Kiudbetoonist põrandad (0)

Kiudbetoonist põrandad
Kõige laialdasemalt leiab kiudbetoon kasutust põrandates. Tänapäeval valatakse Eestis umbes 90% põrandatest kiududega. Enamjaolt kasutatakse põrandaplaatides teraskiudusid, vajadusel ka polüpropüleenist, plastikust ning klaasist kiudusid. 
Betoonpõrandad jagunevad alusele toetumise järgi:
• pinnasele toetuvad põrandad
• vaiadele toetuvad betoonpõrandad
• tasanduskihid
Aluspind
Betoonpõranda kvaliteet on tihedalt seotud põranda aluse kvaliteediga. Seetõttu on oluline pöörata tähelepanu just sellele konstruktsiooni osale. 
Tavaliselt koosneb alus liivast või killustikust ning ta peab olema paigaldatud ja hoolikalt tihendatud 15 – 25 cm kihtidena. Eriti tähtis on aluspinna ühtlus. Tuleb vältida kõvasid ja pehmeid kohti. Aluse lõppkihina tuleb kasutada tingimata peent täitematerjali, et vähendada hõõrdumist aluse ja põrandaplaadi vahel miinimumini. Samal põhjusel peab aluse kõrgustolerants olema piirides ± 15 mm. 
Teostamaks pinnasel plaadi arvutust, tuleb määrata esmalt pinnase kandevõime.
Samuti on vajalik kindlaks teha, et põrand ei saaks kahjustatud aluse külmumise tõttu. Seetõttu toetub põrandaplaat tihendatud killustikalusele paigaldatud soojustusplaatidele. Optimaalse põranda projekteerimiseks tuleks kindlasti selgeks teha soojustusplaatide pikaajaline survetugevus .
Koormused
Oma kasutusea jooksul mõjuvad betoonpõrandatele väga erinevad koormused. Koormused võivad olla paigalseisvad ehk staatilised või kiirendusega liikuvad ehk dünaamilised. Koormused võivad mõjuda aluspinnale kas ühtlaselt jaotatuna, punktina või joonena.
Ühtlaselt jaotatud koormus, mida mõõdetakse KN/m²; N/mm² esineb projektides kõige sagedasemini. Ühtlaselt jaotatud lauskoormust esineb praktikas väga harva. Näidetena vedelikumahutid, puistematerjalide hoidlad . Enamasti on koormused siiski ebaühtlaselt jaotunud või esitatavad punktkoormustena. Samuti ei tekita ühtlaselt jaotatud lauskoormus plaadis tõmbepingeid ja võib viia eksitavate tulemusteni plaadi konstruktsiooniarvutustes. Praktikas on sellised juhtumid üsnagi levinud. Üldjuhul piirdutakse põrandale tulevate koormuste kirjeldamisel ühtlaselt jaotatud lauskoormusega ning tegelike koormusskeemide valik tehakse projekteerija poolt eelnevatele kogemustele tuginedes.
Punktkoormused, mida mõõdetakse KN või N on ühed koormustest , mis sageli määravad põrandakonstruktsiooni. Betoonpõrandatele kõige sagedamini mõjuvad punktkoormused on riiulijalad. Tänapäeval on riiulisüsteemid väga kõrged ja mahutavad palju kaupa ning on tavaline kui ühele riiulijalale rakendub 60KN punktkoormus . Sageli asetatakse kaks riiulisüsteemi üksteisele väga lähestikku, mis tähendab, et riiulite jalad on kõrvuti. Oluline on ka see millised on riiulijala tallaplaadi mõõtmed, selleks, et arvutada kontaktpinge talla ja betoonplaadi vahel. 
Kuna betoonplaadi dimensioneerimisel arvestatakse kõige ohtlikuma koormusskeemiga, siis punktkoormused asetatakse plaadi servale või nurkadesse. Juhul kui on võimalik määrata kindlaks täpsed punktkoormuste asukohad, siis on võimalik vuugid planeerida nii, et punktkoormus ei satu plaadi nõrgestuskoha servale. Seega on võimalik plaadi paksust vähendada. Ülaltoodud võimalus kehtib ainult siis, kui on kindel, et koormusskeemi tulevikus ei muudeta.
Dünaamiline koormus, mida põhjustavad tavaliselt kahveltõstukid ning veokid on teine koormuste liik, mis määrab põrandakonstruktsiooni. Oluline on tähelepanu pöörata ratastele rakenduvatele koormustele. Kahveltõstukid võivad olla kahekordsete ratastega või ilma. Sama oluline on tähelepanu pöörata ka tõstukirataste materjalile. Rattad võivad olla kas pneumaatiliste kummiratastega või täiskummist ratastega, metallist või vulkollaanist. Miks eelpooltoodud info nii oluline on - selleks, et määrata ratta kontaktpind betoonplaadiga. Vulkollaan- ja metallrattad on põrandatele kõige ohtlikumad , kuna oma jäikuse tõttu on kontaktpind väike ja seega kontaktsurve põrandale väga suur (isegi kuni 10 N/mm²). Teine suur oht jäikade rataste puhul on see, et nad lõhuvad betoopõrandate deformasioonivuuke. Ratas tekitab üle vuugi sõites lööke, mis lõhuvad järjest kilde vuugi servadelt.
Pneumaatiliste rehvidega tõstukite kontaktpind betoonplaadiga on suurem ja seega koormus rakendub suuremale pinnale. Kontaktsurve põrandale on tavaliselt kuni 1N/mm². 
Kõige otstarbekam oleks see, kui projektis on antud tõstuki mark ja konkreetsed andmed ( omakaal , kandevõime, max. kontaktsurve), juhul kui on teada, milline tõstuk hoonesse tuleb.
Vuugid
Vuugid on vältimatud konstruktsioonielemendid kõikides betoonpõrandates. 
Põrandate tegemisel esineb põhimõtteliselt kolme tüüpi vuuke:
• Töövuugid,
• mahu- või temperatuurikahanemise deformatsioonivuugid ,
• plaadi paisumise deformatsioonivuugid.
Kõikidel vuukidel peavad olema järgmised ühised omadused:
• põrandapind mõlemal pool vuuki peab olema ühekõrgune, ei tohi tekkida “hammast”,
• vajadusel peab vuugikonstruktsioon tagama, et koormuse puhul ühelpool vuuki ei teki erinevaid plaadipoolte vajumisi,
• vuugi servad ei tohi koormuse all murduda,
• vuugi eradusjoon peab olema sirge ja puhas,
• kõik vuugid peavad kindlustama plaadi liikumise vastavalt mahukahanemise suunale.
Ilmselt on betoonplaatide kuivamiskahanemise puhul kõige arvestatavam probleem mahukahanemisvuukide asukoht ning nende vaheline kaugus. Vuukide vaheline kaugus, mis minimiseerib kahanemisest tingitud pragunemise , sõltub samuti betoonplaadi paksusest. Praktikas tagab minimaalse pragunemise enamikel juhtudel kahanemisvuukide vaheline kaugus ca 4,5 m. Kui on arvata, et valitud betoonisegu kahaneb rohkem kui tavaline betoon , peavad vuugid asetsema isegi üksteisele lähemal. 
Eestis levinud praktika järgi täidetakse betoonpõrandate vuugid valdavalt umbes üks kuu pärast põrandate valu. Paljude maade põrandate paigaldusjuhendites on nõue: vuuke ei tohi täita enne 90 päeva möödumist betooni paigaldamisest .
Et minimiseerida betooni kahanemist ja temperatuurideformatsioonidest tingitud juhuslike pragude tekkimise ohtu, tuleb põrandasse ette näha kahanemisvuugid. 
Vuugid lõigatakse juba kivistunud betooni. Lõiked on tavaliselt 3 mm laiad ja sügavusega vähemalt 1/3 betoonplaadi paksusest. Vuukide lõikamise õige aeg sõltub betooni kivinemisest. See tuleks teostada nii vara kui võimalik, vältimaks juhuslikke pragude teket, kuid mitte nii vara, et lõikamine põhjustaks kiviaine ja teraskiudude eraldumist. Tavaliselt toimub see päev pärast paigaldamist, külmade ilmade korral ülejärgmisel päeval.
Vuukide asukohtade määramisel tuleb arvesse võtta kandepostide ja ruuminurkade asukohti ning muutusi põranda laiuses. Samuti tuleks vältida koormuste koondumist vuugiservale. Kõige sagedamini on vuukide samm 6x6 m. 
Kuivõrd pärast mahukahanemist vuugid avanevad küllalt palju (1-2 mm), siis täidetakse vuugid mastiksiga või spetsiaalsete vuugitäitematerjaliga, mis peab olema piisavalt tugev liikluskoormuste talumiseks kui ka piisavalt elastne, võimaldamaks vuugi avanemist Kui vuugitäide paigaldatakse ühe kuu möödudes betoonivalust, tekivad mahukahanemisest tingitud vuukide täiendava laienemise tõttu tõenäoliselt probleemid juba enne aasta möödumist. Sõltuvalt täitematerjali tüübist võib pragunemine tekkida kas vuugitäites, betoonis või vuugitäite ja betooni liitekohal. Kui töövõtja siiski ootab ja täidab vuugid alles siis, kui pinda juba koormatakse, võivad vuukide servad enne täitmist mureneda liikluse tõttu betoonpinnal.
Praktilist lahendust probleemile pole veel leitud. Ilmselt on kõige otstarbekam nõuda töövõtjalt vuukide täitmist nii hilja kui võimalik ning tuleks täita hiljem täiendavalt alad, kus täitematerjal on pragunenud või betooni küljest eraldunud. 
Kuigi suurem vuukide arv (väiksem vuukide vaheline kaugus) vähendab pragunemist, on vuugid siiski betoonpõranda nõrgimad kohad, kust algavad tavaliselt probleemid. Seetõttu on tänapäeva praktikas suund vuukide arvu vähendamisele ja vuukide vahelise kauguse suurendamisele.
Konstruktsioonivuukide maksimaalne soovitav vahekaugus võiks olla kuni 8 m, arvestades kandepostide paiknemist. Põrandaplaadid peaksid olema ruudukujulised või võimalikult lähedal ruudule, pikkuse ja laiuse suhe ei tokiks ületada 1,5-te. 
Paisumisvuukide ülesanne on kindlustada betoonplaadi pikisuunaline püsivus maksimaalse temperatuuri juures. Paisumisvuukide vahekaugused määratakse tabelite järgi sõltuvalt plaadi paksusest, temperatuurist betoneerimise ajal ja teraskiudude hulgast. Paisumisvuugid tavaliselt kütteta põrandates ei esine.
Eraldi tähelepanu nõuavad töövuugid. Eraldi töövuugi tarve võib tekkida näiteks pikemaajaliste töökatkestuste korral. Töövuukides kasutatakse vertikaalsuunaliste nihete ärahoidmiseks sageli vuugiprofiile. Vuugiprofiilid on plaatide vahel võimelised nihkejõude üle kandma avanemisel kuni 20 mm. Profiilidest on levinumiad Omega ja Delta . Vuugiprofiile kasutatakse põhiliselt “vuugivabades” põrandates. Vuugivaba põranda alla mõistetakse põrandat, kus ei ole saetud mahukahanemisvuuke ning plaadimõõtmed on kuni 50 m mõlemis suunas. Mahukahanemispingeid nii suurel alal võtakse vastu tavapõrandadest oluliselt suurema teraskiu doseeringuga. Samuti tuleb pöörata tähelepanu betooni koostisele. Antud põrandatüübil tuleb kasutada selleks väljatöötatud eribetooni, mille vesitsementtegur on madal ning täitematerjalide sõelkõver vastavalt korrigeeritud. 
Vuugivabade põrandate eelis seisneb lõigatud mahukahanemisvuukide ehk plaadi nõrgestuskohtade puudumises. Palju kasutust on vuugivabad põrandad leidnud logistikakeskustes kus liiklustihedus on väga suur. Mõningatel juhtudel on võimalik vuugivabade põrandate paksust võrreldes tavalahendusega vähendada.
Betooni mahukahanemine betoonpõrandates
On hulk tegureid, mida tuleb jälgida betoonisegu koostamisel, paigaldamisel ja hooldamisel, kuid paljugi võib juhtuda ka juba kivistunud betooniga.
Enamik betoonkonstruktsioonide projekteerijaid teavad, et betooni kuivades toimub mahukahanemine, kuid tihtipeale ei arvesta nad seda oma töödes. Isegi kui kahanemise protsess on arvesse võetud, esineb eriarvamusi parima tee leidmisel mahukahanemise kahjulike mõjude piiramiseks.
Kui betoon saaks takistamatult kahaneda, oleks kahanemisest põhjustatud pragunemine olematu. Kuna normaalne kahanemine on tegelikkuses takistatud vundamentide , pinnase, armatuuri või põrandaga külgnevate teiste konstruktsioonide poolt, tekivad betoonplaadis suured tõmbepinged.
Vead, mis põhjustavad intensiivsema kahanemispragunemise:
• Liiga suur mahukahanemisvuukide vahekaugus,
• Saetud kahanemisvuukide liiga väike sügavus,
• Kahanemisvuukide liiga hiline saagimine ,
• Betoonpõrand külgnevatest konstruktsioonidest eraldamata,
• Väljaulatuvate nurkade juures täiendavate vuukide või diagonaalse armatuuri puudumine,
• Betoonisegude kasutamine, milles tsemendi kogus liiga madal või vee kogus liiga kõrge või muude koostiosade kasutamine, mis põhjustavad betoonisegu normaalsest suurema mahukahanemise,
• Puudulik betooni hooldus või selle puudumine,
• Pinnase ebatasasused ja betoonikihi paksuse kõikumised,
• Vuukides jätkuv armatuur , mis ei luba vuukidel vabalt avaneda,
• Suure hõõrdeteguriga pinnasalused.
Kahjuks ei ole ka katsetulemused nende konfliktsete arvamuste kinnitamiseks või kummutamiseks alati kättesaadavad nagu näitavad allpool toodud näited.
Betooni mahukahanemise laboratoorsetel uurimistel on selgunud, et ainult 34% 38-kuulisel kuivamisperioodil toimunud mahukahanemisest toimus esimesel kuul, ja 90% alles pärast 11 kuud kuivamist. Erinevalt põrandatest said katsekehad laborites kuivada kõigis neljas suunas.
Plastiline mahukahanemine ilmneb peale valu esimeste tundide jooksul, kuni betoon on veel plastilises olekus. Plastilise pragunemise puhul on võimalik eristada kaht tüüpi pragunemist:
- plastiline mahukahanemispragunemine, mis enamjaolt ilmneb plaatides;
- plastiline paigutumine või vajumispragunemine, mis võib ilmneda massiivsemate elementide puhul.
Mõlema tüübi puhul on pragunemine seotud betooni iseenesliku tihenemisega raskusjõu mõjul, st et tahketel osakestel on kalduvus liikuda elemendis allapoole kui samas vesi liigub ülespoole. Üsna tihti tekivad praod sarrusterase kohale betooni pinnal.
Plastiline kahanemispragunemine võib tekkida kuivas keskkonnas, kui vesi aurustub plastilise betooni pinnalt kiiremini, kui see jõuab koguneda betooni pinnale betooni valgumise tulemusena. Tüüpiline plastilise kahanemispragunemise kujuks on parralleelsete joonte seerijatena ligikaudselt 45º nurga all plaadi servast ja seda siis ca 1m vahedega. Võib tekkida ka juhusliku mustriga pragunemine, mida nimmetatakse “kaardikujuline pragunemine”. Plastilise kahanemispragunemise praod on tavaliselt 2 – 3 mm laiad ja on kogu plaadi paksust läbivad.
Plastilise pragunemise ärahoidmiseks peab rakendama betooni tihendamise ja hooldamise nõudeid. Hooldusel tuleks vältida olukordi , millega kaasneb kiire kuivamisprotsess esimese tunni jooksul peale valu.
Plastilise kahanemise praod ilmnevad kõige sagedamini suvel, tingimustes kui on soe, tuuline ja õhuniiskus madal. Plastilise mahukahanemisepraod võivad olla väga sügavad, laiusega kuni 3mm ja nende pikkus väga erinev, ulatudes kohati kuni meetrini.
Plastiline mahukahanemine
Plastilise kahanemise pragude tekke suhtes on kõige tundlikumad:
• kõrge tsemendisisaldusega betoonid ,
• kõrge jahvatuspeensusega tsementide baasil valmistatud betoonid,
• madala vesitsementteguriga betoonid, kaasa arvatud superplastifikaatoriga betoonid,
• betoonid, kus on kasutatud tardumimse/kivinemise aeglustajaid. Aeglustajad pikendavad plastse oleku aega, kuid ei mõjuta kuivamiskahanemise tingimusi.
Ettevaatusabinõud plastilise kahanemise vältimiseks:
• valida võimaluse korral betooni valamiseks aeg, kui ilmastik selleks on soodne, vältida valamist tugeva tuule ja päikese käes,
• Alustada betooni hooldusega niipea kui võimalik,
• Kasutatada polüpropuüleenist kiudusid.
• Betoonivalu eel niisutada aluspinnad, raketised ning armatuur.
Lisaks plastilisele pragunemisele põhjustavad pragusid veel enne betooni tardumise lõppu järgmised tegurid:
• betooni järelvajumisest tingitud pragunemine armatuurvarraste või
muude betoonplaadis paiknevate takistuste kohal
• pragunemine plaadi servades saalungite järeleandvuse tõttu
• varane temperatuuripragunemine
• kahjustused liiga varasest lahtiraketamisest
Kiudarmeeritud betoon kuivab valamise järel veel mitu kuud. Kõige paremaid tulemusi on andnud siin painutatud otstega kiud. Teraskiu mõju väljendub siin selles nagu eepool omn juba öeldud, et pragude hulk üldiselt väheneb ja need jaotuvad ühtlaselt mikropragudena betoonipinnal.
Plastilisel mahukahanemisel vähendavad kiudude nakkeomadused pragude teket samnuti. Teraskiudude mõju algab alles siis, kui betoon hakkab kivistuma ja siduma ennast kiududega. Uurimised on siin näidanud parimatena lainelise kujuga kiude .
Muud põhjused, mis võivad olla pragunemise allikaks
• Halvasti ette valmistatud pinnase ebaühtlane tugi põrandaplaadile
• Pinnases olev paisuva savi kogumid
• Pinnavees või põhjavees sisalduvad sulfaadid
• Põrandale langevad arvutuslikust suuremad koormused, eriti ehitusstaadiumis
• Löökkoormused
• Armatuurvarraste korrosioon
• Räni – leelise reaktsioonist põhjustatud sisepinged
• Plaadi servades ja nurkades külmumisest ja sulamisest põhjustatud pragunemised
• Muutused pinnase struktuuris külgneva ehitustegevuse tõttu – näiteks vaiatööd
• Temperatuurikahanemised, nagu terav temperatuurilangus koheselt valu järgselt
• Liiga varane või liigne liiklus ehitusstaadiumis
• Puudulik projektlahendus