Ohuet valkobetonista valmistetut julkisivut ja niiden käyristyminen

Abstract

Diplomityön päätavoitteena oli tutkia ohuiden valkobetonista valmistettujen kuorilaattojen käyristymistä ja halkeilua valmistuksen aikana sekä ennen ja jälkeen nopeutetun säärasituskokeen. Tutkimus koostuu kirjallisesta ja kokeellisesta osuudesta. Työn kirjallisessa osiossa esitellään yleisellä tasolla laattojen kiinnitysmenetelmiä sekä valkobetonin raaka-aineita ja rakenteiden muodonmuutoksia. Ohuissa julkisivulaatoissa ei voida käyttää tavallisia raudotteita vahvistuksena johtuen vähäisestä suojapeitteen paksuudesta. Valmistuksessa vahvistuksena voidaan käyttää ruostumattomia raudoitteita tai kuituvahvisteita. Tässä tutkimuksessa valmistettiin kuiduttamattomia ja kuidutettuja laattoja. Kirjallisuusosuuden lopussa tutustuttiin tarkemmin betonin muodonmuutoksiin ja niiden aiheuttamaan laattojen käyristymiseen. Kokeellinen osuus koostuu kahdesta osasta. Ensimmäisessä osassa tutkittiin betonilaattojen kutistumista ja käyristymistä vakioiduissa kosteus- ja lämpötilaolosuhteissa. Tutkimuksessa oli tarkoitus selvittää jälkihoidon, kutistumanestoaineen sekä kuitujen vaikutusta laattojen käyristymiseen. Työn toisessa kokeellisessa osuudessa betonilaatat altistettiin kiihdytetylle säärasitukselle. Ennen säärasituskoetta laatoista mitattiin kutistumaa ja käyristymää sekä ultraäänen nopeutta laatan pinnalta. Säärasituskokeen aikana laattojen käyristymistä mitattiin Tampereen teknillisen yliopiston toimesta ja mittauksien tulokset on raportoitu erillisessä tutkimuksessa. Säärasituskokeen jälkeen laatoista mitattiin käyristymä ja ultraäänen nopeus. Laatoille suoritettiin lisäksi laboratoriokokeita Vahanen Rakennusfysiikka Oy:n toimesta. Kutistumamittauksissa havaittiin, että kutistumanestoaineet vähentävät laattojen kutistumaa noin 25 %:a verrattuna ilman kutistumanestoainetta valmistettuihin laattoihin. Aineella ei kuitenkaan havaittu olevan vaikutusta laatan käyristymiseen, sillä kutistumat pienentyivät yhtä paljon laatan molemmilta puolilta. Betonimassassa käytetyillä muovi- ja lasikuiduilla ei havaittu olevan vaikutusta kutistumaan tai käyristymään. Tutkimuksessa havaittiin, että muovikalvolla toteutettu jälkihoito kasvatti betonin kuivumisesta aiheutuvaa taustapinnan kutistumista. Muottipinnan kutistumaan sillä ei kuitenkaan havaittu olevan vaikutusta. Ilman muovikalvoa valmistetuissa laatoissa taustapinnan kutistumat olivat muottipintaa pienempiä. Muovikalvolla jälkihoidetuissa laatoissa muottipinta käyristyi kuperasti, eli julkisivuseinässä laatan keskikohta pullistui ulospäin. Kun muovi jätettiin pois, laatan muottipinta käyristyi koverasti. Kokeissa käytetyt laatat olivat kooltaan pieniä ja niissä ei havaittu plastisen muodonmuutoksen aiheuttamaa halkeilua. Suurissa laatoissa puutteellinen jälkihoito saattaa aiheuttaa halkeilua. Tutkimuskappaleet kestivät hyvin säärasituskokeissa. Tutkimuksissa käytettyä kiihdytettyä rasituskoetta voidaan pitää rankkana eikä vastaavia nopeita olosuhdemuutoksia ääripäiden välillä tapahdu käytännön rakenteissa. Rankoista olosuhteista rasituksen jälkeisissä laboratoriokokeissa ei havaittu merkkejä betonin vaurioitumisesta: lujuus ei heikentynyt eikä pysyvää käyristymistä todettu. Betonin mikrorakenteessa ei havaittu halkeilua, säröilyä, kiviaineksen irtoamista tai muita muutoksia. Kokeellisen tutkimuksen perusteella valkobetonista on mahdollista valmistaa ohuita ja vähän käyristyviä kuorielementtejä. Tutkimuksissa havaittiin, että valmistuksessa tulee kiinnittää erityistä huomiota muottien suoruuteen sekä jälkihoidon hallintaan.