Odkształcenia skurczowe i termiczne wylewek betonowych

Tadeusz Woźniak

Odkształcenia powierzchniowe są właściwością betonowych wylewek pływających. Mniejsze lub większe deformacje płaszczyzny w postaci podniesionych naroży, gdzie istnieje możliwość pękania i wykruszenia, czy też podniesionych brzegów przy ścianach lub w miejscach dylatacji powodujących brak stabilności podkładu tzw. klawiszowanie, stawiają parkieciarza przed trudnymi zadaniami.

Po pierwsze – parkieciarz powinien ocenić jakość wylewki, w tym jej płaskości. Po drugie – jeżeli istnieją odkształcenia, powinien ocenić ich przyczynę i charakter. Po trzecie – musi określić sposób naprawy i zdecydować, czy dalej naprawiać wylewkę, czy czekać aż naprawi się sama. Bez znajomości podstawowych zjawisk chemicznych, fizycznych i termicznych zachodzących w wylewce trudno będzie podjąć właściwą decyzję, a błędna może przynieść odwrotne skutki.

Zacznijmy od podstaw… Odkształcenia kształtu wylewki są wynikiem zmian zachodzących w wyniku reakcji cementu z wodą, utraty wody przez beton oraz zmian temperatury.

Składowe odkształceń betonu:

  • skurcz chemiczny – zmniejszenie objętości wylewki spowodowane utratą wody zaabsorbowanej do reakcji chemicznej cementu. Zmiana kształtu (objętości) jest trwała;
  • skurcz fizyczny (plastyczny) – rozpoczyna się po kilku godzinach od wykonania wylewki, gdy beton jest jeszcze w stanie plastycznym, a skurcz powodowany jest parowaniem wody z powierzchni wylewki. Skurcz fizyczny jest w znacznej mierze nieodwracalny;
  • skurcz fizyczny z odkształceniami w większości odwracalnymi – ma miejsce wtedy, gdy beton stracił właściwości plastyczne, nabrał twardości, sztywności, czyli po jego związaniu. Odkształcenia fizyczne generowane są przez zmiany wilgotności i temperatury.

Etapy, przyczyny i zapobieganie powstawaniu odkształceń podkładów wylewanych na bazie cementu

1. Skurcz chemiczny

Pojawia się w początkowym okresie wiązania (twardnienia) betonu. Istotnym jest, aby w jego trakcie, gdy beton jest jeszcze w stanie plastycznym, do minimum ograniczyć skurcz powierzchniowy wylewki powodowany warunkami zewnętrznymi.

Brak zabezpieczenia przed działaniem warunków zewnętrznych przyczynił się do powstania przedwczesnego skurczu warstwy przypowierzchniowej wylewki. Odkształcenie w znacznym stopniu jest nieodwracalne, ponieważ skurcz przypowierzchniowy wyprzedza twardnienie betonu w całej masie wylewki i to on ją kształtuje. Bardzo istotnymi przyczynami powstawania tego typu odkształceń, szczególnie w narożach, są: malejąca grubość wylewki oraz niejednorodne zagęszczenie. Odkształcenia wylewki, zależne głównie od jej grubości, powstają w pasie do 1 m od ścian i dylatacji. W pozostałej, wewnętrznej części wylewki, ze względu na trudność w odkształceniu, mogą wystąpić pęknięcia powodowane siłami rozciągającymi, generowanymi przez skurcz przypowierzchniowy.

Siły rozciągające powstają podczas wiązania i kurczenia się betonu. W warstwie przypowierzchniowej mają one najwyższą wartość, ponieważ beton jest tu najbardziej spójny, zwarty. W dolnej, mniej zagęszczonej warstwie wylewki jest odwrotnie. Taki układ sił rozciągających przyczynia się do podniesienia naroży lub brzegów wylewki. Ponadto zmniejszająca się grubość jastrychu przy ścianach i narożach ułatwia odkształcenie.

Istotnym zabezpieczeniem jest jak najdłuższa, około dwutygodniowa, ochrona powierzchni wylewki przed utratą wilgoci. Czas pielęgnacji betonów z czystym cementem portlandzkim, ze względów wytrzymałościowych, może być wprawdzie krótszy niż czas pielęgnacji betonów zawierających cementy portlandzkie mieszane, hutnicze, pucolanowe lub też wieloskładnikowe, jednak ze względu na możliwość pojawienia się odkształceń, zalecany dwutygodniowy okres ochronny jest czasem optymalnym. Wynika to również ze zmiennych i niekontrolowanych warunków cieplno-wilgotnościowych panujących na budowie.

Zapobieganie odkształceniom powodowanym przez skurcz chemiczny polega na ograniczeniu ubytku wody z powierzchni wylewki. W tym celu na okres intensywnego wiązania betonu okrywa się ją folią. Powinno się to zrobić jak najszybciej, szczególnie gdy w otoczeniu wylewki panują warunki sprzyjające szybkiemu parowaniu wody: nasłonecznienie, przewiew, niska wilgotność. W celu ograniczenia skutków działania promieniowania cieplnego podczas upałów powinno się stosować folie przezroczyste, natomiast podczas niskich temperatur folie czarne.

Wpływ na pojawienie się odkształceń spowodowanych utratą wody może mieć również niska temperatura otoczenia. Wówczas to niższa temperatura w górnej części wylewki (gdy w dolnej panuje wyższa temperatura – ciepło hydratacji cementu) powoduje naturalną zmianę kształtu powierzchni. Stosowanie, odpowiednio do temperatury otoczenia, płyt styropianowych, mat z wełny mineralnej, folii bąbelkowej, mat izolacyjnych do pielęgnacji (juta, geowłóknina) ma tu swoje uzasadnienie.

Jednym ze skutecznych zabezpieczeń przed odkształceniami skurczowymi betonu we wczesnym stadium wiązania jest dodatek zbrojenia rozproszonego albo zainstalowanie zbrojenia z siatki stalowej w dolnej części wylewki.

2. Skurcz fizyczny

Powodowany jest wysychaniem wody z powierzchni wylewki, gdy beton jest już stwardniały. Skurcz ten, a tym samym odkształcenie powodowane wysychaniem, postępuje powoli, stosownie do możliwości migracji wody (wilgoci) wewnątrz struktury betonu i warunków otoczenia, w tym temperatury, wilgotności względnej i ruchu powietrza. Dla zminimalizowania odkształceń wylewki, za optymalne parametry suszenia można uznać stałą temperaturę 20°C i wilgotność względną 65%.

Odkształcenie płaszczyzny nie jest trwałe i zmienia się stosownie do różnicy wilgotności w warstwach wylewki, która kurczy się przy tym także w swoim obrysie. Wielkość tego skurczu postępuje w czasie i zależy od receptury mieszanki i jej zagęszczenia. Beton z większą zawartością kruszywa, mniejszą ilością wody zarobowej (niższe W/C) i mniejszą ilością cementu ma mniejszy skurcz. Mniejszy skurcz będzie miała także wylewka równomiernie zagęszczona i uzbrojona, a jej odkształcenia będą równomierne.

Odkształceniom płaszczyzny i obrysu, uniesieniom wylewek, w miejscach w których znaczny ruch powietrza powoduje intensywne osuszanie powierzchni i prowadzi do jej deformacji w istotnym stopniu zapobiega zainstalowanie dybli w miejscach dylatacji. Dyblowanie skutecznie przeciwdziała każdemu rodzajowi odkształceń: chemicznemu, fizycznemu, termicznemu i mechanicznemu, związanemu z obciążeniami użytkowymi.

Każdy parkieciarz wie, że:

  • po dziesięciu dniach od wylania wylewka betonowa skurczy się o około 30%;
  • po pełnym związaniu (28 dni) skurcz ma wartość 50%;
  • odkształcenia skurczowe ustają po 2−3 latach;
  • swobodnie beton skurczy się w przedziale 0,2−0,5 mm/m;
  • w praktyce do obliczeń, ze względu na opór tarcia, przyjmuje się 0,3 mm/m dla betonu i 0,2 mm/m dla betonu zbrojonego. Dla porównania skurcz wylewek anhydrytowych (Agilla Lafarge) wynosi 0,19 mm/m.

3. Skurcz termiczny

Powodowany jest zmianami temperatury zarówno wewnątrz samej wylewki, jak i w jej otoczeniu. Skurcz ten ma miejsce podczas wiązania betonu i po jego związaniu, szczególnie przy podkładach grzewczych.

Na skutek zmian temperatury pojawia się skurcz liniowy oraz odkształcenia powierzchniowe, szczególnie w przypadku intensywnego wygrzewania wylewki. Poza różnicą temperatur, swój udział w ich powstawaniu ma ubytek wilgoci z powierzchni, dlatego zaleca się, aby wzrost temperatury następował powoli. Odkształcenia powierzchniowe są wtedy znacznie mniejsze. Podobnie jak w przypadku pokrycia podkładu grzewczego grubszą okładziną z drewna, co zmniejsza ubytek ciepła z jego powierzchni, a tym samym daje bardziej równomierny rozkład temperatury we wnętrzu tegoż podkładu.

Wielkość zmiany liniowych powodowanych zmianą temperatury dla wylewek betonowych i anhydrytowych jest podobna i średnio wynosi około 0,012 mm/m/K.

Wylewka betonowa z niskim W/C, zagęszczona, ze znacznym udziałem kruszywa jest najmniej podatna na zmiany temperatury.

W jaki sposób ocenić odkształcenia wylewek i w jaki sposób przystąpić do naprawy? Poza zwymiarowaniem odkształceń należy ustalić przyczynę, co pozwoli na podjęcie odpowiednich czynności. Pomiar wilgotności i temperatury w warstwie przy powierzchniowej i w warstwie dolnej wylewki umożliwi ocenę w zakresie trwałości odkształceń.

Różna temperatura lub (i) różna wilgotność w różnych warstwach to przesłanki do powrotu wylewki do pierwotnej płaszczyzny, po uzyskaniu jednorodnej wilgotności i temperatury. Podobna temperatura lub (i) podobna wilgotność daje podstawę do bieżącej naprawy wylewki, ponieważ odkształcenie należy uznać za trwałe. W tym przypadku pustą przestrzeń pod wylewką, ewentualnie pod styropianem, należy wypełnić pianką niskoprężną, a powierzchnię podkładu wyrównać szlifierką. W przypadku uniesionych narożników należy sprawdzić ich grubość i wytrzymałość. Jeżeli wylewka w narożniku posiada dobre właściwości mechaniczne, można ją naprawić jak powyżej, natomiast jeżeli jest słaba, krucha i cienka, należy wyciąć uniesiony fragment naroża, po czym dostosować izolację termiczną do uzyskania odpowiedniej grubości wylewki i wypełnić odpowiednią masą naprawczą na bazie cementu.

Odkształcenia fizyczne wylewek mogą nas zaskoczyć również po pewnym czasie. Na odkształconą wylewkę będącą w trakcie wysychania nałożono barierę paroszczelną, po czym zainstalowano posadzkę. Po pewnym czasie (rok, dwa lata) wylewka oddała nadmiar wilgoci i wyrównała swoją wilgotność, wracając do kształtu tuż po jej ułożeniu. W efekcie powrotu do pierwotnej płaszczyzny między posadzką a listwowaniem powstają szczeliny adekwatne do wielkości uprzednich odkształceń fizycznych.

Uwaga

Posiadanie posadzek i powstające szczeliny między nimi a listwą mogą mieć również inne przyczyny:

  1. Naturalne osiadanie całej konstrukcji podłogi z powodu osiadaniu gruntu.
  2. Osiadanie posadzki wraz z wylewką w przypadku zastosowania grubych izolacji termicznych o niskich parametrach wytrzymałościowych.
  3. Brak starannego przygotowania (wyrównania) podkładu pod izolację termiczną. Wszelkie nierówności i zanieczyszczenia sprzyjają zawieszeniu na przykład płyt styropianowych, które z biegiem czasu osiadają z przeniesieniem na płaszczyznę podłogi.
Oceń artykuł
[Głosów:0    Średnia:0/5]