ESTRIH IZRAĐEN OD LAKOG BETONA

ŠTO SU LAKI BETONI?

U građevinarstvu se kod gradnje objekata ili za proizvodnju nekih elemenata objekata koriste i laki betoni. Laki betoni su betoni niske prostorne mase, koji se pripremaju na tri načina:

1. uporabom lakih agregata,
2. uvođenjem velike količine zračnih mjehurića u svježu cementnu pastu s posebnim pjenilom,
3. dodavanjem aluminija u prahu i obradom u autoklavima.

Prvi se mogu nazvati i agregatnim betonima, a drugi pjenobetonima. Obje se vrste ugrađuju u svježem stanju, njeguju i stvrdnavaju na isti način kao i normalni betoni. Treća vrsta su porobetoni i ugrađuju se u industrijski izrađene elemente kao što su ploče, zidovi i slično, a kod nas ih znamo pod imenom ‘siporeks’.

Kao laki agregat se za izradu lakog betona koriste granule ekspandiranog polistirena ili izdrobljen otpadni stiropor, izdrobljena opeka, granule od elektrofilterskog pepela, granulirana otpadna guma, izdrobljena plastika, vermikulit, itd.

Agregatni betoni mogu imati prednost nad ostalim vrstama lakih betona radi niže cijene, boljih mehaničkih osobina i manjeg stezanja pa su doista zanimljivi, jer se mogu pripremiti i s otpadnim recikliranim materijalima poput izdrobljenog otpadnog stiropora,  slomljenih komadića opeke, otpadne gume ili plastike.

OSOBINE BETONA IZ GRANULIRANOG EKSPANDIRANOG POLISTIRENA

Postupak proizvodnje najviše upotrebljavanog lakog betona od granuliranog ekspandiranog polistirena (EPS – beton), kojega najčešće zovemo stiropornim betonom, tehnološki je jednostavan. Ono što je bitno za njegovu pripremu je uporaba pravog sastava i dodataka koji ne dopuštaju razdvajanje (segregiranje) svježe betonske mase, što znači izlučivanje lakih stiropornih granula iz mješavine svježeg betona. Ovim je postupkom moguća proizvodnja betona s vrlo širokim rasponom prostornih masa od 600 do 1600 kg/m³, odgovarajućih izolacionih i konstruktivnih svojstava, koje su prikazane u tabeli 1.

EPS laki betoni imaju dobra toplinsko – izolacijska svojstva, a kod mase volumena iznad 1000 kg/m³ i primjerene mehaničke osobine za konstruktivne namjene, premda su, slično ostalim betonima, krhki materijal. Dodavanjem polipropilenskih vlakana (PP vlakna) promjera od 0,1 mm do 0,5 mm i dužine do 30 mm, žilavost im se znatno povećava. Laki žilavi beton – pri čemu govorimo o EPS betonu mikroarmiranom s PP vlaknima (PP MEPS) – materijal je koji se zbog svojih osobina: težine, čvrstoće, žilavosti i trenutne toplinske izolacije te propusnosti pare vrlo često koristi u konstrukcijskim elementima kao što su npr. zidovi i podne konstrukcije, u kojima PP vlakna zamjenjuju čeličnu armaturu. Na taj način su riješeni problemi korozije armature i efekt Faradayevog kaveza. Žilavost se može ocijeniti po standardu ASTM C 1018 (skica 1). Ovisno o količini vlakana, moguće je dosegnuti indeks žilavosti I₃₀/I₁₀ = 3.0, što znači da je PP MEPS elastoplastičan laki beton visokih mogućnosti.

Druge fizikalne i mehaničke karakteristike, izmjerene na EPS betonu prostorne mase 1400 kg/m³, su:

• otpornost na zamrzavanje i otapanje u nazočnosti otapajućih soli (po HRN U.M1055) nakon 25 ciklusa: beton je otporan, a ispitivane površine su bez oštećenja,
• faktor otpora protiv difuzije vodene pare: m = 20 – 50 (u ovisnosti o vrsti čestica stiropora),
• koeficijent širenja pri 100%-noj relativnoj vlazi, pri čemu je testirani sloj bio opterećen nakon 28 dana: f = 1.22
• stezanje:

                                 kod relativne vlage             relativno stezanje

                                            90%              Þ               0.27

                                            75%              Þ               0.55

                                            33%              Þ               1.09

• koeficijent rastezanja pri povećanju temperature: a = 0.9 ´ 10^-5
• upijanje vode (pri kapilarnom usisavanju): A₁ = 0.54 [kg/m²h^1/2] , A₂₅ = 0.45 [kg/m²h^1/2]
• vodootpornost: otpornost na kišu (metoda IGH)  2 ´ 6 sati  Þ  015 [m]
• vatrootpornost: prema rezultatima testa uzorak MEPS betona, testiran po HRN U.J1.060, odgovara I. klasi
• koeficijent zvučne absorpcije a (u Kundtovoj cijevi):

pri frekvenciji   125 Hz        Þ    0.03
pri frekvenciji   500 Hz        Þ    0.066
pri frekvenciji 1000 Hz        Þ    0.37

TOPLINSKO-IZOLACIJSKI PODOVI

Po tradiciji se toplinsko – izolacijski podovi izvode kao plivajući podovi u većim slojevima. Na meki sloj, koji služi kao toplinska, a ponekad i kao zvučna izolacija, polaže se u stambenim i poslovnim prostorima estrih ove vrste, a u industrijskim prostorima, gdje su podovi opterećeniji, armirana betonska ploča. Meki sloj, koji se i sam steže, zahtijeva od tog estriha odnosno armirane ploče za prenošenje korisnih opterećenja veliku čvrstoću na savijanje. Pri tome je prije polaganja armature potrebno ugraditi i slojeve za izravnavanje i zaštitu (slika 2). Između izolacijskog sloja i estriha ili armirane betonske ploče obično se polaže klizni sloj, npr. polietilenska folija, koja mora umanjiti trenje zbog stezanja i rastezanja uslijed povećanja temperature. No, to povećava problem izvijanja, koji je posebno izražen na uglovima, uslijed čega dolazi do stvaranja pukotina i drobljenja betona, čim počne djelovati korisno opterećenje. Radi velike ukrućenosti mnogo puta estrih ili armirana betonska ploča nisu kompatibilni sa završnom oblogom pa se zato zahtijevaju minimalne čvrstoće koje moraju odgovarati marki MB 25 ili MB 30.

Laki betoni mogu u toplinsko – izolacijskim podovima preuzeti obje funkcije: i onu toplinske izolacije, a i nosivosti. U takvim sastavima podova korisna opterećenja u betonu prenose se pretežno putem napetosti uslijed pritiska i naprezanja na posmik (slika 3).

ESTRIH OD LAKOG BETONA

Estrih od PP MEPS betona prenosi korisno opterećenje na nosivu podlogu pretežno putem napetosti poda kroz jedan tanji izolacijski sloj od poliesterskog filca. Zbog manjeg modula elastičnosti i većeg rastezanja, mogućnost izvijanja estriha od PP MEPS betona – do koje dolazi kao posljedice stezanja radi neravnomjernog sušenja i hlađenja po presjeku betona – bitno je manja kod običnih estriha. To je potvrđeno brojnim mjerenjima na izvedenim podovima (slika 4). Zbog istog uzroka je znatno smanjen i rizik od nastajanja raspuklina, jer se estrih od PP MEPS betona kod mogućeg izvijanja i nakon korisnog opterećenja bolje prilagođava podlozi od običnog estriha. Mikroarmatura i okrugli oblik čestica stiropora doprinosi žilavom ponašanju betona i još dodatno smanjuje rizik od mogućeg širenja raspuklina.

Kako ne postoje prikladni standardi za dokazivanje osobina estriha izrađenog od MEPS betona, prednosti tog estriha vidljive su iz primjera izračunatih napetosti u pločama iz slika 2a) i 3a). Analiza napetosti je izvedena za korisno opterećenje s koncentriranom silom Q = 15.0 kN po Lohmeyeru.

Kod projektiranja i izvedbe estriha koriste se odredbe standarda DIN 18 560 i DIN 18 353. U oba su standarda predviđene čvrstoće na pritisak i savijanje, koje mora imati cementni estrih. Zahtijevana čvrstoća na pritisak za cementne estrihe bez završnog sloja je 20 Mpa, a ona sa završnim slojem 12 MPa, dok čvrstoća na savijanje mora biti ³ 4 MPa za estrihe bez završnog sloja i ³ 3 MPa za estrihe sa završnim slojem. Ove vrijednosti su ujedno mjerodavne i za dimenzioniranje nosivosti podova.

Iz gornje analize napetosti vidljivo je kako je napetost u estrihu od MEPS betona na razdjelnom sloju tri puta manja od napetosti u plivajućem cementnom estrihu na pločama od stiropora. Opterećenja poda zbog površinskih opterećenja su u oba slučaja očito beznačajna u slučajevima sa čvrstim podom. U našoj praksi se uvriježilo da se propisuje estrih minimalne tvrdoće 30 MPa, što najvjerojatnije proizlazi iz sljedeća dva razloga: (1) neizravno se propisuje veća tvrdoća na savijanje, i (2) neizravno se propisuje velika tvrdoća na rastezanje površinskog sloja radi sila posmika, koje nastaju u zoni kontakta podne obloge i estriha. Za projektiranje, izradu i dokaz kakvoće estriha od MEPS betona dostatno je da se propiše tvrdoća na savijanje  ³ 3 MPa, zajedno s tvrdoćom poda od ³ 10 MPa.

Slika 4:  Izvedba estriha od MEPS betona prostorne mase 1400 kg/m³ na razdjelnom sloju od poliesterskog filca.

Slično važi i za industrijske podove, koji su izvedeni od MEPS betona, s time da površina mora biti obrađena odgovarajućom polimernom preplastifikacijom (slika 5).

Slika 5:  Sloj od poliuretanske smole na toplinsko izolacijskom industrijskom podu od MEPS betona prostorne mase 1400 kg/m³.

Mjerenja zvučne izolacije i razine odjeka razdjelnih konstrukcija za različite montažne i monolitne sastave podova od MEPS betona dala su vrlo dobre rezultate.

Andrej Zajc, Velimir Ukrainczyk, IRMA, Ljubljana