Co oznaczają podstawowe pojęcia, związane z betonem i wykonywanymi z niego elementami domu jednorodzinnego?
Beton to materiał, który – oprócz wielu innych zastosowań – jest w szerokim zakresie używany do budowy domów jednorodzinnych. Wykonuje się z niego przede wszystkim ich elementy konstrukcyjne, takie jak fundamenty, stropy, schody, słupy i belki. Beton jest także wykorzystywany podczas prac wykończeniowych, na przykład do wykonania podkładów pod różnego rodzaju posadzki.
Choć beton jest bardzo popularnym materiałem budowlanym, osobom, które zdecydowały się na budowę domu dla siebie, a nie są profesjonalnie związane z budownictwem, z pewnością przyda się krótkie objaśnienie podstawowych pojęć, które mają z nim związek i z którymi mogą się zetknąć podczas pobytów na placu budowy.
Beton
Jest to kompozyt, któremu składające się ze żwiru i piasku kruszywo zapewnia dużą wytrzymałość na ściskanie, a cement będący jego lepiszczem – spoistość, twardość i trwałość. Wykonane z betonu konstrukcyjne elementy domu (Fot. 1) mają duże znaczenie dla bezpieczeństwa mieszkańców, gdyż – w razie przeciążenia – na długo przed zniszczeniem sygnalizują swój awaryjny stan wolno narastającymi ugięciami i powiększającymi się rysami.
Konstrukcje z betonu są też odporne na ogień, więc w razie pożaru umożliwiają domownikom bezpieczną ewakuację z budynku. Beton jest też odporny na zawilgocenie, co oczywiście nie oznacza, że na przykład woda z dachu może przez długi czas spływać na nieosłonięte niczym żelbetowe słupy wejściowego podcienia.
Dla zaprojektowania i budowy domu bardzo istotne jest również to, że beton to jedyny materiał budowlany, z którego wykonane elementy konstrukcji mogą mieć dowolny kształt i być ze sobą połączone monolitycznie, czyli w sposób ciągły, bez mechanicznych łączników.
Zobacz: Dlaczego konstrukcje monolityczne można wykonywać tylko z żelbetu?
Cement
Jest to mineralne spoiwo hydrauliczne, którego proces wiązania – inaczej niż spoiw powietrznych, takich jak na przykład gips czy wapno – przebiega zarówno na powietrzu, jak i pod wodą.
Dla bezpieczeństwa mieszkańców i trwałości domu ważne jest, by do jego budowy został użyty pewny cement, pochodzący z krajowych cementowni (Fot. 2). Tylko wtedy jest gwarancja, że będzie on spełniał wymagania obowiązującej normy cementowej – w przeciwieństwie do sprzedawanych w workach różnego rodzaju mieszanek cementowo-popiołowych o nieznanym zwykle składzie.
Zobacz: Dlaczego do budowy domu należy używać tylko pewnego cementu?
Poza spełnianiem wymagań normy cementowej, wyprodukowane w Polsce cementy mają znacznie niższy ślad węglowy od tych, które produkowane są poza obszarem Unii Europejskiej, co oczywiście ma duże znaczenie dla ograniczenia niekorzystnych zmian klimatycznych na Ziemi.
Kruszywo
Do przygotowania mieszanki betonowej potrzebne jest – oprócz cementu i wody – także kruszywo naturalne, składające się ze żwiru i piasku. Powinno być ono czyste, twarde i trwałe, ponieważ to od niego w dużej mierze zależą mechaniczne właściwości betonu. Najlepsze jest kruszywo ze skał magmowych, takich jak granit lub bazalt.
Żwir naturalny (otoczaki) o zróżnicowanej granulacji pozyskiwany jest z rzek lub złóż gruntowych (żwirowisk), natomiast łamany (tłuczeń) uzyskuje się przez rozdrobnienie w kruszarkach skał pochodzących z kamieniołomów. Piasek, czyli kruszywo drobne, którego ziarna przechodzą przez sito o oczkach 2 x 2 mm, może być pochodzenia rzecznego lub kopalnianego, z odkrywek nazywanych piaskarniami.
Użyte do przygotowania mieszanki betonowej ziarna kruszywa powinny mieć zróżnicowaną i odpowiednio dobraną granulację, by po trwałym związaniu przez zaczyn cementowy tworzyły mocny i stabilny szkielet (stos) okruchowy. Ma to istotne znaczenie nie tylko dla wytrzymałości betonu na ściskanie, ale i dla jego szczelności.
Woda zarobowa
Użyta do przygotowania mieszanki betonowej woda powinna być czysta. W żadnym razie nie może ona zawierać szkodliwych dla betonu chemicznych związków organicznych i nieorganicznych. Najlepiej, żeby była to woda, która nadaje się do picia.
Zobacz: Jakiej wody można użyć do przygotowania mieszanki betonowej?
Domieszki do betonu
Za pomocą dodanych do mieszanki betonowej domieszek chemicznych można modyfikować jej właściwości. Domieszki mogą na przykład przyspieszać wiązanie cementu podczas betonowania elementów domu w niskiej temperaturze, lub przeciwnie – opóźniać je, gdy prace betoniarskie prowadzone są w trakcie upalnego lata.
Zobacz: Jakie domieszki do betonu warto stosować na budowie domu?
Klasy betonu
Od klasy betonu zależy jego wytrzymałość na ściskanie. Beton najniższej klasy C8/10 nazywany jest „chudym” i wykorzystuje się go do wykonania warstw wyrównawczych na przykład pod ławy i stopy fundamentowe. Betonów wyższych klas C12/15 i C16/20 (rzadziej C20/25) używa się do wykonania betonowych i żelbetowych elementów domów jednorodzinnych, takich jak fundamenty, ściany, słupy, belki, stropy i schody.
Ponieważ występujące w domach jednorodzinnych obciążenia nie są duże, więc stosowanie do ich budowy betonów klas wyższych niż C20/25 nie ma ekonomicznego i technicznego sensu. Tym bardziej, że w elementach konstrukcyjnych na rzeczywiste parametry mechaniczne betonu znaczący wpływ ma także poprawne ułożenie i zagęszczenie mieszanki betonowej w deskowaniu oraz jej staranna pielęgnacja przez pierwsze dni twardnienia, a z tym niektórzy wykonawcy domów jednorodzinnych mają często problem.
Zobacz: Czy na małej budowie warto stosować betony wysokich klas?
Receptury betonu
Mieszanka betonowa o pożądanej do budowy konstrukcyjnych elementów domu konsystencji – raczej plastyczna lub gęstoplastyczna niż półciekła czy ciekła – powinna być przygotowywana według receptury, opracowanej dla określonej klasy betonu. Dla 1 m³ mieszanki podane są w niej ilości cementu portlandzkiego konkretnej klasy, wody zarobowej oraz kruszywa o zróżnicowanej granulacji. Gdy mieszankę zamawia się w wytwórni betonu towarowego, to oczywiście nie trzeba się martwić ani o recepturę, ani o odpowiednie dozowanie jej składników.
Zobacz: Jak dozować składniki betonu przygotowywanego na budowie?
Mieszanka betonowa
O ile w wytwórniach betonu towarowego nie ma problemu z precyzyjnym dozowaniem składników w ilościach zgodnych z recepturą, o tyle praktycznie nie da się tego precyzyjnie zrobić w warunkach budowy, gdy mieszanka betonowa ma być przygotowywana na miejscu w betoniarce. Ważne też, że przygotowaną w wytwórni mieszankę podaje się na deskowanie za pomocą samojezdnej lub zamontowanej na betonowozie pompy do betonu. Nie tylko bardzo przyspiesza to prace betoniarskie, ale i ma korzystny wpływ na jakość wykonywanych elementów, gdyż praktycznie eliminuje się przerwy robocze, których nie sposób uniknąć, gdy mieszanka przygotowywana jest na placu budowy w betoniarce.
Żelbet
Beton ma dużą wytrzymałość na ściskanie i prawie dziesięciokrotnie mniejszą – na rozciąganie. Dlatego wykonane z niego – nie tylko zginane, ale także mimośrodowo ściskane elementy domu – muszą być w strefach rozciąganych wzmocnione stalowymi prętami zbrojeniowymi. Powstaje w ten sposób nowy jakościowo materiał kompozytowy, nazywany żelbetem, z którego można wykonywać konstrukcje o dużych nośnościach i rozpiętościach. Średnice, liczby i rozmieszczenie prętów zbrojeniowych w każdym żelbetowym elemencie domu muszą być zgodne z ich projektem konstrukcyjnym.
Zobacz: Do czego w konstrukcjach żelbetowych stal jest potrzebna betonowi, a beton – stali?
Zbrojenie
Stalowe pręty stosowane do zbrojenia żelbetowych elementów domu mogą mieć różne klasy wytrzymałościowe i być gładkie lub żebrowane. Podczas wykonywania płytowych elementów konstrukcyjnych, na przykład stropów lub schodów, pręty główne i rozdzielcze, rozmieszczone na deskowaniu zgodnie z projektem konstrukcyjnym, łączy się ze sobą drutem wiązałkowym w szkielety zbrojeniowe (Fot. 3). Od deskowania powinny być one oddzielone plastikowymi podkładkami, by zapewnić wszystkim prętom właściwe otulenie betonem. Dotyczy to także zbrojenia belek i słupów, w których położenie prętów stabilizuje się za pomocą strzemion, wykonanych z prętów o mniejszej średnicy niż główne.
Zobacz: Do czego potrzebne są strzemiona w belkach żelbetowych?
Deskowania
Kiedyś formy, w których kształtowano betonowe i żelbetowe elementy domu, wykonywano przede wszystkim z desek. Nic więc dziwnego, że nazywano je deskowaniami. Nazwa ta używana jest także obecnie, konkurując z pochodzącym z niemieckiego niezbyt poprawnym językowo „szalunkiem”, choć teraz do wykonywania konstrukcji z betonu używa się systemowych deskowań (Fot. 4). Mają one blaty wykonane z drewnopochodnych lub metalowych płyt, które układa się na drewnianych lub metalowych dźwigarach i podpiera metalowymi stemplami o regulowanej wysokości. Współczesne deskowania są wielokrotnego użytku i dlatego nazywa się je powtarzalnymi lub inwentaryzowanymi.
Zobacz: Dlaczego rodzaj deskowania może mieć wpływ na jakość żelbetowego stropu płytowego?
Układanie i zagęszczanie mieszanki betonowej
Dla wytrzymałości, szczelności i trwałości betonu bardzo ważne jest, by przywieziona na budowę mieszanka betonowa została równo i w krótkim czasie rozłożona w deskowaniu, najlepiej bez przerw roboczych. Istotne też, by mieszanka zanim zacznie twardnieć, została staranie zagęszczona mechanicznie za pomocą wibratorów wgłębnych (Fot. 5).
Zobacz: Dlaczego mieszankę betonową po ułożeniu w formie trzeba starannie zagęścić?
Pielęgnacja betonu
Poprawnie zaprojektowana, przygotowana i ułożona w deskowaniu mieszanka betonowa jest gwarancją wytrzymałości i trwałości betonu pod warunkiem, że wykonane z niej elementy będą przez kilka pierwszych dni twardnienia właściwie pielęgnowane.
Latem świeżo wykonane elementy z betonu trzeba chronić przed zbyt szybką utratą wody zarobowej, skrapiając je co pewien czas wodą i osłaniając folią budowlaną, by ograniczyć jej odparowywanie do atmosfery. Natomiast zimą świeżo ułożoną mieszankę należy chronić przed gwałtownym zamarznięciem. Dotyczy to zwłaszcza takich powierzchniowych elementów jak płyty stropowe, które po betonowaniu warto osłonić płytami styropianowymi. Tutaj korzystną okolicznością jest to, że wiązanie cementu jest reakcją egzotermiczną, podczas której wydzielają się spore ilości ciepła.
Zobacz: Jak w upalne dni pielęgnować świeżo wykonane betonowe i żelbetowe elementy domu?
Choć podczas budowy domu inwestorzy zwykle nie są, poza wyjątkami, angażowani do prowadzenia prac budowlanych, na pewno nie zaszkodzi im, jeśli przynajmniej z grubsza będą wiedzieć, o czym rozmawiają wykonawcy jego stanu surowego. Może się to po prostu okazać wielce korzystne dla budowanego domu, a więc także dla nich samych.
WIĘCEJ NA TEN TEMAT
Od czego zależy nośność, sztywność i trwałość konstrukcji betonowych i żelbetowych?
Jakie warunki muszą być spełnione, by elementy z betonu miały odpowiednią nośność i trwałość?
Co najbardziej odróżnia beton od innych materiałów stosowanych do budowy domu?
Dlaczego konstrukcje z betonu – bardziej niż z innych materiałów – są odporne na ogień?
Jak układać i zagęszczać beton w monolitycznych stropach żelbetowych?
Dlaczego konstrukcje żelbetowe nie są łatwe do poprawnego zaprojektowania i wykonania?