mgr inż., Krzysztof Kuniczuk


Beton architektoniczny – kryteria wykonywania, oceny i odbioru

Architectural Concrete: Criteria for Execution, Evaluation and Commissioning


Artykuł opublikowany w materiałach konferencyjnych Dni Betonu, Wisła 2010.

Streszczenie

Na świecie istnieje wiele opracowań odnoszących się do wykonywania betonu architektonicznego. Od lat w specyfikacjach na terenie Polski funkcjonują jedynie fragmenty instrukcji stosowanych w Niemczech, Austrii czy Stanach Zjednoczonych. Takie podejście do betonu architektonicznego powoduje, że efekty jakie możemy podziwiać w wielu budowlach są raczej skutkiem doświadczenia i intuicji wykonawców.
Koniecznością wydaje się, stworzenie również w Polsce, odpowiednich zapisów, które pozwolą w łatwiejszy i bardzie przejrzysty sposób wykonywać beton architektoniczny.
Niniejsza artykuł jest próbą stworzenia, częściowo przez  adaptację do Polskich warunków funkcjonujących na świecie opracowań i wytycznych odnośnie wykonywania, oceny i odbioru betonu architektonicznego, które pozwolą na bardziej inżynierskie podejście do materiału dekoracyjnego, jakim z pewnością może być odpowiednio zaprojektowany i wykonany beton.

Abstract

There are numerous studies regarding execution of architectural concrete around the world. For many years, Polish specifications have been featuring only fragments of instructions applied in Germany, Austria and the United States. Such approach to architectural concrete results in the fact that the effects that can be admired in buildings are an outcome of experience and intuition of contractors.
It is necessary to establish proper provisions that will allow for easier and more transparent manner of executing architectural concrete in Poland.
This article is an attempt at creating a set of guidelines with respect to execution, evaluation and commissioning of architectural concrete partially by adaptation to Polish conditions of studies functioning in other countries. Such guidelines will allow for a more engineering-oriented approach to decorative material, such as properly designed and executed concrete.


1. Wprowadzenie


Architekt Romuald Loegler powiedział, że każdy obserwator odbiera beton inaczej, każdy definiuje go według własnej wrażliwości. Czy takie podejście do tego materiału budowlanego jest wystarczające dla inżynieria? Na pewno nie - ale czy po tak stanowczym stwierdzeniu  fakt, że w Polsce nie istnieją normy czy też wytyczne odnośnie wykonywania i oceny betonu architektonicznego nie świadczy o czymś zupełnie innym? W kraju, w którym z powodzeniem wykonywane są obiekty z zastosowaniem betonu architektonicznego, nadal nie istnieją odpowiednie przepisy, które ułatwiłyby ten i tak skomplikowany proces.

O wiele łatwiej zarówno architektom, jak i wykonawcom byłoby rozmawiać o materiale, który dla jednych wpływa na estetyczny odbiór obiektu, a dla drugich jest solidną podstawą stateczności konstrukcji, gdyby istniały ścisłe wytyczne odnośnie tego jak np. wiele porów i o jakiej średnicy może występować na powierzchni betonu, jakie są dopuszczalne różnice w kolorystyce i czy istnieje konieczność wykonania elementu wzorcowego. Dużo prostsza byłoby wycena kosztów wykonywania betonu architektonicznego, gdyby od razu było wiadomo, jaki rodzaj deskowania można zastosować, czy i jakie uszkodzenia poszycia deskowania są dopuszczalne? Tego typu parametry lub też wytyczne można zaczerpnąć z opracowań funkcjonujących w innych krajach, jednakże ich mnogość i brak rozpowszechnionych tłumaczeń powoduje, że w żadnym stopniu nie są one w Polsce wykorzystywane. Z pewnością w kraju, gdzie produkuje się kilkanaście milionów metrów sześciennych betonu rocznie, z czego część to beton architektoniczny, warto posiadać wytyczne odnośnie jego wykonywania, które usystematyzowałyby nabytą wiedzę.


2. Definicje


Beton architektoniczny – jest specjalnie projektowany na etapie tworzenia dokumentacji, określone są wymagania odnośnie jego powierzchni, jego zewnętrzna i/lub wewnętrzna powierzchnia jest eksponowana w obiekcie, wpływa na wizualny charakter obiektu.

Biorąc pod uwagę powyższą definicję za beton architektoniczny uważa się nie tylko beton uzyskiwany poprzez pozostawienie go w jego naturalnej formie po rozdeskowaniu pod warunkiem, że będzie on wykonany z zachowaniem odpowiedniego „reżimu” technologicznego, który ma spowodować uzyskanie powierzchni bez porów i odbarwień, ale również beton, którego powierzchnia została poddana barwieniu przy zachowaniu tekstury oraz obróbce poprzez np. szlifowanie, groszkowanie, spiekanie itd.
    
Tekstura – oznacza cechę powierzchni przedmiotu, wrażenie, które odczuwa się za pomocą dotyku.

Powierzchnia odniesienia – jest to powierzchnia, która została uznana jako wiążący standard w celu odbioru wykonywanych elementów.

Powierzchnia próbna – jest to powierzchnia, która została wykonana w celu wypracowania powierzchni odniesienia lub powstała w trakcie działań zmierzających do dopracowania technologii wykonywania elementów. Powierzchnia próbna nie podlega ocenie pod względem wymagań dotyczących betonu architektonicznego.

 

3. Kategorie betonu architektonicznego


W zależności od kraju pochodzenia normy czy też instrukcji odnośnie jakości betonu architektonicznego rozróżnia się od 3 (Austria [2]) do 6 (Nowa Zelandia [11]) kategorii powierzchni. Jest to uzależnione od szczegółowości opisu odnośnie poszczególnych wymagań stawianych teksturze, porowatości, ocenie wizualnej, równomierności kolorystyki i innym cechom wpływającym na wizualny odbiór wykonanej konstrukcji. Jednakże z doświadczeń i wypowiedzi ekspertów z różnych krajów wynika, że zbyt drastyczne zawężanie odchyłek jakie mogą powstawać w trakcie prowadzenia prac, szczególnie dotyczy to betonu wykonywanego na terenie budowy a nie w zakładzie prefabrykacji, prowadzi do niespełnienia tychże wymagań. W konsekwencji może to skutkować celowym pominięciem niektórych parametrów, wykonywaniem kosztownych napraw lub całkowitą zmianą sposobu wykończenia powierzchni.

W związku z powyższym wydaje się najbardziej celowym przypisanie jakości powierzchni beton architektonicznego do trzech kategorii: o małych, średnich i wysokich wymaganiach. Szczegółowe wytyczne odnośnie tekstury, porowatości, równości zabarwienia, konieczności wykonania powierzchni próbnej, kategorii deskowania (jego jakości) oraz kosztów wykonania odnośnie poszczególnych kategorii betonu podano w tabeli 1.

Tab. 1. Kategorie betonu architektonicznego i wymagania

          Tekstura* Porowatość* Równomierność
zabarwienia*,**
Pow. próbna Kategorie deskowania*** Koszty
 Małe wymagania
  BA1    
Powierzchnie betonowe o małych wymaganiach dotyczących wyglądu, np.: ściany piwnic, ściany parkingów podziemnych, itp.

T1 P1 RZ1 dowolny wybór KD1 niskie
Średnie wymagania
   BA2
Powierzchnie betonowe o typowych wymaganiach dotyczących wyglądu, np.: ściany klatek schodowych. T2 P2 RZ2 Zalecana KD2 średnie
Wysokie wymagania
   BA3
Powierzchnie betonowe z wysokimi wymaganiami dotyczących wyglądu, np.: elewacje,  reprezentatywne elementy budowli.

T3 P3 RZ3 Wymagana KD3 wysokie/bardzo wysokie

* Te wymogi/cechy zostały szerzej omówione w tabeli 2.
** Ogólny wygląd konstrukcji, istniejących lub nieistniejących różnic w odcieniu kolorystyki, można ocenić z reguły po dłuższej żywotności konstrukcji (ewentualnie po kilku tygodniach).
*** Patrz: tabela 3.

 

Tab. 2. Wymagania dotyczące powierzchni betonowych architektonicznych uzyskiwanych w wyniku deskowania

      Tekstura, styk elementów deskowania       T1      - w dużej mierze zamknięta powierzchnia z zaczynu cementowego, ewentualnie zaprawy,
- zaczyn cementowy/zaprawa występujące w złączach elementów deskowania nie powinny być większe niż: szerokość do ok. 20 mm i głębokość do ok. 10 mm,
- dozwolony odcisk ramy elementu deskowania.

  
T2 - w dużej mierze jednorodna i zamknięta powierzchnia betonowa,
- zaczyn cementowy/zaprawa występujące w złączach elementów deskowania nie powinny być większe niż: szerokość do ok.10 mm i głębokość ok. 5 mm (Fot. 1),
- dozwolony odcisk ramy elementu deskowania.
Dodatkowe wymagania:
- zapewnić ten sam rodzaj deskowania i jego przygotowania,
- zapewnić czystość deskowania oraz równe nałożenie środka antyadhezyjnego,
- należy ustalić sposób uszczelnienia styków deskowania,
- należy ustalić rodzaj wkładek dystansowych,
- zaleca się stosować te same płyty deskowań,
- zaleca się przygotowanie powierzchni próbnej.

T3 -gładka, zamknięta i w dużej mierze jednorodna powierzchnia betonowa
- zaczyn cementowy/zaprawa występujące w złączach elementów deskowania nie powinny być większe niż: szerokość do ok.3 mm,
- dalsze wymogi odnośnie np. złącz deskowania, odcisku ramy, należy szczegółowo ustalić.
Dodatkowe wymagania:
- jak dla T2,
- konieczne jest szczegółowe zaprojektowanie deskowania (styki, uszczelnienia, rozmieszczenie blatów itd.),
- należy chronić deskowania przed wpływem warunków atmosferycznych,
- zaleca się ustalić krótki odstęp od montażu dekowania do betonowania,
- należy określić wytyczne do wykonania szczelin roboczych (listwa trapezowa, szczelina łącząca itd.),
- należy sporządzić instrukcję wykonania,
- należy zapewnić ochronę wykonanym elementom (zabezpieczenie naroży, ochrona przed zabrudzeniem).

Porowatość P1 - maksymalna liczba porów (w mm ²) - ok. 3000.

P2 - maksymalna liczba porów (w mm ²) - ok.1500.
Dodatkowe wymagania:
- sprawdzić wzajemne oddziaływanie rodzaju betonu, środka antyadhezyjnego i deskowania,
- należy zapewnić ten sam rodzaj i przygotowanie deskowania,
- należy zapewnić czystość deskowania i równomierne nałożenie środka antyadhezyjnego,
- zaleca się przygotowanie powierzchni próbnej
P3 - maksymalna liczba porów (w mm ²) ok.750**
Dodatkowe wymagania:
- jak dla P2,
- należy wykluczyć zmianę składu betonu,
- należy wykluczyć stosowanie wody i kruszywa z recyclingu,
- zaleca się przygotowanie co najmniej 2 powierzchni próbnych
Równomierność zabarwienia RZ1 - zmiana zabarwienia na odcień jasny/ciemny jest dopuszczalna
- rdza i brudne zacieki są niedopuszczalne;
RZ2 - równomierne, wielkopowierzchniowe zmiany odcienia na jasny/ciemny są dopuszczalne,
- rdza i brudne zacieki są niedopuszczalne,
- różne rodzaje powierzchni deskowania (różne sklejki)  jak również różnego rodzaju materiały wykończeniowe, są niedopuszczalne.
Dodatkowe wymagania:
- jak dla P3
- należy ustalić czas mieszania betonu na co najmniej 60 sekund,
- należy przewidzieć wykonanie większej ilości powierzchni próbnych.
RZ3 - wielkopowierzchniowe zmiany zabarwienia, spowodowane różnego rodzaju materiałami wykończeniowymi, różnorodne rodzaje powierzchni deskowania oraz różna końcowa obróbka betonu są niedopuszczalne,
- niewielkie zmiany zabarwienia są dopuszczalne,
- rdza, brudne zacieki, wyraźnie widoczne poszczególne warstwy układanej mieszanki, jak również zmiany w zabarwieniu są nie dopuszczalne,
- konieczny jest wybór specjalnego i właściwego środka adhezyjnego.
Dodatkowe wymagania:
- jak dla RZ2,
- należy uwzględnić zmianę czasu rozdeskowania wynikającą z różnych warunków atmosferycznych,
- zaleca się tak zaplanować rozmieszczenie zbrojenia, aby uniemożliwić zetknięcie się buławy wibracyjnej z deskowaniem i zbrojeniem,
- należy przewidzieć miejsca zrzutu mieszanki do deskowania w równych odstępach,
- geometria elementów konstrukcji i układ zbrojenia musi pozwalać na szybki proces betonowania,
- należy zachować w/c na poziomie + 0.02 lub zachować konsystencję z dokładnością do + 20 mm.

Uwaga! Nawet przy największej dbałości i zachowaniu zasad nie da się całkowicie uniknąć zmian odcienia betonu

*Liczba porów ze średnicą đ w granicach 2mm <đ<15 mm
**750 mm² odpowiada 0,30 % powierzchni kontrolnej (500 mm x 500 mm)

 


Fot. 1. Miejsca połączeń elementów deskowania o różnej szerokości i głębokości.

 

 

Tab. 3. Kategorie deskowania

         KD1 KD2 KD3
(duże prawdopodobieństwo jednorazowego użycia deskowania)
Otwory wiercone dozwolone dozwolone do napraw

niedozwolone
Otwory po gwoździach i śrubach dozwolone dozwolone bez odprysków dozwolone jako miejsca napraw  po uzgodnieniu ze zleceniodawcą
Uszkodzenie deskowania w wyniku działania wibratora pogrążalnego dozwolone niedozwolone/dozwolone po uzgodnieniu ze zleceniodowcą niedopuszczalne
Zadrapania dozwolone dozwolone jako miejsca napraw* Dozwolone jako miejsca napraw  po uzgodnieniu ze zleceniodawcą
Resztki betonu dopuszczalne w zagłębieniach (otwory po gwoździach, kratery itd.) bez przylepionego powierzchniowo betonu

niedozwolone niedozwolone
Zaczyn cementowy dozwolone

niedozwolone niedozwolone
Małe fałdki, pomarszczenia sklejki, znajdujące się w obszarze wiercenia, gwoździowania
(„ripplings”, Fot 2)
dozwolone

niedozwolone/dozwolone po uzgodnieniu ze zleceniodawcą niedozwolone
Miejscowe naprawy dozwolone

dozwolone niedozwolone/dozwolone po uzgodnieniu ze zleceniodawcą
Powierzchnia próbna dowolna zalecane wykonanie wymagane wykonie

 

Fot. 2. Efekt gwoździowania sklejki.

 

 

3. Rola projektanta/architekta


W celu prawidłowej wyceny kosztów wykonania betonu architektonicznego w projekcie muszą zostać podane szczegółowe wytyczne odnośnie końcowego wyglądu powierzchni. Projektant powinien z tabeli 1 wybrać odpowiednią kategorię betonu.  Szczegółowe wytyczne odnośnie składu betonu, obróbki, pielęgnacji powinny zostać zapisane tylko wtedy, gdy mają istotny wpływ na efekt końcowy. Dotyczy to szczególnie tych przypadków gdy stawia się wymóg odnośnie barwy wykonywanej powierzchni, czy też innego sposobu wykończenia betonu.
W trakcie projektowania należy również podać wszystkie czynniki mogące wpłynąć na koszt wykonania. Zaliczają się do nich m.in.: rodzaj systemu deskowania, szerokość deskowania i kierunek jego ułożenia (ze względu na właściwość betonu do odwzorowywania powierzchni deskowania, brak planu jego ułożenia może doprowadzić do wizualnego zaburzenia zaplanowanej kompozycji architektonicznej (Fot. 3, Rys. 1); położenie, kształt i zamknięcie ściągów (Fot. 4); położenie, przebieg, szerokość i kształt fug; rodzaj powłoki deskowania; sposób kształtowania powierzchni pozbawionych deskowania (np. wierzch murków oporowych).

Rys. 1. Przykładowy układ deskowania i ściągów.

 

 

Fot. 3. Zakłócony układ deskowania.

 

 

Fot. 4. Różne sposoby wykończenia otworów po ściągach.

 

Niezwykle istotnym czynnikiem wpływającym na właściwe wykonanie betonu architektonicznego jest nadzorowanie przez projektanta/architekta całego procesu jego powstawania. Pozwala to na wprowadzanie lub uzupełnianie wytycznych już w trakcie budowy i bardzo często staje się jedynym gwarantem uzyskania właściwego/oczekiwanego efektu końcowego. Proces ten można ograniczyć ustanawiając powierzchnię odniesienia. Pozwoli to na uniknięcie konfliktu związanego z niedoprecyzowaniem wymagań odnośnie jakości wykonania lub też ich różną interpretacją. Przed przystąpieniem do wykonania powierzchni odniesienia należy przewidzieć możliwość wykonania najlepiej kilku powierzchni próbnych które mają na celu:
ustalenie i optymalizację wymaganych nakładów,
pouczenie i szkolenie personelu,
konsultację wykonanej powierzchni ze zleceniodawcą,
sprawdzenie alternatywnych rozwiązań i opracowanie praktycznych szczegółów realizacji zadania.
Przy wykonywaniu powierzchni próbnych należy jak najdokładniej odwzorować warunki wykonywania elementów architektonicznych. W związku z tym trzeba uwzględniać kształt elementów, stopień zbrojenia i jego rozmieszczenie, rodzaj środka antyadhezyjnego, skład betonu itd. Ze względu na tendencję do „zalewania” konstrukcji w bardzo dużych sekcjach należy to przewidzieć już przy wykonywaniu powierzchni próbnych, ponieważ przedłużający się czas betonowania prowadzi najczęściej do wystąpienia błędów w postaci odbarwień na powierzchni betonu.
Wykonywanie ścian zbiegających się, o ostrych krawędziach i narożnikach, nawet przy bardzo starannym zdejmowaniu deskowania, może doprowadzić do ich pęknięcia. Dlatego należy unikać tego typu rozwiązań lub liczyć się z koniecznością napraw naroży.
Przy projektowaniu elementów zewnętrznych z betonu architektonicznego powinno się również uwzględnić usytuowanie wszelkich uskoków powierzchni, na których mógłby gromadzić się brud i kurz spływający następnie w trakcie opadów i brudzący powierzchnię. Z tego względu konieczne jest również odpowiednie zaplanowanie systemu odprowadzania wody deszczowej.


4. Wskazówki dotyczące zapewnienia jakości

 Niezwykle istotna jest koordynacja przebiegu budowy oraz sterowanie przepływem informacji przed i w trakcie trwania budowy. Z doświadczeń wynika, że powołanie zespołu do spraw betonu architektonicznego pozwala na szybkie i skuteczne rozwiązywanie problemów. Zespół taki powinien składać się z przedstawicieli reprezentujących zleceniodawcę (architekt, projektant, inspektor nadzoru), wykonawcę (kierownik budowy), dostawcę deskowania, dostawcę betonu (technolog).
W trakcie prac dotyczących jakości zaleca się stworzenie instrukcji wykonywania betonu dla kategorii BA3 dla poszczególnych brygad. Pozwoli to na ujednolicenie końcowego efektu.

 

5. Ocena

Niezwykle istotne jest ocenianie betonu architektonicznego z przyjętego odstępu obserwacyjnego. Bardzo częstym błędem przy odbiorze powierzchni jest ustawianie się obserwatora w niewielkiej odległości od ocenianej konstrukcji (Fot. 5).

Fot. 5. Różne odległości obserwacji i oceny betonu.

 

Każdy element konstrukcji powinien być oceniany z odległości przewidzianej jako standardowa dla późniejszego użytkownika. Z innej odległości oceniane będą elementy wewnątrz budynków, natomiast z innej fasady.
W trakcie oceny należy zwrócić uwagę na fakt, że każdy element był wykonywany w innych warunkach atmosferycznych, a także na to, że mogły występować różnice w jakości użytych materiałów (w dopuszczalnym zakresie). Niewielkie różnice w teksturze, porowatości, kolorystyce są dopuszczalne w każdej z kategorii betonu architektonicznego. Dlatego istnieje konieczność indywidualnej oceny każdego elementu konstrukcji.
W pierwszej kolejności należy oceniać ogólne wrażenie z odstępu obserwacyjnego. Dopiero gdy ogólny wizerunek nie odpowiada wymaganiom należy badać poszczególne kryteria.


6. Podsumowanie

Od jakości powierzchni betonu architektonicznego można oczekiwać wiele. Jednak jego wykonanie uzależnione jest od szeregu czynników i stąd konieczność bardzo starannego sprecyzowania wymagań stawianych wykonawcy. Pozwoli to nie tylko na właściwą wycenę kosztów wykonania, ale również na prawidłowe przygotowanie się i przeprowadzenie tego skąplikowanego procesu, jakim jest wykonanie betonu architektonicznego, przez każdą ze stron biorących w nim udział.
Oczywiście aspekty poruszone powyżej nie są kompletnym opracowaniem dotyczącym wykonywania betonu architektonicznego, jednakże w swoim ograniczonym zakresie pozwalają na wypracowanie zdecydowanie bardziej inżynierskiego podejścia do przygotowania tego coraz bardziej dekoracyjnego materiału, jakim staje się beton.

[1] „Sichtbeton. Exposed Concrete“, Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V., Berlin 2004, 2008.
[2] F. Huber, „Sichtbeton“, Zement + Beton Handels und Werbe GmbH, Ostereichsche Zement Industrie, Ostereichische Betonvereines, Wien 1995.
[3] ÖNORM B 2211, „Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonarbeiten – Werkvertragsnorm“, Austrian Standards plus GmbH, Wien 1998.
[4] Christian Hofstadler, „Schalarbeiten. Technologishe Grundlagen, Sichbeton, Systemauswahl, Ablaufplanung, Logistik und Kalkulation“, Gratz 2008.
[5] ACI 303R-04, „Guide to Cast-in-Place Architectural Concrete”, American Concrete Institute, USA 2004.
[6] „Plain Formed Concrete Finishes”, Concrete Society, GB1999.
[7] „Visual Concrete – Design and Production”, British Cement Association, GB1998.
[8] „Specification and Production of Concrete Surface Finishes”, Cement & Concrete Association of New Zealand, 1989.
[9] AS 3610-1995 „Formwork for Concrete”, Standards, Australia 1995.
[10] CCAA T57, „Guide to Off-form Concrete Finishes”, Australia 2006.
[11] SNZ NZS 3114, „Specification for Concrete Surface Finishes”, Standards, New Zealand 1987



wstecz