Dipl.ins. Pekka Vuorinen, Dipl.ins. Veli-Pekka Rydenfelt, Tekn.tri Anna Kronlöf OLOSUHTEIDEN VAIKUTUS BETONILATTIATÖIDEN ONNISTUMISEEN

Transkriptio

1 Dipl.ins. Pekka Vuorinen, Dipl.ins. Veli-Pekka Rydenfelt, Tekn.tri Anna Kronlöf OLOSUHTEIDEN VAIKUTUS BETONILATTIATÖIDEN ONNISTUMISEEN Rakentamisolosuhteiden vaikutusta saavutettavaan laatutasoon on viime vuosina tutkittu useissa eri hankkeissa. Taustalla on pääasiassa ollut rakennusprojektien aikataulutusta säätelevät ja useinkin haittaavat rakennusaikaisen kosteuden hallinnan ongelmat. Betonilattiarakentamisen käytännön ongelmissa törmätään toistuvasti myös tämän ns. olosuhderakentamisen vaikeisiin kysymyksiin; betonilattiatöitä tehdään olosuhteissa, joissa riskit laadulliseen epäonnistumiseen ovat melkoiset. Huonoja toteutusvaiheen puitteita selitellään aikataulullisilla, kustannuksellisilla sekä ylipäätään maamme ilmastollisista olosuhteista johtuvilla syillä. Seuraavassa on käsitelty eri olosuhdetekijöiden vaikutusta betonilattiatöiden onnistumiseen lähinnä kentältä saatujen kokemusten pohjalta; mukaan on kuitenkin otettu myös VTT:n viimeaikaisten, ongelmakenttään vastauksia antaneiden tutkimusten tuloksia. MIKSI BETONILATTIOIDEN TOTEUTUKSEN PUITTEISIIN EI PANOSTETA? Vanha sanonta betonilattia on rakennuksen rasitetuin osa ei tunnu nostavan betonilattiatöiden arvostusta. Tämän lehden numerossa 2/2001 käsiteltiin betonilattioiden ongelmia niin toteutuksen kuin rakenteellistenkin ongelmienkin osalta. Eräs betonilattiaurakoitsija totesi talvikauteen ajoittuneen lattiatyön jälkeen lähes kaikkien ko. artikkelissa käsiteltyjen, kohteeseensa osuneiden ongelmakohtien tulleen vastaan; oikeastaan ainoatakaan ei vain saatu ratkaistua. Toisaalta liikaan yleistämiseen ei ole aihetta, sillä etenkin teollisuuslattiarakentamisessa, jossa olosuhdehallinta usein on vaikeinta, ongelmakohdat pyritään löytämään ja välttämään jo työsuunnitteluvaiheessa, ellei jo aiemminkin. Keskeisiä ongelma-alueita hyvien valupuitteiden luomisessa ovat: Hankkeiden tiukka aikataulutus: betonilattiatyöt on saatava tehtyä aikataulutettuna ajankohtana vaikka väkisin vaikeita olosuhteita uhmaten ilman riittäviä ennakkovalmisteluja (tyypillisesti lämmittämättömät ja huonosti suojatut tilat). Edelliseen liittyen betonilattiatöiden toteuttaminen juuri ennen muita häiritseviä työvaiheita tai jopa samanaikaisesti niiden kanssa. Säästäminen suojauskuluissa tai mahdollisesti tarvittavan pitkäaikaisemman esilämmityksen kuluissa. Käytännössä vaikeasti suojattavat valutilat ja esilämmitettävät valualustat. Työmaiden riittämätön rakennusfysiikan perusosaaminen etenkin ilman lämpötilan ja suhteellisen kosteuden merkityksestä tuoreen ja kovettuneen betonin käyttäytymiseen eri vuodenaikoina. BETONOINNIN AIKANA VAIKUTTAVAT OLOSUHDETEKIJÄT VALUALUSTAN JA ILMAN LÄMPÖTILA Valetun betonilattiarakenteen heikko kohta ohuus ja levymäisyys, joka viileissä oloissa haihduttaa helposti betoniin tehtaalla varastoidun lämmön. Betonin sitoutumisnopeus on suoraan riippuvainen lämpötilasta, joten valualustan ja yläpuolisen ilman betonia matalampi lämpötila viivästyttää sitoutumisen alkua ja hiertoajankohtaa sekä lisää samalla plastisen halkeilun vaaraa. Mitä hitaam-min massa sitoutuu, sitä pidempään se on auki, tilassa, jossa

2 vettä haihtuu, mutta massa ei ole riittävän lujaa kestääkseen haihtumista halkeilematta. Jos tällaisessa tilanteessa lattiapinnalla esiintyy lisäksi vetoa ja betonoinnin yhteydessä tehtävään varhaisjälkihoitoon ei olla varauduttu, plastista halkeilu muodostuu pakostakin. Paljon ongelmia on aiheuttanut tilanne, jossa valualusta on selvästi viileämpi kuin yläpuolinen ilma. Tähän joudutaan, kun alustan (esim. paksut ontelolaatat tai jäinen maa) lämmitystä ei olla aloitettu riittävän ajoissa. Valettu betonin ala-osa menettää lämpönsä nopeasti ja sitoutuminen viivästyy. Jos yläpuolinen ilma on lämmintä, pintaosien sitoutuminen käynnistyy selvästi alaosaa nopeammin, jolloin myös hiertotyö on aloitettava pehmeän, paikoin huonosti kantavan betonilaatan päällä. Tasaisuuden aikaansaaminen on tällöin vaikeaa ja vaarana on betonipinnan paikoittainen repeily hiertokoneen painosta. Käsinhierrossa työ joudutaan tekemään jo aiemmin; betonipintaan voi vielä hiertotyön kuluessakin erottua hiljalleen vettä, jolloin hierrolla ei mitenkään lisätä betonipinnan kestävyyttä, vaan tuloksena on heikkolujuuksinen ja pölyävä pinta. Jos yläpuolinen lämmin ilma saa aikaan melko nopean sitoumisen alun betonilattian ohuessa pintakerroksessa, ongelmaksi voi muodostua ns. delaminaatioilmiö. Siinä sitoutumattomasta betonista erottuu huokoisen betonikerroksen aiheuttavaa vettä sitoutuvan betonikerroksen alapintaan muodostaen näin heikkouskerroksen. Jos betonipinta päästään hiertämään koneella, sen paino ja vaakavoimia synnyttävä hiertoliike voi aiheuttaa heikkouskerrokseen halkeamia jo betonin plastisessa vaiheessa. Suuri lämpötilaero betonipinnan ja yläpuolisen ilman välillä kasvattaa kosteuden haihtumisnopeutta etenkin olosuhteissa, joissa ilman suhteellinen kosteus on matalalla (sisätilat talvella, kevät). Vaarallisin tilanne on sisätilojen vetoisissa talvikauden valuissa ja keväällä betoni ollessa sitoutumisen nopeuttamiseksi vielä lämmitettyä. Valualustan ja yläpuolisen ilman lämpötilojen vaikutusten osalta on hyvä muistaa: Tasainen ja mahdollisimman lähellä toisiaan oleva lämpötila alustan, betonin ja ilman välille. Etenkin ilman lämpötilan osalta on huomioitava ovien ja muiden aukkojen huolellinen suojaaminen; tyypillinen ongelmakohta ovat betonin siirtoreitit valutilaan. Alustan ja valutilan lämpötilojen kohottaminen riittävän ajoissa etenkin alustan hidas lämpeneminen huomioiden. Valettavan rakenteen reunaalueilla on huomioitava alustan kylmäsiltavaikutuksen eliminointi. Auringon säteilyn lämmittävän vaikutuksen ja toisaalta varjokohtien hitaan lämpenemisen huomioiminen; erot voivat etenkin kevätkaudella olla yllättävänkin isoja Lämmittimien kuuman ilman ohjaus; kuumaa ilmaa ei saa puhaltaa suoraan lattiapintaan, vaan tila on saatava tasaisen lämpimäksi. Viileissä olosuhteissa betonilaadun valinta on erittäin tärkeää; nopeasti sitoutuva betonilaatu vähentää edellä käsiteltyjä riskitekijöitä ILMAN KOSTEUSPITOISUUS JA TUULI Ilman kosteuspitoisuudella on suuri vaikutus betonipinnalta tapahtuvaan kosteuden haihtumisnopeuteen ja määrään. Se on yhdessä tuulen kanssa merkittävin betonin plastisen vaiheen halkeilua aiheuttava tekijä. Ilman suhteellisen kosteuden tietäminen on oleellista aina, kun määritellään betonilattian jälkihoidon ajoitusta ja menetelmää. Kuivissa talvikauden sisäoloissa, kun ilman suh-teellinen kosteus putoaa usein jopa alle RH 20 %:n, kosteuden haihtumisnopeus voi olla jopa kuusinkertaista kesäkauden olosuhteisiin verrattuna. Tuuliongelmaa voidaan oleellisesti vähentää sisätiloissa valutilan huolellisella sulkemisella. Ongelmallisimpia ovat kohteet, joissa vetoisuus on tilan koosta ja/tai muodosta johtuen luonnollista sekä valutila tyypillisesti joudutaan huputtamaan ulkoisilta olosuhteilta. Etenkin valutilan reuna-alueille syntyy erittäin vetoisia tuulikanavia, jotka vaikuttavat paikallisesti. Vaikeita ovat luonnollisesti myös ulkotilojen valut, joissa suojautuminen tuulelta on vielä hankalampaa. Yhdistettynä voimakkaaseen auringonpaisteeseen, kevätkesän kosteusolosuhteisiin ja alhaisen vesisementtisuhteen betoniin (esim. säänkestävät betonilaadut) ne onnistuakseen vaativat betonin varhaisjälkihoitoa jo välittömästi

3 betonipinnan perusoikaisun yhteydessä. ALUSTAN KOSTEUSPITOISUUS, PUHTAUS JA LUJUUS Valualustan kunto voidaan mieltää sekundääriseksi olosuhdetekijäksi, mutta sillä on merkittävä rooli lopputuloksen kannalta. Kiinnitetyissä pintalattioissa valualustan kosteuspitoisuudella on suuri merkitys pintabetonin tartuntaan. Tarvittavaan kosteuden määrään vaikuttaa alustan vedenimukyky, pintabetonin laatu sekä kasteltuun pintaan kohdistuvat, siitä vettä haihduttavat olosuhteet. Sopiva kosteuden määrä pinnassa on sellainen, että pinta on kauttaaltaan märkä, jo useamman päivän kevyesti kasteltu ja siinä ei ole irtovettä. Pintabetonin kannalta tartuntakerroksen tulee saada alustasta kosteutta jälkihoitona kovettumisen suotuisaksi edistämiseksi. Erittäin imukykyinen ja huonosti kasteltualusta vie tästä kerroksesta betonin tarvitseman kosteuden, jolloin betonin hydrataatio jää huonoksi. Kuivalle betonialustalle valettu lattia kuivuu alustan vedenimun takia jo plastisessa vaiheessa voimakkasti, mikä johtaa plastiseen halkeiluun. Mitä hitaammin massa sitoutuu, sitä pidempi on sen plastinen vaihe ja sitä enemmän vettä imeytyy alustaan ennen kuin massa on riittävän sitoutunut kestääkseen kuivumisen. Näin ollen, kuiva alusta, alhainen lämpötila ja hidas sitoutuminen muodostavat halkeiluriskin. Olennaista on, että paraskaan jälkihoito ei yksin estä halkeilua, jos massan koskeus imeytyy alustaan päin. Sen sijaan nopeasti sitoutuva massa ei halkeile. Se sitoutuu riittävästi halkeilun estämiseksi jo ennen kuin kosteutta on imeytynyt alustaan haitallisessa määrin. Suositeltava sitoutumisaika työmaan oloissa on 6 tuntia, jolloin hierto voidaan aloittaa noin 4 tunnissa. Liian märkä tai vetinen pinta taas kasvattaa tartuntakerroksen vesisementtisuhdetta, jolloin kerros on aiottua heikkolujuuksisempi. Riittämätön tartunta johtaa betonin kuivumiskutistuman kehittyessä ja vaakavoimien kasvaessa tartuntapinnassa pintalaatan irtoamiseen alustastaan sekä tyypillisesti halkeamamuodostukseen ja halkeamakohtien reunojen kohoamiseen laatan käyristyessä. Puhdistamaton valualusta heikkona kerroksena voi olla myös riskitekijä. Huonon tartunnan aiheuttaa lika yleensä tai ontelolaattojen sahausliete, joka on harjaamalla ja imuroimalla ja/tai pesemällä poistettava. Lisäksi sementtilaasti-harjaus (mieluiten koneellisesti) voi olla ainoa varma tapa saada epäpuhtaus irti. Alustan riittävästä lujuudesta on varmistuttava; heikko kerros on tarvittaessa poistettava hionnalla, jyrsinnällä tai esimerkiksi sinkopuhalluksella. VALUTILAN VALOISUUS Työkohteen valoisuus on sekin yhtenä betonilattiatöiden laatutekijänä mainittava jo siitäkin syystä, että toimivan valaistuksen järjestäminen laiminlyödään melko usein. Betonipinnan visuaalista laatua säädetään työntekijän näköhavainnon perusteella, jolloin riittämättömässä tai voimakkaita varjoja luovassa valaistuksessa tummaan betonipintaan jää helposti paikallisia painaumia, pinnan karheusvaihtelua ja siten epätasaisen, huonon laadun leima. Myös riski virheille lattiakoroissa ja tätä kautta paksuusvaihteluiden syntymiselle kasvaa. OLOSUHTEIDEN VAIKUTUS KOVETTUVAAN BETONILATTIAAN BETONIN LUJUUDENKEHITYS Betonin lujuudenkehityksen nopeus on kovettumisenaikaisesta lämpötilasta riippuva. Viileät olosuhteet hidastavat lujuudenkehitystä oleellisesti; esimerkiksi +5 C:n lämpötilassa normaalisti kovettuvalla betonilaadulla toteutettu 100 mm:n lattia saavuttaa viikon aikana vain vajaat puolet siitä lujuudesta mitä +15 C:ssa saavutettaisiin. Lisäksi betonin sisäinen vetolujuus kehittyy suhteellisesti puristuslujuutta hitaammin; riski esimerkiksi pistemäisen kuormituksen aiheuttamalle laatan alapinnan halkeamiselle on tällöin suuri. Kun ko. kohdan vetokuormituskestävyys on heikentynyt, halkeama toimii myöhemmin syntyvän ja lattiapintaan ulottuvan kutistumahalkeaman syntykohtana. Betonilattioiden kuormituskestävyys on aina varmistettava lämpötilamittauksiin perustuvin lujuudenkehityslaskelmin tapauksissa, joissa lattiaa on tarve kuormittaa jo pian betonoinnin jälkeen.

4 BETONILATTIAN KUIVUMINEN JA KUTISTUMINEN Kosteissa ja viileissä olosuhteissa betonilattian kuivuminen hidastuu. Tiukoissa rakentamisaikatauluissa päällystettävyys- tai pinnoitettavuusajankohdan siirtyminen merkitsee joko myöhästymisiä tai tyypillisesti riskinottoa ja jonkintyyppisiin tai asteisiin kosteusvaurioihin johtavaa liian aikaista pinnoitustyön aloitusta. Myös kuivumiskutistuman kehittyminen on hidasta, mikä toisaalta on hyvä asia halkeamariskin pienentyessä vaiheessa, jossa betonin vetolujuus ei ole vielä riittävä. Ongelmia aiheutuu tilanteessa, jossa tilan lämpötilaa kohotetaan nopeasti usein rakenteiden kuivumisen nopeuttamiseksi. Betonilattian yläpinta kuivuu ja samalla kutistuu erittäin nopeasti, jolloin etenkin betonipinnan varhaisiässä mahdollisesti syntyneet ja hiertovaiheessa piiloon jääneet pinnanalaiset plastiset halkeamat paljastuvat. Kuivissa olosuhteissa laatan yläpinnan kuivuminen ja kutistuminen on aina merkittävästi alapintaa nopeampaa. Rakenteen poikkileikkaukseen syntyy helposti %:n suhteellisen kosteuspitoisuuden ero, jolloin syntyvät jännitykset ovat myös melkoisia. Betonilaatta käyristyy vähintään reuna-alueiltaan yläpinnan kutistuessa voimakkaasti ja halkeilun muodostuminen on erittäin todennäköistä. Klassinen esimerkki käyristymisen osalta vaikeasti hallittavasta rakenteesta on kelluva lattia, johon nopeassa rakentamisprosessissa syntyy tyypillisesti jyrkkä kosteusero. Myös paksummissa maanvaraisissa lattiarakenteissa kosteuseron muodostuminen on tyypillistä; vaikka käyristymiseltä vältyttäisiinkin, halkeiluriski on olemassa. Tyypillisesti ilmiö korostuu juuri lämpötilan kohotessa ja jälkihoidon päätyttyä. Sitä voitaisiin vähentää käsittelemällä betonipinta materiaalilla, joka oleellisesti tiivistää lattiarakenteen pintaosaa ja siten vähentää haihtuvan kosteuden määrää tai ainakin hidastaa sitä. Tämä luonnollisesti sotii nopeaa pinnoitusajankohdan saavuttamista vastaan. ENNAKKOSUUNNITTELULLA VOIDAAN KARSIA OLOSUHDERISKEJÄ Ennakkosuunnittelumenettelyt ovat edelleen hyvä työkalu, kuten jo aiemmin viitatussa Betoni-lehden artikkelissakin on todettu. Ongelmien ratkomiseksi ja hyvään laatuun tähtäävän yhteistyön merkkeinä betonilattian rakentamista edeltävät Suunnitelmakatselmus: siinä suunnitelman toteutuskelpoisuus käydään läpi suunnittelijan, pääurakoitsijan sekä lattia-asiantuntijan ja mahdollisesti betoniasiantuntijan (voivat olla jo työn toteuttaja ja betonitoimittaja) kesken vaiheessa, jolloin muutosten teko on vielä mahdollista ja järkevää. Suunnitelmakatselmuksessa sovitaan toteutusmenetelmä, rakenteessa käytettävä betoni vaihtoehtoineen, rakenteelliset detaljit (esim. raudoitus tuentoineen, saumojen toteutus, jos ilmaantuu muutostarpeita) sekä huomioidaan oletettavien tai jo tiedossa olevien olosuhdetekijöiden vaikutukset niihin. Valukohteen tarkempi riskianalyysi: siinä arvioidaan urakoitsijoiden ja materiaalitoimittajien kesken valuolosuhteet ja niiden vaikutus betonointi-ja jälkihoitotoimenpiteisiin käytettävän betonin ominaisuudet huomioiden. Valua edeltävä olosuhdekatselmus ja jälkihoito-ohjelma: siinä sovitaan tarvittavista lämmitys- ja suojaustoimenpiteistä sekä laaditaan betonin jälkihoito-ohjelma

5 valvontavastuineen. Aloituspalaveri on toinen nimitys kahdelle viimeiseksi mainitulle katselmukselle. Sen tarkoitus on hyvä ja tavallisesti riittävä, mutta ajankohta useinkin liian myöhäinen oleellisiin muutoksiin. Aloituspalaveria tulisikin laajentaa ja aikaistaa käsittämään kaikki kolme kohtaa.