Jak zapewnić właściwą otulinę prętom zbrojeniowym?
Wzajemna przyczepność betonu i prętów zbrojeniowych ma dla żelbetu podstawowe znaczenie. Bez niej zginane elementy żelbetowe – na przykład płyty, belki czy schody – miałyby tak małą nośność, że mogłyby się zniszczyć już pod własnym ciężarem. Właściwa przyczepność betonu i stali jest ważna także w ściskanych osiowo słupach czy ułożonych na gruncie ławach fundamentowych.
Przyczepność prętów zbrojeniowych do betonu będzie odpowiednia tylko wtedy, gdy spełnionych zostanie kilka warunków. Jednym z nich jest taki montaż szkieletów zbrojeniowych, by każdy z prętów miał zapewnioną otulinę betonową na całej swojej powierzchni. Równie ważne jest właściwe przygotowanie mieszanki betonowej oraz poprawne jej ułożenie w deskowaniu (Fot. 1), a także właściwa pielęgnacja świeżo wykonanych elementów.
Fot. 1 – Bez odpowiedniej przyczepności betonu i stali nie ma konstrukcji żelbetowych, dlatego podczas układania i zagęszczania mieszanki betonowej trzeba zadbać o to, żeby wszystkie pręty zbrojeniowe miały odpowiednio grubą otulinę
Najważniejsza dla przyczepności jest oczywiście jakość samego betonu, która nie może budzić zastrzeżeń. Dlatego mieszanka betonowa musi być przygotowana z pewnego cementu, wyprodukowanego w cementowni. Użycie do tego celu różnego rodzaju mieszanek cementowo-popiołowych nie tylko nie gwarantuje wystarczającej przyczepności stali do betonu, ale i tego, że on sam będzie miał oczekiwaną wytrzymałość i trwałość.
Ogromne znaczenie ma także to, czy pręty użyte do zrobienia szkieletów zbrojeniowych nie są zabrudzone środkami oleistymi, a także czy nie ma na nich ruchomych produktów korozji. Zarówno jedne, jak i drugie mogłyby bowiem zmniejszyć przyczepność zbrojenia do betonu, a przez to znacznie obniżyć nośność i trwałość wykonanych elementów żelbetowych.
Należy bowiem pamiętać, że tylko na powierzchni czystych prętów stalowych (lub pokrytych jedynie lekkim nalotem rdzy), beton jest w stanie wytworzyć trwałą warstwę pasywną, która chroni je później przed korozją.
Jeśli przy wykonywaniu konstrukcji żelbetowych wszystkie te warunki zostaną spełnione, to beton i stal – połączone ze sobą siłami przyczepności – będą zgodnie współpracować przy przenoszeniu działających na nie obciążeń (zobacz: Do czego w konstrukcjach żelbetowych stal jest potrzebna betonowi, a beton – stali?).
OTULINA ZBROJENIA
Ze względu na fundamentalne znaczenie przyczepności betonu i stali dla żelbetu, wszystkie pręty zbrojeniowe muszą być dookoła otoczone odpowiednio grubą warstwą mieszanki betonowej. Przy czym rola betonowej otuliny nie ogranicza się jedynie do kwestii wytrzymałościowych.
Odpowiednio gruba otulina betonowa chroni pręty zbrojeniowe przed kontaktem z wilgocią, która mogłoby spowodować ich korozję. Dotyczy to szczególnie tych prętów, które znajdują się przy powierzchniach elementów żelbetowych mających bezpośredni kontakt z otoczeniem.
Rola otuliny ważna jest także w czasie pożaru, gdyż beton – sam będąc odporny na działanie ognia – opóźnia negatywne oddziaływanie wysokiej temperatury na stal.
Grubość otuliny betonowej zależy od rodzaju konstrukcji żelbetowych i warunków, w jakich będą się one znajdować. Jest ona zwykle większa w belkach i słupach niż stropach płytowych. Powinna być też grubsza w elementach konstrukcyjnych wystawionych na bezpośrednie działanie czynników atmosferycznych, niż wtedy, gdy znajdują się one wewnątrz budynków lub mają odpowiednią izolację.
Otulina musi też być zdecydowanie większa w fundamentach, które ze względu na kontakt z gruntem są narażone na destrukcyjne dla betonu oddziaływanie kwasów organicznych, znajdujących się w ziemi roślinnej.
Dla zapewnienia odpowiedniej grubości otuliny używa się przede wszystkim różnego rodzaju plastikowych podkładek dystansowych, układanych na deskowaniu pod dolnymi prętami. Mogą być one punktowe (Fot. 2) lub liniowe (Fot. 3).
Fot. 2 – Ułożone na deskowaniu okrągłe plastikowe podkładki dystansowe zapewniają dolnym prętom odpowiedniej grubości otulinę betonową
Fot. 3 – W stropach płytowych właściwą otulinę betonem mogą też zapewniać podkładki dystansowe, mające postać długich, ażurowych listew
Podkładki dystansowe stosuje się też w elementach pionowych, na przykład w ścianach fundamentowych, by pręty pionowe miały zapewnioną właściwą otulinę (Fot. 4).
Dzięki odpowiedniej budowie plastikowe podkładki nie są widoczne na powierzchni elementów, po zdemontowaniu deskowania (Fot. 5).
Fot. 4 – W elementach ściennych pionowym prętom zbrojeniowym odpowiedni dystans od deskowania gwarantuje nałożenie na nie ażurowych, plastikowych pierścieni
Fot. 5 – Ponieważ wszystkie plastikowe podkładki dystansowe mają cienkie ścianki, więc po rozebraniu deskowań nie są widoczne na dolnych powierzchniach stropu lub belki
ZŁE PODKŁADKI DYSTANSOWE
Jako podkładek dystansowych nie powinno się używać kawałków cegieł lub pustaków ceramicznych (Fot. 6), ani kostek wyciętych z bloczków betonu komórkowego (Fot. 7). Współczynnik oporu dyfuzyjnego pary wodnej jest dla betonu około 15 razy większy niż dla ceramiki budowlanej czy betonu komórkowego. Dlatego para wodna ma bez porównania trudniejszy dostęp do prętów zbrojeniowych, gdy są od otoczenia oddzielone betonem, niż kawałkami cegieł lub betonu komórkowego.
Fot. 6 – W stropie podcienia podkładki z kawałków pustaków ceramicznych mogą doprowadzić do korozji jego prętów zbrojeniowych
Fot. 7 – Także użycie podkładek z kostek wyciętych z bloczków betonu komórkowego może skończyć się miejscową korozją prętów
Zalecenie niestosowania tego rodzaju podkładek dotyczy nie tylko żelbetowych płyt czy belek, ale też fundamentów betonowych, mających przecież kontakt z wilgotnym gruntem. W tych ostatnich powinno się stosować plastikowe podkładki, gdy są wykonywane w deskowaniu na chudym betonie lub płaskie kawałki betonu (Fot. 8), gdy betonuje się je bezpośrednio w wykopie.
Przy wykonywaniu ław fundamentowych można też pod pręty ich zbrojenia podłużnego podłożyć kamienie polne, ale tylko takie, które mają podłużny kształt (Fot. 9), gdyż z kulistych otoczaków szkielet zbrojeniowy będzie w trakcie układania mieszanki betonowej zsuwał się na dno wykopu.
Fot. 8 – Dla zapewnienia otuliny prętom ławy, betonowanej w wykopie, można zastosować płaskie podkładki z betonu zwykłego (w żadnym razie – komórkowego!)
Fot. 9 – Zrobienie podkładek pod pręty ławy z kamieni polnych nie jest złym rozwiązaniem, pod warunkiem, że mają one podłużny kształt, a nie kulisty
* * *
Bez żelbetu trudno wyobrazić sobie współczesne budownictwo. Żeby jednak wykonane z niego konstrukcje miały wysoką wytrzymałość i dużą trwałość, wszystkie znajdujące się w nich pręty zbrojeniowe muszą być dokładnie otoczone odpowiednio grubą warstwą betonu. Oczywiście musi być to beton, do którego wyprodukowania użyto wyłącznie pewnego cementu.
WIĘCEJ NA TEN TEMAT:
Dlaczego na budowie domu warto używać tylko prawdziwego cementu?
Do czego w konstrukcjach żelbetowych stal jest potrzebna betonowi, a beton – stali?
Jakiego cementu najlepiej użyć na budowie domu?