PiiMat Oy

Rakennusmateriaalin maahantuoja, joka on keskittynyt erikoistuotteisiin päätuoteryhminä betonilattiatuotteet, betonin korjaus- ja pinnoitusmateriaalit sekä pinnoitteet korkeaa hygieniaa vaativiin tiloihin.

kuitubetoni

Polymeerikuitujen käyttäminen betonirakenteissa on lisääntymässä

by

Polymeerikuitujen käyttäminen betonirakenteissa on lisääntymässä. Merkittävä syy on teräksen voimakas hinnannousu yhdistettynä teräskuitujen hankalaan saatavuuteen. Öljyn hinta on toki vaikuttanut myös polymeerikuitujen hintaan mutta siitä huolimatta niiden kilpailukyky on parantunut viime kuukausina. Polymeerikuitujen käytössä on kuitenkin muutama asia, jotka pitää huomioida ja niistä kerron tässä postauksessa.

DI Martti Matsinen, PiiMat Oy

Muovikuidut

Yleisesti puhutaan muovikuiduista, kun tarkoitetaan polymeerikuituja. Olen useissa artikkeleissa ja esitelmissä yrittänyt kertoa, että muovikuitu-nimikkeestä olisi syytä luopua. Syynä siihen on, että polymeerikuituja on kaksi päätyyppiä – mikro(polymeeri)kuidut ja makro(polymeeri)kuidut – ja näiden käyttökohteilla ja toimivuudella on merkittäviä eroja. BLY:n puheenjohtajana ollessani tuli eteeni muutaman kerran lausuntopyyntö, joissa ongelmana oli väärän kuitutyypin käyttäminen. Kun tarkoituksena oli käyttää rakenteellista makrokuitua ja betonitehtaalta tilattiin muovikuitubetonia, niin saatettiinkin saada betonia, jossa oli käytetty mikrokuituja.

Sovitaan siis nyt, että jatkossa käytetään vain termejä mikrokuidut ja makrokuidut!

Mikropolymeerikuidut

Mikropolymeerikuidut ovat lyhyitä, ohuita polymeerikuituja. Standardin SFS-EN 14889-2 mukaan mikrokuitujan halkaisija on maksimissaan 0,3 mm. Mikrokuitujen pääkäyttötarkoituksia ovat lattiabetonimassan ominaisuuksien parantaminen sekä ruiskubetonimassan paloturvallisuuden parantaminen.

Lattiabetoneissa mikrokuiduilla parannetaan betonimassan koossapysyvyyttä sekä vähennetään veden erottumista. Lisäksi mikrokuitujen käyttäminen vähentää plastisen painuman ja plastisen kutistumahalkeilun riskiä. Näiden ominaisuuksien ansiosta myös jotkut kovettuneen betonin ominaisuudet paranevat. Tällaisia ominaisuuksia ovat mm. tiiveys, iskunkestävyys ja kulutuskestävyys. Paraneminen on pientä muttei kuitenkaan vähäarvoista. Betonilattian kantokykyyn niillä ei kuitenkaan ole vaikutusta, mikä tulee pitää mielessä polymeerikuitubetonia suunniteltaessa ja tilattaessa.

Makropolymeerikuidut

Makropolymeerikuidut ovat ns. rakenteellisia polymeerikuituja, joilla voidaan korvata betonirakenteen verkko-, tanko- tai teräskuituraudoitusta. Standardin SFS-EN 14889-2 mukaan makrokuitujen halkaisija on vähintään 0,3 mm. On huomattava, että myös makrokuitua käytettäessä lattia tulee mitoittaa normaalisti joko kantamaan kuormituksia tai halkeilun hallintaan.

Makrokuiduilla on useita etuja teräspohjaisiin raudoituksiin verrattuna. Tanko- ja verkkoraudoitukseen verrattuna korroosioriski poistuu, koska makrokuidut eivät ruostu. Näin betonilaattaa voidaan ohentaa (ei tarvita suojabetonikerrosta) ja varsinkin ulkorakenteissa korroosioriskin poistumisella saavutetaan merkittäviä etuja. Teräskuituihin verrattuna säästöä tulee työtekniikassa ja työturvallisuudessa (ja myös kustannuksissa). Makrokuitujen keveyden ansiosta annostelumäärät ovat merkittävästi pienemmät, jolloin kuitujen “roudaaminen” ja annostelu on työmäärää säästävää ja lisäksi riski kuitujen aiheuttamiin ihovaurioihin jää pois verrattuna teräviin teräskuituihin.

Erinomainen käyttökohde makrokuitubetonille on pysäköintihallien maanvaraiset lattiat, jotka toteutetaan sahasaumaratkaisuna tai kohtuullisen mittaisin liikuntasaumavälein ilman sahasaumoja. Kuormitus tule näissä kohteissa harvoin määrääväksi ja keskeisen raudoitusverkon ongelmat tiedetään – ne ovat harvoin oikeasti keskeisiä!

Makrokuituja on viime aikoina käytetty myös ruiskubetonissa. Ruiskubetonikohteissa kuitumäärän määrittely perustuu EFNARC-kokeisiin eli varsinaista mitoitusta ei tehdä.

Elementtirakentaminen on uudempi käyttökohde makrokuiduille. Elementtirakenteissa mitoitus toteutetaan yleensä niin, että rakennesuunnittelija määrittelee elementin kohdistuvat rasitukset (FEM-ohjelmistolla), jonka jälkeen kuitutoimittaja määrittelee rasitusten vaatiman kuitumäärän. Näin on Suomessakin toteutettu pari hienoa julkisivua käyttäen ulkokuoressa makrokuitua – toinen niistä jopa vuoden betonirakenteeksi valittu.

Makropolymeerikuitujen käyttämisessä on siis paljon etuja – mutta on myös kohteita, joihin en niitä suosittele, siitä jäljempänä.

Älä käytä makropolymeerikuituja, jos…

  • Halkeilurajavaatimus on tiukka. Makrokuitubetonin murtotapana on kuidun venyminen ja katkeaminen toisin kuin teräskuitubetonin, jonka murtotapana on teräskuidun “liukuminen” ulos betonista. Kuidun venymisestä johtuen makrokuitubetonia ei suositella rakenteisiin, joissa halkeilurajavaatimus on Betonilattiaohjeen 2018 (by45/BLY7) luokka I. Tämä raja määriteltiin vuoden 2012 Polymeerikuitubetoniohjeessa (BLY13) ja on mielestäni edelleen pätevä. Olen saanut antaa lausunnon kohteesta, jossa vesitiiviiseen valuma-altaan pohjaan oli määritelty makrokuitubetoni ja ongelmia tuli!
  • Lattia suunnitellaan kutistumissaumattomana. Kutistumissaumattomat betonilattiat suunnitellaan niin, että liikuntasaumaväli ja pitkä ja saumojen välisellä alueella on vain ohutta hiushalkeilua, jotka pidetään kurissa raudoituksella (joko tanko- tai teräskuitu). Edellisen kohdan mukaan tiukan halkeilurajavaatimuksen kohteissa ei suositella käytettäväksi makrokuitua, joten ne eivät sovellu myöskää kutistumissaumattomiin kohteisiin (BLY13).
  • Erittäin kuumat kohteet. Polymeerikuitujen sulamispiste on yleensä suuruusluokkaa 165oC, mistä on hyötyä ruiskubetonin paloturvallisuussuunnittelussa. Joidenkin arvioiden mukaan siitä voisi olla haittaa betonilattioissa mutta erittäin harvoin tila on niin kuuma, että betonin lämpötila nousee korkeammaksi kuin kuidun sulamispiste. Itsellä tällaisia kohteita ei ole vielä kertaakaan tullut eteen.
  • Kantavat rakenteet. Kantaviin rakenteisiin ei makrokuituraudoitusta suunnitella, sillä niiden virumiskäyttäytymistä ei vielä ole riittävästi selvitetty.

PiiMatin kuitubetonituotteet

Vaikka tässä artikkelissa korostan polymeerikuitujen etuja, kuuluu tuotevalikoimaamme myös teräskuituja, jopa todella tehokkaita kuituja esim. paalulaattoihin ja korkeiden rasitusten maanvaraisiin laattoihin. Lue lisää PiiMat kuiduista kotisivumme Kuitubetoni-osiosta.

Elementtirakentaminen ja kuitubetoni

by

DI Martti Matsinen

Elementtirakentaminen, erityisesti julkisivuelementit, voi hyötyä merkittävästi kuitubetonin käyttämisestä. 2.12. julkaistussa blogikirjoituksessa Martti Matsinen mainitsi kuitubetonin käyttämisen yhtenä konstina välttää raudoitusterästen korroosion aiheuttamat betonirakenteiden vauriot. Tämä korostuu erityisesti ohuissa rakenteissa kuten julkisivuelementtien ulkokuoret. Kahdessa merkittävässä kohteessa PiiMat Oy:n toimittamilla polymeerikuiduilla on vältetty tämä korroosio-ongelma.

Arkkitehtitoimisto ALA Oy:n suunnittelemassa Kuopion kaupunginteatterin laajennuksessa julkisivuelementit olivat erittäin monimutkaisia muodoltaan ja lisäksi joiltakin osilta niin ohuita, ettei normaali raudoitus olisi mahtunut betonin sisään (varsinkaan täyttäen suojabetonivaatimukset). Betoniluoma valmisti kohteen julkisivuelementit käyttäen polymeerikuitubetonia. Tarkempaa tietoa kohteen toteutuksesta löytyy esim. Betoni-lehden numerosta 1-2015

Myös Jätkäsaaren peruskoulun julkisivut toteutettiin polymeerikuitubetonilla ja elementtitoimittajana oli Betoniluoma Oy. Kohteen arkkitehtitoimistona oli AOR. Jätkäsaaren peruskoulu valittiin Vuoden Betonirakenteeksi – lisätietoa kohteesta löytyy Betoni-lehden numerosta 4-2019.

Molemmissa em. kohteissa toimintamalli oli sellainen, että kohteen rakennesuunnittelija laski elementille tulevat rasitukset ja jännitykset ja niiden pohjalta kuitutoimittaja laski valittavan kuitutyypin ja määrän. Polymeerikuitu soveltuu erityisen hyvin ulkobetoni-rakenteisiin juuri korroosioriskittömyydestä johtuen ja sitä käytetään myös ulkobetoni-laattojen “raudoittamiseen”. Myös sokkelielementtien hankala raudoitus olisi helppoa korvata polymeerikuitubetonilla.

Teräskuitubetonia on testattu Suomessakin elementtirakentamisessa, esim. Lipa-Betonin konttorin seinässä, mutta se ei ole vielä saavuttanut suurta suosiota. Testielementti tehtiin niin, että sisäkuori oli teräskuitubetonia ja ulkokuori polymeerikuitubetonia.

Raudoitusterästen korroosio

by

DI Martti Matsinen, PiiMat Oy

Yksi merkittävä betonirakenteiden vauriotyyppi on raudoitusterästen korroosio. Teräs laajenee ruostuessaan ja tämä laajeneminen aiheuttaa betonirakenteeseen niin suuren paineen/jännityksen, että betoni murtuu. Korroosioriskin pienentämiseen ja sitä kautta rakenteen vaurioitumisen estämiseen on käytettävissä useita keinoja, joita tässä postauksessa lyhyesti käsittelen.

Suunnittelu- ja toteutusvaiheessa käytettävä keino on toteuttaa rakenteet niin, että teräksien päällä on riittävä suojabetonikerros (ks. by66 Betoninormit, luku 2.4). Betoni on alkalinen materiaali ja tämä alkalisuus suojaa teräksiä ruostumiselta. Betoni kuitenkin karbonatisoituu eli ilman hiilidioksidi reagoi veden ja sementtikiven kanssa, jolloin betonin alkalisuus vähenee. Tämä reaktio etenee eri nopeudella olosuhteista riippuen ja Betoninormit määritteleekin vaadittavan betonipeitteen paksuuden odotettujen rasitusten ja suunnitellun käyttöiän mukaan.

KARBONATISOITUMINEN

Kuvissa harmaa alue on “hyvää” betonia, vihreä alue karbonatisoitunutta betonia ja ruskeat alueet ruostetta

Kun karbonatisoituminen on edennyt raudoitukseen asti, alkaa teräs ruostua. Mitä nopeammin tämä ongelma havaitaan ja korjataan, sitä pidempi on rakenteen kestoikä. Karbonatisoitumista voidaan hidastaa erityyppisillä pinnoitteilla. Pinnoitteilla on kuitenkin om tyypillinen kestoikänsä, joten varsinkin vaativissa rakenteissa tulee varautua pinnoitteen uusimiseen säännöllisin väliajoin. Pinnoitetta valittaessa onkin syytä valmistajalta tarkistaa, että se estää tai hidastaa karbonatisoitumista ja samalla kysyä kuinka pinnoitus korjataan/uusitaan kestoikänsä loppupäässä.

Suojabetonikerros ohenee karbonatisoitumisen vaikutuksesta mutta se voi heikentyä myös muista syistä. Tällaisia syitä ovat esimerkiksi työvirheet joko betonivalutöissä tai raudoituksen asentamisesssa.

Pysäköintihalleissa taas tyypillinen ongelma on nastarenkaiden aiheuttama kuluminen, mistä johtuen raudoitusteräkset saattavat olla hyvinkin lähellä pintaa. Usein tämä ongelma tulee esille saumojen vieressä, joissa betonilattiaan kohdistuu suurempi rasitus ja kuluminen on voimakkaampaa. Tällöin autojen mukana kulkeutuva vesi ja mahdolliset sulatussuolojen kloridit kiiihdyttävät raudoitusterästen ruostumista.

KUITUBETONIT

Kuitubetonia käyttäen ei ole vastaavaa betonirakenteen vaurioitumisriskiä kuin raudoitusteräksiä käyttäen. Tähän on kaksi merkittävää syytä: ensinnäkin kuituraudoitus ei ole jatkuvaa eli yhden kuidun ruostuessa ruostuminen ei etene pidemmälle; toisaalta kuidut ovat niin ohuita, että niiden ruostuessa ja laajentuessa syntyvä jännitys on niin pieni, ettei se riitä murtamaan betonia. Oma lukunsa ovat vielä makropolymeerikuidut, jotka eivät ruostu – niiden käyttö onkin merkittävästi lisääntynyt parkkihallikohteissa ja erityisesti ulkobetonirakenteissa.

Kuitubetonia käyttäen voidaan rakenteet useimmiten toteuttaa ohuempina kuin normaaliraudoituksella – ei tarvitse huomioida suojabetonipaksuuksia. Näin kuitubetonin käyttäminen säästää kustannuksia (ja aikaa) rakennusvaiheessa ja myös käyttöaikana rakenteen pidemmän eliniän ja vähäisemmän korjaustarpeen ansiosta.

BETONIKORJAUKSET

Kun vaurioita päätetään korjata, voidaan tilannetta parantaa oikeilla tuotevalinnoilla. Ruostunut raudoitus tulee paljastaa esiin puhtaaseen teräkseen asti ja sen jälkeen suojata korroosiosuojalaastilla (FCR841). Varsinaiset betonikorjaukset tehdään teknisillä Flexcrete-korjauslaasteilla, jotka antavat erittäin tehokkaan suojan betonirakenteelle estäen veden, kloridien ja kemikaalien tunkeutumista alustaan ja lisäksi pienentää karbonatisoitumisriskiä. Tämän jälkeen korjattu kohta on itse asiassa parempi ja pitkäikäisempi kuin alkuperäinen rakenne.

SUOJAAVA PINTAKERROS

Mikäli tilanne ei ole hälyttävä mutta tiedetään raudoitusterästen olevan lähellä pintaa ja vaarassa ruostua, voidaan tilanne vielä pelastaa levittämällä pintaan suojaava kerros. Sementtipohjainen FCR851 pinnoite antaa jo 2 mm paksuudella erittäin tehokkaan suojan sekä betonille että raudoitusteräksille vaurioitumista vastaan.

Samalla saadaan korjattua mahdolliset valuvirheet ja koko betonipinnasta paremmin rakennetta suojaava.

Yhteenvetona raudoitusterästen ruostumisen aiheuttamia betonivaurioita vastaa tai jo syntyneiden vaurioiden korjaamiseen on siis kolme keinoa:

  • Suunnittele ja toteuta rakenne niin, että suojabetonipaksuus on riittävä. Mikäli se jostain syystä on jäänyt liian ohueksi, varmista riittävä suoja pinnoituksella, joka estää veden ja kloridien tunkeutumista rakenteeseen ja vähentää karbonatisoitusmisriskiä
  • Käytä kuitubetonia
  • Käytä korjaamisessa tuotteita, jotka estävät veden ja kloridien tunkeutuista alustaan ja vähentävät karbonatisoitumisriskiä