Talvibetonointi

Betonointi kylmänä vuodenaikana asettaa rakennustyömaalle ylimääräisiä vaatimuksia. Vaikka talvibetonointiin liittyy joitakin työnsuoritusta hidastavia, hankalinakin pidettyjä työvaiheita ja toimenpiteitä, se on kuitenkin hyvin ennalta suunniteltuna toteutettavissa luotettavasti.

 

Betonointiolosuhteet talvella

Alhainen lämpötila ja mahdolliset lumisateet aiheuttavat omat reunaehtonsa betonivalujen onnistumiselle työmaalla. Talvibetonointiprosessiin kuluu useita osapuolia, joiden on huolehdittava omaan toimialaansa kuuluvista tehtävistä sekä ymmärrettävä myös ketjun muiden osapuolten tarpeita. Työmaalla on tärkeää ennakoida ajoissa prosessissa olevia reunaehtoja sääolosuhteiden, kaluston, miehityksen, lämmitys- ja suojauskaluston sekä betonin valinnan osalta. Betonitehtaan on varmistettava raaka-aineiden lämmitysjärjestelmän toimivuus ja vara-asemien toiminta sekä oman neuvonta- ja palvelutoimintansa aikataulut. Betonin valinta on tehtävä yhteistyössä työmaan ja betonitoimittajan kanssa. Betonin valinnassa voidaan käyttää apuna betonin lujuuden kehitystä mallintavia laskentaohjelmia.  Näillä ohjelmilla voidaan, valuihin asennettujen lämpötila-antureiden avulla, määrittää betonin lujuus rakenteessa. Näin voidaan varmistaa muottien purkuajankohta ja rakenteiden riittävä kantavuus seuraavia työvaiheita varten.

Alhaisissa lämpötiloissa sementin reaktiot veden kanssa hidastuvat, jonka vuoksi myös betonin lujuudenkehitys hidastuu. Ulkoilman lämpötilan ollessa alhainen betonointi vaatii erikoistoimia riittävän nopean lujuudenkehityksen ja laadukkaan lopputuloksen varmistamiseksi.

Paikallavalubetonin käyttö ei yleensä ole talvivaluissa suuri ongelma koska vähänkin massiiviset betonirakenteet tuottavat kovettumisen aikana lämpöä, joka yhdessä rakenteiden suojausten kanssa riittää pitämään rakenteet lämpimänä niin pitkän ajan että betonin lujuus kehittyy riittävästi.

Talvibetonointikauden katsotaan alkavan, kun lämpötila laskee vuorokauden kuluessa alle +5 °C:n. Tällöin betonin kovettumisreaktiot ovat jo varsin hitaat ja yöpakkaset saattavat aiheuttaa jäätymisvaurioita vastavalettuihin rakenteisiin. Etelä-Suomessa talvibetonointikausi kestää noin seitsemän kuukautta ja käsittää ajanjakson lokakuusta huhtikuulle. Pohjois-Suomessa talvibetonointikausi kestää jopa yhdeksän kuukautta. Koska kylmä sää vallitsee Suomessa lähes 2/3 vuotta, betoninen rakenne tai rakennusrunko voidaan vain harvoin tehdä ottamatta huomioon kylmän sään vaikutuksia työsuoritukseen. On huomattava, että tavanomaisen rakennebetonin lujuudenkehitysnopeus hidastuu huomattavasti jo 10 asteen lämpötilassa.

Talvibetonointiin voi tarkemmin perehtyä RT:n julkaisemasta ohjekirjasta. 

 

Kylmissä olosuhteissa käytettävät betonit

Nopeasti kovettuvat betonit

Nopeasti kovettuvat betonit saavuttavat nimellislujuutensa seitsemän vuorokauden iässä kovettuessaan +20 °C:ssa. Ne kehittävät kovettuessaan runsaasti lämpöä, mikä nostaa vastabetonoidun rakenteen lämpötilaa. Nopeampi lujuudenkehitys saadaan aikaan nopeammilla sementtilaaduilla tai lisäämällä betonin sideainemäärää. Riittävän korkea lämpötila nopeuttaa betonin lujuudenkehitystä ja muotinpurkulujuuden saavuttamista.

Neljän eri betonilaadun lujuudenkehitys 0 asteen lämpötilassa. NO=normaali, NK=Nopeasti kovettuva, NO=Nopeammin päällystettävä, SK=säänkestävä (Kuva: Rudus Oy)[/caption]

Kuumabetoni

Kuumabetonilla tarkoitetaan betonia, joka on valmisbetoniasemalla lämmitetty huomattavasti normaalisti toimitettavaa betonia kuumemmaksi betonin lujuudenkehityksen nopeuttamiseksi ja työmaalla tapahtuvan lämmitystarpeen pienentämiseksi. Kuumabetoni korvaa pääosin työmaan lämmitystarpeen, mutta ei täysin. Erityisesti kylmiin rakenteisiin rajoittuvissa kohdissa tarvitaan lisälämmitystä. Kuumabetonin lämpötila on käyttökohteesta riippuen yleensä +25 – 30 (harvemmin 40 °C), kun vastaavasti normaalibetonin lämpötila on noin +20 °C. Korkeassa lämpötilassa betonin työstettävyys heikkenee ja valettavuusaika lyhenee. Kuumabetonia käytettäessä on muistettava, että valun jälkeen betoni on suojattava hyvin, jotta lämmitetyn massan antama hyöty lujuudenkehityksessä voidaan käyttää täysimääräisesti hyväksi.

Kuumabetonin lämpötila erilaisilla valun suojaustoimenpiteillä.[/caption]

Pakkasbetoni

Pakkasbetonia käytetään lähinnä elementtien saumavaluissa. Pakkasbetoni ei sovellu runkorakenteiden valuihin ja kohteisiin, joissa on suolarasitusta tai edellytetään säänkestävyyttä. Pakkasbetonia voidaan käyttää n. -15 °C lämpötilaan saakka. Tätä alemmilla lämpötiloilla betonin lujuudenkehitys on hyvin hidasta ja pysähtyy kokonaan -15 °C:ssa. Pakkasbetonia voidaan hyödyntää tehokkaimmin lämpötila-alueella +5 – -5 astetta. Viileämmässä myös pakkasbetonin lujuudenkehitys hidastuu myös Pakkasbetoni ei ole sama kuin pakkasenkestävä(säänkestävä) betoni, joka on tarkoitettu kestämään toistuvaa jäätymis- ja sulamissykliä.

Betonin lisäaineet

Betonin notkeutta parantavilla lisäaineilla on haitallisena sivuvaikutuksena betonin sitoutumista hidastava ominaisuus, joka korostuu betonin lämpötilan laskiessa. Notkistimien käyttöä tulee siis välttää, jos betonin lämpötila sitoutumisen ja kovettumisen aikana on matala ja hitaasta betonin lujuudenkehittymisestä on haittaa rakenteelle tai aikatauluun.

Pienet notkistinmäärät, alle 0,5 %, eivät oleellisesti vaikuta betonin lämmönkehitykseen.
Jos betonissa on seosaineita (lentotuhkaa, masuunikuonaa tai silikaa ) betonin sitoutuminen ja lujuudenkehitys saattavat hidastua alhaisissa lämpötiloissa. Tämä ilmiö riippuu reseptissä käytettävistä seossuhteista. (Kuvassa itsetiivistyvän betonin leviämän mittaus (yleensä suurehko notkistinmäärä)).

Betonin lujuuden kehitykseen vaikuttavat useat, betonilaadusta, rakenteesta ja ympäristöolosuhteista riippuvat tekijät. Oleellista on pyrkiä pitämään, valun alusta alkaen, betonin lämpötila riittävän korkeana, jotta tavoitteena oleva lujuudenkehitysnopeus saavutetaan. Usein tämä edellyttää rakenteen suojausta tuulelta ja sateilta, oikeaa betonilaadun valintaa ja tarvittaessa lisälämmitystä. Jos muottikalusto on varustettu lämmöneristeillä, sillä on suuri merkitys lämmön säilymiseen betonissa lujuudenkehityksen alkuvaiheessa.

 

Betonin lujuudenkehityksen ennakkolaskelmat ja lujuuden khityksen seuranta työmaalla

Rudus Oy tarjoaa palveluna betonin lujuuden kehityksen hallintaan tietokoneohjelmaan (Beto-Plus) perustuvaa lujuuden kehityksen mallintamista sekä reaaliaikaista lujuudenkehityksen seurantaa. Ohjelmalla voi tehdä ennakkolaskelmia valitun rakenteen betonin lujuudenkehityksestä betonin reseptitietoon pohjautuen. Ohjelman avulla voidaan vertailla eri reseptien soveltuvuutta rakenteeseen. Betonin lisäksi ohjelmiin voidaan lähtötiedoiksi antaa arvioidut ympäristöolosuhteet, muotin ominaisuudet ja mahdollinen lisälämmitys. (Kuvassa dataloggeri)

 

Betonin suojaus

Suojauksen ensisijaisena tarkoituksena on varmistaa betonin riittävä lujuudenkehitys. Toinen tärkeä suojauksen tehtävä on rakenteen jälkihoito ja lämpötilaeroista aiheutuva rakenteen halkeilu ja mahdollinen lohkeilu. Suojauksella pyritään myös estämään lumen ja jään kerääntyminen muottiin sekä valun päälle. Sääsuojia käytetään myös vesisateiden varalta. Suojausmenetelmät valitaan sen mukaan, miltä halutaan suojautua. Talvibetonoinnissa suojaudutaan erityisesti kylmältä, tuulelta sekä lumi- ja räntäsateelta.

 

Betoni ja hiilipäästöt talvivaluissa

On huomattava, että esimerkiksi holvin suojauksella (solumuovimatto), n. 8 tunnin kuluttua valusta, on erittäin suuri merkitys betonin lujuuden kehitykseen.

Betonin hiilidioksidipäästöjä voidaan tehokkaimmin pienentää vähentämällä betonin sideaineissa puhtaan sementtiklinkkerin määrää. Tämä voidaan tehdä käyttämällä vähähiilisempää sementtiä tai korvaamalla valmisbetonitehtaalla osa sementistä seosaineilla (lentotuhka, masuunikuona, silika)

Kaikilla näillä betoneilla on se ominaisuus, että niiden lujuudenkehitys hidastuu viileissä olosuhteissa. Jotta työmaat voisivat toimia kohtuullisissa aikatauluissa ja hyödyntää vähähiilisimpiä betoneita, on työmaalla varauduttava valujen lämmitys- ja suojaustoimenpiteisiin. Valujen lujuuden kehitystä eri vaihtoehdoilla voidaan ennakkoon arvioida Beto-Pluss ohjelmalla tehdyillä vertailulaskelmilla.

 

Talvibetonointisuunnitelma

Talvibetonointisuunnitelman laadinta aloitetaan selvittämällä kohteen lähtötiedot. Tarvittavia tietoja ovat muun muassa:

• betonoitavan kohteen koko ja rakennetyypit, rakenteiden vahvuudet
• rakenteelle ja betonille asetetut vaatimukset
• käytössä oleva muottikalusto
• työsaumat
• tavoiteaikataulu
• tehtäväkokonaisuuksista vastaavien henkilöiden yhteystiedot.

Lisäksi tarkistetaan betonointipäivän sääennuste ja varmistetaan, että valu pystytään tekemään kyseisenä päivänä. Sääennusteiden perusteella suunnitellaan suojaus ja lämmitys ennen valua, valun aikana ja valun jälkeen.

---