Puidu tulevik: korrusmajad ja nutikad materjalid

27.10.2016

MAALEHE lisa:
Tuleviku linnades kõrguvad puidust karkassidega korrusmajad, autod sõidavad biokütustega ja killerkotid on välja vahetanud puidupõhine looduses lagunev plast.

Tallinna Tehnikaülikooli (TTÜ) puidu õppetooli professor Jaan Kers on veendunud, et Eestil on võimalus olla keskkonnasõbralikuma tuleviku kujundamisel üks maailma juhtriike.

Millised on teie peamised uurimisteemad?

Oleme keskendunud peamiselt materjalide füüsikalis-mehaanilistele omadustele. Meie teadlased püüavad näiteks leida põhjamaade kliimasse füüsikaliselt sobivaid ja hinnalt soodsaid ehituslahendusi. Ehitiste välimust ja konstruktsioonilisi lahendusi mõjutavad meie mereäärse asukoha tõttu õhuniiskuse ja temperatuuri muutused väljaspool hoonet ja hoones sees kütteperioodil.

Meie piirkonna klimaatilised erinevused on põhjuseks, miks Lõuna- või Kesk-Euroopas väljatöötatud välisseinte ja katuse konstruktsioonilised lahendused Eestis ei toimi. Niiskus peab saama majast välja, aga ei tohi tulla sisse. Probleem on ka see, et kütteperioodil ei tohi ruumiõhk muutuda liiga kuivaks.

Viimasel ajal pühendame palju aega ristkihtliimpuidu füüsikaliste omaduste uurimisele. See XXI sajandi betooniks ristitud materjal on Eesti jaoks veel uus, kuid avab meie puidutööstusele ja puitmajaehitajatele kindlasti uusi perspektiive. Tooraineks sobib Eesti kohalik puit, kasutatakse peamiselt harilikku kuuske.

Kuusepuidust lamellidest valdavalt kolme- kuni viiekihilist kokku liimitud ristkiht-liimpuitu on võimalik toota alates kolmest kuni viiest kihist koosnevatest 100-120 mm paksustest seinapaneelidest kuni poole meetri paksuste lae- ja põrandapaneelideni, millel laiust ca 3,5 m ja pikkust 15-16 m.

Ristkiht-liimpuidu eripära on selles, et tegu on keskkonnasõbraliku ehitusmaterjaliga, mis on betooniga võrreldes hulga kergem, väga hõlpsasti töödeldav ja samas väga tugev. Tänu nendele omadustele on sellest võimalik kiiresti ehitada.

Praegu nähakse ristkiht-liimpuitpaneelides võimalust sellest tulevikus linnadesse kõrgeid korrusmaju ehitada. Kõige kõrgem ristkiht-liimpuidust valmistatud hoone on praegu 14korruseline elumaja Norras. 10-12korruselised hooned pole maailmas enam mingi haruldus.

Kuidas on Eesti puitehituse uuemate arengutega seotud?

Eestil on puitehituse arendamisel ka rahvusvahelises plaanis oluline osa. Norra elumaja ehitati meie Kodumajatehases valminud puitmoodulitest. Põlvas asuv Peetri Puit on alustanud ristkiht-liimpuidu katsetootmisega, aasta lõpuks peaks käivituma tehase uues hoones tootmine.

Tallinna Tehnikaülikooli esindus osaleb rahvusvahelises teadlaste tiimis, kus on kaks peamist uurimissuunda: ristkiht-liimpuidu tulepüsivus ning selle kasutamine konstruktsioonimaterjalina.

Käisime sel teemal hiljuti Stockholmis kahe COSTi teadusvõrgustiku ühisel konverentsil, kus oli koos umbes 200 juhtivat teadlast üle maailma. Kaasas olid meie magistrandid, üks doktorant, tulepüsivuse poole pealt on Eestis juhtivaid spetsialiste dotsent Alar Just.

Töö sisu oli järgmise Eurocode-5 puitkonstruktsioonide projekteerimisnõuete väljatöötamine. Üliõpilastel oli võimalus nii protsessi jälgida kui ka selles osaleda, nende jaoks oli suur asi suhelda ristkiht-liimpuidu looja prof Gerhard Shickhoferiga Grazi Tehnikaülikoolist.

Mis täpsemalt oli arutlusel seoses ristkiht-liimpuiduga?

Meie töögrupi arutluse teema oli peamiselt ristkihtpuidust lae- ja põrandakonstruktsioonide arvutamine vibratsioonile ja modelleerimine. On oht, et puitkonstruktsioonid dimensioneeritakse varuteguritega üle.

Probleem on ka madala sagedusega sammumüra, mis kostub puitpõrandast läbi. Summutamiseks kasutatakse heliisolatsiooniga ripplagesid ja näiteks betoonkatet, mis aitab madala-sageduslikku müra summutada.
Teadlaste ees on küsimus, kuidas summutada müra efektiivselt ja samas mitte suurendada ehitamiskulusid. Eri ülikoolide teadlastel on töögrupis omavaheline tööjaotus. Meie puidu ja komposiitide uurimisrühma ülesanne on näiteks uurida ristkiht-liimpuidu hügroskoopseid omadusi, täpsemalt hinnata puiduniiskuse muutuste toimel tekkivaid pragusid ja nende mõõtmete muutusi.

Kui vastupidav ja tulekindel on ristkiht-liimpuit?

Kui niiskusprotsent on kõrgem, siis puit pundub ning pragude mõõtmed vähenevad, seevastu talvisel kütteperioodil, kui õhuniiskus ruumis on madal, on ka praod suuremad.

Üldjuhul on ristkiht-liimpuidust paneel ja ka liimpuidust talad tulekahju puhul teistest materjalidest ohutumad, sest erinevalt metallkonstruktsioonist see ei paindu temperatuuri tõustes, vaid säilitab oma kuju.

Siiski võivad suuremad praod materjalis olla mitmeti ohtlikud. Need võimaldavad hapniku juurdepääsu ja seega tule levimist materjali sisekihtidesse.

Nii ongi ühes leeris arhitektid, kellele meeldib puidu värvus, tekstuur ja kes ei taha mingil juhul puitu kaetuna näha.

Teisel pool on aga päästeametnikud, kes jälgivad tule-ohutusreeglite täitmist ja nõuavad siseseinte viimistlemisel väiksema tuletundlikkusega materjali ehk kipsplaadi kasutamist.

Mida on Eestis uuritud ja mida oleks vaja uurida?

Tulemused tekivad materjaliteadlaste ja ehitusfüüsikute sünergias. Mõnikord õpime ka tehtud vigadest.

2012. aastal toodi näiteks Austriast Eestisse esimene ristkiht-liimpuidust ehitatud passiivmaja. Ehitamise käigus muutsid meie ehitusfüüsikud maja projekti ning seinte ja katuse konstruktsiooni lahendusi. Töö käigus saavutati väga hea ruumiõhu kvaliteet, kuid selgus, et liiga paksu tuuletõkkeplaadi tõttu ei pääsenud niiskus seinast välja ja puitkonstruktsiooni.

Eestis puudub praegu avalik puitkonstruktsiooniga hoone, see oleks valdkonna arengu jaoks aga võtmetähtsusega. Esialgu piisaks ka näiteks väikesest 30ruutmeetrisest majakesest, kus saaks ristkihtpuitu näidata ja uurida.

Euroopa ülikoolidel on ühised probleemid: puudub puitkonstruktsioonide projekteerimist ja ehitamist käsitlev õppekava, ja spetsialistid tuleb välja koolitada ettevõtetes. Sakslased, austerlased ja šveitslased on ses suhtes kõige rohkem arenenud. Kui Eesti tahab 10 aasta pärast olla puitkonstruktsioonil põhinevate majade ehitamises Euroopa liidrite seas, on meile vaja ülikooli puitkonstruktsioonide professorit.

Millised perspektiivid on Eestis puidukeemial?

Puidukeemiatoodete vallas on Skandianaavia maad teinud suuri edusamme. Sealsetes keemilise tselluloosi tehaste juurde rajatud katsetootmistehastes uuritakse, mida tulevikus saaks tselluloositööstuse jääkidest toota. Bioetanooli ja -metanooli tootmisel väärindatakse puidujäägid toiduaine- ja keemiatööstuse toodeteks.

Puidust saadav tselluloos väärindatakse näiteks viskoos-tselluloosiks, mis tulevikus hakkab puuvillakiudu asendama. Veel saab puidust toota bioliime, värvide lisaaineid, mis parandavad materjali omadusi. Samuti on eesmärk asendada maagaasist, naftast saadud polümeerid looduslike analoogidega, mis on biolagunevad.

Kui praegu on meid puidugraanulite tootmine teinud konkurentsitult number üheks Euroopas, siis mõelda tuleks ka sellele, mis saab, kui nõudlus graanulite järele turul langeb. Siis oleks hea, kui saaks n-ö häälestada tootmise kiiresti ümber ja valmistada peeneks hakitud madalakvaliteedilisest puidust puidukeemiatooteid.

TASUB TEADA

Miks on puidu kasutamine ehituses keskkonnasõbralik?

■ 1 m3 puidu kasutamine teiste ehitusmaterjalide asemel vähendab CO2 emissiooni:

■ 1100 kg selle arvelt, et teiste materjalide tootmine tarbib energia saamiseks palju fossiilseid kütuseid; puidus endas on talletunud 900 kg CO2/m3; kokku seega 2000 kg CO2/m3.

■ Kasvuhoonegaaside emissioon Eestis on umbes 15 000 kg inimese kohta aastas.

■ Ehitussektor vastutab 40% kogu süsiniku emissiooni eest, puidukasutusega on võimalik muutuda heitmete tekitajast süsiniku sidujaks

Allikas: Eesti Metsa-ja Puidutööstuse Liit

MIS ON MIS

Ehitamine ristkiht-puitpaneelidega

■ Ehitamise kiirus – 49 nädalat, raudbetoonhoonel 72 nädalat. 23 nädalat lühem ehitusaeg on otsene rahaline sääst.

■ Elementide väike kaal – tänava sulgemine tornkraanaga jäi ära, kord nädalas toodi roomikkraana. Lihtsam vundament. Hoone kaal 300 t, samasugune raudbetoonist maja kaaluks 1200 tonni.

■ Elementide valmistamise täpsus +/-3 mm, esimene kord, kus fassaadiplaadid sai kinnitada ilma mingisuguste tasanduskihtideta.

■ Kerge töödelda – projekteerimisvigade kerge kõrvaldamine, näiteks ventilatsioonitorude läbiviikude suurendamine.

■ Keevitamine ja betoonitööd – peaaegu puuduvad. Sellega käib kaasas väiksem tuleoht, vähem prahti, vähem renditööriistu, puudub vajadus oodata betooni kõvenemist.

Allikas: Eesti Metsa- ja Puidutööstuse Liit