Stosowanie betonów modyfikowanych samozagęszczalnych zmniejsza nakłady związane z robotami ręcznymi, daje duże możliwości mechanizacji robót i skraca czas wykonywania podłóg.
Samozagęszczalne mieszanki betonowe (anglojęzyczny skrót SCC – Self Compacting Concrete) stosowane są na świecie od ponad trzydziestu lat. W Polsce zaczęto ich używać w 2000 r. Często nazywane „wyrobami ekskluzywnymi” wymagają zachowania odmiennej od mieszanek konwencjonalnych technologii i stosowania surowych reżimów jakościowych.
Nowoczesne posadzki w obiektach przemysłowych powinny spełniać wymagania wynikające m.in. z radykalnie zmieniających się warunków eksploatacyjnych, wprowadzania nowych systemów logistycznych, nowoczesnego wyposażenia i w wielu sytuacjach także ze względów estetycznych.
Posadzka wielobarwna polerowana w hallu budynku biurowego
Podłogom przemysłowym jako wielowarstwowym poziomym elementom budynków stawia się wiele wymagań, spośród których szczególne znaczenie ma zdolność przenoszenia przewidywanych obciążeń eksploatacyjnych, płaskość, równość, antypoślizgowość, odporność na ścieranie i destrukcyjne działanie chemikaliów oraz – w wielu sytuacjach – zdolność łatwego odprowadzania ładunków elektrycznych. Na wierzchnie warstwy podłogowe wskutek wzrastającej ładowności stosowanych urządzeń transportu wewnętrznego działają znaczne obciążenia mechaniczne, udarowe, ścierające, ubytki, pylenie – niekorzystnie wpływające na warunki eksploatacyjne zarówno urządzeń, jak i pomieszczeń. Jednocześnie do minimum obniżone są wielkości dopuszczalnych tolerancji dotyczących równości i płaskości posadzek w składach, magazynach wysokiego składowania obsługiwanych przez środki transportu wewnętrznego nowej generacji.
Fot. 1 Uszkodzona posadzka żywiczna przeznaczona do naprawy
Fot. 2 Posadzka po wykonaniu naprawy z zastosowaniem betonu samozagęszczalnego
Podłogi przemysłowe są elementami budynków, w których w największym stopniu występuje kumulacja czynników wpływających na destrukcję i zużycie betonu – wyrobu budowlanego powszechnie stosowanego do wykonywania zarówno warstw nośnych, konstrukcyjnych, jak i warstw wierzchnich, wykończeniowych. Dla przenoszenia środowiskowych obciążeń chemicznych często wystarczające jest wykonanie żywicznej posadzki powłokowej o grubości 0,5–1,5 mm, która zazwyczaj zachowuje teksturę podłoża betonowego. W efekcie na powierzchni posadzki występują drobne nierówności, będące przyczyną rozproszonej kumulacji naprężeń na najbardziej wystających punktach powierzchni podłogi. Powłoka posadzkowa narażona jest w tych miejscach na gwałtowne ścieranie, wykruszanie i złuszczanie betonu spowodowane dużymi naciskami przekazywanymi na podkład betonowy.
Z tych powodów, szczególnie w pomieszczeniach o dużych obciążeniach mechanicznych, intensywnym obciążeniu środkami transportu wewnętrznego dla zapewnienia odpowiednich wymagań eksploatacyjnych, zarówno w przypadku wykonywania nowych, jak i remontów podłóg istniejących, wskazane jest stosowanie wielowarstwowych posadzek żywicznych 2,0–5,0 mm lub cienkowarstwowych betonowych, drobnokruszywowych posadzek mineralnych o grubościach 10,0–25,0 mm. Charakteryzują się one dobrymi parametrami technicznymi oraz możliwością uzyskania ciekawych, trwałych walorów estetycznych.
Dzięki zastosowaniu powierzchniowego szlifowania i polerowania, szczególnie samorozlewnych posadzek z modyfikowanych betonów drobnokruszywowych, oraz impregnacji betonu możliwe jest znaczne podniesienie parametrów technicznych podłogi i jej odporności na działanie agresywnych warunków eksploatacyjnych. Zostaje wydłużony okres użytkowania podłogi bez konieczności wykonywania remontów i wymiany zużytych elementów. Stosowanie betonów modyfikowanych samozagęszczalnych znacznie zmniejsza nakłady związane z robotami ręcznymi, daje większe możliwości mechanizacji robót i skrócenia czasu wykonywania podłóg. Z tych powodów nowa technologia wykonywania podłóg betonowych, wprowadzana od kilku lat nie tylko w budownictwie przemysłowym, znajduje zastosowanie również w obiektach użyteczności publicznej, w obiektach handlowych i usługowych.
Fot. 3 Kontrola rozlewności samozagęszczalnej mieszanki betonowej
Fot. 4 Warstwa wierzchnia szlifowanego gruboziarnistego betonu posadzkowego
Drugim istotnym czynnikiem związanym z koniecznością wprowadzania głębokich zmian w technologii wykonywania podłóg przemysłowych jest spełnienie podstawowych wymagań dla obiektów budowlanych w zakresie zrównoważonego wykorzystywania zasobów naturalnych. Zostały one określone w istotnym dla współczesnego budownictwa dokumencie, jakim jest rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady Unii Europejskiej nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. (Construction Products Regulation – CPR – UE 305/2011), w którym stwierdza się, że obiekty budowlane powinny być zaprojektowane, wykonane i rozebrane w taki sposób, aby wykorzystanie zasobów naturalnych było zrównoważone i zapewniało między innymi ich trwałość. Ważne jest więc zapewnienie danemu wyrobowi budowlanemu wymaganej, trwałej użyteczności lub wartości użytkowej, która, niestety, może ulegać zmianom w czasie eksploatacji obiektu. Bezpieczna eksploatacja podłóg w znacznym stopniu uzależniona jest od rodzaju zastosowanej wierzchniej warstwy – posadzki, której parametry techniczne powinny zapewniać trwałe użytkowanie. Wymagania te spełniają posadzki wykonywane ze szlifowanych betonów samozagęszczalnych.
Obecnie podejmowane są próby definiowania użyteczności w kategoriach odpowiednio wybranych cech technicznych odnoszących się również do posadzek przemysłowych. Jest to problem dosyć złożony, wymagający licznych kompleksowych badań stosowanych technologii, w których coraz większy udział mają posadzki betonowe wykonywane z betonów samozagęszczalnych.
Posadzki przemysłowe eksploatowane są najczęściej w bardzo zróżnicowanych warunkach środowiskowych. W wielu sytuacjach narażone są na destrukcyjne oddziaływania korozyjne w betonie powodujące powstawanie różnego rodzaju uszkodzeń wpływających na ograniczenie ich trwałości i bezpieczne użytkowanie.
Fot. 5 Układanie posadzki z betonu prawie samozagęszczalnego
Fot. 6 Wykonywanie betonowej posadzki samozagęszczalnej
Po kilkuletnim okresie eksploatacji często konieczne są naprawy i remonty posadzek wykonanych z użyciem zwykłych betonów, w celu przywrócenia zakładanej wartości użytkowej i walorów estetycznych. W konsekwencji część elementów podłóg jest wymieniana na nowe. W rozwiązaniu tych problemów pomocne może być stosowanie do wykonywania posadzek nowoczesnych mieszanek betonowych samozagęszczalnych, które m.in. po zeszlifowaniu i uszlachetnieniu (modyfikacji powierzchniowej) zwiększają użytkowe parametry techniczne z jednoczesną poprawą walorów estetycznych. W rezultacie znacznie wydłuża się okres bezawaryjnej eksploatacji podłóg, nie ma więc konieczności częstego ich naprawiania, a w związku z tym utylizacji produktów wyburzania. Eliminuje się przerwy i ograniczenia w eksploatacji obiektów, co ma również wpływ na efekty ekonomiczne oraz rachunek efektywności inwestycji.
Fot. 7 Szlifowanie posadzki wykonanej z betonu posadzkowego samozagęszczalnego
Fot. 8 Posadzka szlifowana barwiona w hallu Multikina
Stosowanie betonów samozagęszczalnych do wykonywania podłóg przemysłowych
Samozagęszczalne mieszanki betonowe obecnie stały się wyrobem dosyć szeroko stosowanym. Mieszanki SCC używane są m.in. jako betony posadzkowe oraz betony towarowe, architektoniczne i do wykonywania konstrukcji mostowych, masywnych. Argumenty techniczne, poprawa jakości konstrukcji żelbetowych i kompleksowy, prawidłowy rachunek ekonomiczny decydują o coraz szerszym stosowaniu w naszym budownictwie samozagęszczalnych mieszanek betonowych. Faktem jest konieczność dokładnego projektowania składu mieszanki w zależności od jej przeznaczenia i warunków wbudowania. Istotnym elementem badania i kontrolowania jakości mieszanki jest pomiar rozlewności mieszanki przy użyciu stosowanych od wielu lat poziomych płyt o wymiarach 80,0 x 80,0 cm. W zależności od granulacji zastosowanego kruszywa wielkości rozlewności wynoszą:
– kruszywo do 8,0 mm: min. 65,0 cm, maks. 80,0 cm,
– kruszywo do 16,0 mm: min. 60,0 cm, maks. 75,0 cm,
– kruszywo do 32,0 mm: min. 55,0 cm, maks. 70,0 cm.
Rozlewność mieszanki należy dostosować do konkretnych warunków realizacji i przeznaczenia mieszanki. Kontrola rozlewności mieszanki ma istotne znaczenie w przypadku mieszanek samozagęszczalnych do wykonywania betonów posadzkowych, które mogą być wykorzystane jako:
– nośny podkład betonowy z wykończoną warstwą wierzchnią (posadzką),
– cienkowarstwowa mineralna posadzka o wygładzonej powierzchni,
– cienkowarstwowa mineralna posadzka o powierzchni szlifowanej i polerowanej, często barwiona z wykorzystaniem kruszywa odpornego na ścieranie.
Fot. 9 Posadzka szlifowana niebarwiona w pomieszczeniu hurtowni
Fot. 10 Posadzka szlifowana barwiona na zapleczu budynku handlowo-usługowego
Szlifowanie wierzchniej warstwy gruboziarnistego betonu posadzkowego wraz z odpowiednią impregnacją pozwala na uzyskanie posadzek o przedłużonym okresie eksploatacyjnym i ciekawych efektach estetycznych.
Cienkowarstwowe posadzki mineralne najczęściej wykonywane są z drobnokruszywowych betonów samozagęszczalnych (SCC – Self Compacting Concrete) lub prawie samozagęszczalnych (ASCC – Almost Self Compacting Concrete). Właściwym określeniem wyrobu jest samozagęszczalna mieszanka betonowa. W praktyce stosowane są obydwa pojęcia jako równoważne. Mieszanki betonowe prawie samozagęszczalne powinny wykazywać również bardzo wysoką rozlewność oraz powinny mieć konsystencję ciekłą bez skłonności do segregacji lub wydzielania wody. Do odpowietrzania układanej warstwy posadzkowej potrzebne jest wzbudzenie i wibracja, ale przez czas zdecydowanie krótszy niż w przypadku tradycyjnych betonów.
Stosowanie betonów samozagęszczalnych wiąże się z przełomowym okresem zmian w technologii betonu, który rozpoczął się pod koniec XX w. Technologia ta przeżywa fazę intensywnego rozwoju i jest coraz szerzej stosowana w budownictwie.
Beton samozagęszczalny stosowany jest m.in. jako beton towarowy, architektoniczny, posadzkowy oraz do wykonywania konstrukcji specjalnych, elementów prefabrykowanych i różnego rodzaju napraw konstrukcji betonowych i żelbetowych.
O coraz szerszym stosowaniu betonów samozagęszczalnych w budownictwie decydują głównie:
– ogólna poprawa jakości wykonawstwa robót betonowych,
– poprawa szczelności, jednorodności i wytrzymałości w porównaniu z betonem zwykłym o zbliżonej klasie,
– brak segregacji składników i odporność na tzw. bleeding, czyli samoistny wyciek wody z mieszanki betonowej,
– znaczny wzrost wydajności betonowania,
– eliminacja czynnika ludzkiego z procesu zagęszczania mieszanki betonowej, zagęszczania i odpowietrzania mieszanki,
– eliminacja wibrowania i związane z tym znaczne ograniczenie hałasu,
– uzyskanie pełnej ciekłości mieszanki betonowej i związanej z tym możliwości grawitacyjnego jej układania,
– oszczędność sprzętu,
– eliminacja niefachowej siły roboczej.
Należy być świadomym faktu, że technologia wytwarzania i stosowania betonowych mieszanek samozagęszczalnych jest wrażliwa na błędy wykonawcze. Wymagane jest więc dokładne opracowanie receptur mieszanek i kontrola jakościowa robót prowadzona przez fachową obsługę laboratoryjną.
Szlifowanie posadzki z betonów samozagęszczalnych
Dzięki wymienionym właściwościom samozagęszczalne mieszanki betonowe znajdują coraz szersze zastosowanie do wykonywania cienkowarstwowych posadzek, które w celu poprawy parametrów technicznych, trwałości i walorów estetycznych mogą być impregnowane specjalnymi preparatami, po uprzednim oszlifowaniu i wypolerowaniu. Stosowane są różnego rodzaju środki i technologie uszczelniania, uszlachetniania wygładzanej przez szlifowanie powierzchni betonu posadzkowego, która pod wpływem szlifowania narzędziami diamentowymi staje się estetyczną, łatwą do utrzymania w czystości posadzką.
Znaczna odporność na działanie warunków eksploatacyjnych, poprawa wyglądu i estetyki, możliwość tworzenia różnorodnych form dekoracyjnych podłóg – wszystko to sprawia, że szlifowanie posadzki z betonu samozagęszczalnego coraz częściej stosowane jest w pomieszczeniach magazynowych, na zapleczu obiektów przemysłowych, usługowych i handlowych oraz w obiektach biurowych, garażach, salonach samochodowych, a nawet wnętrzach budynków mieszkalnych.
Technologia wykonywania szlifowanych posadzek z betonów samozagęszczalnych polega głównie na:
– usunięciu przez szlifowanie wierzchniej warstwy betonu w celu odsłonięcia jego struktury wewnętrznej,
– impregnacji specjalnymi środkami zwiększającymi trwałość posadzki,
– wygładzaniu i polerowaniu powierzchni betonu aż do pełnego zamknięcia mikroporów i uzyskania połysku z użyciem preparatów uszczelniających.
Szlifowanie betonu najczęściej wykonuje się po zakończonym cyklu wiązania cementu.
Po zeszlifowaniu betonu w pierwszym etapie w strukturze betonu otwarte zostają mikrorysy, które po odpyleniu powierzchniowym należy wypełnić impregnatem uszczelniającym i modyfikującym strukturę wewnętrzną wierzchniej warstwy posadzki. Związki krzemianowo-litowe, będące głównymi składnikami preparatów, wchodząc w reakcję chemiczną z wolnym wodorotlenkiem wapnia, tworzą uwodnione krzemiany i glinokrzemiany wapnia. Zapewniają one najtrwalsze połączenie wszystkich składników posadzkowej warstwy betonu, czyniąc ją bardziej odporną na działanie czynników eksploatacyjnych.
Po upływie około 15–20 minut następuje proces 2–3-krotnego polerowania z jednoczesnym nanoszeniem preparatu ostatecznie uszczelniającego powierzchnię betonu poprzez stosowanie twardych padów rozgrzewających beton do temperatury 30–40°C. W takiej temperaturze dodawany preparat uszczelniający doszczelnia mineralny podkład betonowy, wytwarzając minimalną warstwę na samej powierzchni, która podczas polerowania świeżej powłoki twardym padem zostaje wtopiona w mikrorysy. Zamyka je, tworząc trwałą, estetyczną posadzkę. Stosowanie preparatów uszczelniających i kilkukrotne polerowanie pozwala na uzyskanie dodatkowych efektów estetycznych i dłuższej ochrony posadzki przed działaniem warunków eksploatacyjnych.
Skrótowo opisana technologia wykonywania posadzek może być stosowana również do betonów świeżo ułożonych i niedojrzałych. Konieczne jest jednak ścisłe przestrzeganie wymagań technologicznych i zaleceń podanych w instrukcjach stosowania preparatów uszczelniających producenta, co pozwoli na osiągnięcie najlepszych rezultatów.
Zwraca się uwagę na konieczność utrzymania czystości i usuwania pyłu w miejscach polerowania betonu. Aplikacja środków uszczelniających następować może tuż po wyschnięciu przygotowanej powierzchni. Nie należy układać środków na powierzchnie zamrożone, brudne lub mokre. Szlifowanie i polerowanie samozagęszczalnych betonów pozwala na uzyskiwanie modyfikowanych posadzek o wysokich parametrach technicznych, o twardej, błyszczącej, estetycznej, ekologicznej i przyjaznej dla środowiska powierzchni. Stosowanie tych posadzek, umożliwiające długotrwałą i niezawodną eksploatację, jest uzasadnione również ze względów ekonomicznych.
Jak już wspomniano, wykonywanie posadzek szlifowanych na bazie samozagęszczalnych betonów wymaga wielkiej staranności technologicznej w odniesieniu do przygotowania i układania mieszanki betonowej oraz szlifowania i polerowania powierzchni. Istotne jest dokładne przygotowanie receptury określającej rodzaj i ilości składników mieszanki wraz z domieszkami i dodatkami. Przygotowanie mieszanki powinno odbywać się zgodnie z zaleceniami technologicznymi w betoniarkach przeciwbieżnych w ilościach pozwalających na właściwe i dokładne układanie warstwy posadzkowej o stałej, jednakowej grubości. Podkład betonowy powinien być dokładnie wykonany, bez występujących lokalnie grzbietów, kraterów itp., które po zeszlifowaniu mogłyby być odsłonięte, tworząc nieprzewidywane powierzchnie o odmiennej od posadzki strukturze i zabarwieniu oraz właściwościach użytkowych.
Szlifowanie i polerowanie posadzki powinno być wykonane ze szczególną starannością, przy stałej kontroli uzyskiwanej jednorodności, gładkości i równości powierzchni. Niedopuszczalne są lokalne zagłębienia, mogące powstawać przy niestarannym szlifowaniu czy polerowaniu posadzki.
Dla uzyskania przewidywanych efektów i właściwości posadzki istotny jest właściwy dobór preparatów impregnacyjnych i uszczelniających beton podczas szlifowania i polerowania. Przed ich zastosowaniem należy dokładnie zapoznać się z informacjami dotyczącymi bezpieczeństwa i przygotowania powierzchni, znajdującymi się w kartach technologicznych. Zawsze także należy przeprowadzić próbną aplikację na obrabianej powierzchni, by sprawdzić zachowanie powierzchni i możliwość uzyskania oczekiwanych efektów oraz określić zużycia preparatów. Ścisłe przestrzeganie zaleceń technologicznych pozwala na osiągnięcie najlepszych rezultatów.
Posadzki powinny dokładnie wyschnąć przed oceną i końcowym odbiorem. Nakładanie preparatów impregnacyjnych i uszczelniających powinno odbywać się po wyschnięciu posadzek i usunięciu ewentualnego nadmiaru preparatów lub wody. Temperatura powietrza i powierzchni betonowych powinna mieścić się w przedziale od 4°C do około 40°C.
Przykłady posadzek betonowych szlifowanych w obiektach przemysłowych, handlowo-usługowych, biurowych, w budynkach mieszkalnych pokazują fot. 8–10.
Podstawowe zasady konserwacji posadzek
Uzyskane efekty użytkowe, jakościowe i estetyczne podłóg szlifowanych mogą być zapewnione pod warunkiem racjonalnej eksploatacji i odpowiedniej konserwacji oraz stosowania środków ochronnych, czyszczących neutralnych, które nie reagują z betonem. Dlatego zaleca się stosowanie środków czyszczących dostosowanych do pH betonu i charakteryzujących się poziomem pH o wielkości ok. 10. Zastosowanie materiałów o niższych pH może spowodować powierzchniowe uszkodzenie posadzki i pogorszenie jej estetyki. Zalecane są środki czyszczące zawierające krzemiany. Przez okres około 3 dób po aplikacji na powierzchni posadzki nie mogą zalegać kałuże wody.
Program konserwacji podłóg należy określić w oparciu o karty informacyjne producentów środków czyszczących i informacje technologiczne dotyczące stosowanych środków uszczelniających powierzchnię posadzki.
Podsumowanie
Zebrane doświadczenia pozwalają na sformułowanie kilku wniosków i uwag ogólnych podsumowujących dotychczasowe realizacje podłóg przemysłowych z zastosowaniem betonów samozagęszczalnych.
– Wydaje się, że betony samozagęszczalne są dobrym rozwiązaniem w przypadku wykonywania posadzek nowej generacji zarówno w obiektach przemysłowych, jak i w budownictwie ogólnym.
– Stosowanie betonów samozagęszczalnych wiąże się z koniecznością ścisłego przestrzegania reżimu technologicznego i dokładnej kontroli jakościowej w trakcie przygotowania, transportu, układania mieszanki betonowej oraz podczas obróbki powierzchniowej betonu polegającej na szlifowaniu i polerowaniu.
– Do iniekcji i uszczelniania szlifowanego betonu należy stosować tylko sprawdzone, oryginalne i pełnowartościowe preparaty, według zasad, wymagań i w ilościach określonych w kartach technologicznych wyrobów.
– Wykonawcami posadzek z betonów samozagęszczalnych mogą być tylko przedsiębiorstwa posiadające doświadczenie w tym zakresie, dysponujące przeszkolonymi, stałymi brygadami roboczymi i odpowiednim sprzętem.
– Nadzór techniczny na budowie, kierujący wykonywaniem posadzek z betonu samozagęszczalnego oraz sprawdzający jakość robót, powinien posiadać niezbędną wiedzę teoretyczną i praktyczną z zakresu stosowania nowych technologii betonów.
Autor składa podziękowanie mgr. inż. Ireneuszowi Gmajowi, dyrektorowi technicznemuCrete Colors Polska sp. z o.o., za współpracę w opracowaniu niniejszego artykułu.
dr inż. Tadeusz Kulas
Politechnika Warszawska, Filia w Płocku,
Instytut Budownictwa
Bibliografia
1. L. Czarnecki, H. Justnes, Zrównoważony, trwały beton, Konferencja „Dni Betonu”, Wisła, 8–10 października 2012 r.
2. W. Jawański, Beton samozagęszczalny, Konferencja „Dni Betonu”, Szczyrk, 8–10 października 2002 r.
3. Instrukcje technologiczne produktów Crete Colors, www.cretecolors.pl.
4. PN-EN 206-9-2010, Beton, Część 9, Dodatkowe zasady dotyczące betonu samozagęszczalnego SCC
