1Wiadomości ogólne
1.1. Przepisy unijne i krajowe dotyczące wyrobów budowlanych
Materiałami budowlanymi nazywano tradycyjnie to, z czego powstawały budynki, mosty, drogi i inne obiekty. Akty prawne państw Unii Europejskiej stosują określenie "wyroby budowlane". Jest ono także zapisane w ustawie Prawo budowlane [1] i w ustawie z dnia 16 kwietnia 2004 r. o wyrobach budowlanych [3], gdzie wyrób budowlany oznacza: "wyrób ruchomy, przeznaczony do obrotu, wytworzony w celu wbudowania w sposób trwały w obiekcie budowlanym i wprowadzany do obrotu jako wyrób pojedynczy lub jako zestaw oraz mający wpływ na spełnienie wymagań podstawowych".
Dotychczasowe określenie "materiał budowlany" jest jednoznaczne z "wyrobem budowlanym" i jego przeznaczeniem. Ustawa o wyrobach budowlanych określa zasady wprowadzania do obrotu lub udostępniania na rynku krajowym wyrobów budowlanych, zasady kontroli wyrobów budowlanych wprowadzonych do obrotu lub udostępnianych na rynku oraz określa kompetencje organów w zakresie wykonywania zadań administracyjnych wynikających z:
ROZPORZĄDZENIA PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) NR 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiającego zharmonizowane warunki wprowadzenia do obrotu wyrobów budowlanych i uchylające dyrektywę Rady 89/106/EWG.
Dokument ten jest opublikowany w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej z 4 kwietnia 2011 r. i zawiera 68 artykułów. Artykuł 65 ma następującą treść: "Dyrektywa 89/106/EWG traci moc", a artykuł 66 zawiera zapis:
1. Wyroby budowlane wprowadzone do obrotu zgodnie z dyrektywą 89/106/EWG przed dniem 1 lipca 2013 r. uznaje się za zgodne z niniejszym rozporządzeniem.
2. Producenci mogą wystawić deklarację właściwości użytkowych na podstawie certyfikatu zgodności lub deklaracji zgodności wydanych przed dniem 1 lipca 2013 r. zgodnie z dyrektywą 89/106/EWG.
3. Wytyczne EOTA opublikowane przed 1 lipca 2013 r. mogą być stosowane w procedurze udzielania Europejskich Ocen Technicznych.
4. Producenci mogą wykorzystywać Europejskie Aprobaty Techniczne wydane przed 1 lipca 2013 r. jako Europejskie Oceny Techniczne do końca okresu ważności.
Rozporządzenie nr 305/2011(Construction Product Regulation) weszło w życie 28 kwietnia 2011 r. [2]. Na użytek powyższego rozporządzenia oraz ustaw przyjętych w Polsce stosuje się wybrane następujące nazwy i ich definicje:
1) wyrób budowlany - każdy wyrób lub zestaw wyprodukowany i wprowadzony do obrotu w celu trwałego wbudowania w obiektach budowlanych lub ich częściach, którego właściwości wpływają na właściwości użytkowe obiektów budowlanych w stosunku do podstawowych wymagań dotyczących obiektów budowlanych;
2) zestaw - wyrób budowlany wprowadzony do obrotu przez jednego producenta jako zestaw co najmniej dwóch odrębnych składników, które muszą zostać połączone, aby mogły zostać włączone w obiektach budowlanych;
3) obiekty budowlane - budynki i budowle;
4) zasadnicze charakterystyki - cechy wyrobu budowlanego, które odnoszą się do podstawowych wymagań dotyczących obiektów budowlanych;
5) właściwości użytkowe wyrobu budowlanego - właściwości użytkowe odnoszące się do odpowiednich zasadniczych charakterystyk wyrażone jako poziom lub klasa, lub w sposób opisowy;
6) poziom - wynik oceny właściwości użytkowych wyrobu budowlanego w odniesieniu do jego zasadniczych charakterystyk, wyrażony jako wartość liczbowa;
7) klasa - zakres poziomów właściwości użytkowych wyrobu budowlanego ograniczony wartością minimalną i maksymalną;
8) wartość progowa - minimalny lub maksymalny poziom właściwości użytkowych zasadniczych charakterystyk wyrobu budowlanego;
9) typ wyrobu - zestaw reprezentatywnych poziomów lub klas właściwości użytkowych w odniesieniu do zasadniczych charakterystyk wyrobu budowlanego wyprodukowanego przy zastosowaniu danej kombinacji surowców lub innych składników w określonym procesie produkcyjnym;
10) zharmonizowane specyfikacje techniczne - normy zharmonizowane w ramach europejskich dokumentów oceny;
11) norma zharmonizowana - norma przyjęta przez jeden z europejskich organów normalizacyjnych wymienionych w załączniku 1 do dyrektywy 98/34/WE, na podstawie wniosku wydanego przez Komisje, zgodnie z art. 6 tej dyrektywy;
12) europejski dokument oceny - dokument przyjęty przez organizacje JOT do celów wydawania europejskich ocen technicznych;
13) europejska ocena techniczna - udokumentowana ocena właściwości użytkowych wyrobu budowlanego w odniesieniu do jego zasadniczych charakterystyk zgodnie z odnośnym europejskim dokumentem oceny;
14) zamierzone zastosowanie - zamierzone zastosowanie wyrobu budowlanego określone w mającej zastosowanie zharmonizowanej specyfikacji technicznej;
15) specjalna dokumentacja techniczna - dokumentacja wskazująca, że metody stosowane w ramach mającego zastosowanie systemu oceny i weryfikacji stałości właściwości użytkowych zostały zastąpione innymi metodami, o ile rezultaty osiągane z użyciem tych innych metod są równoważne z rezultatami osiąganymi z użyciem metod badawczych określonych w stosownej normie zharmonizowanej;
16) udostępnianie na rynku - każde dostarczanie wyrobu budowlanego w celu dystrybucji lub zastosowania na rynku unijnym w ramach działalności handlowej odpłatnie lub nieodpłatnie;
17) wprowadzenie do obrotu - udostępnienie po raz pierwszy wyrobu budowlanego na rynku unijnym;
18) podmiot gospodarczy - producent, importer, dystrybutor lub upoważniony przedstawiciel;
19) producent - osoba fizyczna lub prawna, która produkuje wyrób budowlany lub która zleca zaprojektowanie lub wyprodukowanie wyrobu budowlanego i wprowadza ten wyrób do obrotu pod własną nazwą lub znakiem firmowym;
20) dystrybutor - osoba fizyczna lub prawna w łańcuchu dostaw, inna niż producent lub importer, która udostępnia wyrób budowlany na rynku;
21) importer - osoba fizyczna lub prawna mająca siedzibę w Unii Europejskiej, która wprowadza wyrób budowlany z państwa trzeciego do obrotu w Unii;
22) upoważniony przedstawiciel - osoba fizyczna lub prawna mająca siedzibę w Unii Europejskiej, która otrzymała pisemne pełnomocnictwo producenta do wykonywania w jego imieniu określonych zadań;
23) wycofanie z obrotu - każdy środek, którego celem jest zapobieżenie udostępnianiu na rynku wyrobu budowlanego w danym łańcuchu dostaw;
24) wycofanie od użytkowników - każdy środek, którego celem jest doprowadzenie do zwrotu wyrobu budowlanego, który został już udostępniony użytkownikowi końcowemu;
25) akredytacja - jest określona w rozporządzeniu (WE) nr 765/2008;
26) zakładowa kontrola produkcji - udokumentowana stała i wewnętrzna kontrola produkcji w zakładzie produkcyjnym zgodnie ze stosownymi zharmonizowanymi specyfikacjami technicznymi;
27) mikroprzedsiębiorstwo - mikroprzedsiębiorstwo spełniające wymogi definicji zawartej w zaleceniu Komisji z dnia 6 maja 2003 r. dotyczącym definicji przedsiębiorstw mikro, małych i średnich;
28) cykl życia - kolejne powiązane ze sobą etapy cyklu życia wyrobu budowlanego - od nabycia surowca lub jego pozyskania z zasobów naturalnych do ostatecznego usunięcia wyrobu;
29) znak budowlany - znak wskazujący, że wyrób budowlany oznaczony tym znakiem może być udostępniony na rynku krajowym i stosowany w wykonywaniu robót budowlanych.
W słowniku (tab. 1.1) podano znaczenie skrótów.
Tabela 1.1. Słownik skrótów
Skrót
Nazwa
CEN
Comite Europen de Normalisation (fr.) - Europejski Komitet Normalizacyjny
CPD
Construcion products Directive (ang.) - dyrektywa dotycząca wyrobów budowlanych
CPR
Construction Products Regulation (ang.) - rozporządzenie dotyczące wyrobów budowlanych
EC
European Comision (ang.) - Komisja Europejska
EEA
European Environment Agency (ang.) - Europejska Agencja Środowiska
EOTA
European Organization for Technical Approvals (ang.) - Europejska Organizacja Aprobat Technicznych
EP
European Parliament (ang.) - Parlament Europejski
EPBD
Energy Performance of Buildings Directive (ang.) - dyrektywa dotycząca charakterystyki energetycznej budynków
ETA
European Technical Approval (ang.) - Europejska Aprobata Techniczna
ETAG
European Technical Approval Guidelines (ang.) - wytyczne do Europejskich Aprobat Technicznych
GHG
greenhouse gas (ang.) - gazy cieplarniane
GWP
Global Warming Potential (ang.) - potencjał tworzenia efektu cieplarnianego
ISO
International Organization for Standardization (ang.) - Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna
JRC
Joint Research Centre (ang.) - Wspólnotowe Centrum Badawcze
KE
Komisja Europejska
LCA
Life Cycle Assesment (ang.) - Ocena cyklu życia
OECD
Organization for Economic Co-operation and Development (ang.) - Organizacja Współpracy Gospodarczej i Rozwoju
OOŚ
Ocena oddziaływania na środowiska
OZE
Odnawialne źródła energii
PE
Parlament Europejski
PKN
Polski Komitet Normalizacyjny
RES
Renewable Energy Sources (ang.) - zobacz OZE
RSL
Reference Service Life (ang.) - czas życia wyrobu w warunkach odniesienia
SCC
Standing Committee on Construction (ang.) - Stały Komitet Budownictwa
SDS
Sustainable Development Strategy (ang.) - zobacz SZR
SZR
Strategia Zrównoważonego Rozwoju
1.2. Podstawowe wymagania dotyczące obiektów budowlanych
Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (EU) nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. zawiera 9 rozdziałów i 5 załączników. Są to:
Rozdział I - Przepisy ogólne
Rozdział II - Deklaracja właściwości użytkowych
Rozdział III - Obowiązki podmiotów gospodarczych
Rozdział IV - Zharmonizowana specyfikacja techniczna
Rozdział V - Jednostki do spraw oceny technicznej
Rozdział VI - Procedury uproszczone (dotyczące określenia typu)
Rozdział VII - Organy notyfikujące i jednostki notyfikowane
Rozdział VIII - Nadzór rynku i procedury ochronne
Rozdział IX - Przepisy końcowe
Załącznik I - Podstawowe wymagania dotyczące obiektów budowlanych
Załącznik II - Procedura przyjmowania Europejskiego Dokumentu Oceny (d. ETAG)
Załączniki III - Deklaracja właściwości użytkowych (wzór deklaracji wydawanej przez producenta)
Załącznik IV - Grupy wyrobów i wymagania dotyczące jednostek ds. oceny technicznej
Załącznik V - Ocena i weryfikacja stałości właściwości użytkowych:
1. Systemy oceny i weryfikacji stałości i właściwości użytkowych (systemy: 1+, 1, 2+, 3, 4)
2. Jednostki biorące udział w ocenie i weryfikacji stałości właściwości użytkowych
3. Przypadki zasadniczych charakterystyk, dla których nie jest wymagane odniesienie do stosowanej zharmonizowanej specyfikacji technicznej
Rozporządzenie nr 305/2011 z 9 marca 2011 r. w załączniku IV ustala grupy wyrobów i wymagania dotyczące jednostek ds. oceny technicznej w tabeli 1.2.
Tabela 1.2. Grupy wyrobów budowlanych
Kod grupy
Grupa wyrobów
1
wyroby prefabrykowane z betonu zwykłego, lekkiego i autoklawizowanego napowietrzonego
2
drzwi, okna, okiennice, bramy i powiązane z nimi okucia budowlane
3
membrany, w tym stosowane w postaci płynnej i zestawy (izolujące przed wodą lub parą wodną)
4
materiały termoizolacyjnezłożone zestawy/systemy izolacyjne
5
łożyska konstrukcyjnetrzpienie do złączy konstrukcyjnych
6
kominy, przewody kominowe i wyroby specjalne
7
wyroby gipsowe
8
geowłókniny, geomembrany i wyroby związane
9
ściany osłonowe oraz okładziny ścian zewnętrznych/oszklenie ze spoiwem konstrukcyjnym
10
stałe urządzenia gaśnicze (wyroby do wykrywania i sygnalizacji pożaru, stałe urządzenia gaśnicze, wyroby do kontroli rozprzestrzeniania ognia i dymu oraz do tłumienia wybuchu)
11
urządzenia sanitarne
12
urządzenia bezpieczeństwa ruchu drogowego, wyposażenie dróg
13
konstrukcyjne wyroby oraz elementy drewniane i wyroby pomocnicze
14
płyty i elementy drewnopochodne
15
cementy, wapna budowlane i inne spoiwa hydrauliczne
16
stal zbrojeniowa i sprężająca do betonu (i wyroby pomocnicze), zestawy zakotwień i cięgien
17
wyroby murarskie i wyroby pokrewne, elementy murowe, zaprawy i wyroby pomocnicze
18
wyroby do usuwania i oczyszczania ścieków
19
wyroby podłogowe i posadzkowe
20
konstrukcyjne wyroby metalowe i wyroby pomocnicze
21
wykończenia ścian wewnętrznych, zewnętrznych i sufitów, zestawy wyrobów do wykonywania ścian działowych
22
pokrycia dachowe, świetliki, okna dachowe i wyroby pomocnicze, zestawy dachowe
23
wyroby do budowy dróg
24
kruszywa
25
kleje budowlane
26
wyroby związane z betonem, zaprawą i zaczynem
27
urządzenia do ogrzewania pomieszczeń
28
rury, zbiorniki i wyroby pomocnicze niestykające się z wodą przeznaczoną do spożycia przez ludzi
29
wyroby budowlane stykające się z wodą przeznaczoną do spożycia przez ludzi
30
wyroby ze szkła płaskiego, profilowanego i bloków szklanych
31
kable zasilania, sterujące i komunikacyjne
32
wyroby do uszczelniania złączy
33
mocowania oraz łączniki
34
zestawy budowlane, komponenty budowlane, prefabrykaty
35
wyroby do zatrzymywania ognia, uszczelniające i ochrony ogniowej, wyroby hamujące palność
Obiekty budowlane jako całość oraz ich poszczególne części muszą nadawać się do użycia zgodnie z ich zamierzonym zastosowaniem, przy czym w szczególności należy wziąć pod uwagę zdrowie i bezpieczeństwo osób mających z nimi kontakt przez cały cykl życia tych obiektów. Przy normalnej konserwacji obiekty budowlane muszą spełniać następujące podstawowe wymagania dotyczące obiektów budowlanych przez gospodarczo uzasadniony okres użytkowania [2].
1. Nośność i stateczność
Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby obciążenia mogące na nie działać podczas ich budowy i użytkowania nie prowadziły do:
b) zawalenia się całego obiektu budowlanego lub jego części;
c) znacznych odkształceń o niedopuszczalnym stopniu;
d) uszkodzenia innych części obiektów budowlanych, urządzeń lub zamontowanego wyposażenia w wyniku znacznych odkształceń elementów nośnych konstrukcji;
e) uszkodzenia na skutek wypadku w stopniu nieproporcjonalnym do wywołującej go przyczyny.
6. Bezpieczeństwo pożarowe
Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby w przypadku wybuchu pożaru:
g) nośność konstrukcji została zachowana przez określony czas;
h) powstawanie i rozprzestrzenianie się ognia i dymu w obiektach budowlanych było ograniczone;
i) rozprzestrzenianie się ognia na sąsiednie obiekty budowlane było ograniczone;
j) osoby znajdujące się wewnątrz mogły opuścić obiekt budowlany lub być uratowane w inny sposób;
k) uwzględnione było bezpieczeństwo ekip ratowniczych.
12. Higiena, zdrowie i środowisko
Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby podczas ich budowy, użytkowania i rozbiórki nie stanowiły w ciągu ich całego cyklu życia zagrożenia dla higieny ani zdrowia czy bezpieczeństwa pracowników, osób je zajmujących lub sąsiadów, nie wywierały w ciągu ich całego cyklu życia nadmiernego wpływu na jakość środowiska ani na klimat, w szczególności w wyniku:
m) wydzielania toksycznych gazów;
n) emisji niebezpiecznych substancji, lotnych związków organicznych, gazów cieplarnianych lub niebezpiecznych cząstek do powietrza wewnątrz i na zewnątrz obiektu budowlanego;
o) emisji niebezpiecznego promieniowania;
p) uwalniania niebezpiecznych substancji do wody gruntowej, wód morskich, wód powierzchniowych lub gleby;
q) uwalniania do wody pitnej niebezpiecznych substancji;
r) niewłaściwego odprowadzania ścieków, emisji gazów spalinowych lub niewłaściwego usuwania odpadów stałych i płynnych;
s) wilgoci w częściach obiektów budowlanych lub na powierzchniach w obrębie tych obiektów.
20. Bezpieczeństwo użytkowania i dostępność obiektów
Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby nie stwarzały niedopuszczalnego ryzyka wypadków lub szkód w użytkowaniu lub w eksploatacji, takich jak poślizgnięcia, upadki, zderzenia, oparzenia, porażenia prądem elektrycznym i obrażenia w wyniku eksplozji lub włamania. W szczególności obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane z uwzględnieniem ich dostępności dla osób niepełnosprawnych i ich użytkowania przez takie osoby.
21. Ochrona przed hałasem
Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby hałas odbierany przez osoby je zajmujące lub znajdujące się w pobliżu tych obiektów nie przekraczał poziomu stanowiącego zagrożenie dla ich zdrowia oraz pozwalał im spać, odpoczywać i pracować w zadowalających warunkach.
22. Oszczędność energii i izolacyjność cieplna
Obiekty budowlane i ich instalacje grzewcze, chłodzące, oświetleniowe i wentylacyjne muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby utrzymać na niskim poziomie ilość energii wymaganej do ich użytkowania, przy uwzględnieniu potrzeb zajmujących je osób i miejscowych warunków klimatycznych. Obiekty budowlane muszą być również energooszczędne i zużywać jak najmniej energii podczas ich budowy i rozbiórki.
23. Zrównoważone wykorzystanie zasobów naturalnych
Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane, wykonane i rozebrane w taki sposób, aby wykorzystanie zasobów naturalnych było zrównoważone i zapewniało w szczególności:
x) ponowne wykorzystanie lub recykling obiektów budowlanych oraz wchodzących w ich skład materiałów i części po rozbiórce;
y) trwałość obiektów budowlanych;
z) wykorzystanie w obiektach budowlanych przyjaznych środowisku surowców i materiałów wtórnych.
Podstawy prawne polskiego systemu legalizacji wyrobów budowlanych, określające zasady i procedury dopuszczania tych wyrobów do obrotu i stosowania w budownictwie, stanowią następujące przepisy:
- ustawa z dnia 24 sierpnia 1991 r. o ochronie przeciwpożarowej i wydane na jej podstawie rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 22 kwietnia 1998 r. w sprawie wyrobów służących do ochrony przeciwpożarowej, które mogą być wprowadzane do obrotu i stosowane wyłącznie na podstawie certyfikatu zgodności (DzU 1998 r. nr 55; poz. 362) [5];
- ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. - Prawo budowlane (DzU 1994 r. nr 89; poz. 414 z późn. zm.) określająca główne założenia systemu legalizacji wyrobów budowlanych [1];
- ustawa z dnia 16 kwietnia 2004 r. - O wyrobach budowlanych (DzU. 2004 r. nr 92; poz. 881) i jej aktualizacja z 2010 r. [3] oraz z 15 kwietnia 2011 r.
Podstawowymi dokumentami dotyczącymi wymagań, jakim powinny odpowiadać wyroby, były Polskie Normy (PN). Ich tworzenie trwało niekiedy latami, a szybki rozwój wiedzy i postępu technologicznego wymusił potrzebę wprowadzenia innej niż normalizacja formuły szybszego akceptowania oferowanych rozwiązań materiałowych dla budownictwa.
W niniejszym podręczniku będą występować skróty: PN - Polska Norma, EN - Norma Europejska (Norme Européenne) opracowana przez CEN (Comité Européen de Normalisation).
W Polskich Normach mogą wystąpić dodatkowe oznaczenia:
/A - zmiana do polskiej normy publikowana oddzielnie,
/Ak - arkusz krajowy do PN-EN, PN-ISO,
/Ad - dodatek do normy publikowany oddzielnie,
/Ap - poprawka krajowa do PN publikowana oddzielnie,
/Ac - poprawka do polskiej normy oraz (PN-EN ISO) publikowana oddzielnie,
/Az - zmiana krajowa do PN publikowana oddzielnie,
+A2 - norma z włączoną do treści zmianą nr 2,
+A# - norma z włączonymi do treści kilkoma zmianami,
PN-ISO - normy Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej wprowadzone do zbioru norm polskich.
Decyzją Rady Technicznej CEN nr 63/2005 wprowadzono Normy Europejskie skonsolidowane, włączające zmiany do treści normy (informacja o włączonych zmianach znajduje się w przedmowie do Normy Europejskiej).
W konsekwencji zmieniono zasady numeracji Norm Europejskich, np. EN 71-1: 2005 i osobno wydano do niej zmianę o numerze EN 71-1:2005/A3:2006 oraz poprawkę EN 71-1: 2005/AC:2006, po opracowaniu w CEN projektu nowej zmiany A4 i połączeniu treści dotychczas zatwierdzonych dokumentów z treścią projektu zmiany otrzymała numer EN 71-1:2005+A4:2007.
W związku z tym prezes PKN wydał decyzję o zmianie numerów Polskich Norm wprowadzających Normy Europejskie skonsolidowane. Obecnie takie Polskie Normy są oznaczone numerem PN-EN...+A... Dotychczas zatwierdzone Polskie Normy wprowadzające Normy Europejskie skonsolidowane zostały przenumerowane.
Skrót (oryg.) - oznacza normę oryginalną, wprowadzoną metodą okładkową, czyli tylko strona tytułowa jest napisana w języku polskim, a treść normy - w języku angielskim.
Aktualnie PKN (Polski Komitet Normalizacji, założony w 1924 r.) jest członkiem CEN (Europejskiego Komitetu Normalizacji) i strona polska przystąpiła do prac dotyczących wycofania wszystkich dokumentów normalizacyjnych krajowych PN sprzecznych z EN.
Zgodnie z ustawą o normalizacji norma jest: "dokumentem przyjętym na zasadzie konsensu i zatwierdzonym przez upoważnioną jednostkę organizacyjną, ustalającym - do powszechnego i wielokrotnego stosowania - zasady, wytyczne lub charakterystyki odnoszące się do różnych rodzajów działalności lub ich wyników i zmierzającym do uzyskania optymalnego stopnia uporządkowania w określonym zakresie". Stosowanie norm jest dobrowolne [4].
Polskie Normy można podzielić na trzy grupy:
- normy własne, krajowe, mające - jeśli dotyczą budownictwa - przed numerem oznaczenie literowe PN-B-, opracowane od podstaw przez specjalistyczne Komitety Techniczne w PKN;
- wierne tłumaczenia norm europejskich EN (po przetłumaczeniu ich numer jest poprzedzony oznaczeniem literowym PN-EN), których część jest identyczna z normami międzynarodowymi ISO (po przetłumaczeniu oznaczane jako PN-EN ISO);
- wierne tłumaczenia norm międzynarodowych oznaczane jako PN ISO.
Procedury normalizacyjne trwają zwykle dość długo, niejednokrotnie kilka lat. W zakresie wyrobów budowlanych w Polsce i krajach Unii Europejskiej obserwuje się szybki rozwój nowych lub innowacyjnych wyrobów. Długo trwający proces uzyskiwania odpowiedniej normy musiał być usprawniony przez tworzenie dokumentów akceptacyjnych dopuszczających wyroby do obrotu i stosowania. Aktualnie mamy do czynienia w zakresie wyrobów budowlanych z formułą aprobacyjną oraz procedurą certyfikacyjną.
1.3. Zmiana numeracji Polskich Norm
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 5 sierpnia 1998 r. w sprawie aprobat i kryteriów technicznych oraz jednostkowego stosowania wyrobów budowlanych (DzU nr 107, poz. 679) Instytut Techniki Budowlanej został zobowiązany do prowadzenia centralnego rejestru aprobat technicznych.
Centralna baza aprobat technicznych Ośrodka Informacji ITB zawiera opisy bibliograficzne aprobat technicznych, w tym obowiązujących dokumentów - ITB i innych ośrodków. W bazie znajdują się informacje o wszystkich udzielonych przez Instytut (od lat siedemdziesiątych XX w.) świadectwach, decyzjach i aprobatach technicznych oraz dane o aprobatach innych jednostek aprobujących (od 1993 r.). Baza jest źródłem informacji o obowiązujących aprobatach technicznych w budownictwie. Baza nie udostępnia pełnych tekstów aprobat [7].
Baza jest dostępna w Internecie (na stronie internetowej ITB lub pod adresem http://biblioteka.itb.pl/ALEPH).
Baza umożliwia wyszukiwanie i tworzenie wydruków wg wielu kryteriów formalnych i rzeczowych. Elementami wyszukiwawczymi mogą być:
- tytuł aprobaty,
- numer aprobaty,
- nazwa jednostki aprobującej,
- nazwa wnioskodawcy,
- adres wnioskodawcy,
- nazwa i kraj producenta,
- rok wydania,
- termin obowiązywania aprobaty,
- data wpisu do bazy,
- słowa kluczowe,
- hasła przedmiotowe.
Aprobata Techniczna jest to dokument wydawany w Polsce, będący pozytywną oceną techniczną przydatności wyrobu (lub zestawu) budowlanego do zamierzonego stosowania, zależną od spełnienia wymagań podstawowych przez obiekty budowlane. Aprobata techniczna jest wydawana producentowi lub grupie producentów na okres do 5 lat.
Aprobata Techniczna nie jest dokumentem dopuszczającym wyrób (zestaw) do obrotu i stosowania w budownictwie, nie jest instrukcją stosowania wyrobu, nie może wprowadzać zmiany do norm i przepisów prawnych. Nie jest także dokumentem warunków technicznych wykonania i odbioru wyrobu, a także warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki.
Europejska Aprobata Techniczna jest to dokument stanowiący pozytywną ocenę techniczną przydatności wyrobu (lub zestawu) budowlanego do zamierzonego stosowania, zależną od spełnienia wymagań podstawowych przez obiekty budowlane, wydaną zgodnie z Dyrektywą Rady Wspólnot Europejskich z 21 grudnia 1988 r. w sprawie zbliżenia ustaw i aktów wykonawczych państw członkowskich dotyczących wyrobów budowlanych (89/106/EWG).
Dokumentem dopuszczającym wyrób (lub zestaw) do obrotu i powszechnego stosowania w budownictwie jest dokument atestacyjny, czyli Certyfikat zgodności lub Krajowa deklaracja zgodności z PN albo AT.
Certyfikat zgodności to dokument wydany przez notyfikowaną jednostkę certyfikującą, potwierdzający, że wyrób i proces jego wytwarzania są zgodne z zasadniczymi wymaganiami lub specyfikacjami technicznymi.
Krajowa deklaracja zgodności to dokument będący oświadczeniem producenta lub jego upoważnionego przedstawiciela, stwierdzający na jego wyłączną odpowiedzialność, że wyrób jest zgodny z Polską Normą wyrobu albo Aprobatą Techniczną. Zasadnicze wymagania to opis cech, jakie wyrób budowlany wprowadzony do obrotu powinien spełniać wg Dyrektyw nowego podejścia.
Dyrektywy w sprawie nowego podejścia do harmonizacji technicznej oraz normalizacji to są dyrektywy EWG wydane po maju 1995 r.
Wprowadzenie do obrotu oznacza przekazanie wyrobu po raz pierwszy w kraju - użytkownikowi przez producenta lub jego upoważnionego przedstawiciela albo importera.
Wyrób budowlany dopuszczony do obrotu i powszechnego stosowania powinien być znakowany znakiem budowlanym (rys. 1.1).
Rys. 1.1. Wzór znaku dopuszczenia do obrotu i powszechnego stosowania wyrobu w budownictwie
Znakiem budowlanym "B" oznacza się wyroby formalnie dopuszczone do obrotu i powszechnego stosowania w budownictwie na terenie kraju.
Znakowanie wyrobów polega na umieszczeniu przez producenta lub importera znaku budowlanego w sposób widoczny i czytelny:
- trwale, bezpośrednio na wyrobie lub na etykiecie przymocowanej do wyrobu;
- na opakowaniu jednostkowym lub zbiorczym wyrobu, w przypadku braku możliwości technicznych umieszczenia znaku bezpośrednio na wyrobie lub na etykiecie (np. wyrób sypki pakowany w worki, paletowane wyroby ceramiki budowlanej);
- na dokumentach handlowych towarzyszących wyrobowi, jeżeli nie można go oznakować.
Na wyrobach oznaczonych znakiem budowlanym mogą być umieszczone również inne oznaczenia. Na wyrobach znajdują się zazwyczaj również znaki firmowe, a także cechowana jest klasa lub gatunek wyrobu.
Rys. 1.2. Wzór znaku zgodności wyrobu z ustaleniami technicznymi w UE
Oznaczenie wyrobów budowlanych wymaganym znakiem budowlanym jest nawiązaniem do oznakowania zgodności CE (rys. 1.2), stosowanym w Unii Europejskiej w odniesieniu do wszelkich odpowiednio atestowanych wyrobów, nie tylko budowlanych. Oznakowanie zgodności CE ma znaczenie akceptacyjne wyłącznie w państwach członkowskich Unii Europejskiej.
Od 1 maja 2004 r., czyli od momentu przystąpienia naszego kraju do Unii Europejskiej, znak z rysunku 1.1 obowiązuje dla wyrobów stosowanych wyłącznie na terenie Polski. Znak z rysunku 1.2 obowiązuje we wszystkich 28 krajach Unii Europejskiej.
W innych krajach niebędących członkami Unii Europejskiej oznakowanie takie ma przede wszystkim znaczenie pozytywnej rekomendacji jakości wyrobu, a zwłaszcza właściwości bezpieczeństwa jego stosowania.
Ustawa z 12 września 2002 r. o normalizacji (DzU nr 169, poz. 1386) określa podstawowe cele i zasady normalizacji oraz jej organizację i finansowanie. Przez określenie normalizacji rozumie się działalność zmierzającą do uzyskania optymalnego (w danych okolicznościach) stopnia uporządkowania postanowień przeznaczonych do powszechnego i wielokrotnego stosowania, istniejących lub mogących wystąpić problemów, jako:
- normalizacji krajowej - prowadzonej na szczeblu krajowym, nieobejmującej działań prowadzonych: w poszczególnych branżach lub sektorach gospodarki, na szczeblu lokalnym, stowarzyszeń lub przedsiębiorców i urzędów;
- dokumentu normalizacyjnego - ustalającego zasady;
- wytyczne lub charakterystyki odnoszące się do różnych rodzajów działalności lub ich wyników, niebędący aktem prawnym; podstawowym dokumentem normalizacyjnym jest norma;
- norma - dokument przyjęty na zasadzie konsensu i zatwierdzony przez upoważnioną jednostkę organizacyjną, ustalającą - do powszechnego i wielokrotnego stosowania - zasady, wytyczne lub charakterystyki odnoszące się do różnych rodzajów działalności lub ich wyników i zmierzających do uzyskania optymalnego stopnia uporządkowania w określonym zakresie;
- konsens - ogólne porozumienie charakteryzujące się brakiem trwałego sprzeciwu znaczącej części zainteresowanych w odniesieniu do istotnych zagadnień, osiągnięty w procesie rozpatrywania poglądów wszystkich zainteresowanych i zbliżenia przeciwstawnych stanowisk.
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 2 grudnia 2002 r. w sprawie systemów oceny zgodności wyrobów budowlanych oraz sposobu ich oznaczania znakowaniem CE (DzU 2002 r. nr 209, poz. 1779), określa:
- systemy oceny zgodności wyrobów budowlanych ze zharmonizowanymi normami europejskimi wprowadzonymi do zbioru Polskich Norm, europejskimi aprobatami technicznymi lub krajowymi specyfikacjami technicznymi wyrobów państw członkowskich Unii Europejskiej uznanymi przez Komisję Europejską za zgodne z wymaganiami podstawowymi;
- sposób oznaczania wyrobów budowlanych znakowaniem CE;
- wymagania, jakie powinny spełniać notyfikowane jednostki uczestniczące w ocenie zgodności wyrobów budowlanych.
Działalność aprobacyjna i atestacyjna jest prowadzona przez krajowe jednostki naukowo-badawcze zrzeszone w Europejskiej Unii Akceptacji Technicznej w Budownictwie (UEAtc) oraz w Europejskiej Organizacji Aprobat Technicznych (EOTA).
W ramach Europejskiej Unii Akceptacji Technicznej w Budownictwie powszechnie stosowaną praktyką jest wzajemne uznawanie w trybie tzw. potwierdzania aprobat wydawanych przez instytucje członkowskie tej organizacji. Tak więc przykładowo wyrób, który uzyskał aprobatę techniczną (Avis Technique) francuskiego CSTB, może w trybie uproszczonym uzyskać w Polsce aprobatę techniczną w Instytucie Techniki Budowlanej (ITB) w Warszawie.
W krajowym systemie certyfikacji wyrobów, organizowanym i nadzorowanym przez państwo, czynności certyfikacyjnych dokonują jednostki organizacyjne spełniające określone wymagania kompetencyjne i akredytowane w określonym trybie. Jednostki te były wcześniej akredytowane przez Polskie Centrum Badań i Certyfikacji (PCBC), a od 1 stycznia 2001 r. przez nowo utworzone drogą ustawy, wydzielone z PCBC, Polskie Centrum Akredytacji (PCA).
Wyroby budowlane niespełniające norm jakościowych są wycofywane z obrotu, a ich producent, importer i sprzedawca są zobowiązani do odkupienia ich od nabywców (wg zmiany w 2010 r. ustawy o wyrobach budowlanych).
Właściwe podjęcie działań certyfikacyjnych poprzedzają czynności wstępne. W ramach tych czynności dostawca ustala z jednostką certyfikującą odpowiedni dokument odniesienia (Norma lub Aprobata Techniczna). Określa się wymagania dotyczące dokumentacji umożliwiającej identyfikację wyrobu oraz wymagania dotyczące zakresu i metod badania wyrobu, a także sposobu pobierania próbki i jej liczności oraz ocenia się ewentualne udokumentowanie systemu zapewnienia jakości w procesie produkcji i dostawy certyfikowanego wyrobu. Dostawca jest zobowiązany spowodować wykonanie wskazanych badań wyrobu w akredytowanym laboratorium badawczym.
Formalnej akredytacji podlegają również laboratoria, których wyniki badań są wykorzystywane w procesie certyfikacji. W tym przypadku przepisy ograniczają możliwość wykorzystywania wyników badań przeprowadzanych w laboratoriach zagranicznych. Możliwe jest uznawanie tych wyników wyłącznie wtedy, gdy istnieje oficjalne porozumienie o wzajemnym honorowaniu sprawozdań z badań lub jeżeli wzajemność takiego uznawania wynika z umów międzynarodowych [7].
W działalności atestacyjnej przepisy nie tylko nakładają określone rygory i obowiązki na producenta (dostawcę) wyrobu, lecz udzielają mu również - w określonych warunkach - uprawnień do atestacji wyrobów. Jest bowiem możliwe deklarowanie przez producenta, że oferowany wyrób spełnia przypisane mu wymagania techniczne. Dla większości grup wyrobów dokument deklaracji producenta, w sensie formalnym, jest dokumentem równoważnym certyfikatowi zgodności dla określonej partii wyrobów. Deklaracja zgodności stanowi oświadczenie producenta stwierdzające - na jego wyłączną odpowiedzialność - że wyrób jest zgodny z określoną Normą lub Aprobatą Techniczną.
Ogólne kryteria dotyczące deklaracji zgodności wydawanej przez dostawców zawiera norma PN-EN ISO1705-1:2005. Norma ta definiuje dostawcę jako stronę odpowiedzialną za wyrób, zdolną do zagwarantowania odpowiedniej jakości oferowanego wyrobu. Określa również obowiązki dostawcy, który powinien:
- nadzorować wszystkie działania mające wpływ na jakość wyrobów;
- dysponować wszelkimi koniecznymi środkami do sprawowania takiego nadzoru (funkcjonujący system zapewnienia jakości, procedury kontrolne i system archiwizacji dokumentów kontroli, sprzęt i urządzenia pomiarowe, laboratorium badawcze z wykwalifikowanym personelem);
- udostępniać informacje o stosowanym systemie jakości oraz wyniki badań.
Istnieje ograniczona grupa wyrobów budowlanych określona rozporządzeniem Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 22 kwietnia 1998 r., które z uwagi na zapewnienie bezpieczeństwa pożarowego podlegają zaostrzonym rygorom atestacyjnym. Są to wyroby zabezpieczeń przeciwpożarowych, jak np. drzwi, bramy o wymaganej odporności ogniowej lub dymoszczelności, klapy dymowe i odcinacze przewodów wentylacyjnych, natryski i farby ogniochronne. Są to także niektóre wyroby powszechnego stosowania, jak np. wykładziny podłogowe, sufity podwieszone, pokrycia dachowe i inne wyroby o deklarowanym stopniu palności lub stopniu rozprzestrzeniania ognia, jeżeli przypisany im zakres stosowania jest związany ze szczególnymi przypadkami wymagającymi ochrony przeciwpożarowej (np. wykładziny podłogowe na drogach ewakuacyjnych). Wyłącznymi dokumentami dopuszczającymi te wyroby do obrotu i stosowania w budownictwie są wydawane certyfikaty z powołanymi właściwymi normami lub aprobatami technicznymi. Deklaracje producentów nie są w tych przypadkach dokumentami wystarczającymi, mogącymi zastąpić certyfikaty. Rozporządzenie wskazuje jednostki certyfikujące upoważnione do wydawania tych certyfikatów. Są to, zależnie od rodzaju wyrobów: Instytut Techniki Budowlanej w Warszawie oraz Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej w Józefowie koło Warszawy.
Specjalne regulacje akceptacyjne dotyczą wyrobów wytwarzanych jednoznacznie z przeznaczeniem do jednostkowego zastosowania w ściśle określonym obiekcie budowlanym, a także wyrobów o drugorzędnym znaczeniu techniczno-użytkowym oraz wyrobów od dawna tradycyjnie stosowanych w budownictwie.
Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 27 lipca 1998 r. stanowi o dopuszczeniu do obrotu i stosowania w budownictwie określonych grup asortymentowych lub asortymentów wyrobów, bez potrzeby dokonywania jakichkolwiek procedur akceptacyjnych. Załącznikiem do tego rozporządzenia jest wykaz wyrobów budowlanych, które zgodnie z art. 10, ust. 2, pkt 2) ustawy Prawo budowlane, z racji objęcia ich tym wykazem, są automatycznie dopuszczone do obrotu i powszechnego stosowania w budownictwie. Wykaz obejmuje 44 pozycje grup wyrobów budowlanych. Są to przykładowo: stalowe i aluminiowe osłony instalacji budowlanych, stalowe elementy ogrodzeń do wysokości 220 cm, niektóre rodzaje kruszywa budowlanego, brukowiec i krawężniki kamienne, tarcica i niektóre wyroby z drewna, tapety papierowe, elementy do budowy kominków.
Wykaz ten, poza bezpośrednim przeznaczeniem wynikającym z ustawowego zapisu, ma również istotne znaczenie w praktyce akceptacyjnej. Można bowiem wnioskować, że wprowadzenie do obrotu i powszechnego stosowania w budownictwie wszelkich innych wyrobów budowlanych, nieobjętych tym wykazem, wymaga posiadania przez producenta właściwego dokumentu atestacyjnego, a w przypadku braku przedmiotowej Polskiej Normy - posiadania również krajowej Aprobaty Technicznej.
Istnieje jeszcze dodatkowe pojęcie, a mianowicie "dopuszczenie do jednostkowego stosowania w obiekcie budowlanym wyrobów wykonanych wg indywidualnej dokumentacji technicznej sporządzonej przez projektanta obiektu lub z nim uzgodnionej, dla których dostawca wydał oświadczenie wskazujące, że zapewniono zgodność wyrobu z tą dokumentacją oraz z przepisami i obowiązującymi normami".
Wynika z tego, że mamy do czynienia z formułą powszechnego i jednostkowego stosowania wyrobów budowlanych.
Bezpośredni nadzór administracyjny nad stosowaniem wyrobów budowlanych w budownictwie pełnią:
- Wojewódzki Inspektor Nadzoru Budowlanego (WINB),
- Główny Inspektor Nadzoru Budowlanego (GINB).
Do obowiązków powyższych organów należy:
- prowadzenie kontroli doraźnych i planowych;
- prowadzenie postępowań administracyjnych w sprawie wprowadzenia do obrotu i stosowania wyrobów budowlanych niespełniających wymagań określonych ustawą o wyrobach budowlanych;
- zlecenia badań pobranych w toku kontroli próbek wyrobów budowlanych;
- prowadzenia Krajowego Wykazu Zakwestionowanych Wyrobów Budowlanych;
- wydawania dla służb celnych opinii o wyrobach budowlanych, mogących stanowić zagrożenie dla życia, zdrowia, mienia oraz środowiska.
Działalność tych służb obejmuje cały obszar kraju. Główny Inspektor Nadzoru Budowlanego działa pod nadzorem Ministra właściwego do spraw budownictwa.
Ujawnione przypadki wprowadzania do obrotu handlowego lub stosowania wyrobów budowlanych niedopuszczonych do obrotu i stosowania w budownictwie podlegają karze wg przepisów Kodeksu postępowania w sprawach o wykroczenia.
Minister właściwy do spraw budownictwa ma prawo wprowadzić zakaz produkcji i sprzedaży wyrobów stwarzających zagrożenie dla życia, zdrowia i środowiska.
Przepisy ustawy Prawo budowlane z 1998 r. ustanawiają funkcję "inspektora nadzoru inwestorskiego". Jednym z jego obowiązków określonych w ustawie jest, m.in., "zapobieganie stosowaniu wyrobów budowlanych wadliwych i niedopuszczonych do obrotu i stosowania w budownictwie".
Rozporządzenie MSWiA z 5 sierpnia 1998 r. przewiduje także możliwość uznawania wyników badań laboratoriów zagranicznych na potrzeby wydawania Aprobat Technicznych. Otwiera to szybką ścieżkę uzyskiwania polskiej Aprobaty Technicznej dla wyrobów budowlanych, które upoważnione zagraniczne laboratorium poddało badaniom.
Objaśnienia wymagają następujące pojęcia: okres użytkowania obiektu, okres użytkowania wyrobu i trwałość wyrobu.
Okres użytkowania obiektu - przedział czasu, w którym właściwości użytkowe obiektów są utrzymane na poziomie umożliwiającym spełnienie wymagań podstawowych (PN-ISO15686-2:2005).
Okres użytkowania wyrobu - przedział czasu, w którym właściwości użytkowe wyrobu są utrzymane na poziomie umożliwiającym prawidłowo zaprojektowanym i wykonanym obiektom spełnienie wymagań podstawowych (czyli podstawowe cechy wyrobu spełniają lub są wyższe od dopuszczalnych minimalnych wartości bez ponoszenia większych kosztów napraw lub wymiany); okres użytkowania wyrobu zależy od jego naturalnej trwałości i rutynowej konserwacji.
Należy zdecydowanie rozróżnić zakładany, ekonomicznie uzasadniony okres użytkowania wyrobu, który leży u podstaw oceny trwałości w ustaleniach technicznych, i rzeczywisty okres użytkowania wyrobu w obiektach. Ten ostatni zależy od wielu czynników, na które producent nie ma wpływu, takich jak: projekt, miejsce użytkowania (ekspozycja), wbudowanie, eksploatacja i konserwacja. Zakładany okres użytkowania nie może być zatem interpretowany jako gwarancja udzielona przez producenta.
Zakładany okres użytkowania obiektów i wyrobów budowlanych opracowany przez EOTA podano w tabeli 1.3.
Tabela 1.3. Zakładany okres użytkowania obiektów lub wyrobów budowlanych
Zakładany okres użytkowania obiektów [lata]
Zakładany okres użytkowania wyrobów budowlanych [lata]
kategoria
kategoria
wyrób dający się naprawić lub łatwo wymienić
wyrób dający się naprawić lub wymienić trudniej
wyrób niedający się wymienić
krótki
10
10 lub 6
10
10
średni
25
10 lub 6
25
25
normalny
50
10 lub 6
25
50
długi
100
10 lub 6
25
100
Podział na kategorie projektowanego okresu użytkowania konstrukcji lub jej części bez potrzeby większych napraw zawiera tabela 1.4.
Tabela 1.4. Zakładane okresy użytkowania oraz kategorie konstrukcji zapewniające jej trwałość
Projektowany okres użytkowania [lata]
Kategoria okresu użytkowania
Przykłady
10
1
konstrukcje tymczasowe*
10-25
2
wymienialne części konstrukcji (np. belki podsuwnicowe, łożyska)
15-30
3
konstrukcje rolnicze
50
4
konstrukcje budynków
100
5
konstrukcje budynków monumentalnych, mosty i inne konstrukcje inżynierskie
* Konstrukcji lub części konstrukcji, które mogą być demontowane w celu ponownego zmontowania, nie należy uważać za tymczasowe.
Trwałość wyrobu to zdolność wyrobu do utrzymania wymaganych właściwości użytkowych w czasie, pod wpływem możliwych do przewidzenia oddziaływań. Przy normalnej konserwacji wyrób powinien umożliwić prawidłowo zaprojektowanym i wykonanym obiektom spełnienie wymagań podstawowych w ekonomicznie uzasadnionym przedziale czasu (okresie użytkowania wyrobu). Trwałość zależy zatem od warunków eksploatacji. Ocena trwałości może dotyczyć wyrobu jako całości lub jego właściwości użytkowych w zakresie, który jest istotny z uwagi na spełnienie wymagań podstawowych.
1.4. Klasyfikacja materiałów budowlanych
Materiały budowlane można klasyfikować ze względu na:
- zastosowania, czyli do fundamentów, ścian, stropów, pokryć dachowych, nawierzchni drogowych, budownictwa wodnego;
- cechy techniczne, czyli do izolacji cieplnych, przeciwwilgociowych i przeciwwodnych, izolacji akustycznych, instalacji wodnych i kanalizacyjnych lub do robót wykończeniowych w budynkach.
Można przyjąć również zasadę klasyfikacji surowcowej, uwzgledniając surowce, z których są one wyprodukowane; wówczas powstanie podział na wyroby pochodzenia mineralnego i organicznego.
Ten ogólny podział dzieli się na wyroby z surowców: skalnych, ceramicznych, szklarskich, metalowych albo z surowców organicznych, to jest drzewnych, z żywic syntetycznych lub bitumicznych. W niektórych przypadkach wyroby mogą składać się z surowców ww. dwóch grup surowcowych.
Podręcznik niniejszy jest opracowany w układzie opisu cech technicznych i głównych zastosowań na podstawie klasyfikacji surowcowej.
1.5. Zrównoważone wyroby budowlane w GOZ
Wydłużenie cyklu życia wyrobów budowlanych oraz zmiana sposobu ich zagospodarowania w ostatniej fazie istnienia obiektu budowlanego to podstawowe elementy w gospodarce o obiegu zamkniętym GOZ. Polska jako kraj członkowski UE przyjęła w lutym 2017 r. Strategię na rzecz odpowiedzialnego rozwoju kraju do 2020 r. z perspektywą do 2030 r. [6].W ramach tej strategii powstała Mapa drogowa transformacji w kierunku gospodarki o obiegu zamkniętym [6]. Działania zawarte w mapie drogowej GOZ są obligatoryjne i służą do realizacji czterech polskich celów związanych z wdrażaniem GOZ. Cele te można będzie osiągnąć poprzez opracowanie nowych technologii i wskazanie dotychczasowych generycznych technologii zrównoważonego wykorzystania surowców odnawialnych i nieodnawialnych wg hierarchicznego postępowania z odpadami w gospodarce w obiegu zamkniętym (GOZ). Sekwestracja głównie dwutlenku węgla w nowych wyrobach budowlanych powinna częściowo zbilansować ilość wydzielanych gazów cieplarnianych w toku ich produkcji. Cele GOZ mogą zostać osiągnięte dzięki takim działaniom jak:
- obniżenie emisji gazów cieplarnianych w przemyśle w wyniku zmniejszenia zużycia energochłonnego cementu poprzez zastosowanie innych materiałów wiążących, takich jak spoiwo geopolimerowe na bazie drobnoziarnistych odpadów przemysłowych o właściwościach pucolanowych (popioły lotne, żużle) aktywowanych alkaliami, a także spoiwo recyklingowe powstałe w wyniku odpowiedniej technologii przerobu gruzu betonowego na spoiwie cementowym;
- obniżenie emisji gazów cieplarnianych dzięki większemu zastosowaniu surowców odnawialnych za życia człowieka w produkcji wyrobów budowlanych;
- ograniczenie zużycia zasobów kruszyw skalnych poprzez zastosowanie kruszyw organicznych i sztucznych;
- opracowanie i wdrożenie technologii kompleksowego recyklingu odpadów budowlanych typu gruz betonowy czy geopolimerowy;
- opracowanie i wdrożenie bardziej opłacalnych technologii recyklingu tworzyw sztucznych, ze wskazaniem sposobu zastosowania powstałego recyklatu;
- zwiększenie trwałości wyrobów i konstrukcji inżynierskich z kompozytów cementowych i geopolimerowych.
Już same wejście w życie Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r., z dniem 1 lipca 2013 r., wymusiło, że wszyscy producenci, importerzy, dystrybutorzy wyrobów budowlanych, jak i ich upoważnieni przedstawiciele, przy wprowadzaniu lub udostępnianiu wyrobów budowlanych na rynku UE są zobowiązani stosować wymagania Rozporządzenia CPR (Construction Product Regulation). Zgodnie z Rozporządzeniem CPR obiekty budowlane wznoszone na terenie Unii Europejskiej powinny być projektowane i konstruowane z wyrobów spełniających wymagania tego Rozporządzenia, a więc mieć oznakowanie CE oraz obowiązkową Deklarację Właściwości Użytkowych (DoP). Mogą także mieć dobrowolną Deklarację Środowiskową Produktu (EPD).
Wykaz aktów prawnych i literatury
Ustawa z 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane - jednolity tekst ustawy z 21 listopada 2003 r. ogłoszony obwieszczeniem Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej w Dzienniku Ustaw nr 207, poz. 2016.
Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 305/2011 z marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzenia do obrotu wyrobów budowlanych (dziennik Urzędowy Unii Europejskiej z 4 kwietnia 2011 r.) uchylające Dyrektywę Rady Wspólnot Europejskich (nr 89/106/EWG).
Ustawa z 16 kwietnia 2004 r. O wyrobach budowlanych ogłoszona w DzU nr 92, poz. 881, z 2009 r. nr 18, poz. 97, z 2010 r. nr 114, poz. 760, z 2011 r. nr 102, poz 580.
Ustawa z 12 września 2002 r. o normalizacji (DzU nr 169, poz. 1386).
Ustawa z 24 sierpnia 1991 r. o ochronie przeciwpożarowej ogłoszona w DzU z 2009 r. nr 172, poz. 1930, z 2010 r. nr 57, poz. 353.
Mapa drogowa transformacji w kierunku gospodarki o obiegu zamkniętym. 2019. Ministerstwo Rozwoju. https://www.gov.pl/web/przedsiebiorczosc-technologia/rada-ministrow-przyjela-projekt-mapy-drogowej-goz.
Szymański E., Bołtryk M., Orzepowski G., Materiały budowlane, tom I, Podstawy materiałoznawstwa. Wydawnictwo Ekonomia i Środowisko, Białystok 2015.
2Właściwości techniczne materiałów budowlanych
Ten rozdział ma na celu przybliżenie nazw i definicji wybranych jednostek miar oraz właściwości technicznych materiałów stosowanych przez praktyków budowlanych, techników i inżynierów budownictwa, a także przez architektów.
2.1. Jednostki miar układu SI
Międzynarodowy Układ Jednostek Miar SI (Systemem International) jest opisany w ustawie z 11 maja 2001 r. Prawo o wymiarach (DzU nr 63, poz. 636) i w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z 12 maja 2003 r. w sprawie legalnych jednostek miar (DzU nr 103, poz. 954).
Nazwy i definicje oraz sposoby ich oznaczania charakterystyczne dla określonych grup materiałów (np. asfaltów, metali czy materiałów malarskich) są opisane w kolejnych podrozdziałach.
Układ SI zawiera wykaz jednostek podstawowych; w oparciu na nich są tworzone jednostki pochodne o nazwach i symbolach specjalnych (np. o nazwach: J - dżul, N - niuton, Pa - paskal). Wybrane nazwy i oznaczenia zawarto w tabeli 2.1.
Tabela 2.1. Wybrane jednostki podstawowe układu SI
Wielkość
Nazwa jednostki miary
Oznaczenie
Długość
metr
m
Masa
kilogram
kg
Czas
sekunda
s
Prąd elektryczny
amper
A
Temperatura
kelwin
K
Jednostki długości
Podstawową jednostką długości w metrycznym systemie miar SI jest metr (m). Aktualnie jest ona określana jako długość drogi przebytej przez światło w określonych warunkach. Najczęściej używane jednostki długości wielokrotne i podwielokrotne to:
1 km (kilometr) - 1000 m,
1 dm (decymetr) - 0,1 m,
1 cm (centymetr) - 0,01 m,
1 mm (milimetr) - 0,001 m.
Jednostki powierzchni
Metr kwadratowy (m2) - powierzchnia równa powierzchni kwadratu o boku 1 m. Najczęściej używane jednostki powierzchni wielokrotne i podwielokrotne:
1 km2 - 1 000 000 m2,
1 cm2 - 0,0001 m2,
1 mm2 - 0,000001 m2.
Jednostki objętości
Metr sześcienny (m3) - objętość równa objętości sześcianu o krawędzi 1 m. Najczęściej używane jednostki objętości wielokrotne i podwielokrotne:
l dm3 - 0,001 m3 (l litr),
l cm3 (1 mililitr) - 0,000001 m3,
l mm3- 10-9 m3.
Jednostki masy
Jednostką podstawową masy w układzie SI jest kilogram (kg). Masa 1 kg jest wielkością umowną odpowiadającą masie 1 dm3 wody w określonych warunkach, przyjmowaną na podstawie wzorca przechowywanego w Sevres we Francji. Do celów ściśle naukowych powyższa definicja jest zbyt ogólnikowa.
Jednostki masy wielokrotne i podwielokrotne kilograma tworzy się poprzez dołączanie przyrostków do rdzenia - gram (g).
Najczęściej używane jednostki masy wielokrotne i podwielokrotne:
1 mg (miligram) - 0,000001 kg,
1 g (gram) - 0,001 kg,
1 dag (dekagram) - 0,01 kg.
Spoza układu SI jest używana: tona (1 t) = 1000 kg.
Jednostki czasu
Jednostką podstawową czasu w układzie SI jest sekunda (s). Jednostki czasu spoza układu SI to:
1 min (minuta) - 60 s,
1 h (godzina) - 60 min - 3600 s,
1 d (doba) - 24 h - 86 400 s,
1 r lub a (rok) - 31 556 926 s.
Jednostki elektryczne
Podstawową jednostką elektryczną w układzie SI jest amper (A). Jednostka miary natężenia prądu elektrycznego jest określona w warunkach, gdy prąd elektryczny płynąc przez dwa proste, równoległe, nieskończenie długie przewodniki o przekroju okrągłym znikomo małym, umieszczone w próżni w odległości 1 m od siebie, wywołuje między tymi przewodnikami siłę o wartości 2×10-7 niutona na metrze długości. Wybrane relacje ampera z innymi jednostkami zawarto w tabeli 2.2.
Tabela 2.2. Wybrane relacje ampera z wybranymi innymi jednostkami prądu elektrycznego
Wielkość
Nazwa
Symbol i relacje
Opór elektryczny
om
? = V/A
Napięcie (potencjał)
wolt
V = W/A-1
Moc
wat
W = J/s-1
Praca, energia
dżul
J = N×m
Jednostki temperatury
Podstawową jednostką temperatury w układzie SI jest Kelwin (K). Początek skali w stopniach Kelwina zaczyna się od zera bezwzględnego, co w skali Celsjusza wynosi -273,15°C. Temperatura w skali Celsjusza (°C) jest jednostką pochodną układu SI; 1°C = 1 K. 0°C odpowiada temperaturze zamarzania wody, a 100°C odpowiada temperaturze wrzenia wody.
Przykładowo:
100°C = 373,15 K,
0°C = 273,15 K,
-20°C = 253,15 K,
-30°C = 243,15 K,
-40°C = 233,15 K,
-273,15°C = 0,00 K.
Poszczególne rodzaje wyrobów różnią się między sobą właściwościami. Właściwości te nazywamy cechami technicznymi wyrobu, które umownie zostały podzielone na trzy grupy: fizyczne, mechaniczne i chemiczne.
Grupa pierwsza obejmuje oznaczenia dotyczące cech fizycznych tworzywa. Należą do niej: gęstość, gęstość pozorna, szczelność, porowatość, wilgotność, nasiąkliwość, sorpcja, stopień nasycenia, przepuszczalność pary wodnej, opór dyfuzyjny, higroskopijność, kapilarność, przesiąkliwość, wodoszczelność, szybkość wysychania, pojemność cieplna, przewodność cieplna, rozszerzalność cieplna, ogniotrwałość, ognioodporność i radioaktywność naturalna.
Do tej grupy należą również mrozoodporność, współczynnik rozmiękania, dźwiękochłonność, stopień zmielenia, czas wiązania, odporność na zmianę barwy pod wpływem promieni UV, skurcz, pęcznienie.
Grupa druga to zespół cech wytrzymałościowych (nazywanych mechanicznymi). Należą do niej: wytrzymałość na ściskanie, rozciąganie, zginanie; kruchość, twardość, sprężystość, plastyczność, ciągliwość, pełzanie, relaksacja, lepkość i tiksotropia, ścieralność, odporność na uderzenie.
Grupa trzecia głównych cech chemicznych obejmuje oznaczenia: składu tlenkowego i fazowego, odporności na działanie czynników agresywnych, odczynu pH.
2.2. Właściwości fizyczne
2.2.1. Gęstość
Gęstością (?) nazywamy masę jednostki objętości materiału bez uwzględnienia porów wewnątrz materiału. Innymi słowy, jest to stosunek masy wysuszonej próbki materiału do jego objętości bez porów, tzw. objętości technicznie "absolutnej".
Wartość ? oblicza się ze wzoru:
[g/cm3, kg/dm3, t/m3]
(2.1)
gdzie: m - masa suchej próbki [g, kg, t], Va - objętość próbki bez porów [cm3, dm3, m3].
Gęstość (?) służy najczęściej do obliczania szczelności lub porowatości materiału. Wartość liczbowa gęstości zależy od składu chemicznego i mineralogicznego materiału. Gęstości niektórych materiałów podano w tabeli 2.3.
Tabela 2.3. Wartości gęstości oraz gęstości pozornej i nasypowej niektórych wyrobów
Nazwa materiału
Gęstość ?
[kg/dm3]
Gęstość pozorna ?p
[kg/dm3]
Beton zwykły
2,80
? 2,0
Ceramika budowlana
2,70
1,8-1,9
Drewno
1,55
0,55-0,95
Piasek
2,72
1,55-1,65
Żwir
2,72
1,70-1,80
Szkło
2,65
2,65
Stal budowlana
7,80
7,80
Aby wyznaczyć gęstość materiału, należy go wysuszyć w temperaturze 100°C do stałej masy; temperatura suszenia zależy od budowy chemicznej materiału (np. dla wyrobów gipsowych temperatura suszenia nie powinna przekraczać 50°C). Pomiar objętości "absolutnej" przeprowadza się w piknometrze (pomiar dokładny) lub w objętościomierzu Le Chateliera (pomiar przybliżony) stosowanym powszechnie w badaniu materiałów budowlanych (rys. 2.1).
Rys. 2.1. Objętościomierz Le Chateliera
W przypadku badania materiału zwartego, takiego jak szkło, stal, próbki się nie rozdrabnia. Próbki laboratoryjne materiałów porowatych rozciera się na proszek (aby całość przechodziła przez sito o boku oczka 0,08 mm) i waży. Następnie wsypuje do objętościomierza napełnionego spirytusem skażonym do poziomu 0 cm3 oznaczonego na skali. W ten sposób można ustalić różnicę poziomów cieczy (np. 20 cm3) oraz różnicę mas proszku suchego. Korzystając ze wzoru (2.1), można określić wartość gęstości (?).
2.2.2. Gęstość pozorna
Gęstością pozorną (?p) nazywamy masę jednostki objętości materiału. Innymi słowy, jest to stosunek masy suchej próbki materiału do jej objętości. Wartość (?p) oblicza się ze wzoru:
[g/ cm3, kg/dm3, t/m3]
(2.2)
gdzie: m - masa próbki [g, kg lub t], V - objętość próbki łącznie z porami [cm3, dm3 lub m3].
Wartość liczbowa gęstości pozornej zależy od struktury materiału i jest równa lub mniejsza od gęstości. Szkło, stal i asfalty (o zwartej budowie) mają gęstość równą gęstości pozornej. Przykładowe gęstości pozorne niektórych materiałów budowlanych podano w tabeli 2.3.
Oznaczanie gęstości pozornej powinno odbywać się przy użyciu materiału suchego (PN-EN 1927-6:2013 - wersja angielska). Jeżeli warunek ten nie jest spełniony, należy podać, przy jakiej wilgotności wykonano oznaczenie; w tym przypadku nie można z tego wyniku korzystać w obliczeniach szczelności czy porowatości.
Kształt próbek materiału powinien być następujący:
formatu A - 23 × 11,4 × 6,4 cm,
formatu B - 23 × 6,4 × 5,4 cm,
formatu C - 23 × 6,4 × 6,4 cm.
W przypadku wyrobów do zagęszczania (np. zapraw budowlanych) jako kształtki alternatywne mogą być użyte walce o wymiarach ? = 5 cm i h = 5 cm. Do badań należy jednocześnie przygotowywać trzy próbki. Obliczając gęstość pozorną wyrobów, dla których można łatwo określić ich objętość (V), próbkę wystarczy zmierzyć, zważyć i ze wzoru (2.2) obliczyć wartość. Oznaczając gęstość pozorną próbek o złożonych kształtach (nieforemnych), postępujemy następująco: próbki suszymy do stałej masy, ważymy, a następnie nasycamy wodą. Po nasyceniu próbkę zanurzamy w objętościomierzu i oznaczamy objętość (V) próbki. Objętość możemy również wyznaczyć przy użyciu wagi hydrostatycznej (wykorzystanie prawa Archimedesa), a więc próbkę ważymy w wodzie, a z różnicy mas określamy objętość (V) (przyjmujemy, że ?wody = 1 kg/dm3).
Gęstość pozorną (?p) materiałów sypkich, nazywaną nasypową, oznacza się przy użyciu objętościomierza cylindrycznego (rys. 2.2), w którym mierzy się objętość próbki (V) w decymetrach sześciennych (dm3). Następnie próbkę się waży (m) w kilogramach (kg) i ze wzoru (2.2) oblicza się gęstość pozorną (nasypową) materiału sypkiego.
Rys. 2.2. Objętościomierz do oznaczania objętości materiałów sypkich: 1 - cylinder metalowy, 2 - ubijak z podziałką
2.2.3. Szczelność
Szczelnością (S) nazywa się stosunek gęstości pozornej (?p) do gęstości (?) tego materiału. Wartość S oblicza się ze wzoru:
[-]
(2.3)
gdzie: ?p - gęstość pozorna [g/cm3, kg/dm3, t/m3], ? - gęstość [g/cm3, kg/dm3, t/m3].
Przez pojęcie szczelności materiału możemy rozumieć objętość fazy stałej tworzywa, z którego jest wykonany materiał, w jednostce objętości tego materiału.
2.2.4. Porowatość
Porowatością (p) nazywa się procentową objętość wolnych przestrzeni w materiale. Porowatość schematycznie zilustrowano na rysunku 2.3. Jeżeli od jednostki objętości materiału odejmiemy objętość fazy stałej materiału (szczelność), to wynikiem takiego działania będzie objętość wolnych przestrzeni, którą można wyrazić także w procentach.
Rys. 2.3. Schemat zawartości porów w materiale
Wartość (p) oblicza się ze wzoru:
[%]
czyli
[%]
(2.4)
Porowatość materiałów budowlanych waha się od 0 (bitumy, szkło, metale) do 98% (wełna mineralna, pianka poliuretanowa).
2.2.5. Wilgotność
Wilgotnością nazywamy procentową zawartość wody (w fazie lotnej, ciekłej lub stałej w materiale) (PN-EN ISO 9346:2009). Do określenia wartości wilgotności stosuje się wzór:
[%]
(2.5)
gdzie: mw - masa próbki wilgotnej [g, kg], ms - masa próbki suchej [g, kg].
Wilgotność materiału ma duży wpływ na inne cechy, np. w większości materiałów budowlanych zmniejsza cechy wytrzymałościowe oraz pogarsza izolacyjność cieplną, a niekiedy jest przyczyną znacznej zmiany wymiarów (drewno) w stosunku do stanu suchego.
Przy wyznaczaniu wilgotności prace laboratoryjne sprowadzają się do wysuszenia wyrobu i oznaczenia różnicy mas w stanie wilgotnym i suchym. Większość wyrobów jest suszona w temperaturze 100-105°C. Wyroby gipsowe należy suszyć w temperaturze 50°C, a niektóre wyroby z tworzyw termoplastycznych nawet w temperaturach niższych niż 50°C. Materiał uważa się za suchy, jeżeli kolejne ważenia w odstępach dobowych nie wykazują różnic.
2.2.6. Nasiąkliwość
Nasiąkliwością nazywa się zdolność materiału do wchłaniania oraz utrzymywania wody, przy maksymalnej jej zawartości (PN-EN 13755:2008; terminologia jest podana w EN 12670:2019-07, a mianownictwo w EN 12440:2017-11). Wartość liczbową nasiąkliwości oblicza się ze stosunku ilości wody wchłoniętej do masy lub objętości próbki materiału suchego. Jeżeli wartość tę obliczamy w stosunku do masy próbki, mamy do czynienia z nasiąkliwością wagową (nw), jeżeli natomiast w stosunku do objętości (V), mamy do czynienia z nasiąkliwością objętościową (no). Wartości nw i no obliczamy ze wzorów:
[%]
(2.6)
[%]
(2.7)
gdzie: mn - masa próbki nasyconej wodą [g, kg], m - masa próbki suchej [g, kg], V - objętość próbki suchej [cm3, dm3].
Zachodzi zależność:
tzn. stosunek nasiąkliwości objętościowej do nasiąkliwości wagowej jest liczbowo równy gęstości pozornej materiału.
Stąd po przekształceniu otrzymuje się zależność:
(2.8)
Dla materiałów, których gęstość pozorna (??) jest równa jedności, nasiąkliwości wagowa i objętościowa mają te same wartości. Dla materiałów o gęstości pozornej większej od jedności nw < no, dla materiałów zaś o ?? < 1 jest nw > no.
Objętość wchłanianej wody jest równa objętości porów wtedy, gdy ścianki porów są przesiąkliwe lub otwarte. W materiałach o bardzo małej gęstości pozornej (bardzo lekkich) nasiąkliwość wagowa może osiągnąć dużą wartość, a niekiedy nawet przekraczać 100%. Nasiąkliwość osiąga wartości maksymalne, gdy nasycanie odbywa się w podciśnieniu (np. w eksykatorze z wodą, nad którą wytworzono podciśnienie).
Zasady nasycania materiałów wodą są różne i zależą przede wszystkim od rodzaju materiałów. Materiały drobnoporowate, takie jak materiały kamienne (skały magmowe, ceramika), nasycane są przez stopniowe zanurzenie w wodzie, aby nie zamknąć w materiale porów wodą. Poszczególne normy przedmiotowe określają szczegółowo postępowanie, np. ogranicza się czas nasycania albo wymaga się tak długiego nasycania, bez względu na czas trwania, aż przyrost masy próbki się ustabilizuje. Nasiąkliwość wyznacza się dla materiałów mających stały kształt. W przypadku materiałów sypkich cechy tej się nie określa.
2.2.7. Stopień nasycenia
Stopień nasycenia (s) oznacza masę wody zawartej w materiale porowatym podzieloną przez masę wody w materiale w stanie nasycenia (nasiąkliwości).
2.2.8. Sorpcja
Sorpcja charakteryzuje się zdolnością pochłaniania pary wodnej z otoczenia przez dany materiał aż do osiągnięcia punktu równowagi (PN-EN ISO 12571:2013-12 - wersja polska). Występują dwa rodzaje sorpcji: adsorpcja - pochłanianie powierzchniowe pary wodnej i absorpcja - wnikanie pary wodnej w głąb materiału.
2.2.9. Przepuszczalność pary wodnej
Dyfuzją pary wodnej jest nazywane przemieszczanie się cząstek pary wodnej przez przegrody w wyniku występowania różnicy stężeń pary wodnej po obu stronach przegrody. Zdolność przenikania powietrza i pary wodnej przez materiały budowlane ma znaczenie dla naturalnej wentylacji. Zależy od rodzaju porowatości materiału i stopnia jego zawilgocenia.
Przepuszczalność pary wodnej jest definiowana przez PN-EN12086:2013-07 jako iloraz gęstości strumienia pary wodnej badanej próbki i różnicy ciśnień pary wodnej między dwiema powierzchniami czołowymi próbki podczas badania. Miarą przepuszczalności jest masa pary wodnej, która przenika (dyfunduje) przez jednostkę powierzchni i grubości materiału w jednostce czasu, przy jednostkowej różnicy ciśnień po jego obu stronach. Współczynnik przepuszczania pary wodnej (?) wyraża się zależnością:
(2.9)
gdzie: m - masa pary wodnej [kg] przenikająca przez warstwę materiału o powierzchni F [m2] w czasie t [s], d - grubość warstwy materiału [m], ?p - różnica ciśnień występujących po obydwu stronach warstwy materiału [Pa].
Gęstość strumienia pary wodnej (g) to ilość pary wodnej przenikającej przez powierzchnię jednostkową w jednostce czasu, w określonych warunkach temperatury i wilgotności oraz określonej grubości, opisywana wzorem:
(2.10)
gdzie A - powierzchnia (średnia arytmetyczna) próbki [m2].
Wartość G [kg/s] z kolejnych pięciu pomiarów zmiany masy zestawu do badań określa wzór:
(2.10a)
gdzie: m1 - masa zestawu do badań w czasie t1 [kg], m2 - masa zestawu do badań w czasie t2 [kg], t1, t2 - kolejne czasy ważenia [s].
Przepuszczalność pary wodnej (W) oblicza się z równania:
(2.10b)
gdzie ?p - różnica ciśnień pary wodnej [Pa].
Znając wartość W, możemy określić wartość współczynnika przepuszczania pary wodnej ?, stosując równanie:
? = Wd
(2.10c)
gdzie d - grubość próbki [m].
2.2.10. Opór dyfuzyjny
Opór dyfuzyjny (r?) jest to opór, jaki parze wodnej stawia warstwa materiału o grubości d oraz współczynniku paroprzepuszczalności ? i wyraża się zależnością:
(2.11)
W praktyce stosuje się pojęcie współczynnika oporu dyfuzyjnego ?. Jest to iloraz współczynnika paroprzepuszczalności powietrza i współczynnika paroprzepuszczalności warstwy danego materiału. Daje on porównanie wielkości oporu dyfuzyjnego pary wodnej materiału i warstwy nieruchomego powietrza o takiej samej grubości i takiej samej temperaturze. Określa, ile razy opór dyfuzyjny materiału jest większy od oporu powietrza. Przykładowe współczynniki oporu dyfuzyjnego ? dla wybranych materiałów budowlanych zaprezentowano w tabeli 2.4.
Tabela 2.4. Wartości współczynnika oporu dyfuzyjnego ? dla wybranych materiałów budowlanych
Materiał budowlany
Współczynnik oporu dyfuzyjnego ? [-]
Wełna mineralna
1
Styropian EPS
50-70
Polistyren ekstrudowany XPS
50-250
Elementy murowe ceramiczne, silikatowe, z betonu komórkowego
5-10
Beton
70-150
Paroizolacje
10 000-90 000
Papa asfaltowa
20 000-50 000
Folia aluminiowa
1 000 000
2.2.11. Higroskopijność
Higroskopijnością nazywa się zdolność wchłaniania wilgoci przez materiał z otaczającego go powietrza. Materiały higroskopijne mają zwykle podwyższoną wilgotność, co ogranicza ich przydatność, np. dodatek chlorku wapniowego (materiał silnie higroskopijny) do zaprawy lub betonu powoduje, że wyrób odznacza się podwyższoną stałą wilgotnością, co w konsekwencji jest przyczyną nadmiernego zawilgocenia ścian zewnętrznych budynków. Bardzo małą higroskopijnością odznaczają się wyroby ceramiczne (ok. 0,2% przy 70-procentowej wilgotności względnej).
2.2.12. Kapilarność (włoskowatość)
Kapilarnością (włoskowatością) nazywa się zdolność materiału do podciągania wody ku górze przez kapilary. Zjawisko to obserwuje się najczęściej w materiałach z mikroskopijnymi porami otwartymi lub w materiałach sypkich, takich jak piasek czy mieszanki piaskowo-żwirowe. Na rysunku 2.4 schematycznie pokazano pomiar kapilarności piasku. Ze względu na kapilarność materiałów ściennych, podczas wznoszenia budynków układa się warstwę poziomej izolacji przeciwwilgociowej, która nie pozwala na podciąganie wody z zawilgoconego gruntu. Zdolność kapilarnego podciągania wody zależy od wewnętrznej budowy materiału.
Oznaczanie polega na umieszczeniu suchego kruszywa w pionowej rurze (rys. 2.4) w sposób umożliwiający bezpośredni kontakt ze swobodnym lustrem wody i pobieranie wody przez podciąganie. Gdy zostanie osiągnięty stan równowagi, określa się wysokość podciągania wody. Przy kruszywie o górnym wymiarze D = 10 mm minimalna wewnętrzna średnica ? wynosi 125 mm, a przy D = 16 mm - ? = 140 mm, przy D = 20 mm - ? = 170 mm i przy D = 32 mm - ? = 280 mm.
Badane kruszywo wsypuje się do rury, ubijając je. Badanie jest zakończone, gdy poziom zawilgocenia się ustabilizuje. Różnica poziomów zwierciadła wody i poziomu zawilgocenia kruszywa jest celem oznaczenia.
Rys. 2.4. Schemat pomiaru kapilarnego podciągania wody (h) przez piasek: 1 - rurka szklana, 2 - piasek, 3 - woda
2.2.13. Przesiąkliwość
Przesiąkliwością nazywa się podatność wyrobu na przepuszczanie wody pod ciśnieniem.
Ze zjawiskiem przesiąkliwości mamy do czynienia przede wszystkim w izolacjach przeciwwilgociowych, zbiornikach na ciecze lub pokryciach dachowych. Wartość ciśnienia oraz sposób pomiaru przesiąkliwości jest różny i zależy zarówno od materiału, jak i jego przeznaczenia. W rozdziałach 5 i 8 podano opisy pomiarów przesiąkliwości dachówki oraz papy.
Przesiąkliwość materiału zależy od jego szczelności i budowy; szczególnie takie wyroby jak szkło, metale, bitumy są nieprzesiąkliwe, również nieprzesiąkliwe są materiały o porach zamkniętych (np. szkło piankowe).
2.2.14. Szybkość wysychania
Szybkością wysychania nazywamy zdolność wydzielania wody z materiału do otoczenia. Szybkość wysychania wyraża się ilością wody (w procentach wagowo lub w procentach objętościowo), którą wydziela (traci) wyrób w ciągu doby w powietrzu o temperaturze 20°C i wilgotności względnej 60%. Wilgotność względna powietrza oznacza stosunek masy pary wodnej zawartej w powietrzu w danej temperaturze do masy pary wodnej w powietrzu wilgotnym.
W wyniku wysychania np. przez rok lub pół roku od czasu wybudowania obiektu ustala się równowaga między wilgotnością wyrobu a powietrza - ten stan równowagi nazywa się wilgotnością w stanie powietrznosuchym. Przykładowo, wyroby z betonu komórkowego w takim stanie mają wilgotność ok. 8%, a wyroby ceramiczne zaledwie 1%.
2.2.15. Pojemność cieplna
Zgodnie z definicją zawartą w PN-EN-ISO 7345:2018-06 pojemność cieplna (C) jest opisywana równaniem:
(2.12)
które mówi, że gdy temperatura układu wzrasta o dt na skutek dostarczenia niewielkiej ilości ciepła dQ, to wielkość dQ/dt jest pojemnością cieplną.
Ciepło właściwe (c) jest to pojemność cieplna na jednostkę masy [J/(kg-K)]. Wartość ciepła właściwego jest największa dla wody i wynosi 4,187 kJ/(kg-K), dla drewna 2,4-2,7kJ/(kg-K), dla ceramiki, betonów, zapraw, naturalnych materiałów kamiennych 0,85-0,92 kJ/(kg-K). Dla metali wartość c jest dość mała i wynosi przykładowo: dla aluminium 0,92 kJ/(kg-K), dla stali 0,44 kJ/(kg-K), a dla ołowiu zaledwie 0,13 kJ/(kg-K).
2.2.16. Przewodność cieplna
Przewodnością cieplną nazywa się zdolność materiału do przewodzenia strumienia cieplnego powstającego na skutek różnicy temperatury na przeciwległych powierzchniach materiału. Znajomość tej cechy jest szczególnie ważna w przypadku materiałów stosowanych do budowy ścian zewnętrznych, stropodachów i podłóg na parterach oraz w przypadku wykonywania specjalnych warstw izolacji cieplnej (m.in. rurociągów). Przewodność cieplna zależy od wielkości i ilości porów (tzn. od struktury materiału), wilgotności, gęstości pozornej oraz różnicy temperatury, przy której zachodzi przewodzenie ciepła. Przewodność cieplną charakteryzuje współczynnik przewodzenia ciepła (?).
Strumień cieplny jest to ilość energii cieplnej przenikającej przez powierzchnię izotermiczną w jednostce czasu, czyli ilość ciepła ?Q przepływającego przez ciało w czasie ?t.
Współczynnik przewodzenia ciepła (?) określa gęstość strumienia cieplnego przepływającego przez jednolitą warstwę materiału (W/m2), jeżeli spadek temperatury (?t) w stosunku do grubości (d) warstwy wynosi 1 K/m, w stanie suchym w średniej temperaturze 10°C i oznacza się symbolem: ?10,dry (W/m-K). Jednostką miary tego współczynnika jest W/(m-K).
Wartość współczynnika (?) dla powietrza wynosi zaledwie 0,023 W/(m-K), a dla wody 0,594 W/(m-K), tzn. jest 25 razy większa niż dla powietrza. Liczby te wskazują, jak duży wpływ na wartość ? ma porowatość materiału (a zatem gęstość pozorna) oraz wilgotność.
Kształt porów lub uformowanych pustek w wyrobie (struktura materiału) ma także wpływ na współczynnik przewodzenia ciepła. Na przykład dla drewna sosnowego wartość współczynnika (?) jest dwukrotnie większa przy pomiarze wzdłuż włókien niż prostopadle do nich (odpowiednio: ? = 0,349 W/(m-K) i ? = 0,174 W/(m-K). Wyroby o drobnych porach mają mniejszą wartość ? niż wyroby o dużych porach. Podobnie materiały o porach zamkniętych są lepszym materiałem izolacyjnym niż z porami połączonymi ze sobą.
Metody określania obliczeniowych wartości cieplnych wyrobów murowych oraz murów są opisane w PN-EN 1745:2020-12.
Wartości obliczeniowe współczynnika ? niektórych materiałów budowlanych podano w tabeli 2.5.
Tabela 2.5. Wartości współczynnika przewodzenia ciepła (?) niektórych materiałów
Nazwa materiału
Współczynnik przewodzenia ciepła ?10,dry* [W/(m-K)] w stanie
suchym
powietrznosuchym
Beton zwykły
? 2
? 2
Marmur, granit
2,3-2,35
2,40-2,45
Piaskowiec
2,2-2,3
2,35-2,40
Cegła budowlana (HD)
0,60-0,78
0,80-0,85
Styropian
0,030-0,032*
0,030-0,032
Beton komórkowy
0,10-0,15
0,14-0,25
Drewno
0,15-0,17
0,18-0,22
* Wyrobem termoizolacyjnym jest ten, którego współczynnik ?10,dry ma maksymalną wartość 0,065 W/(m- K).
Pojęcia izolacji cieplnej
Wybrane przykłady wyrobów do izolacji cieplnej (nazwy i definicje) wg PN-ISO 9229:2020-12:
- arkusz korkowy - unormowany materiał izolacyjny złożony z kruszywa korkowego sklejonego na gorąco pod ciśnieniem z dodatkiem lub bez dodatku środka wiążącego;
- beton komórkowy - beton zawierający znaczną liczbę małych komórek powietrza (autoklawizowany beton komórkowy);
- beton lekki - beton o gęstości pozornej 800-2000 kg/m3 wytworzony przy użyciu do jego produkcji kruszywa o porowatych ziarnach (np. beton z kruszywem z żużla spienionego);
- kruszywo korkowe - kruszywo organiczne uzyskiwane przez szlifowanie lub zmielenie do małych cząsteczek kory korkowej;
- pianka fenolowa - sztywny materiał komórkowy fenolowo-formaldehydowy wytworzony z produktów kondensacji fenoli i formaldehydu, takich jak rezole i nowolaki, łącznie z utwardzaczami i innymi dodatkami, np. środkami powierzchniowoczynnymi, środkami spieniającymi i wypełniaczami;
- pianka mocznikowo-formaldehydowa - materiał z komórkowego tworzywa sztucznego, zasadniczo o otwartej strukturze komórkowej na bazie żywicy aminowej wytwarzanej przez polikondensację mocznika z formaldehydem;
- pianka polietylenowa - sztywny lub elastyczny materiał z komórkowych tworzyw sztucznych na bazie polimerów otrzymanych głównie z etylenu;
- pianka poliizocyjanurowa - sztywny materiał z komórkowych tworzyw sztucznych, zasadniczo o zamkniętej strukturze komórkowej na bazie polimerów, w których powtarzające się jednostki strukturalne w łańcuchach są głównie typu izocyjanurowego;
- pianka poliuretanowa - sztywny lub elastyczny materiał z komórkowych tworzyw sztucznych, zasadniczo o zamkniętej strukturze komórkowej na bazie poliuretanów lub polimerów uretanoizocyjanurowych;
- płyty lamella - materiał izolacyjny z włókien mineralnych, w którym ogólna orientacja włókien ma układ prostopadły do powierzchni licowych;
- płyta z wełny drzewnej - lekki arkusz budowlany sprasowanej wełny drzewnej i związanej nieograniczonym środkiem wiążącym (np. spoiwem magnezytowym);
- polistyren spieniony (granulki, formowany lub ekstrudowany) - materiał komórkowy z tworzyw sztucznych, spieniany lub wytłaczany z polistyrenu lub jednego z jego kopolimerów, zasadniczo o strukturze komórek zamkniętych;
taki materiał dzieli się na cztery typy:
1) granulki spieniane z perełek polistyrenu spienialnego, które mogą być wsypywane lub wdmuchiwane;
2) płyta spieniana z perełek polistyrenu spienialnego do postaci granulek, które są następnie formowane do nadania kształtu lub w bloki;
3) płyta wytwarzana przez ciągłe rozprężanie perełek polistyrenu albo z naturalnymi naskórkami powierzchniowymi, albo bez tych naskórków;
4) płyta wytwarzana z polistyrenu przez wytłaczanie z naturalnymi naskórkami powierzchniowymi lub bez naskórków;
- spieniony polichlorek winylu - materiał z tworzywa sztucznego na bazie polimerów chlorku winylu spienionych do postaci o strukturze komórkowej, zawierający przeważnie komórki zamknięte;
- szkło piankowe - sztywny materiał izolacyjny wytworzony z surowców szklarskich spienionych termicznie (przy użyciu CaCO) o strukturze komórek zamkniętych;
- wełna mineralna - materiał włóknisty wytworzony w temperaturze stapiania surowców skalnych, szklarskich oraz żużla wielkopiecowego.
2.2.17. Opór cieplny
Opór cieplny warstwy wyrobu budowlanego (R) jest obliczany ze wzoru:
(2.13)
gdzie: d - grubość warstwy wyrobu [m], ?obl - obliczeniowy współczynnik przewodzenia ciepła [W/(m?K)].
2.2.18. Rozszerzalność cieplna
Rozszerzalnością cieplną nazywa się zmiany wymiarów materiału pod wpływem wzrostu temperatury. Charakterystyczną wielkością rozszerzalności cieplnej są: współczynnik rozszerzalności liniowej (?) oraz współczynnik rozszerzalności objętościowej (?), nazywanej także postaciową.
Współczynnik rozszerzalności liniowej ? oznacza przyrost względnej długości materiału przy ogrzaniu o 1 K. Wartość ? obliczamy ze wzoru:
[1/K]
(2.14)
gdzie: ?l - przyrost bezwzględny długości próbki [mm, cm], l - długość pierwotna próbki [mm, cm], ?t - przyrost temperatury [K].
W praktyce inżynierskiej najczęściej interesuje nas przyrost długości pręta lub konstrukcji po podgrzaniu o ?t przy długości początkowej l.
Wówczas po przekształceniu wzoru (2.14) otrzymuje się:
?l = ? - l - ?t
Wartości liczbowe współczynnika ? niektórych materiałów podano w tabeli 2.6.
Tabela 2.6. Wartości współczynników rozszerzalności liniowej (?) dla niektórych materiałów
Nazwa materiału
?-10-5 [1/K]
Materiały kamienne, ceramika, drewno
0,3-0,9
Szkło
0,87-0,9
Współczynnik rozszerzalności objętościowej (?) oznacza przyrost objętości materiału przy ogrzaniu o 1 K. Wartość ? oblicza się ze wzoru (uproszczonego):
? ? 3?
(2.15)
gdzie ? - współczynnik rozszerzalności liniowej
lub ze wzoru:
(2.16)
gdzie: Vt - objętość próbki przy podgrzaniu o ?t [cm3], V - objętość próbki przed podgrzewaniem [cm3].
Znając wartość ?, z przekształcenia wzoru (2.16) możemy obliczyć
2.2.19. Ogniotrwałość
Ogniotrwałością nazywa się cechę materiału charakteryzującą się trwałością kształtu przy długotrwałym działaniu wysokiej temperatury. Z tego powodu materiały (nie konstrukcje) dzielimy na trzy grupy:
- materiały ogniotrwałe, wytrzymujące długotrwałe działanie temperatury 1580°C i wyższej (np. szamotowe lub dynasowe kształtki);
- materiały trudno topliwe wytrzymujące długotrwałe działanie temperatury 1350-1580°C;
- materiały łatwo topliwe wytrzymujące długotrwałe działanie temperatury poniżej 1350°C (np. cegły ceramiczne).
2.2.20. Reakcja na ogień
Reakcją na ogień lub ognioodpornością nazywa się cechę wyrobu budowlanego i elementu budynku charakteryzującą się brakiem niszczącego wpływu ognia w czasie pożaru.
Dyrektywa 89/106/EWG, opisana w podrozdziale 1.1, z sześciu wymagań podstawowych dla obiektów budowlanych - bezpieczeństwo pożarowe wymienia na wysokim, drugim miejscu. Stąd została ustanowiona norma PN-EN13501-1:2008 (rys. 2.5).
Rys. 2.5. Schemat klasyfikacji wyrobów budowlanych w zakresie reakcji na ogień
W PN-EN13501-1:2008 podano zasady klasyfikacji w zakresie reakcji na ogień dla wszystkich wyrobów budowlanych, łącznie z wyrobami wbudowanymi w elementy budowlane. Wyroby te są rozpatrywane w nawiązaniu do ich końcowego zastosowania z wydzieleniem posadzek.
Wykaz klas podstawowych oraz dodatkowych i określenia podstawowe oraz uzupełniające zawiera tabela 2.7.
Tabela 2.7. Przyporządkowanie klas wyrobów budowlanych (z wyłączeniem posadzek) w zakresie reakcji na ogień wg PN-EN 13501:2008 określeniom stopnia palności stosowanym w dotychczasowych przepisach techniczno-budowlanych
Określenia dotychczasowe
Klasyfikacja wg PN-EN 13501-1:2008
określenie podstawowe
określenie uzupełniające
klasa podstawowa
klasy dodatkowe
w zakresie wydzielania dymu
w zakresie występowania płonących kropli/cząstek
Niepalne
-
A1
-
-
A2
s1, s2, s3
d0
Niezapalne
-
A2
s1, s2, s3
d1, d2
B
s1, s2, s3
d0, d1, d2
Trudno zapalne
-
C
s1, s2, s3
d0, d1, d2
D
s1
d0, d1, d2
Łatwo zapalne
-
D
s2, s3
d0, d1, d2
E
-
-
E
-
d2
-
niekapiące
A1
-
-
A2, B, C, D
s1, s2, s3
d0
-
samogasnące
co najmniej E
-
-
-
intensywnie dymiące
A2, B, C, D
s3
d0, d1, d2
E
-
-
E
-
d2
-
F
właściwości nieokreślone*
*Wyroby klasy F uważa się za łatwo zapalne, kapiące, intensywnie dymiące; jeżeli w specyfikacji nie podano klasy wyrobu, należy przyjąć klasę F.
Powyższej klasyfikacji podlegają także wykładziny podłogowe i podłogi drewniane.
Do wyrobów niepalnych (klasy A) należą: ceramika, skały, beton cementowy (badane wg opisu w normie PN-EN ISO 1182:2020-12).
W tym podziale przyjęto siedem podstawowych klas (A do F). Najbezpieczniejsze są wyroby zaliczone do klasy A. Wyroby klasyfikowane jako A1 nie powinny mieć udziału w formie rozwoju pożaru ani w fazie pożaru rozwiniętego, a także nie stwarzają zagrożenia dymem, czyli spełniają one wszystkie wymagania dla niższych euroklas. Wyroby w klasie F, również w przypadku posadzek, są to wyroby niespełniające wymagań klas wyższych lub takie, których właściwości nie określono.
Do każdej z siedmiu klas podstawowych używa się klasyfikacji dodatkowej. W przypadku wyrobów ogólnych klasyfikacja dodatkowa obejmuje wydzielanie się dymu (s1, s2, s3) oraz kapanie płonących i odpadanie płonących cząstek. Wyroby oznaczone s1 wydzielają ograniczoną ilość dymu, s2 - średnią, s3 - dużą. Oznaczenie d0 wskazuje, że wyrób podczas spalania nie wytwarza płonących kropli i cząsteczek, d1 - że wytwarza ich ograniczoną ilość, d2 - wytwarza bardzo dużą ilość. W przypadku posadzek klasyfikacja dodatkowa uwzględnia wydzielanie dymu (s1, s2).
Powyższy system pozwala na wydzielenie 40 klas wyrobów ogólnych oraz 11 klas dla posadzek.
Przyporządkowanie klas wyrobów dotyczących posadzek w zakresie reakcji na ogień ze stopniem palności podano w tabeli 2.8.
