Ile dojrzewa beton i dlaczego polewa się go wodą

Kiedy wylewałem w garażu nowy fundament pod tokarkę, sąsiad zza płotu patrzył przez dwa dni, jak polewam świeży beton wodą z konewki i przykrywam go starą folią. Trzeciego dnia nie wytrzymał i zapytał, po co mi to, skoro „beton ma wyschnąć”. Dostał ode mnie wykład na pół godziny, a wieczorem pomyślałem, że to dobry temat na serwis.

Tyle że beton nie schnie, tylko dojrzewa. To różnica jak między praniem na sznurku a chlebem w piecu: z prania woda po prostu odparowuje, a w chlebie zmienia się wszystko w środku.

Z czego się składa

1. Cement - szary proszek, który z wodą tworzy klej wiążący całość.
2. Woda - potrzebna do mieszania, ale przede wszystkim do reakcji z cementem.
3. Kruszywo - piasek i żwir albo grys, czyli szkielet betonu, który przenosi obciążenia.
4. Domieszki - dodatki w małych ilościach, które przyspieszają albo opóźniają wiązanie, uplastyczniają mieszankę, chronią przed mrozem.
5. Zbrojenie - stalowe pręty w elementach, które mają przenosić rozciąganie. Sam beton dobrze znosi ściskanie, a słabo rozciąganie.

Kryształki, które wiążą kamienie

Kiedy cement spotyka się z wodą, zaczyna się reakcja, którą fachowo nazywa się hydratacją. Ziarna cementu wiążą wodę i obrastają drobnymi kryształkami. Te kryształki rosną, splatają się ze sobą i łapią ziarna piasku i żwiru. Z czasem cała masa zamienia się w jedną bryłę. Tak wygląda wiązanie i twardnienie, a woda jest do tego niezbędna.

Przy tej reakcji wydziela się ciepło. W grubych elementach, fundamentach i masywnych płytach środek potrafi być wyraźnie cieplejszy od powierzchni. Przyłożyłem kiedyś dłoń do świeżego fundamentu pod maszynę w zakładzie i był ciepły jak kaloryfer w kwietniu. Na dużych budowach się to oblicza i kontroluje, bo przy zbyt dużej różnicy temperatur między środkiem a powierzchnią elementu beton pęka.

Najszybciej idzie na początku. W ciągu pierwszych godzin mieszanka traci płynność, w ciągu pierwszych dni zyskuje dużą część wytrzymałości, potem przyrost zwalnia. Ile beton ma po tygodniu, zależy od rodzaju cementu i od temperatury. Przy cemencie szybko twardniejącym i w cieple po tygodniu bywa to około dwóch trzecich tego, co beton będzie miał po miesiącu. Cementy z dodatkami, na przykład popiołu albo żużla, twardnieją wolniej, ale później często doganiają.

Dlaczego akurat 28 dni

W tej liczbie nie ma nic szczególnego. Beton dojrzewa także po miesiącu, tylko coraz wolniej, a normy przyjęły 28 dni jako umowny termin, w którym sprawdza się, czy beton ma zamówioną klasę wytrzymałości. Z każdej partii betonu na budowie robi się próbki: sześciany o boku 150 milimetrów albo walce o średnicy 150 i wysokości 300 milimetrów. Dojrzewają w wodzie albo w wilgotnej komorze, a po 28 dniach laboratorium miażdży je w prasie i notuje, przy jakiej sile pękły.

Stąd oznaczenia klas, które widać w dokumentach budowy, na przykład C25/30. Pierwsza liczba to wytrzymałość na ściskanie sprawdzana na walcu, druga na kostce, obie w megapaskalach. Kostka wychodzi wyżej, bo jest niższa i płyty prasy mocniej ją przytrzymują. Uczniom pokazuję to na dwóch kawałkach plasteliny: niski klocek trudniej rozgnieść niż wysoki słupek.

Zagęszczanie buławą

Zanim beton zacznie dojrzewać, trzeba go jeszcze dobrze ułożyć. Świeża mieszanka wlana do szalunku ma w sobie mnóstwo pęcherzy powietrza. Każdy pęcherz to dziura, która osłabia element, a przy zbrojeniu otwiera wodzie drogę do stali. Dlatego beton się zagęszcza, najczęściej wibratorem z buławą, czyli stalową rurą, która drga w mieszance. Kiedy drga, beton zachowuje się prawie jak ciecz, powietrze wychodzi bąbelkami na wierzch, a mieszanka dokładnie otula pręty. Zbyt długie wibrowanie w jednym miejscu też szkodzi, bo ciężkie kruszywo opada, a na wierzch wypływa woda z zaczynem. W garażu, przy małym fundamencie, zagęszczałem beton prętem i stukaniem młotkiem w szalunek. Wolniej, ale też się da.

Pielęgnacja, mróz i woda z węża

Wróćmy do konewki. Skoro do reakcji potrzebna jest woda, to beton, który za szybko ją traci, po prostu przestaje dojrzewać na powierzchni. W słońcu i na wietrze świeża płyta oddaje wodę w kilka godzin. Potem wierzchnia warstwa jest pylista i słaba, pojawia się siatka drobnych rys, a z posadzki kurzy się już zawsze. Dlatego beton się pielęgnuje. Polewa się go wodą, przykrywa folią albo matami, czasem pryska preparatem, który tworzy na powierzchni szczelną błonkę. Pielęgnacja trwa zwykle co najmniej kilka dni, a przy wolniej twardniejących cementach i w chłodzie wyraźnie dłużej.

Druga sprawa to mróz. Woda w świeżym betonie zamarza, zwiększa objętość i rozsadza młodą, jeszcze słabą strukturę. Wytyczne do pielęgnacji mówią, że powierzchnia nie powinna zamarznąć, dopóki beton nie osiągnie przynajmniej około 5 MPa wytrzymałości. Poniżej około 5°C reakcja mocno zwalnia, więc czas pielęgnacji się wydłuża. Zimą na budowach beton się podgrzewa, okrywa matami, a do mieszanki dodaje się domieszki przeciwmrozowe.

Trzecia rzecz, o której mało kto myśli, to dolewanie wody do gruszki na budowie, żeby „lepiej się lało”. Każdy litr wody ponad recepturę osłabia beton, bo woda, która nie przereaguje z cementem, zostawia po sobie pory. Do płynności są domieszki uplastyczniające, a nie wąż ogrodowy.