Tutkimus osoitti: rakennusaikainen kuivumisen hallinta vähentää massiivipuun, kuten CLT:n, pintalamellin halkeilua

Puu on elävä materiaali, jonka ominaisuuksiin kuuluu ympäröiviin kosteusolosuhteisiin sopeutuminen. Puun liiallinen ja liian nopea kuivuminen voi johtaa CLT:lläkin pintalamellien muodonmuutoksiin ja normaalia suurempaan halkeiluun, kun puu ei ehdi sopeutua muutokseen.

Karelia-ammattikorkeakoulun tutkimus osoittaa, että CLT-elementin pintalamellien halkeamien määrään ja kokoon voidaan suuresti vaikuttaa kontrolloimalla rakennusaikaisia ja käyttöönoton jälkeisten kuukausien olosuhteita. Avainasia on huolehtia siitä, että elementit kuivuvat aina maltillisesti. Mitä hitaammin, sen parempi.

Kuivumisnopeus vaatii tarkkailua erityisesti talvella rakennettaessa, kun rakennusta joudutaan lämmittämään ja ulkoa tuleva korvausilma voi olla hyvinkin kuivaa.

 

Pintalamelli kuivuu jopa muutamassa päivässä

Massiivipuuelementin sisimmäisten kerrosten kosteustasapainon saavuttamiseen voi kulua muutamakin vuosi, mutta puun pintakerroksissa kuivuminen on sitä vastoin hyvin nopeaa. Se voi tapahtua vain muutamassa päivässä.

Siksi pintalamellien kuivattaminen hitaasti ja hallitusti onkin niin tärkeää. Paksummassa CLT-levyssä puun kosteuden vakiintuminen loppukosteuteen tapahtuu hitaammin kuin ohuessa.

On kuitenkin tärkeä muistaa, että massiivipuun pintahalkeilusta puhuttaessa kyse on yleensä pienistä muodonmuutoksista, pääsääntöisesti hiushalkeamista.

Liian nopeaa kuivumista ja liian kuivaa sisäilmaa on vältettävä.

 

Tutkimuskohteena päiväkoti, johon haluttiin puun tunnelma

Karelia-ammattikorkeakoulu tutki CLT-elementin käyttäytymistä vuonna 2018 valmistuneen Hukanhaudan päiväkodin rakennusprojektissa Joensuussa. Rakennuttaja piti tärkeänä sitä, että kohteen sisäseinissä voitiin jättää puupintaa näkyviin mahdollisimman paljon.

Yhteistyökumppaneina tutkimuksessa olivat Joensuun Tilakeskus, rakentamisesta vastannut Rakennusliike K. Tervo ja CLT-elementit toimittanut HOISKO CLT.

Samassa hankkeessa selvitettiin myös käyttäjien kokemuksia CLT:stä. Kyselytutkimus osoitti, että koko henkilökunta koki CLT:n puupinnan lisäävän päiväkodin viihtyisyyttä. Useimmat kokivat sen vaikuttavan myönteisesti myös äänimaailmaan. Elementtien pintalamelleihin syntyneitä halkeamia suuri osa käyttäjistä ei kokenut häiritsevinä.

 

Liimapuun kuivatusohjeistus sopii myös CLT:lle

Hukanhaudan rakennusprojektissa tarkkailtiin CLT-elementtien kosteutta ja lämpötilaa sekä niiden sisään upotetuilla antureilla että pintakosteusmittareilla päiväkodin kolmessa osastossa.

Lisäksi tarkkailtiin elementtien pinnan visuaalisia muutoksia. Tarkkailu jatkui vielä seurantatutkimuksessa käyttöönoton jälkeen.

Puurakenteiden kuivumista voidaan ohjata säätämällä lämmityksen avulla ilman suhteellista kosteutta (RH). CLT-elementin kuivatuksesta ja halkeilun hallinnasta ei ole olemassa erillistä ohjeistusta. Siksi Hukanhaudassa käytettiin liimapuulle tarkoitettua jäykistyksen ja halkeilun hallintaohjetta (RIL 244-2007).

Ohjeen mukaan liimapuu tulisi kuivata – halkeilun välttämiseksi – kuuden prosenttiyksikön portain vastaamaan tavoitteena olevaa puun tasapainokosteutta.

Tutkimus osoitti, että tämä ohjeistus toimii myös CLT:lle. RIL 244-2007 -ohjeistuksen raja-arvoja nopeammat muutokset puolestaan lisäsivät CLT:n pintalamellin muutoksia.
Jotta kuivuminen eteni ohjeistuksen mukaisesti, jouduttiin lämmitystä kytkemään välillä pois päältä.

Kuivata aina portaittain.

 

Ensimmäinen vuosi ratkaisee halkeamien määrän

Hukanhaudan tutkimuksen keskeinen oppi on se, että rakennusaikaisilla toimenpiteillä on ratkaiseva merkitys sille, millainen visuaalinen pinta CLT-seinään tulee ja minkä verran pintalamelliin tulee halkeilua.

Tutkimus osoitti, että tätä voidaan hallita oikeanlaisilla työmaaolosuhteilla ja toimenpiteillä hyvin tehokkaasti.

Se osoitti myös, että halkeamat syntyvät alkuvaiheessa, pääosin rakennusaikana. Myöhemmin ne voivat vielä kasvaa pituudeltaan ja pinta-alaltaan sisäilman kuivuessa, mutta uusia ei alkuvaiheen jälkeen enää juuri synny.

– Näin ollen rakennusaikaiset olosuhteet ja rakennuksen ensimmäinen vuosi ratkaisevat, kiteyttää Karelia-ammattikorkeakoulun projektiasiantuntija Ville Mertanen.

Jatkossa pintalamellin halkeamat elävät vuodenaikojen ja niiden myötä vaihtelevan ilmankosteuden mukaan. Kesällä, kun ilma on kosteampaa, puu laajenee niin, ettei halkeama ole välttämättä edes havaittavissa, kun taas talvella kuivuus saa sen esiin.

Halkeamat syntyvät CLT:n pintalamelliin alkuvaiheessa. Myöhemmin ne elävät ilmankosteuden mukaan supistuen ja laajentuen, mutta määrän ei tässä tutkimuksessa huomattu lisääntyvän.

 

 

Halkeamat syntyvät tyypillisesti elementtien päihin ja aukkokohtiin. Tämän estämiseksi HOISKO CLT käsitteleekin elementtiensä reunat pintakäsittelyllä. Samasta syystä myös työmaalla esimerkiksi sähkö- ja putkiasennusten yhteydessä syntyvät työstökohdat on tärkeä käsitellä.

 

Halkeilu ei vaikuta elementin ominaisuuksiin

On kuitenkin tärkeä muistaa, että kuivatuksessa mahdollisesti syntyvillä pintalamellin muodonmuutoksilla ei ole vaikutusta CLT-elementin turvallisuuteen tai kantavuuteen. Ainut merkitys on visuaalinen.

– Sekin on mielipidekysymys, häiritsevätkö ne silmää, sanoo Mertanen.

Kun halkeama syntyy, siitä voi kuulua hyvinkin voimakas paukahdus.

– Sitä ei tarvitse missään tapauksessa säikähtää, mutta on hyvä tiedostaa, että tällaiset, jopa hyvinkin voimakkaat, äänet ovat mahdollisia. Paukahtelu ei ole epänormaalia tai vaarallista, painottaa Mertanen.

 

Suositus alkuvaiheen tehostetun ilmanvaihdon käytöstä koettelee puun ominaisuuksia

Hukanhaudassa noudatettiin S1-sisäilmastoluokituksen suositusta (RT 07-11299) käyttöönoton jälkeisten kuukausien tehostetusta ilmanvaihdosta. Tämän suosituksen mukaan ilmanvaihtoa tulisi käyttää ensimmäisten 6–12 kuukauden ajan tauotta suurella teholla.

S1-suosituksen mukainen ilmanvaihto voi aiheuttaa talvipakkasilla voimakasta kuivamista CLT-elementeille. Hukanhaudassa ilmankosteus (RH) laski hyvin alhaiseksi, jopa alle kymmenen prosentin, kun suositus-RH on 35–50 prosenttia. Tästä seurasi, että aiemmin syntyneiden halkeamien pituus kasvoi.

Myös osa käyttäjistä koki sisäilman kuivaksi. Pahimpana aikana kuivuus ilmeni jopa päiväkodin lasten tamburiinien halkeamisena.

S1-sisäilmastosuosituksen mukainen ilmanvaihto kuivattaa huoneilmaa helposti liikaa.

Mertanen näkeekin ensimmäisten kuukausien tehostetun ilmanvaihdon haasteelliseksi puurakenteille etenkin julkisessa rakentamisessa.

– Käyttäjät eivät välttämättä koe kuivuuden vaikuttavan heikentävästi sisäilman laatuun, mutta liian kuiva ilma ei ole hyväksi sen enempää puulle kuin ihmisellekään, hän sanoo.

Tuuleta maalihajut kalusteista etukäteen

Ensimmäisten kuukausien tehostetun ilmanvaihdon tarkoitus on poistaa TVOC-päästöjä eli haihtuvia orgaanisia yhdisteitä. Päästöjä tulee muun muassa maaleista. S1-ohjeistusta ei voi Mertasen mukaan unohtaa, mutta olosuhteiden ja kosteuden tarkkailu ja omien aistien käyttö on hänestä järkevää.

– Jos hajuja ei tunnu, kannattaa alun ilmanvaihdon säädöissä käyttää harkintaa – myös energian kulutuksen kannalta. Jos hajuja tai ongelmia sisäilmassa ei ole, niin silloin kannattaa harkita S1-suosituksen minimiajan noudattamista.

Yksi suurimpia TVOC-päästöjen aiheuttajia ovat kalusteet. Niiden suhteen Mertasella onkin yksinkertainen vinkki.

–Jos mahdollista, niin paras ratkaisu olisi, jos kalusteet voisi tilata etukäteen johonkin halliin haihduttamaan pahimmat TVOC-päästöt ja hajut pois.

 

Karelia-ammattikorkeakoulun tutkimustyö petaa tietä vähähiilisen rakentamisen lisääntymiselle

Karelia-ammattikorkeakoulu on puurakentamisen keskeisiä tutkijoita, kehittäjiä ja kouluttajia Suomessa. Karelia-ammattikorkeakoulun tavoitteena on edistää vähähiilistä rakentamista. Syksyllä 2021 oppilaitoksessa käynnistyy uutena koulutuksena rakennustekniikan insinöörin monimuotokoulutus, jossa erikoistutaan puurakentamiseen.

Karelian työ näkyy Joensuun seudun useissa uraauurtavissa puurakentamisen kohteissa.

– Yksi Karelia-ammattikorkeakoulun tapa edistää vähähiilistä rakentamista on ollut tuottaa siitä tutkittua tietoa. Puurakenteet ovat tutkimuksissa osoittautuneet vähäpäästöisiksi, mutta asia on aina monitulkintainen, ja vähähiilinen rakentaminen vaatii monentyyppistä tutkimusta myös eri materiaalien parhaiden ominaisuuksien yhdistelemisestä, sanoo Mertanen.

CLT on yksi materiaaleista, jonka parissa tutkimusta on tehty. Materiaalina CLT on vielä uusi niin suunnittelijoille kuin rakentajillekin, joten tutkitulle tiedolle on tarvetta ja kysyntää. Hukanhaudan päiväkotihanke antoikin tärkeää tietoa erityisesti ison CLT-kohteen työmaa-aikaisista olosuhteista.

Hankkeen tuloksia on jalkautettu Karelia-ammattikorkeakoulun opetukseen, ja siitä on syntynyt useita opinnäytetöitä.

 

Näin CLT-elementtien rakennusaikaisia ja rakennuksen käyttöönoton jälkeisiä olosuhteita tutkittiin Hukanhaudan päiväkodissa

Työmaa-aikainen tutkimus

Rakennusprojektin aikana tarkkailtiin CLT-elementtien kosteutta ja lämpötilaa niiden sisään upotetuilla, jatkuvatoimisilla lämpötila- ja kosteusantureilla (15 kpl). Pintakosteutta tarkkailtiin pintakosteusmittareilla. Lisäksi tarkkailtiin elementtien visuaalisia muutoksia. Tarkasteluväli oli kolme kuukautta.

Poikkeuksellisen sateinen syksy sai massiivipuuelementtien pintakosteuden nousemisen jopa 18 prosenttiin, vaikka ne oli suojattu muovilla. Tiloissa aloitettiin lämmitys heti elementtien ja eristeiden asennuksen jälkeen. Rakennusaikaiset puhaltimet havaittiin jatkuvassa käytössä liian tehokkaiksi, ja siksi niitä käytettiin vain portaittain.

Kosteuden ja lämpötilan tarkkailu tuotti tulosta, ja Hukanhaudan kuivatuksen hallinnassa onnistuttiin hyvin. Kahdessa kolmesta päiväkodin osastosta CLT:n halkeilu jäi erittäin vähäiseksi. Kolmannessa, muita pienemmässä osastossa, kosteusolosuhteet muuttuivat jyrkemmin, koska puhallin oli tilan kokoon nähden liian tehokas. Näin ilmankosteus laski liikaa.

Osastojen vertailu osoitti, että kosteuden hallinta ei ole helppoa. Vaikka olosuhteet pyrittiin pitämään samanlaisina, osastojen välillä nähtiin eroja ilman suhteellisessa kosteudessa.

 

Seurantatutkimus

Käyttöönoton jälkeisessä neljän kuukauden seurantatutkimuksessa tarkkailtiin ilmankosteutta, CLT-seinän pintalamellin kosteutta ja sen vaikutusta seinäpintaan. Seurantajaksolla noudatettu, S1-suosituksen mukainen tehostettu ilmanvaihto laski rakennuksen ilmankosteuden hyvin alhaiseksi. Suhteellinen ilmankosteus (RH) vaihteli vain 4,5–20 prosentissa. Optimaalinen RH on 35–50 prosenttia. CLT:n pintakosteus vaihteli 6–9 prosentissa.

Erittäin alhaisesta ilmankosteudesta huolimatta uusia halkeamia CLT-seinään ei enää seurantajaksolla syntynyt merkittävissä määrin, mutta sen sijaan jo syntyneiden halkeamien pituus kaksinkertaistui.

Käyttäjätutkimus

Käyttäjätutkimuksessa haastateltiin 27:ää henkilöä. Tulokset puhuvat vahvasti puurakentamisen puolesta erityisesti julkisessa rakentamisessa.

Jokainen vastaaja koki puupintojen vaikuttaneen positiivisesti viihtyvyyteen. 23 vastaajaa koki päiväkodin äänimaiseman olevan puurakenteisessa rakennuksessa tavallista parempi.

Pintalamellin halkeilun koki jollain häiritseväksi vain kolme 27:stä. 19:ää se ei häirinnyt lainkaan, ”ei osaa sanoa” -vastauksia oli viisi.

 

 

Artikkelin kuvat ja taulukot: Karelia-ammattikorkeakoulu

Linkkejä

Mielenkiintoisia puurakentamisen kohteita, joissa Karelia-ammattikorkeakoulu on ollut mukana tekemässä tutkimusta (kartasta löytyy kohteet ja linkkejä myös tutkimuksiin).

Kurkista Hukanhautaan referenssi-sivuillamme.

Opinnäytetyöt Hukanhaudasta:
Hakkarainen, Henri: CLT-rakentamisen työaikainen kosteudenhallinta ja -seuranta
Pasanen, Janne: CLT-rakenteiden kosteuskäyttäytyminen rakennuksen käytön aikana