BUDUJEMY PRZYSZŁOŚĆ
Co to jest pielęgnacja betonu! Pod pojęciem pielęgnacji betonu rozumiemy zespół czynności, których celem jest wspomaganie procesu hydratacji cementu. Polegają one na kontrolowaniu temperatury i migracji wilgoci zarówno z betonu jak i do niego. Po co pielęgnujemy świeży beton? Aby otrzymać dobry beton w konstrukcji nie wystarczy jedynie ułożyć i za-gęścić odpowiednią mieszankę betonową. Bardzo ważna i konieczna jest także pielęgnacja tego betonu szczególnie w pierwszych stadiach jego twardnienia. Niewłaściwa pielęgnacja lub jej brak będzie powodować obniżenie jakości i trwa-łości betonu, a co za tym idzie i całej konstrukcji. Czynności pielęgnacyjne powinny zapewnić świeżemu betonowi ochronę przed: zbyt niską lub wysoką temperaturą otoczenia, wiatrem, zbyt niską wilgotnością, intensywnymi opadami (kiedy beton jest jeszcze plastyczny), przemarzaniem powierzchni lub całości konstrukcji betonowej. Jakie są najczęstsze skutki niedostatecznej pielęgnacji lub jej braku? Skurcz plastyczny spowodowany jest on odparowywaniem wody z powierzchni betonu i jej wysychaniem. Prowadzi to do powstawania rys i pęknięć na powierzchni ułożonego betonu. Na skutek propagacji mogą one sięgnąć całej grubości elementu. Rysy powstałe na skutek skurczu plastycznego mają kształt nieregularny, często następuje ich rozgałęzianie. Rysy te mogą być bardzo głębo-kie, osiągają od 0,1 do mm szerokości, mogą dochodzić do 1 m długości i wię-cej. Powstawanie tego typu rys można zaobserwować w okresie od 0 minut do 18 godzin po zaformowaniu elementu konstrukcji. Osiadanie plastyczne spowodowane jest przez zróżnicowane osiadanie grawitacyjne świeżego betonu na skutek takich utrudnień jak np. pręty zbrojenia. Czynnikami potęgującymi efekt osiadania plastycznego jest niedokładne wibro-wanie mieszanki betonowej lub/i naruszenie struktury młodego betonu przez zruszenie zbrojenia, dotykanie go buławą wibratora lub/i chodzenie po zbro-jeniu, gdy część betonu została już wbudowana w element. Rysy powstałe w wy-niku osiadania plastycznego przebiegają lokalnie wzdłuż zbrojenia. W wyniku propagacji pęknięcia mogą odchylać się od osi prętów zbrojenia, a miejscami nawet tworzyć rozgałęzienia. Pęknięć od osiadania plastycznego można uniknąć poprzez dobre zagęszczanie i niezbyt szybkie układanie mieszanki w elemencie. Nieodpowiednia wytrzymałość powierzchniowa jej przyczyną jest zbyt mała ilość wody potrzebnej do procesu hydratacji cementu. Woda z powierzchni betonu jest szybko odparowywana (szczególnie w okresach wysokich tem-peratur lub/i przy silnym wietrze), w związku z czym na powierzchni jej brakuje i nie mogą zachodzić tam procesy hydratacji. W wyniku tego może następować pylenie powierzchni betonu i odpryski powierzchniowe. Znaczne obniżenie trwałości betonu powstające mikrorysy, rysy i pęknięcia powodują, iż media agresywne mają ułatwioną drogę transportu do wnętrza betonu, co w konsekwencji prowadzi do obniżenia trwałości betonu i konstrukcji, a w warunkach ekstremalnych może spowodować nawet katastrofę budowlaną. Brak ochrony przed zamarzaniem obniżona temperatura powietrza, tak charakterystyczna dla okresu zimowego, zawsze negatywnie oddziałuje na świeży beton i może powodować: Zamarzanie części lub całości betonu w elemencie (szczególnie narażone są nieosłonięte miejsca przy powierzchni), czego efektem mogą być np. złuszczenia powierzchniowe. Spowolnienie procesów hydratacji w betonie, co zawsze wiąże się z obniżeniem założonych właściwości użytkowych betonu, w tym także wytrzymałości; Powstawanie rys i pęknięć w elemencie jest to bardzo groźne zjawisko ponieważ wnikająca w nie woda w warunkach obniżonych temperatur zamarza. Tworzący się lód ma większą objętość niż woda, a to powodować będzie niszczące naprężenia wewnątrz betonu.
Kiedy należy rozpocząć pielęgnację betonu i jak długo ma ona trwać? Co o pielęgnacji betonu mówi nowa norma? Czynności pielęgnacyjne, powierzchni betonu, należy rozpocząć bezzwło-cznie po zakończeniu zagęszczania mieszanki betonowej i uformowaniu elemen-tu. Czas trwania pielęgnacji powinien być możliwie jak najdłuższy i dostosowany do rozwoju właściwości betonu w strefie powierzchniowej. Okres pielęgnacji betonu zależy w dużym stopniu od rodzaju zastosowanego cementu, a także od wielkości i kształtu elementu (elementy o dużych powierzchniach odkrytych powinny być dłużej pielęgnowane np. drogi, place, posadzki). Czas pielęgnacji betonów z czystym cementem portlandzkim może być krótszy niż czas pielęgnacji betonów zawierających cementy portlandzkie mieszane, hutnicze, pucolanowe lub też wieloskładnikowe. Prenorma europejska ENV 1670-1, dotycząca wykonywania konstrukcji betonowych, mówi że dla betonów narażonych na działanie czynników zew-nętrznych w klasach ekspozycji X0 i XC1, minimalny czas pielęgnacji powinien wynosić 12 godzin (jeżeli wiązanie nie trwa dłużej niż 5 godzin i temperatura powierzchni betonu jest 5 oc). W przypadku klas ekspozycji innych niż X0 i XC1 beton należy pielęgnować aż wytrzymałość powierzchni betonu uzyska 50% wymaganej wytrzymałości na ściskanie. Spełnienie powyższych wymagań regulują normy krajowe lub przepisy obowiązujące na placu budowy. Minimalne czasy pielęgnacji zawarte w prenormie ENV 1670-1 podano poniżej. Minimalny okres pielęgnacji dla klas innych niż X0 i XC1 (zgodnie z PN-EN 206-1:200). Temperatura powierzchni o betonu (t), C betonu (t), C t 25 t 25 25 > t 15 25 > t 15 15 > t 15 > t > t 5 ) > t 5 ) 1),2) Minimalny Minimalny okres okres pielęgnacyjny, pielêgnacyjny, (w dniach) (w dniach) 4) 4) Rozwój wytrzyma³oœci betonu (f cm2 / f cm28) = r cm2 cm28 Szybki r 0,50 Œredni r = 0,0 Powolny r = 0,15 Bardzo powolny R < 0,15 1 1 2 1,5 2 4 6 UWAGA : 1. Plus ka dy okres wi¹zania przekraczaj¹cy 5 godzin. 2. Dopuszczalna jest interpolacja liniowa pomiêdzy wartoœciami w wierszach. o oo. Dla temperatury poni ej 5 C czas trwania pielêgnacji powinien byæ zwiêkszony o okres kiedy temperatura jest poni ej 5 C. 4. Rozwój wytrzyma³oœci betonu jest mierzony stosunkiem œredniej wytrzyma³oœci na œciskanie po 2 dniach, f, f, cm2, do œredniej wytrzyma³oœci na œciskanie po 28 dniach, f cm28, wyznaczonych na podstawie badañ wstêpnych lub opartych na wartoœciach charakteryzuj¹cych beton o porównywalnym sk³adzie (patrz EN 206-1). 2 7 1),2) Rozwój wytrzymałości betonu (f / f ) = r Szybki r 0,50 Średni r = 0,0 Powolny r = 0,15 Bardzo powolny R < 0,15 1,5 6 5 15 15 Jakie są właściwe metody pielęgnacji? Ze względu na warunki klimatyczne panujące w Polsce, metody pielęgnacji można podzielić na dwie grupy: pielęgnacja w okresie letnim i pielęgnacja w okresie zimowym (obniżonych temperatur). LATO: Pielęgnacja betonu w okresie letnim jest w głównej mierze pielęgnacją wilgotnościową, która ma na celu ochronę elementu przed utratą wody z betonu, w wyniku odparowywania z powierzchni elementu. Do właściwych sposobów pielęgnacji betonu w okresie letnim możemy zaliczyć: Pielęgnację wodną zraszanie powierzchni betonu mgiełką wodną, utrzymywanie powierzchni betonu zauważalnie mokrej, Układanie na powierzchni betonu mokrych mat i zabezpieczenie ich przed wysychaniem, Pokrywanie powierzchni mokrego betonu folią budowlaną, która powinna być przymocowana przy krawędziach i złączach, Stosowanie preparatów pielęgnujących o ustalonej przydatności.
W realiach budowlanych najczęściej stosowanym sposobem pielęgnacji jest zraszanie powierzchni betonu mgiełką wodną. Im dłuższy jest czas utrzymania betonu w stanie wilgotnym, tym korzystniejsze jest to dla wszystkich jego właściwości. Szczególnie podatne na utratę wody są elementy cienkościenne oraz elementy o dużej powierzchni odkrytej. Nie bez znaczenia jest też właściwe przygotowanie podłoża lub/i szalunków. Okazuje się, że świeża mieszanka betonowa ułożona na suchym gruncie może stracić nawet 50% wody w czasie jednej doby. Podobny efekt może zachodzić jeżeli szalunki, w które jest wbudowywany beton wykonane są z nasiąkliwych materiałów. Rysunek 1 przedstawia nomogram pozwalający określić ile wody odparuje z powierzchni betonu w zależności od warunków otoczenia. Rysunek 1. Zależność intensywności parowania wody z betonu od warunków zewnętrznych. Świeży beton trzeba chronić przed zbytnim nagrzaniem, pamiętając równocześnie, iż nagłe polanie silnie nagrzanej powierzchni betonu zimną wodą może prowadzić do powstawania rys i spękań na skutek tzw. szoku termicznego. Bardzo częstym sposobem utrzymywania odpowiedniego poziomu wilgotno-ści betonu jest przykrywanie go folią z PCV lub polietylenu. Zaleca się, aby układanie folii odbywało się w jak najkrótszym czasie po zagęszczeniu i zaformo-waniu betonu, ale jednocześnie po takim czasie aby uniknąć przywarcia folii do powierzchni betonu. Nowoczesnym sposobem pielęgnacji jest stosowanie preparatów powłokotwórczych, pielęgnujących powierzchnię betonowego elementu. CEMEX Polska ma w swojej ofercie dwa podstawowe preparaty pielęgnacyjne Iso- Cure P i Acrytekt firmy ISOLA. Preparat Iso-Cure P jest środkiem na bazie parafin, który tworzy na powierzchni betonu warstwę ochronną utrudniającą odparowywanie wody i chroniącą beton przed wpływem warunków zewnętrznych. Preparatu Iso-Cure P nie należy stoso-wać na powierzchniach elementów betonowych przeznaczonych do tynkowania, malowania lub innych rodzajów obróbki powierzchniowej. W takim przypadku należy użyć preparatu pielęgnacyjnego Acrytekt, na bazie żywic akrylowych. Stosowanie tego preparatu poprawia między innymi przyczepność podkładu do podłoża oraz zwiększa wiązanie wody w betonie i reguluje przenikanie pary wodnej.
ZIMA: W trakcie prowadzenia robót betonowych w okresie zimowym (obniżonych temperatur) muszą zostać spełnione dwa podstawowe warunki technologiczne: Beton musi uzyskać właściwą odporność zanim ulegnie zamrożeniu; Beton musi uzyskać wymaganą wytrzymałość w określonym czasie. W okresie zimowym pielęgnacja betonu polega na podejmowaniu szeregu działań mających na celu zminimalizowanie niepożądanych skutków oddziaływania warunków atmosferycznych na beton. Te działania to między innymi: Odpowiedni dobór składników betonu i składu mieszanki stosowanie materiału bardziej odpornego na działanie obniżonych temperatur. Możliwe są następujące modyfikacje mieszanki betonowej: obniżenie W/C, stosowanie cementów o wyż-szym cieple hydratacji, podgrzewanie mieszanki betonowej i jej składników (sto-sowanie betonu grzanego), stosowanie domieszek przeciwmrozowych, których zadaniem jest obniżanie temperatury zamarzania wody zawartej w betonie lub/i przyśpieszenie twardnienia betonu. Ochronę cieplną betonu w elemencie konstrukcji osłonięcie konstrukcji lub betonowanego elementu materiałami ciepłochronnymi, zabezpieczającymi beton przed utratą ciepła własnego i ciepła hydratacji do czasu uzyskania pełnej odporności na zamrożenie. Materiały, które stosuje się do zabezpieczania betonu pełnią dwie funkcje: ochrony cieplnej i powierzchniowej. Do najczęściej sto-sowanych i najlepszych izolacji należą folia bąbelkowa, styropian oraz maty z wełny mineralnej. Podgrzewanie betonu w elemencie konstrukcji dostarczanie ciepła do betonu pełni podobną rolę jak ochrona cieplna, ale w warunkach kiedy sama ochrona jest działaniem niewystarczającym lub/i gdy jest konieczne przyśpieszenie dojrzewa-nia betonu w konstrukcji. Można to osiągnąć przez: - Podgrzewanie betonu powietrzem, parą pod odpowiednio skonstruowa-nymi osłonami; - Podgrzewanie matami grzewczymi; - Podgrzewanie prądem elektrycznym (elektronagrzew), podłączonym do izolowanego rdzenia grzewczego, lub drutów grzewczych zatopionych w betonie, które przymocowywane są do zbrojenia; - Podgrzewanie promiennikami podczerwieni lub nagrzewanie w polu elek-tromagnetycznym. Stosowanie cieplaków czyli wykonywanie konstrukcji w tunelach stałych, przesuwnych lub dmuchanych namiotach z zapewnieniem w nich odpowiednio wysokiej temperatury i wilgotności powietrza. Stosowanie odpowiedniego rodzaju szalunków i ich izolacja bardzo duży wpływ na właściwy proces pielęgnacji betonu ma odpowiedni rodzaj szalunków, typ materiałów, z których zostały wykonane oraz sposób ich przygotowania przed wbudowaniem mieszanki betonowej. Aby zapewnić lepsze warunki dojrzewania betonu można ocieplić szalunki, w które jest on wbudowywany. Dobór odpowiedniego sposobu pielęgnacji determinuje właściwości jakie uzyska beton w konstrukcji. Przedstawione powyżej działania mogą być stosowane samodzielnie lub łącznie w zależności od potrzeb, należy jednak pamiętać, że sama modyfikacja mieszanki betonowej (grzanie betonu i jego składników, stosowanie domieszek przeciwmrozowych lub/i obniżenie W/C) nigdy nie może być jedynym działaniem podejmowanym podczas betonowania w warunkach obniżonych temperatur. Pielęgnacja betonu
CEMEX Polska Sp. z o.o. Al. Jerozolimskie 212A 02-486 Warszawa Tel. (22) 57 14 0 Fax (22) 57 14 1 www. cemex.pl