Maanvastaisten betonilaattojen kosteustekninen toiminta ja sen merkitys radonläpäisevyyteen

Abstract

Maanvastaisten alapohjarakenteiden kosteustekninen toimivuus on parantunut ajan kuluessa rakentamista ohjaavien määräysten muuttuessa. Lämmöneristepaksuudet ovat kasvaneet ja täyttökerroksessa on yleistynyt karkearakeisemman maa-aineksen käyttö. Lisäksi täyttökerroksen radontuuletusjärjestelmien sekä lattialämmitysjärjestelmien käyttö on yleistynyt. Kosteusteknisen toimivuuden parantumisen johdosta maanvastaisen betonilaatan kosteuspitoisuus tulee tasaantumaan aiempaa alhaisemmalle tasolle. Yksittäisissä laboratoriomittauksissa on havaittu viitteitä siitä, että betonin kosteuspitoisuus voi vaikuttaa betonin radonläpäisevyyteen. Tällöin maanvastaisen alapohjarakenteen läpi diffuusiolla kulkeutuva radonin määrä voi lisätä sisäilman radonpitoisuutta yli viitearvojen pienemmillä maaperän radonpitoisuuksilla.

Teoriaosuudessa tarkasteltiin maanvastaisen alapohjarakenteen kosteustekniseen toimintaan liittyviä fysikaalisia ilmiöitä. Lisäksi tarkasteltiin maanvastaisen alapohjarakenteen eri rakennekerrosten vaikutusta alapohjarakenteen kosteus- sekä radontekniseen toimintaan. Aineistotutkimusosiossa tarkasteltiin maanvastaisen alapohjarakenteen kosteusteknistä toimivuutta kosteusmittausaineiston perusteella keräämällä vuosien 2000–2020 aikana tehtyjen kuntotutkimusten yhteydessä tehtyjä kosteusmittaustuloksia, joita täydennettiin diplomityön yhteydessä tehdyillä kosteusmittauksilla. Työn laboratoriotutkimusosuudessa mitattiin maanvastaisesta alapohjarakenteesta irrotettujen betonilaattojen radonläpäisevyyttä.

Diplomityössä analysoidun aineiston ja sitä täydentävien kosteusmittausten perusteella maanvastaisten alapohjarakenteiden kosteustekninen toimivuus on parantunut lämmöneristekerrospaksuuden kasvamisen, karkearakeisten täyttökerrosten sekä täyttökerroksen tuuletusjärjestelmän ansiosta. Betonilaattojen suhteellinen kosteus tulee jatkossa tasaantumaan enenevissä määrin 50–60 % RH tasolle pitkällä aikavälillä. Uusien määräysten ja ohjeistusten mukaan toteutetuissa maanvastaisissa alapohjarakenteissa tiiviiden pintarakenteiden käyttö maanpäällisessä kerroksessa on pääsääntöisesti kosteus- ja sisäilmateknisesti turvallista, kunhan varmistetaan riittävä alustan kuivatus ennen päällystystä.

Betonin ikääntyessä betonin lujuus kehittyy hydrataatioreaktion edetessä, jolloin betonilaatan radonläpäisevyys pienenee. Tehtyjen laboratoriomittausten perusteella betonin radonläpäisevyys kasvaa betonin kuivuessa. Kirjallisuuden perusteella betonin kuivuminen lisää radonläpäisevyyttä suhteessa enemmän, mitä betonin lujuuden kehittyminen vähentää. Rakentamista ohjaavien määräysten johdosta maanvastaiset alapohjarakenteiden betonilaatat tulevat olemaan entistä kuivempia, jonka johdosta radonin diffuusio alapohjarakenteiden läpi tulee olemaan suurempaa.

Tutkimuksen perusteella on epätodennäköistä, että betonilaatan aiempaa pidemmälle etenevä kuivuminen kuitenkaan ainakaan systemaattisesti aiheuttaa sisäilman radonpitoisuuden kasvamista yli viitearvojen tavanomaisten radonpitoisuuksien alueilla, kunhan huolehditaan betonilaatan riittävästä lujuudesta tai käytetään muita radonia vähentäviä toimenpiteitä. On mahdollista, että heikosti tiivistetyissä tai heikkolujuuksisissa, kuten C15/20 lujuusluokan betonilaatoissa, betonilaatan läpi tunkeutuva radon voi nostaa sisäilman radonpitoisuuden yli sallittujen raja-arvojen, jonka johdosta heikkolujuuksisten betonien käyttöä maanvastaisissa betonilaatoissa tulee välttää. Kuitenkin tärkein radonin torjumiskeino on edelleen huolehtia alapohjarakenteen ilmatiiviydestä, koska merkittävin radonin kulkeutumisreitti on konvektiovirtaus rakenteiden ilmatiiviyskohtien kautta.

Slab-on-ground structures’ moisture behavior has improved due to new regulations when thermal insulate thickness has risen and the use of coarse-grained soils have increased. In addition, the use of underfloor heating and ventilation system of filling layer has improved structures’ moisture behavior. Modern slab-on-ground structures’ moisture content of concrete slab can dry to 50-60 % RH level. There have been indications in individual laboratory measurements that concrete pores’ water vapor content influences concretes radon permeability. Slab-on-ground structures improving moisture behavior can grow to radon permeability and indoor air radon content based on individual laboratory measurements.

The theoretical part deals with the phenomena related to slab-on-ground structures’ moisture behavior and how slab-on-ground structures’ structural layers influence moisture behavior. The material research section examined structures moisture behavior using moisture measurements of condition surveys. In laboratory studies, radon permeability, moisture content, and compressive strength of concrete slabs were measured.

Based on the analysed material of the research, the moisture behavior of slab-on-ground structures has improved, when thermal insulation thickness has risen, and coarse-grained use has increased. In addition, the ventilation system of the filling layer has improved structures’ moisture behavior. The moisture content of modern slab-on-ground structures will stabilize to lower levels in the long run. Using the vapor-tight floor covering in modern slab-on-ground structure is moisture behavior safety above ground layer if the concrete slab’s moisture content is enough low before covering.

As the concrete ages, the strength of the concrete develops as the hydration progresses, reducing the radon permeability of the concrete slab. Based on laboratory measurements, as the concrete dries, the concrete slabs radon permeability increases. Based on the literature, when the concrete is drying, it increases radon permeability more than the growth of concrete’s strength decrease. Modern slab-on-ground structures improvement of moisture behavior increase to radon flow through the concrete slab.

Based on this, concrete slabs further drying would not cause an increase in the radon content of indoor airs above reference values if adequate strength of the concrete is ensured or other measures to reduce radon levels are used. It is possible that in poorly compacted or low-strength concrete slabs, such as C15/20 strength class, radon penetrating the concrete slab may raise the radon content of the indoor air above reference values, which avoids the use of low-strength concrete in concrete slabs. The most important radon entry is convection flow, so the most important thing is to take care of the air thickness of the structure.