{literal}

Kosteuden siirtyminen

Veden painovoimainen siirtyminen

Painovoiman vaikutuksesta vesi kulkee alaspäin. Vinot pinnat aiheuttavat toki sivuttaista siirtymistä mutta suunta on kokoajan alaspäin. Kapillaarisesti vettä imevissä materiaaleissa painovoimaisella siirtymisellä on harvoin merkitystä, koska kapillaarivoimat ovat useimmiten suurempia kuin painovoima. Karkeissa rakeisissa aineissa kuten sepelissä on veden painovoimainen siirtyminen mahdollista vaikka materiaali itsessään olisi kapillaarisesti vettä imevä.

Merkittävä osa rakennuksen kosteusteknisestä toiminnasta perustuu veden painovoimaiseen siirtymiseen. Toivottua painovoimaista siirtymistä esiintyy yleensä erilaisilla kaltevilla pinnoilla, kouruissa ja putkissa. (katto, räystäskourut, kylpyhuoneen lattia, viemäri- ja salaojaputket…). Vähemmän toivottua painovoimaista siirtymistä esiintyy yleensä raoissa, saumoissa ja halkeamissa (kattoläpiviennit, elementtisaumat…)

Veden kapillaarinen siirtyminen

Vesi siirtyy kapillaarisesti materiaalin pääsääntöisesti veden pintajännitysvoimien aiheuttaman huokosalipaineen vaikutuksesta materiaalin ollessa kosketuksessa vapaaseen veteen tai toiseen kapilaarisella kosteusalueella olevaan materiaaliin. Huokosalipaine vaikuttaa materiaalissa kaikkiin suuntiin, joten vesi voi siirtyä kapillaarisesti kaikkiin suuntiin. Kapillaarinen kosteustasapaino on saavutettu, kun kosteus on noussut korkeudelle, jossa huokosalipaine ja maan vetovoima ovat tasapainossa. Ko. tasapainotilanne muodostuu esim. maanvastaisen lattian alle salaojasorakerrokseen

Aina kosteustasapaino ei muodostu huokosalipaineen ja maan vetovoima välille, vaan esimerkiksi seinärakenteissa ilmaan haihtuvan kosteuden määrä vaikuttaa myös siihen, miten korkealle kosteus rakenteessa nousee. Eli tällöin kyseessä on dynaaminen tasapainotilanne kapillaarisesti siirtyvän ja haihtumalla poistuvan kosteuden välillä. Rakenteiden poikkipinta-ala on tällöin merkittävänä tekijänä, koska paksumpi rakenne voi siirtää enemmän kosteutta kuin ohuempi. Myös rakenteita ympäröivän ilman kosteudella on suuri merkitys, koska jos ilman kosteus on 100% ei ilma voi ottaa vastaan rakenteista haihtuvaa kosteutta, vaan kapillaarinen siirtyminen rakenteessa jatkuu.

Eri materiaaleilla on erilainen kyky siirtää kosteutta kapillaarisesti. Esimerkiksi tiilellä kapillaarinen vedentunkeutumiskerroin on n. 10 kertaa suurempi kuin betonilla jonka vesisementtisuhde on 0.3. Samoillakin materiaaleilla, kuten poltetuilla tiilillä, voi olla merkittäviä eroja veden kapillaarisessa siirtonopeudessa koska materiaalien huokosjakaumat voivat vaihdella merkittävästi eri tuotteissa.

Katso myös:  Ilman ominaisuudet 

Vesihöyryn siirtyminen diffuusiolla

Vesihöyry siirtyy diffuusiolla suuremmasta vesihöyrypitoisuudesta pienempää (= suuremmasta vesihöyryn osapaineesta pienempään). Mitä suurempi vesihöyrynpitoisuusero rakenteen eri puolilla on sitä voimakkaampi on diffuusiovirtaus. Vesihöyryn kulkuun vaikuttaa vesihöyrypitoisuuseron lisäksi materiaaliominaisuus nimeltä vesihöyrynläpäisevyys. Vesihöyryn läpäisevyydessä on materiaalikohtaisesti suuret erot. Esimerkiksi 0,2 mm muovikalvon vesihöyryn läpäisevyys on n. kymmenesosa 100 mm paksun betoni vesihöyrynläpäisevyyteen verrattuna ja 100 mm paksun betonin vesihöyryn läpäisevyys on n. sadasosa 100 mm paksuun mineraalivillaan verrattuna.

Useimmiten diffuusion suunta on sisätiloista ulospäin, koska yleensä sisäilmassa on enemmän kosteutta kuin ulkoilmassa. Lämpötilaero ei kuitenkaan määrää diffuusion suuntaa vaan esimerkiksi alapohjarakenteissa kosteutta voi tuulla diffuusiolla kylmemmästä lämpimämpään.

Kosteusvaurioiden kannalta ongelmallisin tilanne tulee jos rakenteen sisäpuolelta pääsee vesihöyryä diffuusiolla enemmän rakenteeseen kuin rakenteesta voi poistua. Tällöin kylmänä vuodenaikana rakenteeseen voi tiivistyä haitallisessa määrin kosteutta

Katso myös:  Ilman ominaisuudet

Kosteusvaurioitumisen yleisperiaate

Vesihöyryn ja veden siirtyminen ilmavirtauksien mukana (kosteuskonvektio)

Vesihöyry siirtyy ilmavirtauksien mukana koska vesihöyry on yksi ilman osakaasu. Vesi siirtyy ilmavirtauksien mukana jos vesihöyry on tiivistynyt ilman epäpuhtaushiukkasien ympärille ja muodostanut pieniä vesipisaroita, tai tuuli siirtää sivusuunnassa vesipisaraa/vesikalvoa.

Rakennuksissa kosteusvaurioriski muodostuu kylmänä ajanjaksona kun kosteaa sisäilmaa virtaa rakenteisiin, ja ilman sisältämä kosteus alkaa tiivistyä rakenteiden sisään. Useimmiten ongelma kohdistuu yläpohjarakenteisiin, koska rakennuksen paine-suhteet ovat usein siten, että rakennuksen yläosa on ylipaineinen.

Katso myös:

Ilman ominaisuudet

Ilmavirtaukset rakennuksessa

 

Kirjallisuutta

Lisää tietoa aiheesta löytyy kirjoista:

Björkholtz, D., Lämpö ja kosteus, Rakennusfysiikka. Rakentajain Kustannus Oy. Helsinki 1987

  • Kappale 8.2;Kapillarisuus s.53…55
  • Kappale 8.3;Diffuusio s. 55…57
  • kappale 8.4 Konvektio s.57…59

RIL 155 Lämmön ja kosteudeneristys, Helsinki 1984

Kappale 3.23 Kosteuden siirtymismuodot s. 108…114

© Helsingin, Espoon ja Vantaan Terveelliset tilat, Sisäilmayhdistys ry. (2008)