Ile trwa pielęgnacja betonu?

Prawidłowo zaplanowana i konsekwentnie prowadzona pielęgnacja betonu stanowi jeden z ważniejszych etapów w technologii betonowania, wpływający na długoterminową trwałość konstrukcji. Czas jej trwania nie jest wartością uniwersalną – zależy od szeregu czynników fizykochemicznych i środowiskowych, w tym warunków atmosferycznych, rodzaju zastosowanego cementu, klasy ekspozycji oraz wymagań konstrukcyjnych. W praktyce projektowej decyzję o minimalnym czasie pielęgnacji określa projektant, jednak zrozumienie zależności między temperaturą, wilgotnością, składem cementu a dynamiką przyrostu wytrzymałości jest niezbędne dla wykonawców podczas pielęgnacji betonu.

Betonowanie a pogoda

Dobór sposobu wbudowania oraz pielęgnacji mieszanki betonowej należy uzależnić od panujących warunków zewnętrznych, takich jak temperatura i wilgotność powietrza. W szczególności należy:

• unikać betonowania podczas silnego wiatru, deszczu i mrozów,
• zabezpieczyć świeży beton przed nadmiernym wysychaniem w czasie upałów,
• zapewnić utrzymanie odpowiedniej temperatury dojrzewania betonu w okresie niskich temperatur.

Średnią temperaturę dobową   należy wyznaczać jako wartość średnią arytmetyczną z pomiarów wykonanych w ciągu doby (temperatura powietrza o godzinie 7:00, 13:00 i 21:00):  𝑇_ś𝑟 = (𝑇7 + 𝑇13 + 2 × 𝑇21) / 4.
W zależności od temperatury otoczenia wyróżnia się następujące okresy dojrzewania betonu:

• warunki naturalne – gdy średnia temperatura dobowa przekracza +10 °C,
• warunki obniżonej temperatury – przy średniej temperaturze dobowej od +5 °C do +10 °C,
• warunki zimowe – gdy średnia temperatura dobowa jest niższa niż +5 °C,
• warunki podwyższonej temperatury – gdy średnia temperatura dobowa przekracza +25 °C.

Klasy pielęgnacji betonu

Wiadomym jest, że pielęgnacja betonu powinna rozpocząć się niezwłocznie po wbudowaniu i zagęszczeniu mieszanki i być prowadzona przez odpowiednio długi czas, adekwatny do warunków dojrzewania betonu. Czas trwania pielęgnacji betonu ustala projektant w specyfikacji wykonawczej. Wyróżnia się 4 klasy pielęgnacji [1, 3,4,5]:

1. Klasa 1 – przeznaczona jest dla betonu w „łagodnych” warunkach zewnętrznych, takich jak klasy ekspozycji X0 lub XC1. W tej klasie czas pielęgnacji wynosi minimum 12 godzin, pod warunkiem, że początek wiązania betonu nie przekracza 5 godzin, a temperatura powierzchni betonu wynosi co najmniej +5 °C. W tej klasie nie określa się wymaganego procentu wytrzymałości po 28 dniach.
2. Klasa 2 – obejmuje przypadki, w których czas pielęgnacji nie jest wyznaczany w godzinach, lecz kontrolowany poprzez osiągnięcie 35% wytrzymałości charakterystycznej betonu po 28 dniach. Jest stosowana w standardowych warunkach, gdy wymagane jest ograniczenie ryzyka pęknięć powierzchniowych i zapewnienie odpowiedniego dojrzewania betonu.
3. Klasa 3 – dotyczy sytuacji, w których beton powinien osiągnąć co najmniej 50% wytrzymałości charakterystycznej po 28 dniach. Nie określa się w tym przypadku minimalnego czasu w godzinach – okres pielęgnacji jest powiązany z przyrostem wytrzymałości. Stosuje się ją przy elementach narażonych na średni stopień ekspozycji i konieczność zapewnienia wysokiej jakości powierzchni.
4. Klasa 4 – obejmuje najbardziej wymagające warunki, gdzie beton powinien uzyskać co najmniej 70% wytrzymałości charakterystycznej po 28 dniach. Klasa ta stosowana jest przy konstrukcjach szczególnie narażonych na obciążenia i czynniki zewnętrzne, wymagających maksymalnej ochrony powierzchni i właściwej wytrzymałości strefy powierzchniowej.

Jak długo należy pielęgnować beton po ułożeniu?

Wybór klasy pielęgnacji, a co za tym idzie minimalnego czasu pielęgnacji, uzależniony jest od wielu czynników. Jednym z nich są warunki obciążenia betonu w okresie dojrzewania oraz stopnia narażenia konstrukcji na czynniki agresywne w czasie eksploatacji, patrz tabela 1.

Tabela 1. Kryteria wyboru klasy pielęgnacji betonu przykładowych konstrukcji [3]

Warunki obciążenia betonu w okresie dojrzewania	Warunki ekspozycji betonu	Zalecana klasa pielęgnacji	Przykłady konstrukcji
Obciążenie nie występuje; brak wymagań co do wczesnej wytrzymałości	X0, XC1	Klasa 1 lub 2	Fundamenty i podbudowy zabezpieczone powierzchniowo lub w gruntach nieagresywnych
	XF, XA, XS, XD, XM, XC2-XC4	Klasa 2	Konstrukcje masywne np. hydrotechniczne, fundamenty w gruntach agresywnych
Występuje obciążenie niewielkie (do 30% użytkowego) lub w  specyfikacji określono podwyższone wymagania dla wczesnej wytrzymałości	Wszystkie klasy ekspozycji	Klasa 2 (X0, XC1) lub 3 (pozostałe klasy)	Ściany konstrukcyjne i niekonstrukcyjne, słupy, mury oporowe, posadzki, nawierzchnie
Występuje znaczne obciążenie (>30% użytkowego); konieczne stosowanie dodatkowych podparć tymczasowych, lub w specyfikacji określono wysokie wymagania dla wczesnej wytrzymałości	Wszystkie klasy ekspozycji	Klasa 4	Płyty stropowe, balkonowe, belki, schody

Czas pielęgnacji zależny jest także od rozwoju wytrzymałości betonu. Wówczas jest on mierzony stosunkiem średniej wytrzymałości na ściskanie po dwóch dniach (f_cm2) do średniej wytrzymałości na ściskanie po 28 dniach (f_cm28)_, patrz tabela 2; w przypadku cementów o szybkim rozwoju wytrzymałości minimalny czas pielęgnacji będzie najkrótszy.

Tabela  2 Stosunek wytrzymałości na ściskanie betonu dla wybranych cementów i ich rozwój wytrzymałości (badania wykonano na zaprawach normowych) [2, 6]

Rodzaj cementu	CEM I 52,5R	CEM I 42,5R	CEM II/A-S 52,5N	CEM II/B-S 42,5N	CEM II/B-V 32,5R	CEM III/A 32,5N	CEM III/A 42,5N
Stosunek r = fcm2 / fcm28	0,54	0,50	0,46	0,36	0,38	0,19	0,26
Rozwój wytrzymałości betonu T=20°C	szybki r ≥ 0,50		umiarkowany 0,50 > r ≥ 0,30			wolny 0,30 > r ≥ 0,15

Kolejnym czynnikiem jest temperatura powierzchni betonu, patrz tabela 3; zaleca się, aby w temperaturze poniżej 5°C czas pielęgnacji podany w tab. 3-5 był wydłużony o czas, w którym temperatura jest poniżej 5°C.; podwyższona temperatura pozwala uzyskać pożądany poziom wytrzymałości betonu w krótszym czasie, co przekłada się na krótszy minimalny czasu pielęgnacji betonu.

Tabela 3 Minimalny czas pielęgnacji betonu dla klasy pielęgnacji 2 {3} [4] – odpowiadający przyrostowi przypowierzchniowej wytrzymałości betonu równemu 35% [50%] [70%] projektowanej 28-dniowej wytrzymałości charakterystycznej, oraz temperatury powierzchni betonu; wg EN 13670 [1, 3,4,5]

Temperatura powierzchni betonu Tb (°C)	Minimalny czas pielęgnacji betonu (dni)
	Rozwój wytrzymałości betonu
	r = (fcm2 / fcm28)
	szybki r ≥ 0,50	umiarkowany 0,50 > r ≥ 0,30	wolny 0,30 > r ≥ 0,15
( Tb ≥ 25 )	1,0 {1,5} [3]	1,5 {2,5} [5]	2,5 {3,5} [6]
( 25 > Tb ≥ 15 )	1,0 {2,0} [5]	2,5 {4} [9]	5 {7} [12]
( 15 > Tb ≥ 10 )	1,5 {2,5} [7]	4 {7} [13]	8 {12} [21]
( 10 > Tb ≥ 5 )	2,0 {3,5} [9]	5 {9} [18]	11 {18} [30]

Rys. 1 Wytrzymałość na ściskanie zapraw normowych w różnych temperaturach [5, 6]

 

 

W końcu czas pielęgnacji zależy również od rodzaju zastosowanego cementu i warunków atmosferycznych, patrz tabela 4 i rys.1 .

Tabela 4 Minimalny czas pielęgnacji betonu w zależności od zastosowanego rodzaju cementu [5]

Warunki atmosferyczne			Minimalny czas pielęgnacji [dni]
Nasłonecznienie	Wiatr	Wilgotność względna powietrza	CEM I	CEM II	CEM III
silne	silny	< 50%	2	4	5
średnie	średni	50 – 80%	1	3	4
słabe	Słaby	> 80%	1	2	3

Czas trwania pielęgnacji betonu jest wieloczynnikową wielkością wynikającą ze wzajemnych zależności pomiędzy procesami hydratacji, warunkami środowiskowymi i wymaganiami konstrukcyjnymi. Zarówno temperatura dojrzewania, dynamika rozwoju wytrzymałości charakterystyczna dla danego rodzaju cementu, jak i stopień narażenia elementu na obciążenia czy czynniki agresywne wpływają na dobór odpowiedniej klasy pielęgnacji. W praktyce oznacza to, że okres pielęgnacji może obejmować od kilkunastu godzin w warunkach łagodnych aż do kilku lub kilkunastu dni w przypadku konstrukcji wymagających osiągnięcia wysokiego procentu wytrzymałości wstępnej.

Literatura

• EN 13670 Wykonywanie konstrukcji betonowych
• EN 206 Specyfikacja, właściwości użytkowe, produkcja i zgodność
• Bajorek, G. (2014), Cele i rola pielęgnacji i ochrony młodego betonu, Referat przedstawiony na konferencji Dni Betonu, Wisła.
• Bajorek, G. (2018), Pielęgnacja betonu – planowanie i realizacja. Referat przedstawiony na konferencji Dni Betonu 2018, Wisła.
• Giergiczny, Z. (Red.) (2016), Vademecum Technologa Betonu, Górażdże.
• Giergiczny, Z. (2016), Pielęgnacja betonu – niedoceniany problem. Inżynier Budownictwa, 10, 69‑74.