Surowe piękno betonu architektonicznego, wydobyte i utrwalone dobrą jakością robót, pozwala cieszyć oczy użytkowników przez długie lata eksploatacji obiektu.
Postrzeganie betonu architektonicznego
W wielu krajach określenie „beton architektoniczny” automatycznie oznacza respekt dla tego materiału konstrukcyjnego. Tak jest np. u naszych zachodnich sąsiadów, w Niemczech. Oprócz ewidentnych walorów konstrukcyjnych architekci dopatrują się w nim swoistego piękna.
Duży szacunek do oczekiwanej ostatecznej formy poszczególnych elementów budowli oznacza jednocześnie poważne podejście do zagadnień technologicznych – na etapie zarówno przygotowań, jak i rzeczywistego ich wykonawstwa [1, 2]. Taka postawa dotyczy wszystkich uczestników procesu inwestycyjnego, od inwestora począwszy. Podjęcie świadomej decyzji o użyciu betonu, który po rozformowaniu pozostanie piękny bez dodatkowych zabiegów wykańczających, powinno być poparte także świadomością konieczności poniesienia większych kosztów. Beton architektoniczny bowiem nie jest wyłącznie produktem węzła betoniarskiego, ale wspólnym wytworem wykonawcy robót i dostawcy betonu. W zasadzie nacisk trzeba położyć na zadania wykonawcy, który musi dysponować odpowiednimi środkami i narzędziami potrzebnymi do kształtowania ostatecznej formy powierzchni betonu. Przesadnie można nawet w tym miejscu stwierdzić, że beton architektoniczny jako wyrób węzła betoniarskiego niewiele różni się od zwykłego betonu towarowego tej samej klasy – jest może bardziej wymagający co do jednorodności procesów produkcyjnych (jednorodność i stałość właściwości poszczególnych składników, dozowanie, mieszanie, transport, itp.). Jego skład natomiast co do proporcji może pozostać identyczny jak w odpowiednim betonie zwykłym. Nie tutaj jest więc miejsce zasadniczego generowania zwiększonych kosztów produktu finalnego, czyli elementu lub całej konstrukcji zdefiniowanych jako wykonywane z betonu architektonicznego. Dużo ważniejsze jest przestrzeganie zasad i reguł w trakcie wbudowywania, a wcześniej w trakcie robót przygotowawczych. Dotyczy to przede wszystkim prawidłowo dobranego i prawidłowo przygotowanego deskowania konstrukcji – zwłaszcza w zakresie jego rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych oraz stopnia zużycia. Dużej precyzji i systematyczności działania wymagają wszystkie operacje związane z równomiernym i dokładnym rozkładaniem kolejnych warstw mieszanki betonowej i jej zagęszczania, a później z pielęgnacją dojrzewającego betonu.
Fot. 1 Zamiast preparatu antyadhezyjnego „coś zastępczego”
Niestety, postrzeganie betonu architektonicznego przez wykonawców robót, szczególnie tych, którzy wygrali przetarg, przy jedynym kryterium najniższej ceny, jest inne. Już na etapie przygotowywania oferty przewidują, że zamówią beton architektoniczny na węźle betoniarskim, a z całą resztą jakoś sobie poradzą, polegając na dotychczasowym wyposażeniu i doświadczeniu w realizacji robót betonowych. Często wykonawcy używają mocno zużytych blatów deskowań, niemożliwych nawet do doczyszczenia z powodu zarysowań i ubytków powierzchniowych. Stosują niskiej jakości (bo tanie) środki antyadhezyjne, które w zasadzie spełniają swoje podstawowe zadanie wynikające z ich definicji – czyli pozwalają odspoić deskowanie od uformowanego betonu – ale pozostawiają powierzchnię nie do zaakceptowania: szorstką, porowatą, niejednorodną w zakresie struktury, barwy, z zaciekami, plamami itp. Popełniają wiele błędów przy układaniu i zagęszczaniu betonu. Poniżej przedstawionych zostanie kilka uwag technologicznych, popartych przykładami błędnych realizacji, które być może pomogą w planowaniu prawidłowych procesów wykonawczych. Może w myśl powszechnie znanej prostej zasady: uczmy się na błędach, ale… na cudzych błędach.
Fot. 2 Efekt nierównomiernie rozłożonego środka antyadhezyjnego
Znaczenie jakości deskowania dla betonu architektonicznego
W zależności od oczekiwanego efektu końcowego powierzchni betonu stosuje się do formowania deskowanie z różnych materiałów i posiadające różną fakturę powierzchni. Ogólnie można je podzielić na nasiąkliwe lub nienasiąkliwe. Niezależnie jednak od materiału nie istnieją deskowania niezniszczalne. Nawet te z blatami stalowymi. Każde ma ograniczoną liczbę możliwego powtórnego stosowania.
Rozważając żywotność blatów formujących, istotnie będzie się ona różnić w aspekcie użycia dla betonu architektonicznego niż dla betonu zwykłego. O ile maksymalna krotność użycia w przypadku blatów z modyfikowanej sklejki wodoodpornej może sięgać nawet kilkuset razy (poziom 200–300 razy) dla betonu o przeciętnych wymaganiach jakości powierzchni (fot. 7), o tyle dla betonu architektonicznego maksymalnie może sięgnąć kilkunastu razy. Częściej jest to tylko kilka razy, a zdarzają się przypadki nawet jednokrotnego użycia poszycia deskowania. I to ten aspekt szczególnie się wyróżnia, zwiększając koszty realizacji elementów (obiektów) w technologii betonu architektonicznego.
Fot. 3 Zróżnicowanie właściwości mieszanki betonowej w zakresie zawartości wody zarobowej (wskaźnik w/c)
Powierzchnia formująca deskowania ulega niszczeniu i uszkodzeniom w trakcie każdego cyklu betonowania. Po ułożeniu betonu w formie rozpoczynają się chemiczne procesy wiązania i twardnienia. Cement stosowany w betonie jako spoiwo w wyniku przemian i reakcji zamienia się m.in. w wodorotlenek wapniowy, który jest sprawcą wysokoalkalicznego środowiska. Jako silna zasada wykazuje właściwości żrące, które wywołują reakcje powierzchniowe między materiałem formy a betonem. Skutkiem ich jest bardzo mocne przyleganie stwardniałego betonu do formy. Prowadzi to w konsekwencji w trakcie rozformowywania (rozdeskowywania) do dwóch niepożądanych efektów – uszkodzenia powierzchni uformowanego elementu betonowego oraz uszkodzenia formy (deskowania). Początkowo, gdy powierzchnia deskowania jest nowa, świeża i gładka, takie uszkodzenia kwalifikujemy w skali mikrouszkodzeń i nie dają one efektów wizualnych. Każde jednak następne użycie powoduje zwielokrotnienie defektów. Znacząco pomnażają je oddziaływania mechaniczne związane z każdorazowym czyszczeniem i przygotowaniem form przed następnym zastosowaniem. Sposobem na przynajmniej częściowe unikanie takich efektów jest zastosowanie odpowiednio dobranego środka antyadhezyjnego, którego zadaniem jest minimalizowanie sił spójności między stykającymi się materiałami [3]. Ciekawostką w tym miejscu może być fakt, że w przypadku użycia sklejek wodoodpornych najlepszy efekt wizualny powierzchni betonu architektonicznego uzyskuje się niekoniecznie w pierwszym cyklu użycia deskowania, ale dopiero po kilku zastosowaniach. W tych pierwszych cyklach powierzchnia jest zbyt szklista, a oczekiwany efekt zmatowienia to dopiero czwarty, piąty cykl użycia.
Fot. 4 Nierównomierna i zbyt gruba warstwa środka antyadhezyjnego
Efekty stosowania środków antyadhezyjnych
Preparaty stosowane jako środki antyadhezyjne nie są objęte wymogami normowymi, tak jak to jest w przypadku np. domieszek do betonu czy dodatków do betonu, ale można je zaszeregować do wspólnej grupy wyrobów tzw. chemii budowlanej. W normie PN-EN 13670:2011 Wykonywanie konstrukcji betonowych [4] zawarto w rozdz. 5.2.2 sformułowanie dwóch podstawowych wymogów dla środków antyadhezyjnych:
– środki antyadhezyjne należy dobierać i stosować w taki sposób, aby nie miały szkodliwego wpływu na beton, stal zbrojeniową, stal sprężającą, deskowanie i konstrukcję;
– środki antyadhezyjne nie powinny wpływać w sposób niezamierzony na barwę, jakość powierzchni konstrukcji ani na poszczególne warstwy.
Z powyższego zapisu wynika, że środkiem antyadhezyjnym może być w zasadzie prawie każda substancja wywołująca efekt likwidacji lub zmniejszenia adhezji, byleby tylko nie szkodziła betonowi lub deskowaniu.
Fot. 5 Nierówne i zbyt grube warstwy wbudowywanej mieszanki betonowej, nierównomiernie nałożony preparat antyadhezyjny
Najczęściej stosowane do tej pory preparaty jako antyadhezyjne to substancje oleiste pochodzenia mineralnego lub roślinnego, z reguły modyfikowane dodatkami poprawiającymi działanie lub poprawiającymi ich aplikację. Mogą dodatkowo zawierać rozcieńczalniki lub występować w postaci emulsji wodnych. Coraz częściej stosowane są preparaty w formie past wykorzystujących syntetyczne woski, parafiny lub żywice.
W zależności od oczekiwanego celu, a także w odniesieniu do konkretnych warunków technologicznych wbudowywania betonu w konstrukcję powinien być dobrany odpowiedni środek antyadhezyjny. Drugim czynnikiem decydującym o doborze konkretnego preparatu jest rodzaj materiału użytego na deskowanie. Szczególnie ważny jest podział na materiał nasiąkliwy (np. tarcica drzewna) lub nienasiąkliwy (sklejki wodoodporne, blaty stalowe, tworzywa sztuczne itp.) oraz warunki dojrzewania betonu – naturalne lub możliwość nagrzewania betonu.
Aplikacja środków antyadhezyjnych powinna odbywać się według zasady: im cieńsza i bardziej równomierna warstwa preparatu, tym lepiej. Dzięki temu minimalizuje się możliwość wymieszania zbyt dużej ilości naniesionego środka z wierzchnią, formowaną warstwą betonu. Preparaty, w zależności od ich postaci, konsystencji i lepkości, nanoszone są na zawsze dokładnie oczyszczone po poprzednich betonowaniach powierzchnie formy lub deskowania. Stosuje się metodę natrysku niskociśnieniowego lub smarowania przy użyciu gąbek, szmat i szczotek. Nadmiar ma być usunięty za pomocą gumowych szpachli lub przez wytarcie suchymi szmatami. Większość obecnie stosowanych środków antyadhezyjnych wymaga sezonowania od momentu naniesienia preparatu na deskowanie do momentu rozpoczęcia betonowania. Jest to czas potrzebny np. na całkowite odparowanie rozcieńczalnika, na odparowanie wody z preparatów emulsyjnych czy też na utwardzenie lub polimeryzację żywic. Sposoby nanoszenia preparatów na powierzchnie deskowań, czasy trwania poszczególnych operacji technologicznych oraz warunki betonowania podane są z reguły przez producentów w kartach technicznych wyrobów.
Fot. 6 Zacieki od opadów atmosferycznych
Nieumiejętne użycie środka antyadhezyjnego lub co gorsza brak zrozumienia sensu jego stosowania prowadzi do wadliwego wykonania warstwy eksponowanej betonu. Przypadki takie zilustrowano zdjęciami wykonanymi na obiektach, gdzie zakwestionowano wygląd wykonanych elementów konstrukcyjnych. Najbardziej drastyczny przypadek, co zresztą bardzo wyraźnie widać w postaci plam na płycie stropowej od spodu (fot. 1), dotyczy zastosowania jako środka antyadhezyjnego przepracowanego oleju maszynowego – niestety coś takiego jeszcze się zdarza. Efekty nierównomiernego rozłożenia preparatu na powierzchni deskowania odwzorowują się na powierzchni betonu w postaci plam i przebarwień (fot. 2, 4, 5 i 8). Jest duża szansa, że z czasem kontrast odcieni będzie się zmniejszał, ale jest ważkim negatywnym argumentem w trakcie odbioru robót. Na fot. 7 przedstawiono przykład przecenienia oczekiwań co do preparatu antyadhezyjnego – niestety nie może on być skuteczny w przypadku zużytego lub niedoczyszczonego blatu deskowania.
Przy doborze odpowiedniego środka antyadhezyjnego oraz ustalaniu sposobu jego aplikacji wskazane jest kierowanie się zasadą wypróbowania tego preparatu w konkretnych warunkach technologicznych, przy ustalonej konstrukcji i materiale deskowań oraz przy ustalonym składzie betonu (cement, domieszki, dodatki). Na pewno zmniejsza się ryzyko braku kompatybilności pomiędzy składnikami procesu i pozwala uniknąć przykrych niespodzianek technologicznych.
Fot. 7 Przy zużytym blacie deskowania nie pomoże żaden środek antyadhezyjny
Jakość procesów wbudowywania i pielęgnacji betonu
Ogromny wpływ na końcowy oczekiwany efekt wizualny powierzchni betonu mają procesy związane z wbudowywaniem mieszanki betonowej oraz późniejszą pielęgnacją dojrzewającego elementu.Bardzo rzadko, niestety, zdarza się na budowie, by były one prowadzone w sposób prawidłowy, tzw. książkowy. A beton architektoniczny takiego książkowego traktowania potrzebuje.
Poczynając od rozkładania mieszanki betonowej w deskowaniu, wiadomo, że poszczególne jej warstwy nie mogą być grubsze od długości buławy wibratora, że mieszanka nie powinna upadać z wysokości większej niż 1,0 m, że nie powinna się rozbijać o pręty zbrojenia, że wibrator nie służy do przesuwania mieszanki betonowej, tylko do jej zagęszczania itd. Brak przestrzegania tych zasad prowadzi do braku jednorodności powierzchni (fot. 5). Wynika to z lokalnego rozsegregowywania się składników betonu i braku możliwości wywibrowania całego zawartego w mieszance powietrza. Powierzchnia pełna jest wtedy porów o różnej wielkości i nierównomiernie rozłożonych (fot. 4, 8). Wskutek wibracji pęcherze powietrza wędrują w stronę deskowania, ale pod naporem zbyt grubej warstwy mieszanki nie są w stanie podążać do uwolnienia w górnej poziomej powierzchni formowanego elementu.
Fot. 8 Plamy po zbyt dużej ilości nierównomiernie rozłożonego preparatu antyadhezyjnego
Rozsegregowywanie mieszanki wpływa na lokalne zmiany jej właściwości także w zakresie zawartości wody. Takie zróżnicowanie proporcji między wodą a spoiwem (wskaźnik wodno-cementowy) powoduje zróżnicowanie wybarwienia powierzchni. Przyczyna tego może tkwić pierwotnie w zróżnicowanym składzie dostarczanego betonu (fot. 3).
Beton architektoniczny z reguły powinien podlegać wyższym klasom pielęgnacji niż beton zwykły [4].Decyduje o tym projektant konstrukcji, odpowiednio klasyfikując wymogi dla pielęgnacji betonu [5]. Trzeba jednak zwrócić uwagę, że powierzchnia wykonanego już elementu z betonu architektonicznego wymaga szczególnej ochrony przed jakimikolwiek czynnikami zewnętrznymi. Negatywnym przykładem może być przedstawiony na fot. 6 zaciek spowodowany zalewaniem wodą opadową z opierającego się o wykonany słup elementu rusztowania.
Fot. 9 Każdy beton trzeba zagęszczać
Ostatnim akcentem w przedstawianiu błędnego traktowania betonu architektonicznego są widoczne na fot. 9 raki jako skutek nieprawidłowego układania i zagęszczania mieszanki w formie. W taki sposób nie można wykonywać elementu nawet z betonu zwykłego.
dr inż. Grzegorz Bajorek
Politechnika Rzeszowska
Centrum Technologiczne Budownictwa przy Politechnice Rzeszowskiej
Piśmiennictwo
1. K. Kuniczuk, Beton architektoniczny – wytyczne techniczne, Stowarzyszenie Producentów Cementu, Kraków 2011.
2. W. Jackiewicz-Rek, P. Woyciechowski, Wady betonu architektonicznego w konstrukcji, „Materiały Budowlane” nr 2/2014.
3. G. Bajorek, Środki antyadhezyjne do betonu – czy bez nich beton mógłby jakoś wyglądać?, „Inżynier Budownictwa” nr 1/2013.
4. PN-EN 13670:2011 Wykonywanie konstrukcji betonowych.
5. G. Bajorek, M. Kiernia-Hnat, I. Skrzypczak, Wykonywanie robót betonowych nareszcie unormowane – PN-EN 13670:2011. Zagadnienia dotyczące betonu, „Budownictwo Technologie Architektura” nr 3/2012.
