissa käyttötarkoituksissa, kuten tyypillisesti raskaasti kuormitetuissa teollisuuslattioissa ja maanvaraisen anturan alle asennetussa routaeristyksessä, levymateriaalin kelpoisuuden määrää lyhytaikaislujuuden sijasta sen lujuus pitkäaikaista tai pysyvää puristuskuormitusta vastaan. Tällöin XPS-levyjen puristuslujuutena pitkäaikaiskuormien suhteen pidetään 50 % osuutta levyjen lyhytaikaislujuuden arvosta, eli esimerkiksi lujuusluokan 300 levylle (lyhytaikaislujuus 300 kPa) voidaan tällöin sallia enintään 150 kPa kuormitus. Tämän perusteella voidaan todeta, että XPS-levyille tavanomaisessa rakenteellisessa käytössä sallittavat pitkäaikaiskuormat ovat niin pieniä levyn lyhytaikaiseen puristuslujuuteen nähden, että levymateriaali voi vaurioitumatta saavuttaa ilmoitetun lujuusluokkansa mukaisen lyhytaikaislujuuden.

XPS-levyn lyhytaikaislujuus on rakenteellisessa mielessä merkityksellinen ominaisuus vain suhteellisen harvoin esiintyvissä tapauksissa. Tällaisia tapauksia saattaa kuitenkin esiintyä esimerkiksi rakennettaessa raskaasti kuormitetut telineet XPS-levyjen päälle tai rungon työnaikaisten poikkeuksellisten jäykistysvoimien kuormittaessa anturan alle asennettua XPS-eristettä. Tällaisissa tapauksissa on mahdollista, että suhteellisen ”tuoreeseen” XPS-levyyn kohdistuu sen lyhytaikaislujuuteen nähden merkittävä kuormitus siinä vaiheessa, kun vanhenematon levy ei ole vielä saavuttanut levyn lujuusluokan mukaista lyhytaikaislujuuttansa.

Mikäli Finnfoam Oy:n XPS-levyjä puristuskuormitetaan alle 6 kk ikäisinä suuremmalla kuormalla kuin niiden pitkäaikainen puristuslujuus sallii, levyille voidaan sallia lyhytaikaista puristuskuormitusta enintään 75 % niiden lujuusluokan mukaisesta lyhytaikaislujuudesta.

Lyhytaikainen puristuslujuus levyn iän funktiona

Talonrakennustekniikka Lausunto Nro TRT/1754/2009

Tampereella 17.4.2009

TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO
Rakennustekniikan laitos
Talonrakennustekniikka