Mariusz KOSIŃ

Politechnika Częstochowska

TECHNOLOGIA OBRÓBKI POWIERZCHNI BETONOWYCH

THE TECHNOLOGY OF FINISHING CONCRETE  SURFACE

Problem właściwego doboru, projektowania i użytkowania posadzek staje się istotny ze względu na wzrost budowanych powierzchni hal magazynowych i obiektów przemysło­wych. W przypadku obiektów istnieją­cych pojawia się często konieczność naprawy lub modernizacji posadzek. Obróbka powierzchni świeżo ułożonego betonu, a także procesy czyszczenia, szlifowania stwardniałego betonu dokonywane są wieloma sposobami i za pomocą różnych urządzeń, dających odmienną jakość powierzchni i różne koszty wykonawstwa.  Żadne podłoże betonowe pod podkłady samopoziomujące lub bezpośrednio pod posadzki nie jest tak dobre, aby nie mogło być jeszcze polepszone przez obróbkę wstępną. Im bardziej kosztowny jest zestaw podkładowy przewidziany do nałożenia i im wyższe obciążenia, których należy się spodziewać, tym bardziej intensywnie należy przygotować podkład[1]. Jednym z istotnych zagadnień, wiążących się z cechami takich powierzchni, jest otrzymywanie ich wysokiej równości i gładkości, która gwarantuje zwiększenie wytrzymałości i jakości eksploatacyjnej. Na rys.1 przedstawiono cele stosowania obróbki powierzchni betonowych.

Rys. 1.  Cele stosowania obróbki powierzchniowej [2]

Obróbka powierzchni jako metoda właściwego przygotowania podkładu betonowego przed nałożeniem nań nowej warstwy układu jest procesem zapewniającym spełnienie podstawowych wymagań jakimi są osiągnięcie wymaganego stanu podłoża w zakresie oczyszczenia z substancji zmniejszających przyczepność oraz szorstkości w celu otrzymania odpowiedniego profilu chropowatości. Technologię obróbki powierzchni betonowych w znacznym stopniu określają użyte do  tego urządzenia. Wybór technologii obróbki jest zawsze powiązany z efektem, jaki chcemy uzyskać (tabela 1). Należy przy tym uwzględnić sposób wykonania obróbki powierzchni betonu oraz stopień agresywności z tym związany (rys. 2).

Tabela 1. Metody i zastosowanie obróbki powierzchniowej stwardniałego betonu[2]

Rys. 2. Sposoby wykonania obróbki stwardniałej powierzchni betonowej [2]

Najbardziej efektywnymi maszynami do zacierania, szlifowania oraz czyszczenia powierzchniowego są urządzenia  które mają zespoły robocze w postaci tarcz, walców oraz płyt zacierających, schematy przedstawiono na rys.3.

Rys. 3. Schematy sposobu oddziaływania elementów roboczych maszyn do zacierania powierzchni betonowych w zależności od typu elementu roboczego: a) tarcz, b) wałka, c) płyty zacierającej [1]

Sposób obróbki powierzchni świeże­go lub stwardniałego betonu wynika z wymaganego stopnia szorstkości (gładkości) powierzchni betonowej. Technologia obróbki powierzchni betonowej determinowana również jest w znacznym stopniu rodzajem stosowanych urządzeń formowania. W przypadku formowania poziomego otwarta powierzchnia ułożonej mieszanki betonowej może być łatwiej obrobiona do zadanego stopnia szorstkości poprzez zacieranie jej przed twardnieniem. Inaczej ma się rzecz z powierzchniami przylegającymi do formy.  Mogą one być obrabiane tylko po rozdeskowaniu wyrobu lub konstrukcji. W tym przypadku obróbce podlega już stwardniały beton z zastosowaniem specjalnych maszyn, wysoki stopień gładkości powierzchni konstrukcji betonowych osiągany jest poprzez ich szlifowanie i polerowanie[1]. Tekstura i wygląd obrabianej powierzchni zależy również od  takich czynników jak wytrzy­małość betonu, wielkość i rodzaj kruszywa, a także od technologii wykonywanej obróbki. W zależności od sposobu obróbki powierzchnia betonowa posiada następujące cechy [3]:

- szlifowanie – powierzchnia gładka z nielicznymi, nieregularnymi wgłębieniami, bez  zarysowań oraz ostrych krawędzi, nieliczne pęknięcia o nie wielkiej głębokości szerokości. 

- śrutowanie – znaczne zróżnicowanie rozwinięcia powierzchni, różnice wysokości  między wierzchołkami ok. 7 – 10 mm, rozległe i nie regularne rysy, spękane i uszkodzone ziarna kruszywa oraz liczne ślady po wyrwaniu ziaren kruszywa,

-            frezowanie – bardzo duża niejednorodność powierzchni z dużymi różnicami wysokości wierzchołków profilu powierzchni oraz z licznymi rozległymi rysami.

Charakterystyka wybranych maszyn i narzędzi do obróbki powierzchni    betonowych

Jedną z operacji technologicznych decydujących o właściwym wykończeniu powierzchni, posadzek betonowych, jest jej zatarcie i wygładzenie. Zacierana powierzchnia świeżego betonu zwiększa jej wytrzymałość, odporność na ścieranie, zmniejsza pylenie. Jest to efekt rozdzielenia i przemieszania cementu i ziaren piasku (rozdrobnienia struktury krystalicznej). Do tego rodzaju prac służą zacieraczki mechaniczne jedno lub dwuwirnikowe napędzane silnikami spalinowymi różnej mocy. Zacieraczki są maszynami oddziałującymi na podłoże przez obrót ele­mentów roboczych będących w stałym kontakcie z zaciera­ną powierzchnią pod naciskiem wynikającym z masy maszy­ny lub układu mas, maszyna – operator[4].

Śrutowanie, to sucha metoda obróbki powierzchni nazywana również kulowaniem, groszkowaniem lub blastrakowaniem. Metoda śrutowania  stosowana jest do usuwania tzw. mleczka cementowego z powierzchni nowych posadzek betonowych, czyszczenia powierzchni betonowych oraz uszorstnienia podłoża. Metalowe kulki (śrut) są "wystrzeliwane" z maksymalną szybkością do 23 m/s przez koło rzutowe w podłoże, następnie śrut po uderzeniu wraca do zbiornika maszyny wraz z kurzem i innymi odbitymi nieczystościami z posadzki. Ścierniwo nadaje się do ponownego użycia, a całą resztę pochłania wysokowydajny odkurzacz przemysłowy. Śrutowanie można wykony­wać za pomocą śrutu różnej granulacji – drobniejszej bądź grubszej. Po procesie śrutowania beton odzyskuje odcień zbliżony do jego pierwotnego koloru, a także pozwala wykryć wcześniej niewidoczne wady (rys. 4)[5].

Rys. 4. Różnica w wyglądzie powierzchni przed i po śrutowaniu (widoczne odparzenia na styku dylatacji) [6]

Frezowanie, to metoda stosowana w przypadku czyszczenia, profilowania, wyrównywania lub zdejmowania warstw posadzki (rys.5). Najczęściej frezuje się techniką krzyżową celem maksymalnego zniwelowania posadzki. Wydajność procesu jest związana z masą ma­szyny. Ograniczeniem w tym przypadku jest dopuszczalna siła działająca na operatora, wynikająca z rozwijanej jako uboczna siły uciągu [7]. Istnieje możli­wość stosowania różne­go typu frezów w zależ­ności od rodzaju podłoża oraz regulacji głębokości i szerokości frezowania. Zasadniczą częścią maszyny jest wymienna głowica z frezami roboczymi (lamele), zakładana do wykonywania określonego rodzaju pracy, do której jest dostosowana ich budowa, są to:

     -   frezy ze stali utwardzonej  z wkładkami wolframowymi przeznaczone są     do fakturowa­nia betonu, strugania i rowkowania powie­rzchni.

-  frezy z płytkami z węglików spiekanych służą do usuwania znaków termoplastycznych z dróg i pasów startowych.

-  frezy stalowe są przezna­czone do usuwania białego nalotu z no­wych posadzek, szlifowania i u­szczelniania betonu, gdy jest wymagana drobna faktura wierzchni, a także   do usu­wania nawarstwień smaru, bru­du[5].

Rys. 5. Różnica w wyglądzie przed i po frezowaniu [6]

Szlifowanie to optymalne rozwiązanie w sytuacjach, gdzie wymagana jest czysta i mocna, ale jednocześnie równa i gładka powierzchnia. W zależności od stanu podłoża, typu wykonywanej posadzki oraz potrzeby stosujemy szlifierki jedno- lub wielotarczowe. Szlifowanie, posadzek specjalistycznymi maszynami z zastosowaniem pełnego cyklu technologicznego tarcz diamentowych i impregnacji posadzek z zastosowaniem impregnatorów nadających szlifowanej powierzchni oprócz maksymalnej barwy i połysku, również odporność na wnikanie wilgoci i brudu. Nawierzchnia szlifowana może być narzędziami diamentowymi jak również standartowymi kamieniami szlifierskimi[5].

Ryflowanie, polega na nadaniu odpowiedniej szorstkości powierzchni betonowych za pomocą szczotki. Stosowane jest na betonowych nawierzchniach drogowych i przejazdach przez torowisko (rys.6) [8].

Rys. 6 Nadanie odpowiedniej szorstkości nawierzchni betonowej przez ryflowanie (przejazd przez torowisko) [8]

Literatura:

[1] Rajczyk J., Podstawy naukowe doboru struktury geometrycznej i kinematyki tarczowych

       narzędzi roboczych maszyn do obróbki powierzchni betonu, Politechnika Częstochowska, 

       Częstochowa, 2004 

[2] Courard L., Garbacz Andrzej, Inżynieria powierzchni betonu. Część 1. Struktura 

       geometryczna powierzchni, Materiały Budowlane, Warszawa, 9’2006

[3] Courard L., Garbacz Andzrzej, Inżynieria powierzchni betonu. Część 2. Wpływ obróbki

       na powstawanie rys, Materiały Budowlane, Warszawa, 12’2006

[4] Dembiński Jan, Mechanizacja robót wykończeniowych w budownictwie, Arkady, 

       Warszawa, 1980

[5] Barszcz Andrzej, Maszyny do robót wykończeniowych i instalacyjnych, Materiały

       Budowlane, Warszawa, 8’1999

[6] Materiały pomocnicze firmy F.U.H. Nowak

[7] Materiały promocyjne firmy FORESTER Sp. z o.o., Murator Plus, Warszawa 1999

[8] Respondek Z., Rajczyk Z., Analiza konstrukcji przejazdów przez torowisko 

     Międzynarodowa  Konferencja Naukowo – techniczna nt. Budownictwo o  

     zoptymalizowanym potencjale energetycznym. Częstochowa 2004, s. 351…357 

7