Utwardzanie powierzchniowe posadzki betonowej – cz. I

Posadzki betonowe są często wykonywanym rodzajem podłóg w obiektach przemysłowych, magazynach, obiektach handlowych oraz parkingach i garażach. Jest to uwarunkowane korzystną relacją cena – własności użytkowe oraz uzyskaniem zadowalającego efektu estetycznego. Tematyka projektowania i realizacji posadzek betonowych na różnych podłożach i przy różnych sposobach zbrojenia jest szeroko opisana w literaturze fachowej i publikacjach. W zależności od sporządzonego zestawienia obciążeń i wymagań wynikających ze sposobu użytkowania projekt posadzki powinien uwzględniać, poza parametrami płyty konstrukcyjnej (grubość, klasa betonu i ilość zbrojenia), również sposób wykonania górnej powierzchni posadzki. Pozostawienie powierzchni betonowej tylko zatartej na gładko, bez dodatkowych zabiegów wzmacniających, nie odpowiada większości wymagań użytkowych. Obniża się trwałość posadzki i jej walory estetyczne i użytkowe. Dlatego stosowane są różne sposoby utwardzania górnej warstwy płyty posadzki w zależności od wymagań eksploatacyjnych, oczekiwań inwestora i kosztów wykonania.

Rys. 1 Naprężenia kontaktowe na posadzce betonowej w zależności od rodzaju bieżnika kół środka transportu

Na etapie projektowania często uwaga projektanta i wykonawcy skupia się tylko na wymiarowaniu i kalkulacji kosztów materiałowych wykonania płyty betonowej z pominięciem lub marginalizowaniem pozostałych aspektów, szczególnie  dotyczących wierzchniej warstwy utwardzonej. Podczas odbiorów i w trakcie eksploatacji ujawnia się wiele wad wykonania posadzki, w tym niedostosowanie sposobu utwardzenia posadzki do warunków użytkowania. Również przygotowywanie oferty wykonania posadzki według kryterium najniższej ceny często prowadzi do stosowania mieszanek betonowych tanich, niekompatybilnych jednak z preparatem utwardzającym, a sposób utwardzenia i zastosowane preparaty utwardzające nie odpowiadają wymaganiom dla założonego sposobu użytkowania. Jest to później  przedmiotem sporów w trójkącie inwestor – projektant – wykonawca, często z udziałem dostawcy betonu.

Równie istotnymi elementami oceny jakości posadzki jak nośność są własności użytkowe oraz estetyka. Dotyczy to zarówno nośności i trwałości posadzki przy założonym sposobie użytkowania, jak i wpływu obciążeń na warstwę wierzchnią. Dlatego przed przystąpieniem do opracowania projektu posadzki i sposobu jej wykonania (technologia i zastosowane materiały) należy dokonać dokładnego rozpoznania obciążeń mechanicznych, chemicznych i termicznych oraz innych uwarunkowań eksploatacyjnych. Należy także określić wymagania dotyczące posadzki, takie jak:

– równość,

– twardość warstwy wierzchniej zapewniającej odporność na uderzenia spadającymi przedmiotami, 

– brak pylenia,

– brak tendencji do koleinowania na ciągach transportowych,

– ścieralność na poziomie dostosowanym do sposobu użytkowania,

– poślizgowość zapewniająca bezpieczne użytkowanie przez ludzi i sprzęt poruszający się po posadzce,

– estetyka,

– odporność na kwasy, oleje i smary lub inne substancje chemiczne mogące negatywnie oddziaływać na beton,

– niska nasiąkliwość, szczelność powierzchniowa,

– łatwość utrzymania posadzki w czystości połączona z odpornością na oddziaływania mechaniczne i chemiczne podczas utrzymania bieżącego posadzki,

– zapewnienie paroprzepuszczalności,

– odporność na niskie temperatury i zmiany temperatur z „przejściem przez zero” (nawierzchnie zewnętrzne, chłodnie, mroźnie i przechowalnie).

Rys. 2 Porównanie ścieralności wg PN-EN 13892-3:2005 [cm³/50 cm²] powierzchni betonowej bez utwardzenia i z utwardzeniem

O jakości podłogi decyduje właściwy dobór posadzki do planowanych obciążeń użytkowych. Przystępując do projektowania, należy określić obciążenia od składowanych bądź przemieszczanych po posadzce materiałów, obciążenia punktowe od regałów oraz obciążenia i intensywność ruchu środków transportu, zwracając uwagę na takie aspekty techniczne, jak rodzaj środków transportu (wózki widłowe, paletowe lub inne środki transportu) oraz materiały, z których wykonane są części kół mające kontakt z posadzką. Należy również ustalić bądź zaproponować sposób utrzymywania posadzki w czystości. Podstawą projektowania powinien być protokół uzgodnień z inwestorem obejmujący powyższe aspekty dotyczące użytkowania posadzki.

Fot. 1 Kanały migracji wody i pustki pod kruszywem będące efektem intensywnego odsączania (bleedingu), mogące skutkować delaminacją warstwy utwardzonej

Wymagania stawiane posadzkom betonowym

Oddziaływania fizyczne, do których zalicza się ścieranie przez środki transportu, i procesy technologiczne przeprowadzane na posadzce (np. toczenie, przesuwanie lub składowanie z przemieszczaniem i załadunkiem) klasyfikuje się jako oddziaływania intensyfikujące inne oddziaływania środowiskowe. Norma PN-EN 206-1:2010 uwzględnia w klasyfikacji oddziaływań środowiskowych na konstrukcje betonowe klasy ekspozycji betonu na agresję wywołaną ścieraniem, oznaczone jako XM1, XM2 i XM3 (tab. 1). W zależności od sposobu użytkowania posadzki należy przyjąć stosowną klasę ekspozycji na agresję wywołaną ścieraniem i dostosować parametry betonu do wartości określonych we wspomnianej normie. 

Tab. 1 Klasy ekspozycji betonu na agresję wywołaną ścieraniem wg PN-EN 206-1:2010

Kruszywo oraz preparaty przeznaczone do utwardzania betonowych posadzek przemysłowych powinny zapewniać odporność na ścieranie warstwy utwardzonej, określaną zgodnie z jedną z wybranych norm:

– PN-EN 13892-3:2005 – odporność na ścieranie na tarczy Boehmego (klasy A1,5-A22),

– PN-EN 13892-4:2004 – odporność na ścieranie wg BCA (klasy AR0,5 – AR6),

– PN-EN 13892-5:2004 – odporność na ścieranie pod naciskiem toczącego się koła (klasy RW1 – RWA 300).

Najczęściej stosowane jest badanie odporności posadzki betonowej na ścieranie metodą Boehmego wg PN-EN 13892-3:2005, co wynika ze znacznej dostępności sprzętu laboratoryjnego i doświadczeń personelu laboratoryjnego w tym zakresie. Metoda ta wymaga wycięcia próbek betonowych z posadzki, przygotowania tych próbek i wykonania badań w laboratorium. Wydłuża to czas oceny posadzki i praktycznie uniemożliwia zainteresowanym stronom zapoznanie się z przebiegiem i wynikiem badania podczas jego przeprowadzania. Dlatego coraz większą popularność zdobywa badanie odporności na ścieranie metodą BCA wg PN-EN 13892-4:2004, polegającą na pomiarze głębokości wytarcia śladu koła stalowego po 2850 obrotach z prędkością 180 obr./min, co dobrze odpowiada rzeczywistym warunkom użytkowania posadzki. Badanie takie przeprowadzane jest in situ na ocenianej posadzce, często w obecności zainteresowanych stron, wynik zaś jest uzyskiwany po zakończeniu badania w czasie nieprzekraczającym 30 minut. Nie jest wymagane wycinanie próbek do badań, a po badaniu pozostaje niewielki ślad na powierzchni posadzki. Klasy odporności na ścieranie metodą BCA pokazano w tab. 2.

Tab. 2 Klasy odporności na ścieranie metodą BCA wg PN-EN 13892-4:2004

Ścieralność betonu nieutwardzanego C25/30 oznaczona metodą BCA wynosi średnio ok. 0,35−0,50 mm głębokości wytarcia śladu koła (klasa AR3), a dla posadzki utwardzanej powierzchniowo metodą DST (w zależności od ilości i rodzaju zastosowanej suchej posypki) wynosi 0,04−0,20 mm (klasy od AR0,5 do AR2). Wskazuje to na dużą skuteczność utwardzania powierzchniowego posadzki betonowej i zwiększenie jej trwałości.

Na ścieralność i intensywność zużycia warstwy utwardzonej ma wpływ intensywność ruchu środków transportu oraz poziom naprężeń kontaktowych pod kołami. Obciążenie przypadające na koło środka transportu, rodzaj bieżnika oraz parametry kontaktu koła z posadzką (wielkość powierzchni styku koła z podłożem, czy jest to koło pojedyncze czy podwójne) mają istotny wpływ na dobór rodzaju posadzki, szczególnie warstwy utwardzonej. Koła z oponami pneumatycznymi wywierają naciski na posadzkę wielokrotnie niższe niż koła z twardym ogumieniem lub wykonane z poliamidu. Najbardziej destrukcyjnie oddziaływają na posadzkę betonową kółka stalowe, stosowane w wózkach paletowych i niektórych rodzajach specjalistycznych wózków transportowych, oraz gąsienice pojazdów specjalistycznych i militarnych (rys. 1).

Śliskość nawierzchni utwardzonej posadzki betonowej powinna wynosić wg PN-EN 13036-4 (w teście PTV) 65−70 dla powierzchni suchej i 30−40 dla powierzchni mokrej.

Fot. 2 Rozściełanie mieszanki betonowej

W przypadku posadzek na parkingach i garażach oraz na powierzchniach manewrowych w halach z ruchem pojazdów z zewnątrz należy uwzględnić zagrożenie destrukcyjnym oddziaływaniem środków odladzających i soli drogowej, klasyfikując posadzkę betonową do klasy ekspozycji środowiskowej XD3 według PN-EN 206-1:2010.

Preparaty do utwardzania powierzchniowego

Utwardzenie warstwy wierzchniej posadzki betonowej wykonywane jest przy użyciu różnych rozwiązań materiałowo-technologicznych, najczęściej stosowane to:

– utwardzanie betonu przez zacieranie bez zastosowania dodatkowych preparatów,

– suche posypki w systemie DST (Dry Shake Topping),

– zaprawy o spoiwie cementowym lub polimerowo-cementowym, cienkie wylewki mineralne,

– impregnaty utwardzające na bazie krzemianów i związków litu.

Najczęściej stosowanym sposobem wzmocnienia górnej warstwy posadzki betonowej jest utwardzenie powierzchniowe przy zastosowaniu preparatów proszkowych lub ciekłych. Utwardzacz zwiększa odporność posadzki na ścieranie, a także na udary, zabezpiecza przed penetracją olejów i smarów oraz zapewnia brak pylenia, poprawiając estetykę nawierzchni. To popularny sposób  wykonania podłogi w budownictwie przemysłowym i na parkingach ze względu na  stosunkowo niską cenę posadzki i możliwość korzystania z posadzki w dość krótkim czasie po jej wykonaniu. Utwardzanie powierzchniowe posadzki betonowej przy użyciu suchych posypek wykonuje się w jednym procesie technologicznym. Nie jest konieczne odczekanie do wyschnięcia płyty betonowej, co ma miejsce w przypadku wykonania posadzki żywicznej lub wykonania warstwy ceramicznej w oddzielnym procesie technologicznym.

Fot. 3 Ściąganie nadmiaru wody i mleczka cementowego przed aplikacją posypki

O efektywności powierzchniowego utwardzenia posadzki betonowej świadczy porównanie jakościowe ścieralności metodą tarczy Boehmego powierzchni posadzki wykonanej z różnych klas betonu bez i z utwardzeniem preparatami proszkowymi i ciekłymi (rys. 2). Z zestawienia tego wynika, że zastosowanie utwardzenia powierzchniowego zwiększa odporność posadzki betonowej średnio 5-krotnie, a w przypadku preparatów grupy KS nawet 8−10-krotnie.

Sucha posypka stanowi mieszaninę głównie cementu, pyłu krzemionkowego, drobnego kruszywa o dużej twardości, żużli i pigmentów. Stosuje się najczęściej 3−9 kg posypki na metr kwadratowy posadzki, zwykle użycie to wynosi 4−6 kg/m², co daje warstwę o grubości ok. 2−4 mm. Grubość warstwy utwardzonej w technologii DST, a tym samym odporność na ścieranie zależy od ilości posypki naniesionej i wtartej w beton. Należy jednak pamiętać, że zwiększanie ilości wbudowywanej posypki przysparza znacznych trudności wykonawczych i wymaga dużych umiejętności. 

Dokonując wyboru posypki utwardzającej, trzeba brać pod uwagę jej kompatybilność z cementem użytym w mieszance betonowej oraz ograniczenia dotyczące ilości frakcji pyłowej i piaskowej w mieszance betonowej (ta sprawa zostanie omówiona w II cz. artykułu).

Odporność na ścieranie i wysoka wytrzymałość posadzki betonowej na uderzenia zależą w dużym stopniu od twardości kruszywa i materiału mineralnego zastosowanego w posypce utwardzającej. Najczęściej stosowane kruszywa granitowe i bazaltowe wykazują twardość w skali Mohsa od 6 do 8, a korund i karbokorund odpowiednio 9 i 9,5. Na poprawę odporności na ścieranie ma również wpływ udział drobnych cząstek żużli w posypce, które mają ostre krawędzie i nieregularny kształt.  

Należy przy tym zauważyć, że korund i karbokorund mają gęstość zwiększoną w stosunku do kruszyw mieszanki betonowej, co sprzyja opadaniu tych cząstek w niżej położone partie posadzki, gdy górna warstwa zacieranego betonu jest zbyt ciekła. Wystąpienie intensywnego odsączania (ang. bleedingu) podczas zacierania lub dolewanie wody do posypki podczas zacierania osłabia warstwę utwardzaną i obniża odporność na ścieranie.

Suche posypki utwardzające zawierające  materiał wiążący, jakim jest cement, mają ograniczony termin przydatności do użycia, zwykle 12 miesięcy. Dlatego na etapie przygotowania robót związanych z wykonaniem posadzki należy sprawdzić datę przydatności do użycia oraz jakość posypki w workach. Proszek utwardzacza powinien mieć jednolitą barwę i miałkość. Zbrylenie posypki świadczy o przeterminowaniu i nieprzydatności do użycia w utwardzaniu posadzki.

W posypkach utwardzających stosowane są trzy grupy materiałów trudnościeralnych:

– grupa A – kamień naturalny i zwarty żużel albo materiały zmieszane z materiałami grupy M i KS,

– grupa M – dodatek części metalowych,

– grupa KS – dodatek elektrokorundu i węglika krzemu.

Na rynku dostępnych jest wiele preparatów do powierzchniowego utwardzenia betonu. Różnią się między sobą istotnie deklarowanymi parametrami użytkowymi, takimi jak ścieralność, przyczepność do podłoża i nasiąkliwość wodą. Większość z preparatów ma deklarowaną przyczepność do podłoża powyżej 2,5 MPa, nasiąkliwość zaś poniżej 3%, a wiele z nich deklaruje brak nasiąkliwości.

Rodzaje utwardzaczy w technologii DST:

1) mineralny − ścieralność na tarczy Boehmego 4,5 cm³/50 cm², twardość wg skali Mohsa 7, wytrzymałość na ściskanie >67 MPa, wytrzymałość na zginanie >11 MPa, dawkowanie 4−5 kg/m²;

2) semimetaliczny − ścieralność na tarczy Boehmego 3,9 cm³/50 cm², twardość wg skali Mohsa 7, wytrzymałość na ściskanie >70 MPa, wytrzymałość na zginanie >13 MPa, dawkowanie 4−5 kg/m²;

3) metaliczny − o największej, spośród występujących na rynku, odporności na ścieranie, ścieralność na tarczy Boehmego 2,3 cm³/50 cm², twardość wg skali Mohsa 8, wytrzymałość na ściskanie >70 MPa, wytrzymałość na zginanie >14 MPa, dawkowanie 5−7 kg/m².

Fot. 4 Ręczna maszyna do zacierania z łopatkami zacierającymi i widoczny szklisty połysk po zatarciu posypki utwardzającej

Utwardzacze mineralne lub semimetaliczne stosowane są w obiektach handlowych, warsztatach, garażach i magazynach (klasa ekspozycji na ścieranie XM1 i XM2). W przemyśle  ciężkim,  zakładach produkcyjnych i elektrowniach, gdzie wymagana jest bardzo wysoka odporność na ścieranie (klasa ekspozycji XM3),  zaleca się stosowanie utwardzacza metalicznego.

Na poprawne wykonanie utwardzenia posadzki betonowej duży wpływ ma zjawisko odsączania wody we wczesnej fazie wiązania betonu, w której wykonywana jest aplikacja posypki utwardzającej oraz prowadzone jest zacieranie mechaniczne.

Zjawisko odsączania występuje w sposób naturalny w betonach cementowych przy układaniu i zagęszczaniu mieszanki betonowej oraz w pierwszym okresie wiązania świeżego betonu. Na górną powierzchnię posadzki wydziela się woda i drobne frakcje cementu (w postaci zaczynu cementowego, zwanego mleczkiem cementowym), tworząc mikrokanały. Cięższe składniki mieszanki betonowej (kruszywo i cement) sedymentują w dolne partie płyty betonowej. Zjawisko to występuje ze zwiększoną intensywnością przy zbyt długim i wzmożonym zagęszczaniu oraz przy nadmiernej ciekłości mieszanki betonowej.

Woda z odsączania pojawiająca się na powierzchni jest widoczna (tzw. pocenie się betonu) i powinna być usuwana w procesie technologicznym wykonania posadzki, gdyż stanowi zagrożenie dla poprawnego utwardzenia warstwy wierzchniej. Przy aplikacji posypki utwardzającej, przy obecności nadmiaru wody z odsączania, zmienia się niekorzystnie stosunek w/c (wskaźnik wodno-cementowy) w górnej utwardzanej partii betonowej płyty posadzki. Występuje wówczas łuszczenie się utwardzonej cienkiej warstwy wierzchniej o grubości 1−2 mm z widocznym od spodu zaczynem cementowym. Innym zagrożeniem dla wykonywania warstwy utwardzonej jest sytuacja, gdy woda z odsączania zostaje podczas migracji uwięziona w betonie górnej partii posadzki (pod powierzchnią) i zalega pod ziarnami kruszywa lub zbrojeniem. Po stwardnieniu betonu miejsca te pozostają puste (charakterystyczne kawerny i pustki o wydłużonej formie pod kruszywem grubym oraz kanaliki między ziarnami kruszywa), co obniża wytrzymałość górnej partii posadzki, sprzyjając delaminacji. Jeżeli w badaniach makroskopowych próbek betonu pobranych z posadzki jest to widoczne gołym okiem, to wskazuje to na intensywny bleeding i obniżenie parametrów wytrzymałościowych betonu w strefie podlegającej utwardzeniu powierzchniowemu. Sprzyja to obniżeniu parametrów wytrzymałościowych warstwy wierzchniej posadzki oraz stanowi zagrożenie delaminacją warstwy o grubości 1−2 cm.

Metody utwardzania powierzchniowego

Najczęściej stosowanym sposobem utwardzania nowo wykonywanych posadzek betonowych jest zastosowanie suchej posypki utwardzającej w technologii DST. Rozsypanie preparatu utwardzającego (posypki) i zatarcie następuje na powierzchni młodego, wiążącego betonu. Wydzielana na powierzchni betonu woda (bleeding) umożliwia wiązanie cementu zawartego w posypce. Równocześnie nadmiar posypki wpływa korzystnie na zmniejszenie stosunku w/c w warstwie położonej bezpośrednio pod powierzchnią utwardzanego betonu. Podczas procesów hydratacji cementu uwalniany wodorotlenek wapnia jest wiązany z pyłem krzemionkowym, wpływając korzystnie na szczelność warstwy utwardzonej. Roboty związane z zacieraniem posadzki można prowadzić przy temperaturach powyżej +5°C.

Preparat utwardzający powinien być rozsypany równomiernie na zawibrowanym i świeżym betonie. Rozsypywania utwardzacza dokonuje się po uprzednim usunięciu nadmiaru mleczka cementowego i wyrównaniu powierzchni 3-metrową, przegubową listwą ściągającą (fot. 3). Optymalnym momentem rozpoczęcia utwardzania jest taki stan posadzki, że po wejściu pracownika pozostaje odciśnięty ślad buta na głębokość 2−3 mm. Przy temperaturze ok. 20°C i wilgotności powietrza do 70% jest to ok. 4 godzin od ułożenia i zawibrowania mieszanki betonowej. Przy niższych temperaturach i większej wilgotności powietrza oraz  w zależności od składu mieszanki betonowej okres ten może ulec wydłużeniu do 6−8 godzin.

Posypkę należy rozsypywać (ręcznie lub mechanicznie) dwuetapowo w sposób równomierny i regularny pasmami w układzie na krzyż.  W pierwszym etapie zużywa się ok. 2/3 preparatu, a w drugim etapie pozostałe 1/3. Po rozsypaniu utwardzacz jest wstępnie wcierany listwą ściągającą. Po zawilgoceniu posypki można przystąpić do zacierania mechanicznego za pomocą sprzętu specjalistycznego z łopatkami lub śmigłami. W celu lepszego połączenia warstwy utwardzającej z betonem zacieranie dokonywane jest dyskiem zakładanym na łopatki zacieraczki mechanicznej. Mechaniczne zacieranie posadzki (sprzętem samojezdnym lub wodzonym ręcznie) dokonywane jest w określonych odstępach czasu w zależności od panującej temperatury i wilgotności powietrza aż do uzyskania szklistego połysku (fot. 4). Prace te prowadzi się zacieraczkami mechanicznymi ze skrzydełkami ustawianymi stopniowo pod coraz większym kątem aż do uzyskania gładkości.

Mechaniczne zacieranie posadzki dokonywane jest w określonych odstępach czasu, zależnych od panującej temperatury. Samojezdne zacieraczki mechaniczne (tzw. helikoptery) zapewniają większą wydajność i lepszą jakość wykonanej posadzki. Zastosowanie zacieraczki mechanicznej o małej średnicy umożliwia dokładne wykończenie posadzki przy ścianach, wokół słupów itp.

Na jakość wykonania warstwy utwardzonej i estetykę posadzki betonowej ma wpływ wiele czynników związanych z technologią zacierania warstwy wierzchniej oraz doświadczenie pracowników prowadzących zacieranie. Najistotniejsze jest właściwe dobranie momentu rozpoczęcia zacierania, uchwycenie tzw. okna technologicznego.Wejście zbyt wczesne i zbyt późne skutkuje obniżeniem jakości warstwy utwardzonej, obniżeniem estetyki posadzki oraz wpływa negatywnie na trwałość. Może to powodować wady warstwy utwardzonej i przypowierzchniowej, przebarwienia lub ślady nierównomiernego bądź zbyt intensywnego zacierania w postaci kręgów albo wyrwanych i poluzowanych ziaren kruszywa warstwy utwardzonej. Należy również zadbać o utrzymywanie czystości zacierania (naniesienie betonu na zatarte już partie posadzki) i usuwanie podczas zacierania zanieczyszczeń oraz włókien stalowych wystających z utwardzanej powierzchni posadzki. Ważne jest  utrzymanie właściwego toru pracy zacieraczki oraz unikanie postojów zacieraczek.

Po zatarciu na świeżą utwardzoną nawierzchnię posadzki natryskiwany jest za pomocą opryskiwacza impregnat będący roztworem żywicy akrylowej lub impregnat na bazie wosku. Tworzy on cienką powłokę chroniącą przed zbyt szybką utratą wody niezbędnej w procesie wiązania i twardnienia betonu. Zmniejsza się przez to istotnie zagrożenie powstawania na powierzchni warstwy utwardzonej siateczki mikrorys. Po kilku tygodniach użytkowania posadzki wskutek ścierania powłoka ta jest powoli tracona. Impregnacja ma również na celu pielęgnację betonu i jego utwardzenie, co zapobiega ewentualnemu pyleniu posadzki. Ponadto zwiększa się wytrzymałość  powierzchniowa i odporność nawierzchni na wnikanie chlorków w pierwszym okresie eksploatacji posadzki. Posadzka betonowa po impregnacji nabiera lekkiego połysku, przez co jest bardziej estetyczna.

Do utwardzania powierzchniowego posadzek betonowych zarówno nowo wykonanych, jak i będących po kilkuletniej eksploatacji stosuje się poza preparatami proszkowymi również preparaty w płynie (głównie na bazie krzemu ze znaczną zawartością litu) aplikowane przez natrysk i rozlewanie. Preparaty te zapewniają ochronę i wzmocnienie nawierzchni posadzek betonowych, zabezpieczając powierzchnię przed pyleniem, powstrzymując przesiąkanie cieczy, smarów i olejów oraz umożliwiają utrzymanie nawierzchni w należytej czystości, przez co nadają posadzce estetyczny wygląd. Istotną cechą preparatów utwardzających zawierających związki litu jest spełnianie wymagania w zakresie ochrony przed elektrycznością statyczną (istotne w przypadku pomieszczeń  zagrożonych wybuchem). Posadzka pokryta tymi preparatami jest odporna na ścieranie, uderzenia i poślizg oraz wykazuje odporność na działanie wysokich i niskich temperatur (−20°C/+80°C).

Preparaty płynne utwardzające nawierzchnię betonową są jedno- lub dwukomponentowe w układzie: utwardzacz i utrwalacz. Działanie utwardzacza polega na wywołaniu w powierzchni betonowej reakcji chemicznej, w wyniku której słabe i niezwiązane cząsteczki wapna w betonie zostają związane przez metaliczne fluorokrzemiany w kryształy o wysokiej twardości. Proces utwardzania zachodzi do 5 mm w głąb, podnosząc wielokrotnie twardość warstwy wierzchniej posadzki betonowej. Utrwalacz nałożony na utwardzacz penetruje w głąb posadzki, tworząc na powierzchni bardzo twardą i błyszczącą powłokę ochronną. Zwiększa to trwałość powierzchni, zabezpieczając ją przed działaniem środków chemicznych, promieni ultrafioletowych, czyniąc ją odporną na ścieranie oraz zapobiega pyleniu.

Istotnym aspektem stosowania preparatów utwardzających w płynie jest łatwość ich aplikacji. Dlatego też w pomieszczeniach przemysłowych, halach produkcyjnych czy w garażach o obniżonych wymaganiach estetycznych ten sposób utwardzenia posadzki betonowej jest atrakcyjną cenowo alternatywą dla posadzek żywicznych.

Przygotowanie powierzchni przed aplikacją utwardzacza zależy od tego, czy jest to nowa czy już eksploatowana nawierzchnia posadzki.

W przypadku nawierzchni nowej należy usunąć słabą warstwę wierzchnią, pozbywając się mleczka cementowego (przez szlifowanie lub frezowanie). Powierzchnia powinna być dobrze odpylona, np. przy użyciu odkurzacza przemysłowego. Istotne jest też, żeby utwardzanie betonu było wykonywane w okresie wiązania i dojrzewania betonu, wskazanym przez producenta preparatu. Zwykle jest to minimum 14 dni od wylania i zatarcia betonu płyty. Powierzchnia betonu powinna być sucha i czysta, a jej temperatura powinna wynosić co najmniej 6ºC przez okres wykonania i okres utwardzania się płynu, tj. ok. 7 dni od aplikacji utrwalacza.

W przypadku renowacji starej  nawierzchni betonowej należy najpierw po jej oczyszczeniu dokonać oceny jej stanu i zakresu niezbędnych napraw i reprofilacji. Naprawy wykonuje się przy użyciu zapraw na bazie cementu. W przypadku powierzchni zabrudzonych olejami lub smarami należy miejsca takie odtłuścić przy użyciu detergentów wskazanych przez dostawcę technologii utwardzania. Po wyschnięciu powierzchni świeżo naprawianych powinno się je przeszlifować w celu uzyskania poziomu istniejącej już powierzchni i otwarcia porów. Istniejące powłoki malarskie należy usunąć mechanicznie – na sucho w celu uniknięcia wcierania pyłu cementowego w posadzkę, a tym samym zamknięcia jej porów i utrudnienia, a nawet uniemożliwienia wniknięcia utwardzacza w głąb powierzchni. Szlifowanie na mokro powoduje ponowne wcieranie pyłu cementowego w mikropory powierzchni betonu i ich zasklepianie, co uniemożliwia dokładne odpylenie, nawet za pomocą odkurzacza przemysłowego.

Na przygotowaną powierzchnię betonową utwardzacz układany jest w gotowej postaci lub po rozcieńczeniu wodą w proporcjach wskazanych przez producenta. Płynny utwardzacz rozkładany jest za pomocą konewki z sitkiem lub metodą natryskową w sposób pozwalający na stosowanie przerw (układanie w poszczególnych polach ograniczonych nacięciami dylatacji przeciwskurczowych) i niepozostawianie śladów obuwia (z wycofywaniem się w kierunku wyjścia). Po naniesieniu utwardzacza na powierzchnię posadzki należy go rozprowadzać równomiernie po powierzchni za pomocą miękkiej szczotki lub mopa. Po upływie 20 minut w zależności od nasiąkliwości podłoża rozprowadzić ponownie (za pomocą tej samej szczotki lub mopa) wzdłuż lub wszerz powierzchni, prostymi pociągnięciami w jednym kierunku. Kiedy powierzchnia jest na tyle sucha, że można na nią wejść bez pozostawiania śladów po butach, należy nadmiar (w postaci kałuż) rozprowadzić na część powierzchni, gdzie  utwardzacz  został wchłonięty. Nadmiar zalegający w zagłębieniach trzeba wymieść lub ściągnąć i rozprowadzić na część powierzchni, gdzie został wchłonięty. Należy unikać śladów po butach, a w przypadku ich wystąpienia natychmiast je usuwać, rozcierając miękką szczotką lub mopem, kiedy jeszcze są mokre. Czynności wielokrotnego rozprowadzania nadmiaru środka powtarza się w  przypadku betonów mało nasiąkliwych (np. zatartych i wygładzonych mechanicznie), powtarzanie zależy od nasiąkliwości powierzchni, jej temperatury, temperatury w pomieszczeniu oraz ruchów powietrza przyśpieszających schnięcie.

Utrwalacz rozprowadza się na uprzednio ułożony utwardzacz, który powinien wyschnąć, a powierzchnia nie może być zapylona. Jeżeli zachodzi taka konieczność, należy ją odkurzyć i przetrzeć. Utrwalacz należy aplikować tak samo jak utwardzacz, aż do  uzyskania na powierzchni cienkiej, bardzo twardej powłoki ochronnej. Preparaty utwardzające wymagają okresu karencji od użytkowania, w zależności od producenta od 2 do 5 dni. Użytkowanie posadzki jest wskazane po 7 dniach od wykonania utrwalenia, a pełna wytrzymałość uzyskiwana jest po 14−21 dniach.

Popularną grupę utwardzaczy płynnych do impregnacji i utwardzania powierzchni betonu świeżego i istniejącego tworzą preparaty jednokomponentowe na bazie krzemianów. Po nałożeniu powłoki utwardzacz wnika głęboko w konstrukcję betonową, przy czym reakcja chemiczna zachodzi stopniowo wraz z wypełnianiem porów w powierzchni betonu. Preparaty te zapewniają przepuszczalność pary z posadzki, mogą być więc układane na wilgotnych i mokrych podłożach.

Podłoże betonowe powinno być czyste i wolne od mleczka cementowego oraz innej impregnacji lub malowania. W zależności od chłonności podłoża betonowego stosuje się do trzech warstw utwardzacza, z których każda powinna być nakładana po wyschnięciu poprzedniej. Aplikacja preparatów krzemionowych jest taka sama jak opisana aplikacja utwardzaczy na bazie litu. 

Władysław Ryżyński

Biuro Usług Inżynierskich, Białystok

PWSZ w Suwałkach im. prof. E. Szczepanika