Gdy zaprawa murarska traci przyczepność...

2007-04-11

W Polsce ok. 85% ścian budynków wykonywanych jest w technologii tradycyjnej. Oznacza to, że do ich wznoszenia używane są elementy murarskie drobnowymiarowe, łączone zaprawami murarskimi. Ze względu na to, że jest to technologia dominująca, a o elementach murowych napisano już wiele artykułów warto więc dla odmiany, poświęcić trochę czasu, stosowanym obecnie zaprawom murarskim.


Artykuł sponsorowany

W Polsce ok. 85% ścian budynków wykonywanych jest w technologii tradycyjnej. Oznacza to, że do ich wznoszenia używane są elementy murarskie drobnowymiarowe, łączone zaprawami murarskimi. Ze względu na to, że jest to technologia dominująca, a o elementach murowych napisano już wiele artykułów warto więc dla odmiany, poświęcić trochę czasu, stosowanym obecnie zaprawom murarskim. Tym bardziej, że przez niektórych wykonawców jest to nie w pełni doceniany element budynku. Może dlatego, że zaprawa murarska zajmuje ok. 7% objętości muru i w porównaniu z kosztem całej inwestycji jest stosunkowo tania? Przy planowaniu i wykonywaniu inwestycji zwykle większą wagę przykłada się do materiałów ściennych niż do zapraw. Jakie należy stosować zaprawy, aby mury były wolne od rys i pęknięć, a dodatkowo, aby charakteryzowały się wysoką trwałością?
 
Odpowiedzi na to pytanie trudno doszukać się w normie europejskiej PN-EN 998-2 „Wymagania dotyczące zapraw do murów. Część 2: Zaprawa murarska”. Znajdziemy ją natomiast w normie amerykańskiej ASTM C270-1a, a także w dokumentach publikowanych m.in. przez Brick Industry Association (USA) oraz Canadian Building Digest (Kanada). Obraz, jaki się wyłania po lekturze tych dokumentów, jest następujący:

Nie istnieje jedna, uniwersalna zaprawa nadająca się do stosowania w każdych warunkach i do każdego typu elementu murowego.

Nie istnieje, bo poszczególne elementy murowe różnią się pomiędzy sobą parametrami fizycznymi. Różni je nasiąkliwość, wytrzymałość na ściskanie, rozszerzalność termiczna, gładkość powierzchni. Do każdego rodzaju elementu murowego (np. cegła czerwona, bloczki betonu komórkowego, cegła silikatowa) należy dobrać odpowiedni typ zaprawy. Pod uwagę powinny być brane m.in. takie parametry jak: nasiąkliwość podłoża, klasa wytrzymałości elementu murowego, ulokowanie ściany (poniżej/powyżej gruntu, zewnętrzna/wewnętrzna), warunki pogodowe (wysokie/niskie temperatury). Ta sama zaprawa murarska położona na bardzo nasiąkliwej, porowatej powierzchni będzie zachowywała się odmiennie od tej, która została położona na podłożu mało nasiąkliwym. To odmienne zachowanie zaprawy wynika z różnych szybkości ucieczki wody do podłoża.

Wytrzymałość na ściskanie jest jedną z wielu, i to wcale nie najważniejszą, właściwością zaprawy murarskiej.

Wytrzymałość na ściskanie zaprawy jest jednym z najłatwiejszych parametrów do zmierzenia. W związku z tym stała się ona podstawą klasyfikacji zapraw. Wiele osób, nawet fachowców uważa, że mocna zaprawa to mocny, wytrzymały, stabilny mur. Nic bardziej błędnego! Badania wytrzymałościowe filarów murowanych z cegły i bloków wykazały, że wytrzymałość muru w zdecydowanie większym stopniu zależy od wytrzymałości elementów murowych niż od wytrzymałości zaprawy. Po przekroczeniu pewnej wartości wytrzymałości zaprawy wytrzymałość muru niewiele się zmienia. Ze względów technicznych  i ekonomicznych nie opłaca się stosować zbyt mocnych zapraw. Zwiększenie wytrzymałości konstrukcji murowej uzyskujemy natomiast stosując elementy murowe wyższej klasy wytrzymałościowej. Potwierdzenie tego stwierdzenia znajdziemy
w polskiej normie PN-B-03002:1999 „Konstrukcje murowe niezbrojone. Projektowanie i obliczanie”. Zalecenia budownictwa ogólnego USA rekomendują, aby konstrukcje murowe stawiać stosując najsłabsze zaprawy cementowo-wapienne dopuszczone przez projektanta budynku.
{mospagebreak}
Wytrzymałość na ściskanie zaprawy murarskiej nigdy nie powinna być większa niż wytrzymałość spajanych elementów murowych.

Jest to stara murarska zasada, lecz nie zawsze jest ona przestrzegana przez współczesnych wykonawców. Stosowanie zbyt mocnych zapraw w stosunku do wytrzymałości elementów murowych prowadzi zwykle do poważnych uszkodzeń muru (pęknięcia, zarysowania, utrata przyczepności zaprawy do podłoża etc). Jeśli przy nadmiernych obciążeniach najpierw pękają zaprawy, to jest to sytuacja znacznie korzystniejsza od poprzedniej. Uszkodzoną zaprawę można stosunkowo łatwo naprawić. Jeśli wytrzymałość zaprawy murarskiej trudno uznać za jej najważniejszy parametr, to jaka cecha zaprawy jest od niej bardziej istotna?


Fot.1. Do murowania zastosowano zaprawę cementową
z domieszką napowietrzającą

Za najistotniejszy parametr stwardniałej zaprawy murarskiej należy uznać jej przyczepność do podłoża.

Przyczepność zaprawy murarskiej powinna być rozumiana nie tylko jako siła związania zaprawy z podłożem, ale przede wszystkim jako procent obszaru cegły czy bloczka, jaki został pokryty przez zaprawę. Krótko mówiąc chodzi o to, aby pomiędzy zaprawą a elementem murowym nie było wolnej przestrzeni, którą woda dostanie się do wnętrza muru. Szczelny mur to eliminacja korozji elementów stalowych (np. kotew, zbrojenia), instalacji elektrycznej. Jeśli chcemy, aby mury z cegły klinkierowej nie „kwitły”, to przy ich stawianiu należy stosować zaprawy, które utworzą szczelne połączenie z cegłą klinkierową. W ten sposób wyeliminujemy możliwość dostania się wody do potencjalnego źródła soli.





Cement

Wapno

Piasek

Orientacyjna średnia minimalna wytrzymałość na ściskanie zaprawy w MPa




1


¼


Nie mniej niż 2 ¼ i nie więcej niż 3 sumy objętości cementu i wapna


17,2




1


¼ - ½


12,4




1


½ - 1 ¼


5,2




1


1 ¼ - 2 ½


2,4




Tabela 1. Proporcje objętościowe dla zapraw murarskich wykonywanych
w miejscu budowy (ASTM C270 -1a). Potwierdzone badaniami AGH.





Lokalizacja

Element konstrukcji murowej

Marka zaprawy




Zalecana

Alternatywna




Zewnętrza, ponad poziomem gruntu


Ściana nośna


M5


M10 lub M20




Ściana nie przejmująca obciążeń


M2


M5 lub M10




Murek ogniowy (attyka)


M5


M10




Zewnętrzna na poziomie lub poniżej gruntu


Ściany fundamentowe, ściany oporowe, otwory włazowe, kanały ściekowe, nawierzchnia brukowa, chodniki i dziedzińce


M10


M20 lub M5




Wnętrza


Ściana nośna


M5


M10 lub M20




Nienośne ścianki działowe


M2


M5






Tabela 2. Wybór zaprawy w zależności od lokalizacji konstrukcji murowej
{mospagebreak}
Przyczepność zaprawy do podłoża zależy od bardzo wielu czynników. Można je pogrupować w trzy obszary. Są to czynniki związane z samą zaprawą, z podłożem oraz z jakością pracy murarza:

Przyczepność zaprawy w stanie stwardniałym zależy w dużej mierze od jej urabialności w stanie świeżo zarobionym. Pośrednio urabialność zaprawy murarskiej ocenia się przez pomiar jej plastyczności oraz zdolności do utrzymywania wody w zaprawie (tzw. więźliwość wody). Urabialność zależy między innymi od rodzaju stosowanego kruszywa, ilości wody w zaprawie, stopnia napowietrzenia zaprawy. Na tworzące się połączenie wpływ mają również składniki zaprawy. Wapno dodawane do zapraw poprawia ich urabialność. Równocześnie uszczelnia połączenie murarskie, jako że w układzie cement–wapno–piasek ma najmniejsze cząstki (70% ma wymiary poniżej 10 µm).
Powoduje to utworzenie warstwy czepnej na poziomie nawet bardzo niewielkich porów, jakie występują na powierzchni elementów ściennych. Obecność wapna w zaprawie konieczna jest również do wystąpienia w niej zjawiska samoleczenia mikropęknięć, co powoduje uszczelnianie zapraw w czasie eksploatacji budynku. Wraz ze wzrostem ilości wapna hydratyzowanego w zaprawie zwiększa się jej przepuszczalność oraz zdolność do transportu masy.
Tekstura podłoża (np. wielkość porów), jego chłonność również ma istotny wpływ na ukształtowanie się przyczepności zaprawy. Szorstkie podłoża ułatwiają zaprawie przyczepienie się. Niestety nie można tego samego powiedzieć o podłożach bardzo gładkich. Również należy zwracać uwagę na chłonność elementu murowego. Kiedy zaprawa położona jest na nasiąkliwym podłożu, to zaczyna ona szybko tracić wodę. Powoduje to spadek jej urabialności. Zaprawa staje się sztywna, twarda, co skutkuje tym, że po położeniu na niej kolejnego elementu murowego trudno będzie utworzyć dobrej jakości połączenie murarskie.
W skrajnych przypadkach bardzo nasiąkliwe elementy murowe należy moczyć na 24 godziny przed murowaniem. W okresie podwyższonych temperatur należy stosować zaprawy o zwiększonej więźliwości wody. To, że cegły, bloczki stosowane do murowania powinny być wolne od zanieczyszczeń pyłowych, jest oczywiste. Zanieczyszczenia typu kurz, piasek, ziemia mogą uniemożliwić przyczepienie się zaprawy do powierzchni materiału ściennego.
Umiejętności murarza również wpływają na jakość i szczelność tworzącego się połączenia pomiędzy cegłą
a zaprawą. Nieumiejętne kładzenie cegieł, a zatem konieczność korygowania ich położenia, pogarsza przyczepność zaprawy do podłoża. Najlepsza przyczepność uzyskiwana jest w momencie położenia cegły na zaprawie. Podczas korygowania jej położenia ta pierwsza przyczepność zostaje zerwana i nie udaje się jej już powtórnie odtworzyć.


Fot.2. Stosowanie domieszek nie zapobiega pojawieniu się wykwitów solnych

Przy okazji rozważań na temat przyczepności zapraw do elementów murowych warto kilka słów poświęcić używanym na budowach domieszkom. Stosowane są dla poprawiania urabialności zaprawy cementowej. Ok. 97% domieszek dostępnych w handlu jest związkami chemicznymi, które powodują wzrost napowietrzenia zaprawy. Do zaprawy cementowej wprowadzone zostają liczne, drobne mikropęcherzyki powietrza, które działając jak łożyska powodują, że zaprawa uzyskuje plastyczność. Równocześnie ze wzrostem ilości powietrza w zaprawie pogorszeniu ulega jej przyczepność do podłoża. Spowodowane jest to tym, że w zaprawie istnieje wiele wolnych przestrzeni. W skrajnych przypadkach zaprawa opiera się na podłożu na ziarnach piasku, co skutkuje zupełną utratą przyczepności do elementu murowego. Jeśli mur został otynkowany, to oznaką tego zjawiska jest wystąpienie na powierzchni tynku siatki spękań odwzorowującej położenie elementów murowych. Stosowanie mocnych, mrozoodpornych zapraw nie gwarantuje, że mur będzie się charakteryzował trwałością. Utworzone szczeliny pomiędzy zaprawą a elementem murowym ułatwiają wodzie wnikanie do wnętrza muru. Domieszki napowietrzające powodują uszczelnienie zaprawy, która tym samym staje się mniej przepuszczalna niż spajane elementy murowe. Regulacja wilgotności muru odbywa się przez elementy murowe. Powoduje to zaleganie wilgoci w murze przez długi czas. Zawilgocone mury bardzo szybko degradują, są również podatne na korozję biologiczną.
Sławomir Gąsiorowski
Stowarzyszenie Przemysłu Wapienniczego


ZAMÓW PRENUMERATĘ

Artykuł zamieszczony 
w "Inżynierze budownictwa", 
marzec 2007.