Jaki beton na prefabrykaty betonowe ?
Beton jest jednym z najważniejszych i najczęściej stosowanych materiałów wykorzystywanych w branży budowlanej. Coraz bardziej uprzemysłowiona produkcja mieszanki betonowej pozwala na szerokie jej zastosowanie, w tym również w wytwarzaniu prefabrykatów. Coraz większy nacisk kładzie się na automatyzację wykonywania elementów o lepszej dokładności wymiarów i powtarzalnych właściwościach. Jednak strategicznym punktem dla zapewnienia trwałości i wytrzymałości wyrobów budowlanych i samej konstrukcji jest wybór odpowiedniego rodzaju betonu na prefabrykaty i opracowanie optymalnego składu mieszanki. Z jednej strony ułatwia to spełnienie wymagań związanych z optymalizacją etapów procesu produkcji jak formowanie, zagęszczanie czy skrócenie do minimum cyklu produkcyjnego, a z drugiej pozwala na otrzymanie wysokiej jakości prefabrykatów betonowych.
Co to znaczy prefabrykaty?
Prefabrykaty to elementy betonowe wykonane w zakładzie produkcyjnym. Dopiero na budowie, po okresie tzw. dojrzewania, podlegają transportowi, przenoszeniu i czasowemu składowaniu. Zatem prace na placu budowy ograniczają się głównie do montażu gotowych już elementów. Zastosowanie prefabrykatów o różnorodnym kształcie, wykonanych z różnych materiałów oraz charakteryzujących się zróżnicowanym stopniem wykończenia i przeznaczeniem, sprawia, że znajdują one szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach budownictwa. Prefabrykaty stały się popularnym rozwiązaniem w budownictwie także ze względu na swoją wytrzymałość, powtarzalność, jednorodność cech, trwałość i łatwość montażu. Jednak aby produkty te spełniały swoją funkcję przez długi czas, konieczne jest zastosowanie odpowiedniego rodzaju betonu w procesie produkcji i zapewnienie należytej jakości wykonanych elementów.
Beton na prefabrykaty kluczem do solidnej konstrukcji
Podstawowym wymaganiem dotyczącym betonu na prefabrykaty jest wytrzymałość. Elementy betonowe są narażone na różne obciążenia mechaniczne, takie jak siły ściskające, rozciągające czy skręcające. Dlatego beton na prefabrykaty powinien mieć odpowiednią klasę wytrzymałości, która zapewni odpowiednią nośność elementu.
Najczęściej właściwości wytrzymałościowe materiału określa wytrzymałości na ściskanie. Parametrem jest wówczas klasa wytrzymałości opisywana jako C X/Y (X- wytrzymałość określona na próbkach walcowych 15x30cm, Y – wytrzymałość określona na próbkach sześciennych 15x15x15cm). W starej polskiej normie stosowano oznaczenie B np. B20 oznaczało klasę wytrzymałości 20 MPa, co odpowiada C 16/20 wg nowych wytycznych.
Na prefabrykaty stosuje się klasy niższe, jak np. w przypadku bloczków (często C12/15) jak i klasy wyższej wytrzymałości, jak dla kręgów (C35/45).
Stabilna produkcja w wytwórni powoduje uzyskanie powtarzalnych właściwości betonu, a tym samym daje pewność ustalonej klasy wytrzymałości, jednak to nie wszystko. Czynniki wpływające na wytrzymałość betonu są związane z rodzajem zastosowanych surowców, odpowiednio zaprojektowanym skład mieszanki betonowej, jej konsystencją, a także dobrym wykonaniem mieszanki i wyrobu, oraz późniejszą pielęgnacją betonu.
Rodzaje betonu wykorzystywanego w prefabrykatach betonowych
Istnieje wiele rodzajów betonu wykorzystywanego w prefabrykatach betonowych, a jego dobór zależny jest od wymagań technicznych. Są to najczęściej środowiskowe warunki eksploatacji, ale i miejsce produkcji.
Beton produkowany na placu budowy ma konsystencję bardziej ciekłą w porównaniu do tego wytwarzanego w zakładach prefabrykacji. Powodem są właściwości reologiczne takiej mieszanki i jej łatwość zagęszczania.
Jeżeli przyglądamy się rodzajom betonu wykorzystywanego w prefabrykatach możemy zauważyć, że najczęściej spotykanym w praktyce jest beton zwykły o określonych właściwościach takich jak wytrzymałość na ściskanie, konsystencja, klasa ekspozycji np. C25/30 S3 XC4. Składa się z cementu, piasku, żwiru, wody i domieszek. Ma dobre właściwości użytkowe i może być stosowany w różnych wyrobach prefabrykowanych. Jednak nie tylko beton zwykły jest wykorzystywany w prefabrykatach, dlatego, że obecnie specjalne odmiany betonu mogą być stosowane bez większych problemów dzięki możliwości, jakie daje produkcja na skalę przemysłową.
Szczególnie popularny w produkcji elementów architektonicznych oraz w elementach z dużą ilością zbrojenia i nietypowych kształtach jest tzw. beton samozagęszczalny (SCC). Ten rodzaj betonu ma wysoką płynność i dobrą urabialność, co powoduje całkowite odpowietrzenie mieszanki i zagęszczenie jej bez konieczności użycia wibracji. Dzięki temu idealnie wypełnia formę prefabrykatu i osiąga gładką, licową powierzchnię bez „raków” i pęcherzy powietrza.
Możemy też mówić o betonie architektonicznym, gdy skupiamy się głównie na wyglądzie zewnętrznym. Ten rodzaj betonu ma wysoką estetykę i jest stosowany w celu osiągnięcia unikalnego wyglądu prefabrykatów o bardzo wysokiej jakości. Może zawierać dodatki, takie jak barwniki, kruszywo dekoracyjne czy składniki powierzchniowe, które pozwalają na uzyskanie różnorodnych faktur lub wzorów. Nierzadko w tym celu wykorzystuje się matryce z elastycznych tworzyw sztucznych lub drewna, obróbkę mechaniczną (szlifowanie lub piaskowanie) a także metodę płukania, by usunąć wierzchnią warstwę zaczynu i odsłonić kruszywo dekoracyjne.
Innym rodzajem betonu, stosowany, często w konstrukcjach cienkościennych, a także takich, które wymagają wytrzymałości na uderzenia czy wibracje, oraz elementach eksploatowanych w środowisku agresywnym jest beton zawierający zbrojenie rozproszone. Zbrojony jest włóknami stalowymi, szklanymi czy syntetycznymi które dodaje się do mieszanki. Włókna w zależności od rodzaju dodatkowo wzmacniają strukturę betonu, zwiększając jego wytrzymałość na rozciąganie i zginanie oraz ograniczając skurcz plastyczny.
Z kolei beton wysokowartościowy (HPC lub w polskiej nomenklaturze BWW) ma znacznie wyższe parametry mechaniczne i wytrzymałościowe niż beton zwykły. Zawiera cement klasy min. 42,5, kruszywa łamane, oraz dodatkowe składniki takie jak np. mikrosilika, popiół lotny czy superplastyfikatory. Jest wykorzystywany w konstrukcjach, które wymagają dużej wytrzymałości na ściskanie (min.60MPa), nośności i trwałości, takich jak mosty czy wieżowce.
Można tez produkować beton lekki o znacznie niższej gęstości niż beton standardowy. Może on być uzyskiwany poprzez dodanie lekkiego kruszywa, takiego jak keramzyt, perlit i.in.. Beton lekki jest wykorzystywany w celu zmniejszenia ciężaru prefabrykatów i zwiększenia izolacji termicznej, akustycznej czy ognioodporności. Używany jest w niektórych stropach, pustakach kominowych czy ścianach prefabrykowanych.
To tylko kilka przykładów rodzajów betonu wykorzystywanego w prefabrykatach betonowych. Istnieje wiele innych specjalistycznych takich jak np. beton hydrotechniczny, wodoszczelny, o podwyższonej odporności na działania chemiczne stosowanych w zależności od konkretnych wymagań konstrukcyjnych.
Podsumowując, odpowiedni wybór betonu na prefabrykaty jest zadaniem wymagającym rozwagi. Jest bowiem ważnym czynnikiem dla solidnej i trwałej konstrukcji. Beton powinien cechować się przede wszystkim dobrze dobraną klasą ekspozycji, a więc optymalną wytrzymałością, współczynnikiem w/c, odpornością na warunki atmosferyczne a podczas produkcji powinien wykazywać minimalny skurcz plastyczny. W przypadku prefabrykatów nie należy oszczędzać na jakości betonu, gdyż może to prowadzić do powstawania wad konstrukcyjnych i skrócenia trwałości elementów.
Literatura
[1] ABC Betonu Stowarzyszenie Producentów Cementu, Dostępny w Internecie: https://www.polskicement.pl/abc-betonu/ (dostęp 27 września 2023 r.).
[2] Szruba M.: Nowoczesna prefabrykacja, Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, Lipiec – Sierpień 2016, str. 66-68. Dostępny w Internecie: http://www.nbi.com.pl/assets/NBI-pdf/2016/4_67_2016/pdf/20_Nowoczesna_prefabrykacja.pdf (dostęp 27 września 2023 r.).
[3] Adamczewski G., Woyciechowski P. Prefabrykacja betonowa. Część 5. Materiałowe aspekty produkcji, Builder, lipiec 2017, str. 70-74. Dostępny w Internecie: http://buildercorp.pl/wp-content/uploads/2017/06/prefabrykacja.pdf (dostęp 27 września 2023 r.).
[4] Jamroży Z. Beton i jego technologie Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2005
