Elastyczność materiałów cementowych  

Uszczelnienie podpłytkowe (zespolone) to układ: okładzina ceramiczna, klej i zaprawa spoinująca, stosowany jako warstwa użytkowa na balkonach i tarasach w systemie z tzw. powierzchniowym odprowadzeniem wody. Co ma do tego elastyczność? Aby odpowiedzieć na to pytanie, trzeba przeanalizować rodzaj obciążeń oddziaływujących na powierzchnię balkonu.

O izolacji balkonów czytaj także

KLEJENIE NA BUDOWIE

DYLATACJE BALKONÓW I TARASÓW Z OKŁADZINĄ CERAMICZNĄ

DLACZEGO TARASY CIEKNĄ?

Temperatura płytek, zwłaszcza ciemnych, choć nie jest to zalecany kolor na tak narażone na obciążenia termiczne powierzchnie, dochodzić może podczas letnich upałów nawet do 70÷80 stopni C, natomiast nagła burza z opadami deszczu potrafi w kilkanaście minut "szokowo ostudzić" powierzchnię do temperatury kilkunastu stopni. W zimie dochodzą do tego obciążenia wynikające z przejść przez zero (może ich być w ciągu jednej zimy nawet sto kilkadziesiąt), a różnica skrajnych temperatur między okresem zimowym, a letnim może dochodzić do 100 stopni C.

Na skutek zmian temperatury powstają naprężenia ścinające na styku okładzina ceramiczna – podłoże wynikające z różnicy współczynników rozszerzalności termicznej okładziny ceramicznej i podłoża. I te naprężenia muszą zostać przeniesione przez układ: elastyczna zaprawa uszczelniająca i zaprawa do płytek.

Współczynniki rozszerzalności liniowej przedstawiają się następująco:
•    Płytki ceramiczne: 0,4*10-5 ÷ 0,8*10-5 [1/K]
•    Beton 1*10-5 ÷ 1,3*10-5 [1/K]
•    Zaprawa cementowa 1*10-5 ÷ 1,3*10-5 [1/K]

Dla odległości między dylatacjami 3 m i różnicy temperatur 50 stopni C (dobowa zmiana temperatury okładziny ceramicznej i jastrychu), zmiana długości takiego odcinka jastrychu wynosi od 1,5 do 1,95 mm, natomiast dla okładzin ceramicznych w tych samych warunkach zmiana długości 3-metrowego odcinka wynosi od 0,6 do 1,2 mm, co w podczas szokowego schładzania powierzchni balkonu czy tarasu w lecie na skutek gwałtownej burzy powoduje różnicę zmian długości okładziny ceramicznej i jastrychu wynoszącą od 0,3 mm do nawet 1,35 mm i to tylko dla zdylatowanego odcinka o długości 3m. Biorąc pod uwagę roczny gradient temperaturowy (zima –lato) równy 100 stopni C różnica zmian długości 3-metrowego odcinka okładziny i jastrychu wynosi od 0,6 do 2,7 mm. I te odkształcenia (nawet 0,45mm/mb oraz 0,9mm/mb przy zmianie temperatury odpowiednio o 500 stopni C i 100 stopni C) musi przejąć układ: mikrozaprawa uszczelniająca – klej.

Wymagania stawiane stosowanym do tego celu elastycznym szlamom znaleźć można w normie PN-EN 14891: 2009 Wyroby nieprzepuszczające wody stosowane w postaci ciekłej pod płytki ceramiczne mocowane klejami - Wymagania, metody badań, ocena zgodności, klasyfikacja i oznaczenie. Norma ta definiuje wyrób (produkt) do wykonania uszczelnienia zespolonego jako jedno – lub wieloskładnikowy wodoodporny materiał stosowany jako jednorodna warstwa pod płytkami ceramicznymi, z opcjonalnym wzmocnieniem siatką lub tkaniną.

Wymagania podstawowe to przyczepność nie mniejsza niż 0,5 MPa (niezależnie od rodzaju obciążeń termicznych i cykli zamrażania-rozmrażania) oraz zdolność do mostkowania pęknięć w warunkach znormalizowanych

fot. 1 - Schomburg

wynosząca przynajmniej 0,75 mm. Z warunków fakultatywnych wymienić należy zdolność do mostkowania rys w niskiej (-50C) i bardzo niskiej temperaturze (-20 stopni C) wynoszącą także nie mniej niż 0,75 mm. Wymóg elastyczności jest tu jak najbardziej uzasadniony, należy podkreślić, że dobrej jakości szlamy spełniają go z zapasem. Jeżeli chodzi o przyczepność, to 0,5 MPa jest niewystarczające, należy stosować tu szlamy o przyczepności zbliżonej do  1 MPa (szlamy renomowanych firm mają przyczepność dużo powyżej 1 MPa).

Inaczej wygląda sprawa z klejami. W przypadku cementowych zapraw klejących norma PN-EN 12004: 2008 wyróżnia dwa typy klejów, kleje klasy C1 – są to kleje do typowych zastosowań wewnętrznych i do płytek nasiąkliwych (o nasiąkliwości > 3%) oraz C2, zwane potocznie, choć niesłusznie elastycznymi. Bezwzględnym wymogiem, wynikającym przede wszystkim z oddziaływania termicznego, jest stosowanie klejów klasy C2 (Richtlinie für Flexmörtel. Definition und Einsatzbereiche. Deutsche Bauchemie e.V. 2001). Jednak samo oznaczenie C2, wbrew obiegowej opinii nic nie mówi o elastyczności kleju.

Ze względu na odkształcenie poprzeczne, klasyfikuje się cementowe zaprawy klejowe w sposób następujący:
S1 – kleje odkształcalne, odkształcalność poprzeczna powyżej 2,5 mm i poniżej 5 mm
S2 – kleje o wysokiej odkształcalności, odkształcalność poprzeczna powyżej 5 mm

Zdaniem autora, nie jest to tożsame z elastycznością, która jest istotna ze względu na charakter pracy okładziny i podłoża. Normowy (wg PN-EN 12002) sposób badania odkształcalności poprzecznej pokazuje fot. 1. Pomiar polega na oznaczeniu strzałki ugięcia beleczki z kleju przy braku zarysowania spodniej części próbki. Wielkość ugięcia determinuje klasyfikację kleju jako odkształcalny (S1) lub o wysokiej odkształcalności (S2).

Natomiast sposób pracy okładziny pokazuje rys. 1. Innych badań odkształcalności poprzecznej norma nie przewiduje.

Do spoinowania należy stosować zaprawy o zmniejszonej absorpcji wody i wysokiej odporności na ścieranie, a więc klasyfikowane jako CG 2 W Ar lub CG 2 W wg PN-EN 13888. Muszą to być zaprawy dedykowane zastosowaniom balkonowym lub tarasowym, często są one nazywane elastycznymi. Wprawdzie w.w. norma przewiduje badanie odkształcalności poprzecznej zapraw spoinujących wg PN-EN 12002, jednak metodologia badania jest

rys. 1 - Maciej Rokiel

niekompatybilna z rzeczywistymi warunkami pracy, dlatego badań tych w praktyce się nie wykonuje.

Należy tu polegać na renomie producenta systemu: szlam, taśmy uszczelniające, zaprawa klejąca, spoinująca oraz masa dylatacyjna powinna stanowić system, tzn. pochodzić od jednego producenta.

mgr inż. Maciej Rokiel
Polskie Stowarzyszenie Mykologów Budownictwa

Mgr inż. Maciej Rokiel - Absolwent Wydziału Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Politechniki Łódzkiej. Ekspert i autorytet w dziedzinie hydroizolacji. Ceniony autor fachowych książek m.in.: "Hydroizolacje w budownictwie. Poradnik. Wybrane zagadnienia w praktyce", "Wycena nowych technologii w budownictwie" oraz licznych publikacji w prasie branżowej.