Posadzki

przemysłowe

Część III

Obliczanie posadzek przemysłowych

Istnieje wiele teorii do obliczania posadzek przemysłowych. Najbardziej
popularna jest teoria Westergarda (rozwiązanie liniowo-sprężyste) i teoria
Meyerhofa (rozwiązanie plastyczne oparte na liniach załomów).

Obciążenia

Na posadzki przemysłowe oddziaływać mogą następujące obciążenia

- użytkowe punktowe lub powierzchniowe,

- temperatura i skurcz,

- mechaniczne,

- agresywne chemicznie.

Obciążenie użytkowe punktowe

Obciążenie użytkowe punktowe jest podstawowym rodzajem obciążeń
posadzek przemysłowych. Obejmuje ono obciążenie od środków transportu
wewnętrznego oraz regałów wysokiego składowania.

Pozycja

Masa pojazdu

[t] (wózki

podnośnikowe)

Dopuszczalne

obciążenie

zmienne [t]

Max. nacisk

[kN]

na oś

Max. nacisk

[kN]

na koło

1
2
3
4
5

23.6
15.6
10.4

5.2
3.0

10.0

6.3
4.0
1.6

0.63

236
156
104

52
30

118

78
52
26
15

Pozycja Samochody

ciężarowe

Dopuszczaln

e obciążenie

zmienne [t]

Max. nacisk

[kN]

na oś

Max. nacisk

[kN]

na koło

furgonetka

ciężarowy

lekki

ciężarowy

średni

ciężarowy

ciężki

2.8

6.0

8.0

15.0

100

7.5

22.5

27.5

50.0

Maksymalne naciski od kół samochodów ciężarowych

Pojazd

Masa pojazdu

[t]

Udźwig

pojazdu

[t]

Obciążenie na

oś [kN]

Obciążenie na

koło [kN]

Sztaplarka

bardzo ciężka

ciężka

średnia

lekka

Samochód

ciężarowy

Sztaplarka

kontenerowa

Helikopter

35
13

3.5
2.5

60
30
12

6
3

1.5

2.5

0.6

300
120

65
30
20

200
130
100

80
40
20
60

150

32.5

15
10

100

65
50
40
20
10
30

Maksymalne naciski od kół różnych pojazdów

Obciążenie termiczne

Na  skutek  różnic  temperatury  między  górną  a  dolną  powierzchnią  płyty,  płyta
mogłaby  się  swobodnie  odkształcać,  gdyby  nie  przeszkadzały  jej  więzy  (styk  z
podłożem  gruntowym  i  połączenie  między  sąsiednimi  płytami).  Na  skutek  tych
więzów powstają w płycie naprężenia.

Odkształcenia termiczne wynikające z dobowych zmian temperatury mogą być
dwojakiego rodzaju (jednorodne i niejednorodne).

TL 10

15 6000 0.9

∆

α ∆

−

⋅

b t

temp

α ∆

b t

temp

1.5

∆

Jednorodne odkształcenia występują w przypadku, kiedy element poddany zostanie
jednakowemu polu temperaturowemu. Powolny i równomierny wzrost lub spadek
temperatury  wywołuje  jednorodne  pole  temperatur  i  odkształceń  na  wysokości
przekroju,  któremu  towarzyszy  zwiększenie  albo  skrócenie  jej  długości.
Wydłużenie  termiczne  jednorodne  wywołuje  przemieszczenie  podłużne,  które  dla
długości boku pola posadzki L=6 m, zmian temperatury

∆

T=15

C (ogrzewana hala

przemysłowa) i współczynnika rozszerzalności cieplnej betonu

=10

-5

C wynosi

w płycie:

Dla nawierzchni zadaszonych (

∆

T=50

C) przemieszczenie podłużne wynosi 3.0 mm.

Naprężenia termiczne od równomiernego przyrostu temperatury można także
obliczyć oddzielnie dla środku płyty

i naroża:

– moduł sprężystości betonu i

- współczynnik pełzania betonu.

Jeżeli posadzka może się przemieścić (dzięki warstwie poślizgowej z dwóch
warstw folii polietylenowej), to nie powstaną żadne naprężenia termiczne.

Trudniejsze  zagadnienie  ma  miejsce,  jeżeli  zmiana  temperatury  występuje  na
wysokości płyty. Dolna część jest w warunkach mało zmiennych, natomiast górna
zależy  od  temperatury  środowiska  nadposadzkowego.  Różnica  temperatur  na
wysokości  wywołuje  naprężeni  termiczne  i  cała  posadzka  ma  tendencję  do
odkształceń  (paczenia  się).  Wpływ  temperatury  jest  szczególnie  silny,  jeżeli  w
warstwach dolnych posadzki są elementy grzejne.

Odkształcenia posadzki (paczenie) od temperatury

Naprężenia wywołane paczeniem się płyt betonowych (w wyniku
niejednorodnych odkształceń) można obliczyć według wzorów Bradbury’ego:
-

dla środka płyty w kierunku L i B

b t

( C

C )

2( 1

)

α ∆

−

b t

( C

C )

2( 1

)

α ∆

−

-dla krawędzi równoległej
do L i B

kLt

L b t

C E

∆

kBt

B b t

C E

∆

dla naroży

kLt

kBt

3(1

)

T a

∆

−

gdzie

– wymiary płyty,

– moduł sprężystości betonu,

- współczynnik

Poissona dla betonu (

=0.2),

=10

-5

[1/

C],

∆

– różnica temperatury między

górną i dolną powierzchnią płyty,

, C

– współczynniki zależne od wymiarów

płyty

i promienia sztywności

l , a

– promień równoważnej powierzchni

zastępczej koła powierzchni styku obciążenia naroża równy

l 0.6h

Współczynniki

w zależności od

l i

B/l

B/l według Bradbury’ego

Długość płyty L w

stosunku

do grubości h

L/B

[N/mm

]

≤

34h

≥

41h

≤

30h

≤

37h

≤

1.25

≤

1.25

>1.25

=0.015(L-0.4)

=16.3h

=0.019(L-0.4)

=16.3h

Wielkości naprężeń termicznych

(wg niemieckich przepisów )

Obciążenie skurczowe

W  praktyce  jedną  z  najczęściej  spotykanych  przyczyn  uszkodzeń  posadzek  są
zjawiska  skurczowe,  którym  często  towarzyszy  występowanie  zarysowań  czy
paczenia  się  płyt.

Skurczem nazywamy zmniejszanie się objętości zaprawy czy

betonu w wyniku fizyczno-chemicznego ubytku wody.

W zależności od przyczyn

zmniejszania się wilgotności betonu rozróżnia się:

•

skurcz fizyczny

powodowany wyparowaniem nadmiaru wody. Ze względu na

konieczność uzyskania wymaganej urabialności do mieszanki betonowej dodaje się
więcej wody niż wymaga tego hydratacja cementu. Część wody wyparowując
powoduje zmniejszenie objętości betonu. Jest to skurcz częściowo-odwracalny,

•

skurcz chemiczny

(kontrakcja) powstaje w wyniku związania przez składniki

cementu  pewnej  ilości  wody.  Cement  portlandzki  wiąże  chemicznie  wodę  w  ilości
18–24%  swojej  masy.  Z  uwagi  na  to,  że  produkty  hydratacji  mają  mniejszą
objętość niż materiały wyjściowe (składniki fazowe i woda), to procesy te powodują
pozorne  zmniejszenie  ilości  wody  (np.  produkty  powstające  przy  hydratacji
glinianu  trójwapniowego  C

A mają objętość o około 23.8% mniejszą od objętości

materiałów wyjściowych). Jest to skurcz nieodwracalny.

Skurcz powoduje powstanie naprężeń skurczowych. Jeżeli naprężenia te
osiągną wytrzymałość betonu na rozciąganie to powstają rysy.

Skurcz zależy od wilgotności środowiska, wymiarów elementu, składu betonu i
klasy  betonu.  Im  większa  ilość  cementu  i  wyższy  stosunek  w/c,  tym  większy
skurcz . Wartość skurczu swobodnego wynosi według normy niemieckiej 0.03-
0.06%.

Skutki  skurczu  ogranicza  się  stosując  zbrojenie  (np.  odkształcenie  skurczowe
dla  elementów  żelbetowych  wynosi  około  10

-5

, a dla elementów z

fibrobetonu około 20

-5

Wpływ zawartości wody i cementu na skurcz betonów i zapraw dla różnych

w/c

Wpływ wilgotności otoczenia na skurcz

Skurcz

Konsysten

cja

Warunki twardnienia

32·10

-5

plastyczna

beton na zewnątrz

40·10

-5

półciekła

beton na zewnątrz

46·10

-5

plastyczna beton w suchym powietrzu

58·10

-5

półciekła

beton w suchym powietrzu

Skurcz podstawowy według DIN

*Uwaga: w przypadku fibrobetonu do obliczeń przyjmuje się ε

=20·10

-5

Położenie elementu

Średnia wilgotność

powietrza [%]

Skurcz

w wodzie

w bardzo wilgotnym

powietrzu

na wolnym powietrzu

(zwykłe warunki)

w suchym powietrzu

(suche pomieszczenia)

-10

-5

Wpływ wilgotności i położenia elementu na skurcz

Współczynnik

zmian skurczu w czasie dla posadzek o różnych grubościach

Ze względu na czas rozwoju zjawisk skurczowych (czas ich pomiaru) rozróżnia
się:

• skurcz plastyczny, występujący w czasie wiązania i pierwszych godzin
twardnienia mieszanki betonowej (w okresie do 10 godzin po zarobieniu
składników betonu),

• skurcz krótkoterminowy występujący do 12–14 godzin po zarobieniu
składników,

• skurcz efektywny (sumaryczny skurcz chemiczny i fizyczny określony w
umownym okresie czasu),

• skurcz końcowy (skurcz przyjmowany w obliczeniach) w praktyce jest to
wielkość skurczu po 2-3 latach w zależności od składu betonu i jego pracy w
warunkach eksploatacyjnych.

Według Normy PN-B-03264/2002 „Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone”
odkształcenie wywołane skurczem betonu określa się jako sumę dwóch składników:

( , )

( )

t t

gdzie pierwszy składnik jest opisany jako odkształcenie od wysychania betonu w
wyniku migracji cząstek wody, a drugi składnik jako odkształcenie spowodowane
skurczem autogenicznym narastającym w stosunkowo krótkim czasie po ułożeniu
betonu.

Odkształcenie skurczowe spowodowane wysychaniem określa się ze wzoru:

( , )

(

)

t t

ε β

−

gdzie

sd.,

∞

– końcowe odkształcenie od wysychania,

ds.

(t-t

) – funkcja przyrostu

skurczu w czasie, t – wiek betonu (w dniach), t

– wiek betonu na początku skurczu

(w dniach

Końcowe  odkształcenie  od  wysychania  zależy  od  rodzaju  cementu,  wilgotności
względnej powietrza i średniej wytrzymałości betonu na ściskanie:

[160

(90

)] 10

−

( )

0.2

( ) 1

−

= −

Odkształcenie spowodowane skurczem autogenicznym jest równe

gdzie

ds.,

∞

– końcowe odkształcenie skurczu,

(t)- funkcja określająca przyrost

skurczu autogenicznego w czasie

Dla klasy betonu C12/15, końcowe odkształcenia skurczowe od wysychania
wynoszą 6.9% (RH=50%) 3.9% (RH=80%) oraz końcowy skurcz autogeniczny
0.1%.

Dla klasy betonu C50/60, końcowe odkształcenia skurczowe od wysychania
wynoszą 4.3% (RH=50%) i 2.4% (RH=80%) oraz końcowy skurcz
autogeniczny 1.0%.

Ze względu na rodzaj odkształceń rozróżnia się:

•

skurcz jednorodny

zachodzi on mniej więcej równomiernie na całej grubości

elementu (powoduje zmniejszenie jego wymiarów),

•

skurcz niejednorodny

występuje przy zróżnicowanej wilgotności betonu na

grubości płyty (powoduje spaczenie elementu).

Skurcz jednorodny

skurcz  jednorodny  powoduje  skrócenie  elementu.  Swobodnemu  odkształceniu
przeszkadzają  siły  tarcia  na  dolnej  powierzchni  płyty,  w  wyniku  czego  w
elemencie  pojawiają  się  naprężenia  rozciągające,  wielkość  których  można
wyznaczyć z zależności:

p L

gdzie p – obciążenie długotrwałe [kN/m], L, B, h – długość, szerokość, grubość
płyty [m],

- współczynnik tarcia płyty o podłoże.

Podbud
owa

Warstwa
poślizgu

Współczynnik tarcia

pierwotn

Wtórny

żwir

brak

1.4÷2.1

1.3÷1.5

piasek

brak

0.9÷1.1

0.6÷0.8

piasek

folia

0.5÷0.7

0.3÷0.5

beton

1 warstwa

folii

0.8÷1.4

0.6÷0.8

beton

2 warstwy

folii

0.6÷1.0

0.3÷0.5

Skurcz niejednorodny

W praktyce mamy najczęściej do czynienia ze skurczem niejednorodnym,

zwłaszcza w przypadku posadzek pływających. Warstwy folii na której wykonuje

się podkład uniemożliwiają przenikanie wody z elementu do podłoża, co powoduje

zróżnicowanie wilgotności na wysokości elementu. Element wysycha tylko w

wyniku parowania odbywającego się z jego górnej powierzchni. Różnice

wilgotności górnej i dolnej powierzchni płyty powodują jej wypaczenie

(podniesienie się jej krawędzi). W przypadku betonu o konsystencji plastycznej do

obliczeń należy przyjmować wielkość

Δε

odpowiadającą 50%

Δε

, pozostałe 50%

to skurcz jednorodny.

Wyznaczając naprężenia występujące w posadzce przy działaniu skurczu

niejednorodnego należy uwzględnić również inne oddziaływania, a przede

wszystkim:

wszystkim:
-

naprężenia termiczne powodowane ciepłem uwodnienia betonu jak i zmianami

temperatury otoczenia. Przy oziębianiu powierzchni posadzki odkształcenia

termiczne sumują się z odkształceniami skurczowymi,

termiczne sumują się z odkształceniami skurczowymi,
-

ciężar własny płyty plus obciążenie zewnętrzne, powodujące zmniejszenie strzałki

wygięcia.

Wielkość  skurczu  niejednorodnego,  jak  i  wywołanych  przez  niego  naprężeń
określa  się  wychodząc  z  założenia,  że  różnice  odkształceń  górnej  i  dolnej
powierzchni  płyty  powodują  jej  wypaczenie,  czyli  uniesienie  jej  krawędzi.
Strzałkę tego wygięcia wylicza się z zależności:

128

∆

⋅

−

gdzie L i d – odpowiednio długość i grubość płyty, Δε

– różnica odkształceń górnej i

dolnej powierzchni płyty, q – ciężar własny płyty i obciążenie zewnętrzne oraz EJ –
sztywność.

Naprężenia skurczowe niejednorodne w płycie można także
oszacować na podstawie Równ. Bradbury’ego dla odkształceń
temperaturowych podstawiając zamiast odkształcenia od temperatury

∆

T wartość odkształcenia skurczowego betonu

Aby nie powstały rysy na powierzchni betonu, suma naprężeń
rozciągających od obciążeń, skurczu i temperatury w danym
przekroju nie może przekroczyć wytrzymałości betonu na
rozciąganie

Wykonawstwo normalne N (otwarte hale)

Oddziaływanie

Częściowy współczynnik

bezpieczeństwa

Sumaryczny

współczynnik

bezpieczeństwa

Naprężenie

dopuszczalne

Obciążenie

Temperatura

Skurcz

1.2
1.3
1.2

1.9

1.0-2.1 N/mm

Wykonawstwo specjalne S (zamknięte hale)

Oddziaływanie

Częściowy współczynnik

bezpieczeństwa

Sumaryczny

współczynnik

bezpieczeństwa

Naprężenie

dopuszczalne

Obciążenie

Temperatura

Skurcz

1.2
1.1
1.1

1.45

1.4-2.8 N/mm

Współczynniki bezpieczeństwa

Zasady obliczeń

W  najprostszych  modelach  obliczeniowych  przyjmuje  się  płytę  posadzki  jako
izotropowy  materiał  liniowo-sprężysty  spoczywający  na  sprężystym  podłożu
gruntowym (na tzw. podłożu Winklera) z pominięciem naprężeń stycznych.
Przy  małej  wielkości  siły  płyta  odkształca  się  w  zakresie  liniowo-sprężystym.  W
miarę  zwiększania  obciążenia  rośnie  wartość  momentu  i  naprężenia  rozciągające
na dolnej powierzchni osiągają wytrzymałość betonu na rozciąganie przy zginaniu.
Powoduje to powstanie rys o kierunkach promieniowych w miejscu przyłożenia siły
skupionej.  Wraz  z  powstaniem  rys  zmniejsza  się  sztywność  płyty.  Dalszy  wzrost
momentu  powoduje  wzrost  naprężeń  ściskających  na  górnej  powierzchni  płyty  i
powstanie tam rys o kształcie kolistym.

Wielkość momentu w płycie zwiększa się ze

wzrostem jej sztywności i zmniejszaniem się sztywności podłoża gruntowego.

Rozkład momentów w płycie na sprężystym

podłożu pod obciążeniem skupionym

–

duże

a/l

– małe

a/l

– moment

rysujący,

- moment zginający niszczący,

– pojawienie się rys

Podłoże gruntowe uważa się za sprężyście podatne, jeżeli wielkość naprężenia

w dowolnym punkcie podłoża jest proporcjonalna do wartości osiadania w w tym
punkcie.

k w

gdzie

oznacza współczynnik pionowej podatności podłoża (inaczej współczynnik

reakcji podłoża). Współczynnik ten może być obliczony z zależności

0.83h

gdzie E

oznacza moduł odkształcenia gruntu, E

- moduł sprężystości betonu,

h - grubość płyty.

[MPa]

k [MN/m

]

10
50
90

150
210
270

1.96

16.73
36.64
72.40

113.40
158.53

W zależności od poziomu intensywności obciążenia posadzki wyróżnia się 3
przypadki:
1) siły skupione Q

≤

100 kN przy naciskach od kół q

≤

1 MPa,

2) siły skupione Q<100<250 kN przy naciskach od kół q=2-4 MPa,
3) siły skupione Q

≥

250 kN przy naciskach od kół q=4-7 MPa.

Jeżeli wózki mają koła pneumatyczne, to naciski należy zwiększyć mnożąc je przez
m=q

0.5

. Dla obciążeń Q<100 kN i q<1.0 MPa, grubość płyty h może być wyznaczona

na podstawie Rys.

Naprężenia zginające w betonowych podkładach (

– grubość płyty betonowej

podkładu )

Dla obciążeń z zakresu 100-250 kN stosujemy beton minimum B35 lub B40.
Dla obciążeń większych niż 250 kN zachodzi konieczność zbrojenia
sprężonego lub zastosowania okładzin z płyt stalowych.

Obliczenia naprężeń metodą Westergaarda

Metoda ta została przedstawiona w 1926 roku. Rozwiązanie bazuje
na  przyjęciu  liniowo-sprężystej  pracy  jednorodnej,  izotropowej
płyty,  gdzie  reakcja  podłoża  ma  jedynie  składową  pionową
proporcjonalną  do  ugięcia  płyty,  a  podłoże  stanowi  ośrodek
sprężysty  charakteryzowany  współczynnikiem  sprężystości  k
zwanym  modułem  reakcji  podłoża.  Naprężenia  rozciągającego  na
dolnej powierzchni płyty oblicza się:

dla dowolnego obciążenia ciągłego

1 1

max

0.168q

= −

max

2 2

1.008q

E l

E h

λ =

q –

obciążenie ciągłe,

=1.5 – współczynnik obciążeniowy

–grubość płyty,

– promień sztywności

od obciążeń pojazdami

Naprężenia od wszystkich kół są zsumowane ze sobą:
-

naprężenie w punkcie 1 od koła nr 1

f 1

E h

0.275( 1

)

P(log

0.436 )

−

1 1

P – obliczeniowe obciążenie (

=1.5),

p – ciśnienie w kole,
r – promień powierzchni kontaktu.

- naprężenie w punkcie 1 od koła nr 2

f 2

6 P

(

)

- współczynnik zależny od s/l (s – rozstaw kół)

Z sumy naprężeń od poszczególnych kół oblicza się naprężenie całkowite:

f 1

f 2

f 1

E h

0.529( 1 0.54 )

(log

0.71)

−

f 1

3.36 P

( 1

)

0.925 0.22

−

W przypadku obciążenia krawędzi płyty

W przypadku obciążenia naroża

Dla obciążeń od 4 kół naprężenia od koła trzeciego i czwartego są
obliczane podobnie. Najczęściej dwa koła są traktowane jak jedno
obciążenie. Jeżeli koła są w jednej linii w zasięgu s<2r+h to:

- naprężenie od pierwszego koła w punkcie 1 (pod kołem 1):

f 1

E h

0.316 P

(log

0.436 )

−

- naprężenie od drugiego koła w punkcie 1 (pod kołem 1):

f 2

6 P

- naprężenie od trzeciego i czwartego koła w punkcie 1 (pod kołem 1):

f 2

12P

Rozstawy kół s

s s

. (13.49)

Obciążenie punktowe od regałów:
-

punktowe

f 1

E h

0.275( 1

)

P(log

0.436 )

−

( A 2.4h )

r 1.75h

Dla podpory o powierzchni A i promieniu r:

- naprężenie dla punktu pierwszego od obciążenia P

oddalonego o s

f 2

6 P

- naprężenie dla punktu pierwszego od obciążenia P

oddalonym o s

f 3

6 P

Całkowite naprężenie jest równe:

f 1

f 2

f 3

Obliczenia naprężeń metodą Meyerhofa

Metoda ta polega na analizie płyty w stanie plastycznym zakładając powstanie
promieniowych i obwodowych przegubów plastycznych (tzw. linii załomów).
Kryterium wyczerpania nośności jest pojawienie się rysy kolistej na górnej jej
powierzchni.

Obciążenie niszczące P

(jedna siła skupiona) oblicza się według wzorów:

- dla środka płyty

6[ 1 (

)]M

- dla krawędzi swobodnej płyty

3.5[1 (

)]M

- dla naroża płyty

2.0[1 (

)]M

E h

12( 1

−

e,3

[ 1 (

)][

]

100

bh / 6

, (13.59)

lub

e,3

100

e,3

P P ( 1

) P ( 1

)

1.5l

100[

f h [ 1

]

−

e,3

P P ( 1

) P ( 1

)

1.5l

100[

f h [ 1

]

−

e,3

P P ( 1

) P ( 1

)

1.5l

100[

f h [ 1

]

−

e,3

P P ( 1

) P ( 1

)

1.5l

100[

f h [ 1

]

−

W przypadku trzech i więcej obciążeń przyjmuje się za R

e,3

najbardziej

niekorzystny wynik:

W przypadku obciążenia krawędzi płyty należy rozpatrzyć 2 przypadki:

dwa obciążenia w linii równoległej do krawędzi płyty oraz dwa obciążenia

w linii prostopadłej do krawędzi płyty.

W przypadku obciążenia działającego na krawędzi płyty dla

s/l

>1.5 nie

uwzględnia się wpływu obciążenia od pozostałych kół.

Rys. przedstawia wykres zginanej płyty fibrobetonowej na podłożu

sprężystym z badań w Wielkiej Brytanii. Obciążenie przyłożone było w

środku płyty 3

0.15 m

na powierzchni 100

100 mm

. Wyniki badań

porównano z obliczeniami według metody Westergaarda, Meyerhofa oraz

Rao i Singha (rozwiązanie plastyczne z uwzględnieniem sił ścinających) dla

wytrzymałości betonu na ściskanie 60 MPa, wytrzymałości betonu na

rozciąganie przy zginaniu 6.15 MPa, modułu sprężystości betonu 36 GPa i

współczynnika wytrzymałości równoważnej

e,3

=0.60.

Porównanie wyników pokazuje, że:

a) siła niszcząca doświadczalna (380 kN) była 4.5 razy większa niż
maksymalna siła wyznaczona według teorii Westergaarda (84.2 kN),

b) siła niszcząca doświadczalna (380 kN) była 3.0 razy większa niż siła
niszcząca według teorii Meyerhofa (256 kN),

c) siła niszcząca doświadczalna (380 kN) była 1.3 razy większa niż siła
niszcząca według teorii Rao i Singa (288 kN),

d) siła niszcząca według teorii Rao i Singha (288 kN) była 3.4 razy większa niż
siła maksymalna według teorii Westergaarda (84.2 kN),

e) zależność między obciążeniem i ugięciem płyty była liniowa do poziomu
obciążeń odpowiadającego 2.1-krotności siły maksymalnej według teorii
Westergaarda,

f) siła odpowiadająca pojawieniu się pierwszych zarysowań (260 kN) była
zbliżona do siły niszczącej według teorii Meyerhofa (256 kN).

Wyniki doświadczeń pokazują więc, że model liniowo-sprężysty stanowi
zdecydowanie zbyt konserwatywną ocenę nośności płyt fibrobetonowych.

Zależności  wyprowadzone  przez  Meyerhofa  stanowią  podstawę  metody
wymiarowania  płyt  z  fibrobetonu  przyjętej  w  angielskich  wytycznych
projektowania  posadzek  przemysłowych.  Metodę  tą  stosuje  się,  gdy
f

>0.3f

Częściowy współczynnik bezpieczeństwa dla betonu i fibrobetonu wynosi
1.5, a współczynniki bezpieczeństwa dla obciążeń są równe 1.2 (statyczne) i
1.6 (dynamiczne). W stanie granicznym użytkowania częściowe
współczynnik bezpieczeństwa są równe 1.0.

Obliczenie według normy amerykańskiej ACI 302

Norma amerykańska ACI STANDARD 302 zawiera monogramy do
projektowania grubości płyty nośnej w zależności od rodzaju obciążenia.

Projekt  posadzki  obciążonej  wózkami  widłowymi  wymaga  określenia
maksymalnego  nacisku  na  oś,  odstępu  między  kołami,  powierzchni  styku  osi
najbardziej  obciążonych,  modułu  reakcji  podłoża,  wytrzymałości  betonu  na
rozciąganie  przy  zginaniu.  W  zależności  od  obciążenia  należy  przyjąć
odpowiednie  współczynniki  bezpieczeństwa  (1.5-2.0  dla  nawierzchni
przemysłowych i handlowych).

Dla wózka widłowego o obciążeniu osi 112.5 kN, rozstawie kół 94 cm, ilość

kół 2, ciśnieniu w kołach 0.8 MPa, efektywnej powierzchni kontaktu kół z

podłogą (112.5/2)/0.8=0.07 m

, module reakcji podłoża k=27 MPa/m,

wytrzymałości betonu na rozciąganie przy zginaniu 4.4 MPa,

współczynniku bezpieczeństwa 2, grubość płyty wynosi 20 cm.

Dylatacje

Szwy  robocze  i  szczeliny  skurczowe  oraz  szczeliny  dylatacyjne  wokół  ścian  i
słupów  występują  w  każdej  nawierzchni  przemysłowej.  Stosuje  się  je  w  celu
zapobiegania  powstawania  pęknięć  i  zarysowań  wskutek  oddziaływań
skurczowo-termicznych  i  technologicznych.  Odstęp  między  szczelinami
dylatacyjnymi  zależy  od  wahań  temperatury,  skurczu  betonu,  wilgotności
betonu, własności mechanicznych betonu, stopnia modyfikacji betonu i rodzaju
podłoża. Odstęp ten L

może być określony z warunku:

1.4(

)

ctg

f h

h f

gdzie

ctg

– wytrzymałość betonu na rozciąganie przy zginaniu,

– grubość

płyty,

- ciężar objętościowy betonu,

– współczynnik tarcia płyty po

podłożu gruntowym ,

– kohezja podłoża gruntowego

Podłoże gruntowe

f [-]

c [kN/m

]

Grunt gliniasto-

piaszczysty

Piasek

Tłuczeń

Szlaka wielkopiecowa

Warstwa izolacyjna z

papieru wodoszczelnego

1.0

0.7
1.2
0.8
0.9

30
20
90
50

Grubość

płyty h

[m]

ctg

=1.5

MPa

ctg

=2.37

MPa

ctg

=3.5

MPa

0.15
0.20
0.25
0.25

2.2
2.9
3.5
4.2

3.5
4.5
5.6
6.6

5.1
6.7
8.3
9.8

Odstęp L

między szczelinami dylatacyjnym dla różnych

wytrzymałości na rozciąganie betonu

Warunki wykonywania posadzki

Odległość pomiędzy szczelinami

L – długość płyty [m]

B – szerokość płyty [m]

h – grubość płyty [m]

Posadzki wykonywane na

zewnątrz

L<6 m

L≤33h przy L/B≤1,5

L≤30h przy L/B>1.25 do

L/B≤1.5

Posadzki wykonywane w

otwartych halach przy

wykonawstwie N

L≤8 m

Posadzki wykonywane w

zamkniętych halach przy

wykonawstwie S

L≤12 m

Zalecane odległości szczelin w podkładach (wg przepisów niemieckich)

Wykonawstwo N (normalne) oznacza normalną temperatura otoczenia i normalną

pielęgnacja betonu, a wykonawstwo S (specjalne) to ilość wody zarobowej nie

większa niż 165 l/m

, szczególnie troskliwa ochrona powierzchni betonu przed

wysychaniem (wskutek nasłonecznienia, przeciągów itp.) i podwyższonymi

temperaturami, dwukrotnie dłuższa pielęgnacja betonu niż wymagają tego normy

dla określonego rodzaju cementu.

Rozróżnia

się

następujące

rodzaje

szczelin:

•

dylatacyjne,

•

stykowe (robocze),

•

pozorne.

Szczeliny dylatacyjne

Szczeliny  dylatacyjne  zlokalizowane  są  wzdłuż  lub  wokół  elementów
konstrukcyjnych  o  silnie  zróżnicowanych  obciążeniach.  Wykonuje  się  je  jako
pionowe rozwarcia podkładu o szerokości 15-20 mm przebiegające przez całą jej
wysokość.  Dla  nacisków  kół  na  posadzkę  P>35  kN  szczeliny  powinny  być
dyblowane (dyble zapewniają przeniesienie sił krawędziowych lub narożnych na
płyty  sąsiednie  zapobiegając  klawiszowaniu  i  zabezpieczają  pracę  połączenia
dylatacyjnego przed niejednorodnym odkształceniem płyt sąsiednich). Trzpienie
dybli należy wykonać ze stali gładkiej A-0 i A-I o średnicy 25 mm i długości 500
mm (2-3 dyble na 1 mb). Powinny być pokryte powłoką tworzywa sztucznego, a
na  jednym  końcu  osadzone  w  nasadzce  tulejowej  z  PCV  lub  owinięte  folią  aby
zapewnić im przesuw poziomy. Przy słupach należy przyjąć prosty układ szczelin
dylatacyjnych.

Szczelina dylatacyjna: 1 – tuleja, 2 – dybel, 3 - kit

dylatacyjny, 4 – wałek z gąbki, 5 – wypełnienie (np.

wełna mineralna)

Szczeliny stykowe (robocze)

Zależą  od  technologii  wykonywania  płyty  betonowej.  Przy  betonowaniu
powierzchni  o  grubości  płyty  powyżej  18-20  cm  z  zastosowaniem  układania
pasowego  stosuje  się  wpusty.  Szerokości  pasów  przyjmuje  się  w  granicach  6-
7.5  m,  natomiast  wykończenie  górnej  części  szczeliny  może  być  wykonane  w
styku obu pasów w postaci nacięcia. Jeżeli szerokości pasów są większe niż 8 m
i  obciążenie  P>35kN  stosuje  się  kotwy  (dyble  bez  nasadek  tulejowych).  W
metodzie  wielkich  płaszczyzn  na  szwach  roboczych  dzielących  od  siebie  pola
wykonane  jednego  dnia  stosuje  się  wyłącznie  dyble.  W  metodzie  szerokich  i
długich pasów, pasy maja szerokość około 6 m i stosuje się wtedy dyble ze stali
gładkiej  o  długości  400-500  mm  co  300  mm  umieszczone  w  jednej  trzeciej
przekroju  (dybluje  się  co  trzeci pas).  Jako  dyble  służą  te  same  pręty  co przy
kotwieniu płyt ale są owinięte paskiem folii utwierdzonym taśmą klejącą. Dla
nawierzchni o grubości mniejszej niż 17 cm należy stosować pręty o średnicy
12 mm, a dla większych grubości pręty o średnicy 18 mm w osłonie z tworzyw
sztucznych.

Szczelina robocza z wpustem:

a) deskowanie, b) połączenie dwóch

sąsiednich podkładów

Szczeliny pozorne

Szczeliny  pozorne  (skurczowe)  nacinane  są  piłą  diamentową  na  głębokość  rzędu  1/3-1/4
grubości  podkładu.  Nacięcia  (zwykle  o  szerokości  3-4  mm)  wykonuje  się  w  zależności  od
temperatury  otoczenia  po  8  –  48  godz.  po  wykonania  podkładu,  możliwie  wcześnie,  ale  w
chwili kiedy  beton na tyle  zwiąże,  że  piła  nie  wyrywa już ziaren kruszywa. Mniej  więcej po
czterech dniach szczeliny poszerza się, w halach gdzie wahania temperatury nie przekraczają
15

C (np. ogrzewane supermarkety i hale produkcyjne) do szerokości 6 mm na głębokość

około 20 mm. Celowym zabiegiem, zabezpieczającym krawędzie szczeliny przed
wykruszaniem się jest ich frezowanie pod kątem 45

. Szczelinę wypełnia się kitem

dylatacyjnym po kilku miesiącach od jej wykonania. Termin wypełnienia szczeliny pozornej
zależy od: wymiarów płyty, rozwoju skurczu w czasie, granicznych zmian temperatury
podkładu oraz rodzaju stosowanego kitu dylatacyjnego. Do czasu wykonania właściwego
wypełnienia szczeliny kitem, szczelinę zabezpiecza się prefabrykowaną wkładką (np. wkładka
Baufix). W praktyce prefabrykowane wkładki są często ostatecznym wypełnieniem szczeliny.

Przyjmuje się następujące rozkłady szczelin pozornych:

•przy wykonawstwie płyty metodą pasmową odległości pomiędzy szczelinami
wynoszą około 6.0 m (przy obciążeniu P>35 kN należy stosować dyblowanie),

• przy wykonawstwie płyty metodą betonowania powierzchniowego należy
przyjmować podział na pola o długości zbliżonej do szerokości L/B=1-1.5 (przy
obciążeniu P>35 kN należy stosować dyblowanie).

W Polsce najczęściej stosowanymi kitami dylatacyjnymi w posadzkach są:

- kity poliuretanowe

kity poliuretanowe

, jedno- lub dwuskładnikowe w postaci past lub płynne

(np. Maflex). Charakteryzują się dobrą elastycznością, ograniczoną

odpornością chemiczną, dobrą przyczepnością do betonu, odpornością na

wahania temperatury, a ponadto mają krótki czas utwardzania,

- kity tiokolowe

kity tiokolowe

, jedno- lub dwuskładnikowe w postaci past lub płynne (np.

Thioflex). Charakteryzują się doskonałą elastycznością i odpornością na

starzenie, bardzo dobrą przyczepnością do różnych materiałów budowlanych

i odpornością mikrobiologiczną. Kity te są odporne na działanie wielu

czynników chemicznych,

- kity epoksydowe

kity epoksydowe

, dwuskładnikowe masy w postaci past lub płynów. Mają

bardzo dobrą przyczepność do wielu materiałów budowlanych, niski moduł

odkształcalności, bardzo dobrą odporność chemiczną oraz dużą trwałość,

- kity silikonowe

kity silikonowe

, są szybko utwardzalnym materiałem uszczelniającym.

Reagując z wilgocią z powietrza utwardzają się tworząc elastyczną i trwałą

masę uszczelniającą,

- kity hybrydowe

kity hybrydowe

, które charakteryzują się najkorzystniejszymi cechami

różnych kitów. Dostępne są hybrydy epoksydu i poliuretanu oraz tiokolu i

poliuretanu.

Profile

dylatacyjne

Posadzki bezdylatacyjne

Naprężenia skurczowe zarówno powodowane skurczem jednorodnym jak i niejednorodnym
są naprężeniami rozciągającymi. Powstawaniu zarysowań skurczowych jak i paczeniu się płyt
podkładu można zapobiec wprowadzając w górne części lub na całej grubości płyt naprężenia
ściskające.  Wprowadzenie  w  płyty  specjalnych  cięgien  sprężających  jest  zabiegiem  bardzo
pracochłonnym  oraz  kosztownym.  W  Politechnice  Lubelskiej  opracowano  metodę
wprowadzania  wstępnego  samonaprężenia  płyt  przy  stosowaniu  betonu  ekspansywnego.
Posadzka  wykonywana  jest  dwuetapowo.  W  etapie  pierwszym  betonuje  się  płyty  podkładu
(zbrojone  siatkami  20

20 cm

z prętów

4.5 lub z wibrobetonu) oddzielone pasmami o

szerokości 40 cm. W drugim etapie pasma te wypełnia się betonem ekspansywnym, który w
czasie wiązania i początkowego twardnienia zwiększają swoją objętość wprowadzając do
posadzki naprężenia ściskające. Aby umożliwić płytom swobodę odkształceń podkłady
betonuje się na dwóch warstwach folii.

Systemowe przykłady rozwiązań podłóg

W rozdziale tym zostaną przedstawione popularne rozwiązania systemowe
proponowane przez firmy: Optiroc, Fosroc, Butech, Densit oraz Ceresit i
Thomsit.

System Optiroc ABS DuroSystem

Podstawę systemu stanowią wytwarzane fabrycznie suche mieszanki zawierające
różnego  rodzaju  cementy,  kruszywa,  polimery  oraz  dodatki.  Łączą  one  cechy
suchych  mieszanek  stosowanych  do  wcierania  w  wierzchnią  warstwę  świeżego
betonu  oraz  posadzek  żywicznych.  Posadzka  ma  bardzo  dużą  przyczepność  do
podłoża,  sprężystość,  odporność  na  ścieranie  i  obciążenia  od  kół  środków
transportowych,

odporność

działanie

wody

alkaliów,

jest

antyelektrostatyczna. Mieszanki ABS dają po zarobieniu wodą samopoziomujące
masy przystosowane do układania agregatami pompującymi lub ręcznie.

Obecnie oferowane są następujące posadzki:

- ABS 400 DuroBase – podstawowa masa podkładowa o grubości 5-30 mm,
-  ABS  402  DuroBase  Extra  –  masa  podkładowa  (grubość  5-30  mm)  zbrojona
włóknem  rozproszonym.  Stanowi  warstwę  wierzchnią  pod  lekkie  obciążenia
przemysłowe  lub  podkład  pod  nawierzchnie  z  żywic.  Wykonuje  się  z  niej  także
posadzki pływające (na izolacjach akustycznych i termicznych),
-  ABS  410  DuroTop  –  masa  nawierzchniowa  o  grubości  4-15  mm.  Odporna  na
lekkie i średnie obciążenia przemysłowe,
-  ABS  430  DuroLit  –  masa  nawierzchniowa  o  grubości  4-15  mm.  Odporna  na
duże  obciążenia  przemysłowe,  mrozoodporna,  odporna  na  działanie  soli  i
chemicznych środków. Stosowana często na zewnątrz,
-  ABS  403  DuroColour  (405,  407)  –  masa  nawierzchniowa  15  mm  o  różnych
kolorach. Odporna na lekkie obciążenia przemysłowe (obiekty handlowe),
- ABS MD16Grunt – preparat do gruntowania podłoży, zwiększa przyczepność i
rozlewność oraz zabezpiecza przed odsysaniem wody przez podłoże,
- ABS TopLac – impregnat do posadzek (koncentrat),
-  Żywice  i  farby  Optiroc  stosowane  z  przypadkach  zwiększonej  agresji
chemicznej.

Schemat budowy posadzki Optiroc ABS DuroSystem: 1 – betonowa płyt
nośna, 2 – Optiroc ABS MD 16 Grunt, 3 – warstwa podkładowa Optiroc ABS
400 DuroBase lub Optiroc ABS 402 DuroBase Extra,4 – warstwa
nawierzchniowa Optiroc ABS 410 DuroTop lub Optiroc ABS 430 DuroLit, 5 –
dodatkowe wykończenie przez impregnowanie, malowanie

Wylewanie samopoziomujących mas jest szybkie i łatwe. Kilkuosobowy zespół (4-6

osób) wylewa powierzchnię 300-500 m

/godz korzystając ze specjalnego agregatu.

Nawierzchnia ta nie wymaga zacierania ani innych zabiegów pielęgnacyjnych oraz
własnych dylatacji. Szybko wiąże i wysycha (po 2 dniach można po niej chodzić, a
po 7 rozpocząć normalną eksploatację).

Zalety nawierzchni (beton konstrukcyjny + posadzka ABS) w porównaniu z

posadzkami betonowymi utwardzanymi powierzchniowo są następujące:

a) pod nawierzchnię ABS wystarczy beton spod łaty (nie trzeba wyrównywać),
b) bardzo dobra przyczepność,
c) łatwość naprawy uszkodzeń,
d) szybki czas wiązania (2 godziny); po 7 dniach można rozpocząć normalną
eksploatację,
e) mały skurcz,
f) nie wymagają własnych dylatacji (zaleca się odtwarzać istniejące w podłożu),
g) duża odporność na ścieranie (porównanie posadzek ABS 410 z innymi
posadzkami w przypadku odporności na ścieranie jest pokazane na Rys.15.2),
h) stanowi idealny podkład pod warstwy nawierzchniowe, malowanie i żywice
samorozlewne,
i) może być wykonywana w dogodnej fazie budowy.

Odporność na ścieranie posadzek przemysłowych

System Bautech

Oferta firmy Bautech obejmuje:

- aumix (włókna stalowe wykonane z wysokiej jakości drutu),

- Baucon (wielorzędowe włókna polipropylenowe),

- utwardzacz posadzkowy Bautop (posypka nawierzchniowa zawierająca
twarde kruszywa, cementy i domieszki). Naniesiony i zatarty na świeżo
rozłożonym betonie tworzy barwną, trwałą, odporną na ścieranie, gładką
posadzkę o zwiększonej odporności na penetrację olejów i smarów. Stosowany
na posadzki w obiektach , gdzie wymagana jest wysoka odporność na ścieranie
i brak pylenia,

- utwardzacz metaliczny Extratop (metaliczna sucha posypka nawierzchniowa
DST do monolitycznych posadzek betonowych). Zawiera twarde kruszywa
mineralno-metaliczne, wysokosprawne cementy i łatwo przyswajalne
domieszki. Stosowany w obiektach przemysłu ciężkiego, gdzie wymagana jest
najwyższa odporność na ścieranie, wysoka trwałość i odporność udarowa,

- impregnat akrylowy Bauseal (roztwór żywicy akrylowej, który impregnuje
nawierzchnię  betonową  uszczelniając  ją  i  utwardzając).  Zapobiega  pyleniu  i
karbonizacji,  prosty  w  stosowaniu,  ogranicza  występowanie  mikrorys,
zwiększa  mrozoodporność  i  odporność  na  agresję  chemiczną.  Powinien  być
natryśnięty  na  świeżo  ułożoną  posadzkę  betonową  po  ostatnim  zatarciu
mechanicznym,
-  poliuretanowe  masy  dylatacyjne  Bauflex  (grupa  dwuskładnikowych,
ciekłych  elastomerów).  Stosowane  do  wypełnienia  szczelin  dylatacyjnych  w
nawierzchniach  betonowych  i  żywicznych.  Są  rozciągliwe  i  odporne  na
czynniki chemiczne,
-  uniwersalna  wkładka  dylatacyjna  Baufix  (służy  do  czasowego  lub
ostatecznego wypełnienia szwów roboczych i szczelin skurczowych,
- sznur dylatacyjny Baucord (lekki, sprężysty i odporny chemicznie materiał
do  wypełnień  w  szczelinach  dylatacyjnych,  gwarantujący  ich  prawidłową
pracę).

System Densit

Posadzki Densit oparte są na technologii (opatentowanej w 1973 roku) pozwalającej na uzyskanie
wytrzymałości na ściskanie rzędu 250-300 MPa. Istnieją następujące rodzaje posadzek:
-  Densitop  T-2  RM  (ST)  jest  specjalnym,  suchym  i  gotowym  do  mieszania  komponentem
cementowym.  Maksymalna  średnica  ziaren  wynosi  1  mm.  Posadzka  może  być  zazbrojona
włóknami  stalowymi.  Wykazuje  doskonałą  wytrzymałość  na  ściskanie  i  odporność  na  ścieranie
oraz dużą  oporność  elektryczną  i  odporność  na środowisko  agresywne. Pokrywana jest emulsją
woskową typu Densit Curing Compound lub posypywana piaskiem kwarcowym,
- Densitop T-10 (MT) jest specjalną zaprawą cementową służącą do wykonywania posadzek. Po
wymieszaniu  suchych  składników  z  wodą  tworzy  lekko  płynną  zaprawę.  Wielkość  ziaren  jest
rzędu  1.5-2.5  mm.  Grubośc  warstwy  wynosi  8-12  mm.  Wykazuje  doskonałą  wytrzymałość  na
ściskanie  i  odporność  na  ścieranie  oraz  dużą  oporność  elektryczną  i  odporność  na  środowisko
agresywne.  Pokrywana  jest  emulsją  woskową  typu  Densit  Curing  Compound  lub  posypywana
piaskiem kwarcowym,
-  Densitop  T-10  AE  (MT  AE)  jest  specjalną  posadzką  antyelektrostatyczną  o  oporności  10

-10

Ω

m spełniająca zarazem warunek ochrony przeciwporażeniowej. Pozostałe właściwości

odpowiadają właściwościom zwykłej posadzki Densitop T-10,
- Densitop 100 (LT) jest specjalną zaprawą cementową. Zawiera kruszywo granitowe o wielkości
ziaren  2.0-5.0  mm.  Grubość  warstwy  wynosi  15-25  mm.  Pokrywana  jest  emulsją  woskową  typu
Densit  Curing  Compound.  Wykazuje  doskonałą  wytrzymałość  na  ściskanie  i  odporność  na
ścieranie oraz dużą oporność elektryczną i trwałość w środowiskach agresywnych,
-  Densit  Ferrotop  TM  2000  jest  unikalnym  rodzajem  posadzki  układanej  bez  dylatacji,  jeżeli
jakość  podłoża  jest  słaba.  Zawiera  w  swoim  składzie  Densitop  T-1,  kruszywo  Densidur,  włókna
stalowe i polipropylenowe, siatkę zbrojeniową z prętów zgrzewanych.

Uszkodzenia, naprawy i remonty

Posadzka jest najczęściej naprawianym elementem budynków przemysłowych
(70% ogółu napraw).

Przyczynami uszkodzeń są błędy projektowania, błędy

wykonawstwa, błędy na etapie eksploatacji oraz wady materiałowe

Błędy na etapie projektowania to:

a)niedostateczna diagnostyka istniejącego podłoża,
b)błędne rozwiązanie układu dylatacji konstrukcyjnych i termicznych
oraz brak dylatacji skurczowych,
c)niewłaściwy dobór klasy obciążeń do zakładanych warunków
eksploatacyjnych,
d)błędne zastosowanie materiałów (brak systemowości rozwiązania).

Błędy popełnione na etapie wykonawstwa

to te wynikające z niewłaściwego

przygotowania podłoża, niewłaściwej obróbki materiału i niewłaściwego
zastosowania materiału.

Błędy wynikające z niewłaściwego przygotowania podkładu:

a) pozostawienie rys skurczowych i pęknięć w nowo wykonanym i istniejącym
podłożu,
b) brak dylatacji skurczowych,
c) naprawa podłoża masami mineralnymi o zaniżonej wytrzymałości i układanie
powłok żywicznych na tych podkładach już po upływie 2-3 dni,
d) brak przygotowania podłoża w przypadku zalegania mleczka cementowego,
e) układanie warstw nawierzchniowych na podłożach bez izolacji poziomej,
f) układanie żywicy na podłożach gładkich,
g) układanie warstw nawierzchniowych na podłożu wilgotnym,
h) układanie warstw nawierzchniowych na nowych podłożach w okresie krótszym
niż 28 dni od wylania,
i) układanie żywicy przy wysokiej wilgotności względnej powietrza,
j) niedotrzymanie warunków temperaturowych podczas aplikacji,
k) brak gruntowania podłoża lub niedostateczne zagruntowanie.

Błędy popełnione na etapie przygotowania materiału

a) napowietrzenie mieszanki na etapie mieszania składników,
b) niewłaściwe dozowanie składników i zbyt duża ilość wody dodawana do
zaprawy posadzkowej,
c) niedokładne wymieszanie żywicy z utwardzaczem.

Błędy na etapie rozkładania warstw nawierzchniowych

a) przetrzymanie żywicy w pojemniku po wymieszaniu z utwardzaczem,
b) zbyt szybkie wylanie zaprawy nawierzchniowej,
c) zmiana kąta nachylenia pacy zębatej przy rozkładaniu żywicy,
d) zmiana kierunku rozkładania w przypadku żywic zawierających wypełniacze
w postaci włóknistej,
e) niedokładne odpowietrzenie posadzki,
f) dodawanie do żywicy rozpuszczalników typu aceton, ksylen, toluen w celu
poprawy samorozlewalności masy,
g) niedotrzymanie czasów przerw technologicznych pomiędzy aplikacją
poszczególnych warstw lub powłok.

Błędy materiałowe:

- niewłaściwe proporcje pomiędzy żywicą a utwardzaczem,
- użycie przeterminowanego materiału, przemrożenie produktów w czasie
transportu lub składowania,
-składowanie materiału w warunkach powodujących zawilgocenie.

Błędy popełnione w fazie eksploatacji:

- niedotrzymanie warunków eksploatacyjnych ustalonych na etapie
projektowania,
- niedotrzymanie warunków wynikających z zaleceń,
- uszkodzenia w czasie prowadzenia prac remontowych bez należytego
zabezpieczenia,
- zmiana sposobu użytkowania obiektu.

Posadzki betonowe

Wyróżnić można następujące uszkodzenia betonowych posadzek:

•  powierzchniowe,
•  miejscowe,
•  rysy i pęknięcia przechodzące przez całą grubość,
•  uszkodzenie dylatacji.

Uszkodzenia powierzchniowe:

- pylenie,
- zarysowania
- lejkowe odpryski i wykruszenia,
- wycieranie i koleiny (wskutek braku odporności na ścieranie),
- nierówności (większe od dopuszczalnych).

Przyczyną nadmiernego pylenia jest niska wytrzymałość betonu (poniżej klasy
C20/25), niejednorodności betonu w warstwie powierzchniowej wskutek
sedymentacji mieszanki betonowej spowodowanej nadmiarem wody, niewłaściwe
uziarnienie (duża zawartość frakcji pylastych).

Zarysowania płyty typu „map-cracking” przejawiające się w postaci gęstej siatki
rys spowodowane skurczem plastycznym wywołanym przesuszeniem w
pierwszych godzinach po wykonaniu, nadmiarem wody w mieszance oraz
nadmiarem cementu w preparacie wykończeniowym.

Lejkowate pojedyncze odpryski spowodowane są znaczną zawartością
szkodliwych minerałów w kruszywach (bogatych w krzemionkę i węglowe), które
reagują z alkaliami zawartymi w cemencie. Także mogą one pochodzić od
zanieczyszczenia

kruszyw

wtrąceniami

organicznymi

lub

innymi

zanieczyszczeniami (np. żużle, łupki).

1 – reaktywne ziarno, 2 – żel ekspansywny

Nadmierne wycieranie i zagłębienia w postaci kolein są spowodowane
niewystarczająca odpornością na ścieranie utwardzonej warstwy wierzchniej i
podkładu.

Do napraw powierzchniowych zalicza się: impregnację, uzupełnienie ubytków,

nadbetonowanie cienkowarstwowej płyty. Uzupełnienie ubytków w postaci

pojedynczych kawern, odprysków i nierówności wykonuje się wykorzystując

systemy naprawcze do betonu oparte na zaprawach i betonach

modyfikowanych tworzywami sztucznymi.

Uzupełnienie ubytków (1 – wyprofilowanie krawędzi, 2 – materiał wypełniający)

Technologia naprawy polega

- na przygotowaniu powierzchni przez odpowiednie uformowanie krawędzi ubytku

(płaszczyzny powinny być szorstkie i wyprofilowane pod kątem około 90

do powierzchni

posadzki),

- naniesieniu warstwy sczepnej na zwilżoną powierzchnię rozwodnionym materiałem

wypełniającym,

- uzupełnieniu ubytku zaprawą lub betonem o odpowiednio dobranym uziarnieniu (w

przypadku ubytku o głębokości 2-4 mm stosuje się samorozlewną żywicę epoksydową i

poliuretanową lub cementowo-epoksydowe samorozlewne zaprawy, a w przypadku ubytku o

głębokości 4-8 mm stosuje się cementowo-polimerowe masy samopoziomujące lub mieszanki

żywiczne z żywicy i piasków kwarcowych zacieranych mechanicznie nakładane w formie

zaprawy, w przypadku ubytku o głębokości 8-40 mm stosuje się trudnościeralny materiał

cementowy nakładany w formie zaprawy).

- nadbetonowanie cienkowarstwowej płyty warstwą o grubości 10-20 mm w przypadku

dużych uszkodzeń polega na czyszczeniu powierzchni przez piaskowanie, śrutowanie,

frezowanie. Następnie po zagruntowaniu powierzchni układa się warstwę sczepną oraz

wyrównującą z zapraw modyfikowanych polimerami lub z dodatkiem mikrokrzemionki i

superplastyfikatorów. W końcowej fazie należy pamiętać o pielęgnacji betonu przez 3-5 dni

oraz konieczności odtworzenia wszystkich szczelin pozornych, roboczych i dylatacyjnych.

Rysy i pęknięcia

-  Najczęstszą  przyczyną  powstawania  tych  uszkodzeń  (około  80%
przypadków)  są  zjawiska  termiczno-skurczowe,  mimo  stosowania  dylatacji,
zbrojenia  rozproszonego  i  zaawansowanych  technologii  formowania  i
pielęgnacji  betonu.  Rysy  skurczowe  o  szerokości  0.1-0.5  mm  przebiegają  w
sposób  przypadkowy  na  całym  polu  między  dylatacjami.  Głównymi
przyczynami  są:  nadmiar  wody  w  mieszance,  niewłaściwe  uziarnienie,  zbyt
późne  lub  zbyt  płytkie  nacięcie  szczelin  dylatacyjnych,  zbyt  duże  odległości
między  szczelinami,  przesuszenie  w  pierwszych  dniach  po  zabetonowaniu,
przeciągi,  mała  ilość  zbrojenia  rozproszonego,  zbyt  późne  nałożenie  środka
powłokotwórczego.  Rysy  skurczowe  pojawiają  się  zwykle  w  pierwszych
tygodniach  po  zabetonowaniu  albo  później,  np.  po  pierwszym  okresie
grzewczym.
-  Drugą  przyczyną  zarysowań  i  pęknięć  są  obciążenia  mechaniczne  od
środków  transportowych  i  ciężaru  składowanych  materiałów  w  przypadku
słabej  nośności  podkładów  lub  złego  zagęszczenia  podbudowy  gruntowej.
Uszkodzenia te pojawiają się najczęściej przy narożach i krawędziach nacięć
dylatacyjnych,  gdzie  występują  największe  naprężenia  rozciągające  od
zginania  pod  wpływem  sił  skupionych.  Wyłamywanie  narożników  wynika
także z tendencji do paczenia się płyt betonowych wskutek nierównomiernego
skurczu (górne warstwy wysychają i kurczą się szybciej, a dolne wolniej).

Rysy i pęknięcia można naprawiać następującymi metodami:

- iniekcją ciśnieniową,
- zszyciem,
- zszyciem i iniekcją,
- usunięciem betonu wzdłuż rysy i zastąpieniem go nowym.

Iniekcja rys (1 – rysa,

2 – otwory iniekcyjne)

W ramach iniekcji ciśnieniowej stosuje się

iniekty żywiczne: epoksydowe, polimerowe,

akrylowe lub iniekty na spoiwie cementowym

(zaczyny cementowe lub mikrocementowe)

wtłaczane pod ciśnieniem do 0.8 MPa. Tłoczenie

odbywa się po nawierceniu otworów i założeniu

specjalnych końcówek iniekcyjnych. Otwory

powinny przecinać rysę w połowie grubości

betonowej płyty. Wykonuje się je obustronnie

wzdłuż rysy pod kątem około 45

w odstępach

równych połowie grubości płyty.

Naprawa przez zszycie polega na wycięciu bruzd prostopadle do rys (najlepiej
o przekroju trapezowym), w które wprowadza się pręty zbrojenia w oprawie
lub na kleju żywicznym. W przypadku stosowania grubych średnic zbrojenia,
można je dodatkowo zakotwić prętami wklejanymi na żywicach
epoksydowych.

Zszycie rysy (1 – bruzda wypełniona zaprawą, 2

– pręt stalowy, 3 – dodatkowe kotwy wklejane w

wywiercone otwory

Innym  skutecznym  sposobem  naprawy  jest  wycięcie  betonu  wzdłuż  rysy  i
wypełnienie uszkodzonego obszaru nowym betonem. Stosować można wycięcia na
całą  grubość  płyty  lub  na  jej  część.  W  przypadku  wycięcia  na  całą  grubość
konieczne  jest  dodatkowe  przygotowanie  styków  starego  betonu  z  nowym  przez
wykucie  bruzd,  wklejenie  dybli  z  prętów  stalowych  lub  podbetonowanie  po
wybraniu  części  podbudowy  gruntowej.  Beton  wypełniający  powinien  mieć
wytrzymałość  nie  mniejszą  niż  beton  podbudowy  i  być  bezskurczowy  (najlepiej
ekspansywny). W wypadku wycięcia betonu z rysa na części grubości płyty stosuje
się  zbrojenie  w  postaci  siatek  kotwionych  do  podłoża.  Do  wypełnienia  bruzdy
należy  stosować  niskoskurczowe  modyfikowane  betony  lub  zaprawy  z  dodatkami
włókien stalowych lub polipropylenowych.

Naprawa rys przez wycięcie betonu
z rysą i uzupełnieniu nowym
betonem (1 - istniejący podkład, 2 –
rysa, 3 – beton uzupełniający)

Naprawa rys przez częściową wymianę

betonu (1 – zarysowany podkład, 2 –

wycięta bruzda wypełniona betonem, 3 –

siatka zbrojeniowa, 4 – kotwy wklejane

lub kołki rozporowe)

Uszkodzenia dylatacji

Uszkodzenia  dylatacji  polegają  na  zniszczeniach  wypełniaczy  i  wkładek
dystansowych, wykruszeniach i zarysowaniach krawędzi oraz klawiszowaniu.
Przyczynami  ich  powstania  są:  zastosowanie  kitów  niedostosowanych  do
obciążeń, zbyt wczesne ułożenie kitu, zanieczyszczenie i zawilgocenie szczelin
w  czasie  zakładania  wypełnień,  wadliwe  rozwiązanie  konstrukcyjne  (brak
dybli i kotew). Uszkodzenia te pojawiają się podczas eksploatacji posadzki.

Wykruszenia oraz rysy przy dylatacji

Naprawy uszkodzeń powierzchniowych w postaci wykruszenia krawędzi,

zużycia wypełnień polegają na oczyszczeniu szczeliny z zabrudzeń,

zanieczyszczeń i zużytych wypełnień, usunięciu nadłamanych krawędzi,

umieszczeniu pasków styropianu, naniesieniu warstwy sczepnej z zaprawy

żywicznej na oczyszczone krawędzie, uzupełnieniu ubytków, usunięciu

pasków styropianu po związaniu zaprawy, założeniu wkładki (sznur) z pianki

polietylenowej i wypełnieniu materiałem wypełniającym. W przypadku

większych uszkodzeń krawędziowych naprawa polega na poszerzeniu

dylatacji piłą diamentową, oczyszczeniu i wypełnieniu mikrobetonem

modyfikowanym polimerami .

Naprawa przeciwskurczowej szczeliny

dylatacyjnej przy jej małych uszkodzeniach

(1 – zaprawa żywiczna, 2 – wkładka (sznur),

3 - masa wypełniająca)

Naprawa

przeciwskurczowej

szczeliny

Naprawa

przeciwskurczowej

szczeliny

dylatacyjnej przy jej dużych uszkodzeniach

(1 – modyfikowany mikrobeton, 2 – wkładka

(sznur), 3- masa wypełniająca)

Naprawę szczelin konstrukcyjnych na pełną grubość betonowego podkładu

przeprowadza się w sposób następujący: nacina się krawędzie po obu stronach

uszkodzonej szczeliny, wykuwa się i frezuje pasma o szerokości około 200 mm

z każdej strony szczeliny oraz głębokości około 30 mm, mocuje się siatkę

zbrojeniową kołkami rozporowymi, wypełnia się wycięte pasmo zaprawą o

wysokiej wytrzymałości modyfikowaną ze zbrojeniem rozproszonym oraz

nacina się nową szczelinę i wypełnia się ją masą wypełniającą.

Naprawa szczeliny dylatacyjnej na pełną grubość podkładu

Przykłady wadliwych posadzek

Supermarket w Gdańsku
Posadzkę w hali supermarketu o powierzchni rzędu 1400 m

zaprojektowano

jako wielowarstwową złożoną z następujących: płytki ceramiczne, beton
wibroprasowany C20/25 o grubości 6 cm, podkład z fibrobetonu o grubości 16
cm (zawartość włókien typu W50 w ilości 20 kg/m

), dwie warstwy folii PE 0.02

mm, styropian FS 30 o grubości 4.0 cm ułożony pod całą powierzchnią posadzki,
podbudowa o grubości 8 cm z betonu B12.5, folia i podsypka piaskowa. W
posadzce wykonano szczeliny pozorne dzieląc ją na płyty o wymiarach 10

20 m

Już w kilka godzin po wykonaniu podkładu pojawiły się na nim pierwsze rysy
spowodowane  skurczem  plastycznym.  Rysy  o  rozwartości  do  1.0  mm
przebiegały  mniej  więcej  w  połowie  szerokości  i  długości  płyt.  Rysy  te
przebiegały  przez  całą  grubość  podkładu.  Inne  rysy  o  szerokości  0.2–0.5  mm
sięgające na głębokość 2–3 cm pojawiły się przy niektórych narożnikach płyt.

Przyczyny uszkodzeń były następujące:

przyjęcie zbyt dużych rozmiarów płyt,

wykonywanie posadzki w lipcu w nie zadaszonej hali bez podjęcia

jakichkolwiek środków zabezpieczających ją przed nasłonecznieniem i

przeciągami oraz zbyt krótka pielęgnacja betonu (3 dni).

Zalecenia dotyczące prac renowacyjnych

- likwidacja rys metodą iniekcji ciśnieniowej,

- zazbrojenie siatką warstwy betonu wibroprasowanego w pasmach o

szerokości 0.8–1.0 m nad rysami, zapewnienie możliwie dobrej współpracy

betonu wibroprasowanego z betonem podkładu poprzez oczyszczenie i

uszorstkowienie metodą śrutowania powierzchni podkładu i nałożenie

warstwy szczepnej bezpośrednio przed wykonaniem warstwy górnej.

- wykonanie w warstwie betonu wibroprasowanego i poszerzenie w

podkładzie na głębokość co najmniej 2 cm szczeliny pozornej do szerokości 10

mm. Następnie wypełnienie szczeliny kitem wysokoelastycznym po 2

miesiącach od chwili wykonania posadzki. Do chwili wypełnienia szczeliny

kitem zalecono osadzenie w niej prefabrykowanej listwy dylatacyjnej typu

Baufix.

Magazyn wyrobów metalowych pod Warszawą

Posadzkę o powierzchni 9000 m

ułożono w hali posadowionej na gruntach

nasypowych o różnorodnym składzie i pochodzeniu. Grunt wymieniono tylko

na głębokość 15 cm stosując piaski średnie. Podbudowę o grubości 20 cm

wykonano z pospółki stabilizowanej cementem. Wytrzymałość podbudowy była

rzędu 2,5 MPa. Na dwóch warstwach folii wykonano podkład z fibrobetonu

(beton klasy C20/25, włókna stalowe STEELBET w ilości 20 kg/m

). Projekt

przewidywał grubość podbudowy równą 20 cm. Podbudowę podzielono

szczelinami na płyty o wymiarach 3.7

6.0 m

. Po posadzce poruszały się wózki

widłowe o nacisku na oś przednią 4190 kg i tylnią 530 kg. Płyty podbudowy, a

zwłaszcza płyty, których dłuższy bok usytuowany był wzdłuż traktów

komunikacyjnych przy przejeździe wózków, klawiszowały. Na niektórych

płytach zaobserwowano spękanie narożników.

Przyczyny uszkodzeń były następujące:

wykonanie mało wytrzymałej

podbudowy; zmniejszenie grubości podkładu (zamiast przewidzianej w projekcie
grubości 20 cm podkład miał grubość 13.7–15.3 cm), wykonanie podbudowy z
fibrobetonu o małej zawartości włókien stalowych i przyjęcie płyt o
niekorzystnym stosunku boków L/B>1.5.

Zalecenia dotyczące prac renowacyjnych:

- w miejscach potencjalnego powstania pęknięcia, należało wykonać nacięcia piłą
diamentowa szczelin sięgających 2–3 cm nad folią. Przebieg szczeliny powinien
odpowiadać przebiegowi rys, jakie powstały przy niektórych narożnikach,

- przy różnych poziomach krawędzi naciętej szczeliny (do 3 mm) powierzchnię podkładu
należało wyrównać poprzez jej zeszlifowanie. Przy większych różnicach należało usunąć
narożnik i po ewentualnym wzmocnieniu podbudowy go odtworzyć,

- nacięte szczeliny na głębokość 2 cm należało poszerzyć do 6 mm i wypełnić
półsztywnym kitem,

- istniejące przy narożnikach pęknięcia należało zlikwidować poprzez rozkucie betonu i
jego odtworzenie lub wykonanie iniekcji ciśnieniowej, a następnie w tych miejscach
wykonać dylatacje.

Wytwórnia części samochodowych pod Gdańskiem
Hala produkcyjna jak i przylegające do niej pomieszczenia magazynowe i socjalne wykonana
została  jako  konstrukcja  stalowa.  Posadzki  wykonano  jako  pływające,  podbudowę  stanowiła
warstwa  piasku  średniego  stabilizowanego  cementem.  Ocieplenie  posadzki  stanowiły  płyty
styropianowe ułożone na folii (na całej powierzchni posadzki). Na folii ułożonej na styropianie
wykonano  betonowy  podkład  o  zróżnicowanej  grubości:  15  cm  w  hali  produkcyjnej  i
pomieszczeniach  socjalnych  oraz  18  cm  w  magazynach.  Powierzchnię  podkładu  pokryto
posadzką  epoksydową.  Już  w  pierwszych  tygodniach  po  oddaniu  obiektu  do  eksploatacji  na
posadzkach  pojawiły  się  rysy  w  sąsiedztwie  stalowych  słupów  oraz  w  przejściach  do
pomieszczeń o zróżnicowanej grubości podbudowy.
Przyczyny  uszkodzeń  były  następujące:  brak  dylatacji  uniemożliwiających  przenoszenie
odkształceń słupów na posadzkę (wskutek osiadania słupów i ich drgań od podmuchów wiatru
itp.). Spękania w przejściach spowodowane zostały brakiem przerw roboczych.
Zalecenia dotyczące prac renowacyjnych:
- zarysowania przy słupach miały głębokość 2–3 cm i wpływały na estetykę pomieszczeń. Aby
zapobiec poszerzaniu i pogłębianiu się tych zarysowań zalecono oddzielenie słupów od posadzki
poprzez  wykonanie  dylatacji  (przy  ścianach  w  „półkaro”  i  „karo’  dookoła  słupów
wewnętrznych,
-  spękania  w  przejściach  miały  przebieg  prostoliniowy  (powstały  na  styku  podkładów  o
różnych  grubościach).  Zalecono  w  miejscach  wystąpienia  spękań  wykonanie  dylatacji
wypełnionych wysokoelastycznym kitem.

Wnioski

- Posadzki przemysłowe są ważnymi elementami współczesnego budownictwa.
Z uwagi na różnorodność obciążeń i warunków eksploatacji są elementami
trudnymi w zaprojektowaniu i wykonaniu.

- W przypadku dużych obciążeń najbardziej skutecznymi są posadzki utwardzane
powierzchniowo.  W  przypadku  obciążeń  chemicznych  najbardziej  skuteczne  są
posadzki  żywiczne.  Posadzki  betonowe  utwardzane  powierzchniowo  są  trzy  razy
częściej  stosowane  niż  posadzki  żywiczne  z  uwagi  na  niższą  cenę,  krótszy  czas
wykonania  i  rozpoczęcia  eksploatacji.  Użytkowanie  posadzki  utwardzanej  można
rozpocząć  już  czwartego  dnia  po  jej  wykonaniu.  W  przypadku  posadzek
żywicznych  spełnienie  warunku  wilgotności  podkładu  wymaga  długiego  okresu
oczekiwania.
- Wyniki obliczeń naprężeń rozciągających od obciążeń zewnętrznych według teorii
plastyczności  są  w  przybliżeniu  zgodne  z  wynikami  doświadczalnymi.  Wyniki
obliczeń według teorii sprężystości są zdecydowanie zbyt konserwatywne.
-  Szczególnie  istotne  dla  wykonania  posadzek  jest  właściwe  przygotowanie
zagęszczonego podkładu gruntowego w zakresie nośności.
-  Istotną  rolę  spełniają  przerwy  dylatacyjne,  które  powinny  być  dyblowane  przy
dużych  obciążeniach,  mieć  odpowiednie  wymiary  i  wypełnione  odpowiednim
materiałem.

Document Outline

Slajd 1
Slajd 2
Slajd 3
Slajd 4
Slajd 5
Slajd 6
Slajd 7
Slajd 8
Slajd 9
Slajd 10
Slajd 11
Slajd 12
Slajd 13
Slajd 14
Slajd 15
Slajd 16
Slajd 17
Slajd 18
Slajd 19
Slajd 20
Slajd 21
Slajd 22
Slajd 23
Slajd 24
Slajd 25
Slajd 26
Slajd 27
Slajd 28
Slajd 29
Slajd 30
Slajd 31
Slajd 32
Slajd 33
Slajd 34
Slajd 35
Slajd 36
Slajd 37
Slajd 38
Slajd 39
Slajd 40
Slajd 41
Slajd 42
Slajd 43
Slajd 44
Slajd 45
Slajd 46
Slajd 47
Slajd 48
Slajd 49
Slajd 50
Slajd 51
Slajd 52
Slajd 53
Slajd 54
Slajd 55
Slajd 56
Slajd 57
Slajd 58
Slajd 59
Slajd 60
Slajd 61
Slajd 62
Slajd 63
Slajd 64
Slajd 65
Slajd 66
Slajd 67
Slajd 68
Slajd 69
Slajd 70
Slajd 71
Slajd 72
Slajd 73
Slajd 74
Slajd 75
Slajd 76
Slajd 77
Slajd 78
Slajd 79
Slajd 80
Slajd 81
Slajd 82
Slajd 83
Slajd 84