Grindų betono problemos: sena daina su naujais žodžiais

Sėkmės paslaptis – receptūroje

Kiekviena betono sudedamoji dalis turi savo paskirtį, o netinkamos proporcijos gali reikšti, kad vietoj tvirtos konstrukcijos gausi birią, trupančią masę. Per daug vandens – ir betonas nebeturės laukiamų tvirtumo savybių, ims byrėti po pirmųjų šalčių.

Per daug smėlio – ir mes nesuformuosime reikiamos struktūros. O jei skaldos bus per mažai, žymiai sumažės atsparumas gniuždymui, padidės traukumo deformacijos.

Todėl inžinieriai kruopščiai skaičiuoja vandens, cemento, užpildų ir cheminių priedų santykį, kad betonas būtų ne tik lengvai maišomas, bet ir ilgaamžis, gebėtų patikimai perimti visas jam tenkančias apkrovas. Ir tik profesionalai bei betono mokslininkai žino, kad ši lygtis daug sudėtingesnė ir, pernelyg ją supaprastinus, neilgai trunka susidurti su problemomis.

Apie svarbiausias jų su leidiniu sutiko pasidalinti KTU Statybos ir architektūros fakulteto Laboratorijų centro vadovas dr. Ernestas Ivanauskas.

Šarminė korozija: klasta už pusmečio

Vadinamoji betono šarminės korozijos (angl. alkali-silica reaction, ASR) problema iki šiol neturi universalaus sprendimo. „Lietuva – toks regionas, kur nėra karjerų, neužterštų reaktyviomis uolienomis titnagu ar opoka, – pripažįsta E. Ivanauskas.

– Skirtumas tik tas, kad įvairiuose Lietuvos regionuose šių uolienų kiekis skirtingas. Kaip tik jos reaguoja su cemente esančiais šarmais, sudarydamos šarminį silikagelį, kuris pritraukia drėgmę jau sukietėjusiame betone, išbrinksta ir sukelia vidinius įtempius betono struktūroje taip jį pažeisdamas.

Nors pasaulyje yra kelių rūšių šarminės korozijos procesų, Lietuvoje dažniausiai vyksta paviršinės betono konstrukcijos pažaidos maždaug centimetro gylyje, kai minėto storio betono danga gali atskilti nuo bendro masyvo: pradeda vykti korozija, pasikeičia paviršiaus įtempiai ir, nuo betonavimo praėjus 4–9 mėn., nedideli betono fragmentai lokaliai ima atšokti.

Apvertus tokį atšokusį fragmentą, galima pamatyti dažniausiai juodą arba tamsiai arba šviesiai pilką akmenuką – opoką arba titnagą.“

Dažniausiai šios korozijos problema išryškėja įrengiant betonines grindis. Korozija įvyksta, kai grindys jau būna sustingusios, nušlifuotos ir paruoštos naudoti. „Konstrukciškai problemos nėra, – teigia specialistas, – tačiau yra estetinė.“

Užsakovai visi lyg vienas mėgsta lygų, nušlifuotą paviršių ir nėra pasiryžę taikstytis su korozijos sukeltais betono nelygumais.

Menkai juos guodžia faktas, kad kaip tik Lietuvoje šis atšokinėjimas tėra paviršinis, o štai kitoje Atlanto pusėje, vykstant šiek tiek kitokio pobūdžio reakcijai, priklausančiai nuo užpildų, jis gali pasklisti po visą betono storį ir, priklausomai nuo užpildų bei cemento, visa konstrukcija rizikuoja sutrūkinėti ir supleišėti.

Išvengti įmanoma

Kad įvyktų šarminė betono korozija betonui sukietėjus, turi įvykti tam tikros sąlygos: betonas turi būti veikiamas drėgmės. Daug drėgmės, apie 80 proc. santykinio drėgnio. Ir kuo aukštesnė temperatūra tuo metu bus, tuo šarminės korozijos reakcijos tikimybė didesnė.

Tad daugiausia rizikos kyla baseinuose, tiesioginį sąlytį su lietaus vandeniu turinčiose konstrukcijose ir objektuose, kur ant grunto betonuojant grindis nepasirūpinama hidroizoliacija arba ji būna įrengta nekokybiškai. Dažnai būdingų šarminės korozijos pažeidimų galima pamatyti automobilių stovėjimo aikštelių paviršiuje: jos patiria ir drėgmės, ir šilumos ir net šalčio poveikį.

„Todėl visada reikia laikytis technologijos ir grindis betonuoti, pagrindą prieš tai išklojus hidroizoliacine plėvele. Taip pat privaloma pasidomėti gruntinio vandens lygiu bei būtinybe įrengti drenažą“, – primena mokslininkas.

Vienas dažniausių įvykusios betono šarminės korozijos pašalinimo būdų, mokslininko pasakojimu, yra betoninės dangos vietoje, kur įvyko lopinėlio atskilimas, padaryti mažytį gręžinuką ir išimti reaktyvų užpildą, tada užtaisyti pažeistą vietą remontiniu mišiniu, maksimaliai pritaikant grindų atspalvį.

Antrasis būdas – nufrezuoti 20–40 mm betono paviršiaus ir užlieti jį išlyginamuoju remontiniu mišiniu.

Reikia akcentuoti, kad tai nesustabdo jau vykstančio betono šarminės korozijos proceso, tačiau eliminuoja jos vizualų matymą konstrukcijos paviršiuje, kadangi reaktyvus užpildas jau nebeturi tiek „jėgos“ atkelti, pavyzdžiui, 40 mm betono sluoksnio.

Bandoma problemą suvaldyti prevenciškai, naudojant mažašarmius cementus. „Lietuvoje „Akmenės cementas“, vienas didžiausių Baltijos šalyse ir vienintelis Lietuvoje cemento gamintojas, dažniausiai siūlo ~0,8 proc. šarmingumo cementą, atsižvelgdamas į Lietuvos Respublikos aplinkos ministro įsakymą 2022 m. sausio 24 d. Nr. D1-15, tačiau esant poreikiui gali pagaminti ir cementą, kurio šarmų kiekis neviršys 0,5 proc., o tai jau galėtų visiškai eliminuoti betono šarminės korozijos atsiradimą“, – pasakoja mokslų daktaras.

Tokį cementą pagaminti nėra paprasta, tad yra dar vienas kelias – visą betono stambų užpildą pakeisti granitine skalda.

„Granito karjere, – paaiškina E. Ivanauskas, – titnago ir opoko priemaišų nėra, šarminei korozijai sąlygų nekyla.“

Kartu reikia nepamiršti, kad šiam korozijos tipui įtakos gali turėti ir smėlio kokybė, kai vien tik dėl jo stambumo, kur stambiausia dalelė viršija 4 mm, taip pat pasitaiko opokos ar titnago fragmentų, todėl, norint pilnai suvaldyti šio tipo koroziją, reikėtų naudoti ne stambesnį nei 0/2 frakcijos smėlį.

Dažniausios grindų betono problemos:

• traukimosi deformacijos;
• betono šarminė korozija;
• grindų pleišėjimas

Bijo temperatūrų skirtumo

Betono susitraukimas daugiausia priklauso nuo cemento rūšies, nuo aplinkos temperatūros ir nuo vandens cemento santykio.

„Kuo didesnis skirtumas tarp mišinio ir aplinkos temperatūrų, – pasakoja E. Ivanauskas, – ypač jei konstrukcija šiek tiek masyvesnė, tarkim, 30–50 cm storio, tuo didesnis pavojus atsirasti konstrukcijos defektams.

Betonas kietėdamas sukelia egzoterminę cheminę reakciją, kurios metu į aplinką išskiriama šiluma. Betono masyvo viduje ši temperatūra, priklausomai nuo aplinkos sąlygų, gali siekti ir 70–80 °C!

Tad kuo šis skirtumas didesnis, tuo didesnė tikimybė, kad betone atsiras įtrūkimų. Jei tarp betono sluoksnių temperatūrų skirtumas 25 °C ir daugiau, įtrūkimai konstrukcijoje praktiškai garantuoti.“

Yra priemonių šiam skirtumui suvaldyti, daugiausia veikiančių šilumos išsiskyrimą. Į betoną, eksperto žiniomis, dedama specialių priedų, mažinančių masyvo temperatūros kilimą jo rišimosi metu: naudojami sudėtiniai cementai, dalis įprastinio cemento keičiama mikroužpildais, pelenais arba naudojami lėtikliai, sumažinantys cheminės reakcijos greitį.

Šiuo metu, siekiant suvaldyti betoninių konstrukcijų traukumą, naudojami ir specialūs traukumą mažinantys priedai (angl. SRA).

Taip pat spręsti šią problemą padeda armavimas polipropilenine arba metaline fibra, mikropluoštu bei kietėjančios konstrukcijos vėsinimas vandeniu – konstrukcijos viduje prieš betonuojant išvedžiojamas vamzdynas, kuriuo betono rišimosi metu tiekiamas vėsus vanduo.

Marmuro efektas

„Tiems, kas šio termino nėra girdėję, galiu paminėti, kad „marmuro efektas“, užsienio literatūroje vadinamas „crazing“, daugeliu atvejų yra pramoninio betono grindims būdingas reiškinys ir laikomas daugiau išvaizdos, o ne konstrukcine ar tinkamumo naudoti problema, – pažymi E. Ivanauskas. – Šio tipo mikroplyšių negalima painioti su konstrukcijos pleišėjimu.

Tokio grindų sutrūkinėjimo atsiradimo priežastys nėra vienareikšmiškai paaiškinamos mokslinėje literatūroje, todėl neįmanoma rekomenduoti priemonių, kurios užkirstų kelią jų atsiradimui.

Kaip minima užsienio literatūros norminiuose dokumentuose, paviršiaus mikrosutrūkinėjimas yra susitraukimo skirtumo, greičiausiai džiūvimo susitraukimo ir karbonizacijos susitraukimo, tarp paviršiaus sluoksnio ir pagrindo betono rezultatas.“

Dažniausiai tokio pobūdžio vizualinis efektas atsiranda dėl nepakankamų betoninės konstrukcijos priežiūros sąlygų pradinio kietėjimo metu, kai pradžioje klojant betoną ypač sudėtinga suvaldyti intensyvų vandens garavimą ir tinkamu laiku tik suklotą ir sutankintą betono mišinį padengti specialia vadinamąja kiuringo danga, kad vanduo negalėtų intensyviai pasišalinti taip sukeldamas betoninės dangos paviršiuje mikropleišėtumą.

Tai dažniausiai sukelia įvairūs skersvėjai, atviros erdvės, aukštesnė mišinio temperatūra klojimo metu ar žymesnis temperatūrų skirtumas tarp išorinio ir giluminių betono konstrukcijos sluoksnių.

Taip pat analogišką efektą galėtų paskatinti ir bendras klojamo betono mišinio sluoksniavimasis, kai stambus užpildas grindų tankinimo metu grimzta žemyn, taip iš po savęs išspausdamas dalį laisvo vandens į paviršių ir padidindamas paviršiaus vandens cemento (V/C) santykį, kuris sąlygoja didesnį paviršiaus traukumą ir deformatyvumą.

„Taip pat vertinant galimą pleišėtumo atsiradimą betoninių grindų paviršiuje galime apibūdinti jo atsiradimo priežastis remiantis moksline patirtimi: t. y. bendru grindų cheminio pobūdžio susitraukimu, plastiniu susitraukimu ir susitraukimu džiūstant“, – reziumuoja mokslininkas.

Spalvos vientisumas

„Įrengiant betonines grindis, ypač kai jų paviršius bus šlifuojamas ir paliekamas atviras, t. y. ant jų nebus klojamos jokios kitos apdailinės dangos, susiduriama su dažna problema, kai netenkina spalvos vientisumo pokyčiai bei matomas nevienodas naudotų užpildų pasiskirstymas tam tikruose grindų plotuose“, – dalijasi patirtimi E. Ivanauskas.

Pašnekovo teigimu, gaminant betono mišinį su įprastu, o ne su baltu cementu, kuris specialiai valomas ar kasamas tam išžvalgytose klinčių karjerų vietose ir naudotinas apdailinio spalvoto betono gamyboje, taip pat naudojant įprasto užterštumo ir dulkėtumo smėlį bei žvirgždą ar žvirgždo skaldą, yra neįmanoma pagaminti beveik nekintančios ir vientisos spalvinės gamos betoninės konstrukcijos, kadangi kiekviena betono mišinio dalių dedamoji maišant vis skirtingą maišinį turės kiek skirtingą vizualinį atspalvį.

Kalbant apie nevienodai pasiskirsčiusius stambesnės frakcijos užpildus šlifuoto betono paviršiuje, reikėtų paminėti, kad vienodas užpildų pasiskirstymas užtikrinamas gaminant specialiai tam tikslui skirtas mozaikinio betono grindis.

Mozaikinio betono grindys (angl. terrazzo floors) yra grindų dangos tipas, kai pagrindinis elementas yra paviršiaus formavimas. Toks paviršius yra pagamintas iš kalkių, marmuro, granito ar kitų skaldinių dalelių, kurių dydis gali skirtis nuo smulkių smėlio dalelių iki didelių akmenų gabalėlių.

Šios dalelės yra sumaišomos su cementu, epoksidiniais arba akriliniais rišikliais ir užpilamos ant esamo pagrindo.

Šio tipo grindų unikalumas tas, kad vienodas užpildų pasiskirstymas užtikrinamas juos specialiai beriant jau ant paruošto paviršiaus pagal nukreipiamąsias, sumaišant juos su derva ar cementiniu skiediniu ir po to tiksliai nušlifuojant, iki atsidengia užpildų faktūrinis vaizdas.

Žinoma, reikia paminėti, kad užpildų pasiskirstymo netolygumas neturi jokios ilgaamžiškumo įtakos eksploatuojant betonines grindis.

Jautrus užtrynimo laikui

Kad betoninės grindys būtų tvirtos ir ilgaamžės, tam tikru kietėjimo momentu paviršius turi būti užtrinamas. Tai paviršių sukietina ir padaro jį patogesnį naudoti bei atsparesnį drėgmei, į jį mažiau skverbiasi teršalai. Dažnai dar būna naudojami specialūs sukietinantys betono paviršių pabarstai, kurie žymiai padidina betono atsparumą dilumui.

Tačiau be galo svarbu padaryti tai laiku. Priklausomai nuo aplinkos oro sąlygų, tai turėtų būti daroma betonui susirišus ir pradėjus kietėti (3–6 valandos po išlyginimo), ne anksčiau ir ne vėliau.

„Didžiulė problema kaip tik kyla nespėjus to padaryti laiku, – pabrėžia E. Ivanauskas. – Patyrę meistrai momentą pagauna kas ranka liesdami, kas ant betono paviršiaus užlipdami, kas tiesiog iš akies. Paviršius jau turi būti pradėjęs rištis, bet dar neturi būti pernelyg kietas.

Nepatyrę ir pražioplinę momentą meistrai dažniausiai bando ištaisyti klaidą šiek tiek padrėkindami betono paviršių. Tačiau šitaip jie paviršių atskiedžia, padidina jo vandens santykį su cementu. Viršutinis grindų sluoksnis kietėdamas ima trauktis labiau, o apatiniai sluoksniai lėčiau, ir taip susidaro puikios sąlygos įtrūkimams.“

Pleišėja, jei nėra deformacinių siūlių

Betonuojant grindų plotą, mažesnį nei 6×6 m, deformacinių siūlių įrengti paprastai nereikia. Deformavimąsi ar kitaip susitraukimą taip pat mažina specialūs cheminiai priedai (angl. Shrinkage Reducing Admixture, SRA), naudojami betone ar skiedinyje, siekiant sumažinti susitraukimą džiūstant (angl. drying shrinkage).

Kiti naudotini būdai – tai sintetinės ir polimerinės fibros pluoštai. Polipropileno mikrofibra „Crackstop“ sumažina betono trūkinėjimo galimybę pirminėje betono stingimo stadijoje, taip pat prailgina betono paviršiaus ir betono gaminių tarnavimo laiką.

Betono sluoksnis, kuriame yra polipropileno fibra, daug paprasčiau apdirbamas, kai ant jo klojamas paviršinis sluoksnis, pavyzdžiui, akrilas ar kt.

Kitais atvejais tenka įrengti ~5–10 mm pločio deformacines siūles, įpjaunant dažniausiai trečdalį betono konstrukcijos storio ir užtaisant įpjovimą įvairiomis polimerinėmis dervomis.

„Tokia siūlė, betonui plečiantis, susispaudžia, – aiškina E. Ivanauskas, – o susitraukiant – savo ruožtu išsiplečia, ir šitaip amortizuoja betono judėjimą.“

Yra ir specialių metalu kaustytų siūlių, dažniau naudojamų stambesniame, pramoniniame segmente, ypač tarp patalpų.

Deformacinių siūlių sujungimo sistema „STRIFF®“ perduoda jėgas betoninių konstrukcijų skersinėmis ir (arba) išilginėmis plėtimosi deformacinių siūlių kryptimis, kad būtų išvengta neigiamo poveikio ir pažeidimų dėl poslinkių apribojimo.

Tuo pačiu metu „STRIFF®“ riboja betoninių konstrukcijų poslinkį vertikalia kryptimi, taip užtikrinant vienodą horizontalų konstrukcijų sujungimą. Jos turėtų būti suprojektuotos ir įrengtos taip, kad netrukdytų krautuvams judėti ir nesukeltų vibracijos, krautuvams jomis važinėjant.

Pramoninių betoninių grindų įrengimo eiga

• Pagrindo paruošimas ir išlyginamojo sluoksnio įrengimas.
• Izoliacinių konstrukcinių siūlių įrengimas aplink atramas, kolonas ir pan.
• Armavimo darbai.
• Betono mišinio liejimas ir pirminis tankinimas.
• Antrinis betono mišinio tankinimas, užtrynimas, geležinimas, kietinimas.
• Susitraukimo-kontrolinių (deformacinių) siūlių įpjovimas ar suformavimas ir užtaisymas.
• Ką tik sukietėjusio betono šlifavimas (geležinimas).
• Paruoštų betoninių grindų kietėjimo priežiūra.