Provningar

När jag planerade mitt arbete hade jag naturligtvis funderingar kring hur jag skulle kunna få materialet testat, men jag hade inga stora förhoppningar att det skulle bli av. Det skulle naturligtvis kosta pengar att genomföra sådana tester. Tack vare min hemsida på Internet lyckades jag dock få stora delar av materialet provat med avseende på mögelförekomst och hållfasthet. Det började med att en anställd på SP i Borås, Pernilla Johansson, hittat min hemsida och blivit intresserad. Hon hörde av sig och berättade att de skulle göra en förstudie till en undersökning av biologiska angrepp på rivningsvirke för att närmare utreda frågan om de biologiska angreppens påverkan på möjligheterna till återbruk. Hon var mycket intresserad av att komma och ta prover på vårt material. Vår rivning passade som hand i handske för dem, varsamhetskravet gör att rivningar av gamla hus har minskat. Hon var naturligtvis mer än välkommen.

Trävirket

Överlag såg virket i huset mycket bra ut och det hade få synliga skador. Vissa delar kunde se väderbitna ut men det var bara ytan som mörknat. Om man sågade itu en planka och tittade inuti var det ljust, friskt och luktade färskt trä. Till och med fasadpanelen, som ju får betraktas som ett förbrukningsskikt som tar de värsta stötarna vad gäller klimatpåverkan, var i ett förvånansvärt bra skick. Det såg helt färskt ut när man hyvlat bort ytan! De rötskador vi hittade var koncentrerade till några punkter som utsatts för vattenläckage, t ex under en toalettstol, ett expansionskärl och under en utbyggnad med plant tak. Om bara konstruktionen är sådan att materialet inte får möjlighet att stå fuktigt under en längre tid, är 77 år ingen hög ålder för träbyggnader. Trä klarar av fukt bra om det bara får tillfälle att torka ut efter uppfuktningen. I Norge finns det till exempel stavkyrkor som är mer än femhundra år gamla.

De senaste årens problem med rötskadade fasader har lett till att man inom träindustrin utvecklat ett kvalitetsgaranterat virke till fasader, s.k. Kaunavirke. För att kunna garantera kvaliteten finns en lång rad instruktioner om hur virket skall avverkas, transporteras, torkas, lagras, grundbehandlas, monteras, ytbehandlas och underhållas. Uppfylls alla dessa villkor kan man få en garanti på hela 10 år! På vårt hus satt en panel som inte hade målats på många år, och den satt direkt på stommen utan någon luftspalt. Efter 77 år och utan garanti var den kärnfrisk!

Arbetarna tyckte att framför allt de tunna dimensionerna av virket kändes torra och spröda. Fukthalten bestäms dock inte av träets ålder utan av den omgivande luftens relativa fuktighet. Efterhand inträder i ett oeldat hus ett jämviktstillstånd som pendlar runt medelvärdet för uteluftens RF. Däremot kan man tänka sig att träet med tiden blir sprödare genom att fibrerna och cellväggarna förändras i sina egenskaper.

Att använda materialet till nya snickerier innebär inga särskilda risker vad det gäller beständigheten, så länge det är friskt och fritt från angrepp. Ett stommaterial som klarat sin uppgift i årtionden bör ju också kunna fylla samma funktion i ett nytt sammanhang. Dagens konstruktionsprinciper bygger på testat och kvalitetsmärkt virke där hållfastheten är känd. Vi vet inte fullt ut vilka egenskaper det begagnade virket har och detta är en komplikation när det gäller att använda det i nya sammanhang. Det räcker inte att tro att det håller, utan någon form av kvalitetssäkring måste till för att vi skall kunna vara säkra på att det inte är någon skillnad i kvalitet mellan ett hus byggt av nytt, respektive återanvänt material.

Mögeltest

Under demonteringen fann jag inget som tydde på mögelangrepp. Möjligtvis kunde man misstänkt det på en del av vindsbjälklagets delar, som såg missfärgade ut. Jag förväntade mig att det skulle synas mera än så. Med hjälp av SP tog vi prover från olika byggnadsdelar för att undersöka det närmare.

Provresultaten från SP i Borås visade på riklig mögelförekomst i vissa konstruktionsdelar, framför allt vindsbjälklaget, men även i undertaket till badrummet. Det man hittade var hyfer och sporer i rikliga mängder. Möglet var inte levande och då kan man inte avgöra när det uppkommit. Det syntes inte med blotta ögat och jag hade inte känt någon lukt fastän jag undersökt sågspånet noga. Jag blev förvånad när jag fick reda på resultatet, jag trodde först att man här hade ett bevis på att det inte behövs några tätskikt! Klart är alltså att det inte är säkert att man ser ett mögelangrepp.

Det är många faktorer som spelar in när det gäller fuktbalansen i en konstruktion. Temperaturfördelningen, fuktproduktionen, ingående materials täthet och fuktupptagningsförmåga samt ventilationen har alla betydelse för storleken på fukthalten i de ingående materialen. Förhållandena är dessutom inte stationära utan faktorerna varierar hela tiden. En stationär beräkning ger ändå en fingervisning kring vilka tillstånd som det pendlar.

När jag nu räknade på fuktjämvikten i konstruktionen visade det sig att den inte varit säker. En beräkning av förhållandena i februari månad när temperaturen är som lägst ger resultatet att det i delar av sågspånsisoleringen har varit 100 % RF konstant. I juli när det är som varmast (men också fuktigast) har RF legat över 80 % . Detta är de två ytterligheterna mellan vilka det har pendlat. Mögel kan växa redan vid 70 % RF och temperaturer över 0 °C.

100 % RH

(Säve/februari)

Ånggenomsläpplighet trä

Ånggenomgångsmotstånd vindpapp

Z träpanel = s/m

Z_tot = s/m

g = kg /m³s 0.46 kg/m² per månad

Genom diffusion har i extremfallet (ständigt 100 % RF i inomhusluften) teoretiskt ca 0,5 liter vatten passerat per kvadratmeter och månad i februari (jag räknar på februari för att det är den kallaste månaden, med störst risk för fuktkondensering). Det är dock inget alarmerande värde, det skall jämföras med att trämaterialet och sågspånet i samma kvadratmeter kan ta upp ca 25 liter vatten. Vidare har temperaturen på vinden åtminstone vid solsken varit högre än utomhus, det har verkat uttorkande, men å andra sidan har vinden varit dåligt ventilerad, den saknade helt ventilationsgaller.

Det är förhållandet att det varit just trä och sågspån i bjälklaget som räddat det från värre fuktskador än som var fallet. Trots en så lång exponering har skadorna begränsats till mögelpåväxt. Trämaterial är mycket hygroskopiskt (det kan ta upp ca 150 kg vatten per m³ i sina porer) och därför har det kunnat buffra fukten och avge den senare. Dock har den största mängden fukt transporterats via konvektion (luftrörelser) genom konstruktionen. Det uppstår ett övertryck inomhus när man värmer upp luften, och det leder till en luftrörelse genom otätheter i konstruktionen. Det är svårt att beräkna, men normalt står den för den största delen av fuktvandringen i ett hus.

När utvecklades möglet?

Man kan urskilja tre stadier som byggnadsmaterialet gått igenom:

1 Tiden fram till inflyttningen 1919

Det har betydelse hur materialet har behandlats under avverkning, lagring och under byggtiden.. Lagringen av sågspånet till bjälklagen kan ha varit bristfällig. Under den här tiden kan blånadssvampar ha uppstått om materialet varit fuktigt. Efter byggtiden bör dock en uttorkning till normala nivåer ha skett.

2 Tiden som huset varit bebott 1919 - 1994

Originalkonstruktionen från 1919 har under hela året medgivit en fuktighet om minst 80 % RF och över 0°C i delar av sågspånsisoleringen och i ytterväggen. Detta är klart riskabla värden. Koncentrationen av mögel i vindsbjälklaget tyder på att det varit under den här tiden som problemen uppstått. Det är bara när huset varit bebott som förutsättningarna för dessa höga fukthalter har funnits. Det är alltid högre fukthalt inomhus än utomhus beroende på att vi människor avger fukt, vattnar blommor, badar, tvättar, lagar mat och så vidare. Den fukten kondenserar när den vandrar genom konstruktionen till kallare skikt. Efter ett antal år har man moderniserat och klätt alla väggar och tak med en 5 mm tjock masonitskiva som lett till att fuktvandringen ut genom konstruktionen har minskat.

3 Den tid som huset stått ouppvärmt

Från och med vintern 1995 - 96 har huset stått obebott och oeldat. Då har ingen fuktproduktion skett inomhus, så huset har ställt in sig efter uteluftens temperatur och fuktinnehåll. Dock kan s.k. sommarkondens uppstå, d.v.s. att om uteluften är varmare än inomhusluften (under exempelvis våren) kan fukt kondensera mot de innersta kalla skikten i väggen. I ytterväggen var tjärpappen som satt under fasadpanelen betydligt tätare än den vindpapp som satt innerst. Det innebär att fukten haft svårt att vandra utifrån och in. Ett annat förhållande som kan ha orsakat höga RF-värden inomhus är snabba temperatursvängningar. När temperaturen sjunker höjs den relativa fukthalten automatiskt och kan uppnå kritiska värden. Detta är dock inga långvariga förhållanden utan med tiden har halterna återgått till normalare nivåer.

Betingelserna för mögel har alltså varit störst under de första åren som huset varit bebott, innan man satte upp masoniten.

Provning av möglingsbenägenhet

I ett examensarbete på Botaniska Institutionen, Göteborgs Universitet, gjorde Martina Eriksson jämförande tester av möglingsbenägenheten hos virke från huset och hos nytt virke. Två försöksserier gjordes, en där obehandlat virke provades och en annan där virket hade bearbetats på olika sätt för att se huruvida det påverkade mögeltillväxten.

Försök 1 En obehandlad fasadbräda från rivningen jämfördes med en ny som förvarats i ett virkeslager på SP i två år. Båda sågades upp i provbitar om 100x50x25 mm som placerades i fuktkammare och vid rumstemperatur under en månad. Dessa provbitar hade utsatts för det naturligt förekommande möglet i luften. I fuktkamrarnas 100%-iga luftfuktighet fanns goda förutsättningar för möglet att utvecklas.

Mycket riktigt blev det mögelpåväxt på samtliga prover. Dock var det en klar skillnad mellan det nya och det gamla virket. Det nya fick en mycket kraftigare påväxt med synliga mögelkolonier i olika färger.

Försök 2 I detta försök hade återbruksvirket behandlats på olika sätt för att se huruvida det påverkade resultatet. Behandlingarna utgjordes av hyvling, vattenspolning, upphettning och de jämfördes med obehandlat nytt och gammalt virke. I detta försöket sprayades virket dessutom med en sporsuspension. Sedan förvarades proverna i klimatkammare i 4 veckor. Förhållandena utgjordes av 90 – 100 % RF och + 25 ° C.

Även i detta försök utmärkte sig det nya virket genom att ha en betydligt högre mögelförekomst. Dessutom visade det sig att återbruksvirket som upphettats hade en extremt låg mögelpåväxt. Upphettningen gick till så att materialet behandlades med en varmluftspistol under 1 minut med temperaturer mellan 300 – 500 ° C.

Provningarna har tyvärr ett par svagheter som omöjliggör några säkra slutsatser. Fasadbrädan som användes hade suttit dikt an mot tjärpappen på husväggen i en mansålder och den luktade tjära. Det är möjligt att den på så vis impregnerats eller åtminstone påverkats av närheten till tjärpappen. Det var dessutom just den sidan som utgjorde provyta. Det kan på ett avgörande sätt ha påverkat möjligheten för mögel att utvecklas.

Vid valet av provbrädor noterade man inte förekomsten av kärnvirke, som har andra egenskaper än splintved när det gäller förmågan att motstå mögelangrepp. Således var det stora skillnader mellan provbitarna, det nya virket var till exempel nästan uteslutande splintved medan delar av återbruksvirket var rent kärnvirke.

Provning av hållfasthet

I ett tidigt skede kom jag i kontakt med Daniel Larsson på Chalmers Tekniska Högskola som i sin doktorsavhandling studerade en metod att via ett icke-förstörande prov och med hjälp av ett materials resonansfrekvens utläsa bland annat dess E-modul. Det går till så att man hänger upp provet i gummistroppar så det hänger fritt. Sedan slår man lätt på det med en hammare och via känslelkroppar registrerar man resonansfrekvenserna. Utifrån dessa kan man via nedanstående ekvation härleda materialets E-modul.

f = grundresonansfrekvensen

n = svängningsmod nummer n

l = provets längd

E = materialets E-modul

= provets densitet

Metoden är intressant därför att den är oförstörande och skulle kunna utvecklas till en mobil metod för omedelbar testning och sortering av virke. Alternativt kunde man ha en station vid återvinningscentraler där man kunde prova det på plats.

Vi utförde proven på 30 stycken plankor från den bärande ytterväggen. Resultaten visade bl. a. att materialegenskaperna hos vårt virke inte skiljde sig från nytt. E-modulen härledd ur resonansfrekvensen var inte annorlunda än vad man skulle kunna förvänta sig av ett slumpvis utvalt nytt material. Likadant förhöll det sig med relationen mellan årsringsbredden och densiteten, som uppvisade samma förhållande som nytt virke. Vårt virke har inte varit så hårt belastat, det har ingått i en samverkande väggskiva som burit hela huset. Det kan tänkas att man fått andra resultat med ett annat virke som varit mera belastat. De bärande delarna var kraftigt överdimensionerade för sin uppgift. Med den aktuella byggnadstekniken var det inte den bärande uppgiften som dimensionerade virket (liksom i timmerhus). Huset var 13 meter långt och den bärande delen av ytterväggen 75 mm tjock. Ett horisontalsnitt genom den samverkande väggskivan blir då 13 x 0,075 = 0,975 m².

Jämfört med ett modernt hus: på längden 13 meter skulle man i dag i ett motsvarande hus ha 22 väggreglar med måtten 45 x 95 mm2. Dessa är normalt av kvaliteten K 12 och får i detta fallet en total tvärsnittsarea 22 x 0,095 x 0,045 = 0,094 m². Med andra ord grovt räknat en tiofaldig överdimensionering av den bärande delen i vårt hus.

Man kan dock tänka sig att materialstrukturen förändrats med tiden. Ytvirket kan ha försämrats när den utsatts för klimatpåverkan och uttorkning. Förekomst av sprickor leder till en sänkning av skjuvmodulen och en högre risk för skjuvbrott.

Vedcellerna (som är 2-3 mm långa) hålls samman av ligninet, och därför är frågan om vad som händer med det central. Så vitt jag vet finns det inga undersökningar som klarlagt ligninets åldringsegenskaper.

Vedens kemiska sammansättning:

• lignin 29%

• cellulosa 67 %

• extraktivämnen 3-4 %

Sammanfattningsvis tyder resultaten på att man skulle kunna använda gammalt virke som fullvärdiga bärande element under förutsättning att de inte kommer att utsättas för höga skjuvspänningar.

Daniel Larssons rekommendationer när det gäller gammalt virke:

1. Inspektera virket, notera ev. skador.

2. Använd någon oförstörande provningsmetod för att avgöra virkets E-modul.

3. Med hjälp av E-modulen bör virket kunna klassas på samma sätt som för nytt virke.

4. Ska virket användas som böjbelastade balkar bör det hyvlas ner en bit.

5. Förväntas höga skjuvspänningar uppstå i virket i dess nya funktion bör virket klassas ner jämfört med ovan.

Punkt 4 baserar Daniel Larsson på att ytskiktet har stor betydelse för vilken E-modul en balk får. Det är den översta och understa delen i en balk som blir mest påfrestad vid böjning. Om man hyvlar ner en balk kommer dess totala bärförmåga dock att minska, varför jag inte skulle rekommendera det.

Brotthållfasthet

I samband med att man var och tog mögelprover på materialet fick jag veta att man på SP var intresserade av att få tag i åldrat virke. Charlotta Holmqvist arbetade med ett uppdrag från Nordtest, ett överordnat organ för de nordiska provningsanstalterna, att testa hållfasthet hos återbruksvirke. Man ville påverka en kommande standard genom att göra ett "inlägg i debatten". Därför letade hon efter lämpligt material och ännu en gång kom jag in i rätt tid. Det var främst så grova och så stora hela dimensioner som möjligt hon ville ha. Det som var lämpligast var de översta högbenen i mansardtakstolen. De var ca 2,5 meter långa och hade dimensionen 3" x 7". Dessutom var de intakta på så vis att nästan inga urtag var gjorda, som minskade tvärsnittsarean. Rördragningar hade perforerat nästan alla av vindsbjälklagets balkar som annars var längre och högre. Jag lyckades få Samfast, som då ägde materialet, att skänka bort takstolarna från det första huset, och i början på juni var det klart för proverna.

Tillsammans med TV-teamet var jag med i Borås på SP´s laboratorium där man skulle prova takstolarna. Först scannade man varje balk och tvärsnittet dokumenterades. På så vis skulle man efteråt kunna se hur materialet sett ut där brotten hade uppstått och studera till exempel kvistars och fiberkaraktärens inverkan. Därefter mättes varje balks resonansfrekvens på samma sätt som vi gjort på Chalmers. Fuktkvot och densitet mättes inför det förstörande provet. Det var ett standardprov där man belastade den upplagda balken samtidigt på två ställen, till ungefär hälften av förväntad brottbelastning. Man mätte nedböjningen och fortsatte sedan att belasta balken tills den brast. Det avlästa värdet motsvarade balkens böjhållfasthet. Vad man ville se var om det gamla virket hade en hållfasthet som avvek från nytt virke med samma struktur. Viktigt i sammanhanget var kvistförekomsten, snedfibrighet och andra faktorer som påverkar hållfastheten. För att kunna dra några säkra slutsatser av ett sådant här test krävs det dock ett stort antal försök, så vad vi kunde förvänta oss var att förhoppningsvis kunna se en tendens.

• Relationen mellan böjhållfasthet och elasticitetsmodul tenderar att överensstämma med den för nytt virke. Det överenstämmer med Daniel Larssons resultat.

• Förekomst och storlek på sprickor har stor inverkan på hållfastheten och är därför en viktig parameter vid sortering.

• Spikhål har inte visat sig ha någon effekt på hållfastheten.

• Resultaten visar på en stor spridning av värdena, som kan bero på virkets inhomogenitet.

"Modal testing of some engineering materials", Daniel Larsson, Konstruktionsteknisk dynamik, CTH 1997

"Möglingsbenägenhet hos återbruksträ", Martina Eriksson, examensarbete i mykologi. Botaniska Institutionen, Göteborgs Universitet 1998.

"Fukthandbok, praktik och teori", Nevander, Elmarsson. Svensk Byggtjänst 1994

	Återbruk med framtidsstuk