Dylatacje tarasów - zasady rozmieszczania, wymagania techniczne, kształtowanie

Jako element budynku taras jest narażony na bezpośrednie oddziaływanie warunków atmosferycznych (zakres oddziałujących temperatur w okresie letnim i zimowym, zalegający śnieg, itp.), w tym z reguły na silne nasłonecznienie, wynikające z orientacji względem stron świata. Stąd bardzo istotne jest szczególnie dokładne projektowanie detali, w tym układu dylatacyjnego tarasu, gdyż wszelkie odstępstwa od zasad stosunkowo szybko ujawnią się w postaci problemów technicznych.

Układ typowych warstw tarasowych można przedstawić następująco:

1. płyta konstrukcyjna z ukształtowanym spadkiem, a w razie jego braku dodatkowo podkład spadkowy,
2. izolacja główna pełniąca również funkcje paraizolacji,
3. mata drenażowa,
4. izolacja termiczna,
5. włóknina filtracyjna,
6. jastrych podkładowy,
7. izolacja wodoszczelna – elastyczna powłoka izolacyjna na bazie mineralnej,
8. wykładzina tarasu, np. ceramiczna, mocowana na klejach klasy C2 (wg PN-EN 12004).

Jako minimalną grubość podkładu układanego bezpośrednio na warstwie izolacji termicznej, narażonego na wpływy termiczne, należy przyjąć w przypadku zastosowania jastrychu cementowego szybkosprawnego Ceresit CN 87 minimum 4,5 cm, w przypadku betonu tradycyjnego: min. 5 cm. Podkład jest często zbrojone siatkami zgrzewanymi lub zbrojeniem rozproszonym. Warstwa podkładowa powinna mieć stałą grubość, gdyż przy różnych grubościach proces wysychania płyty jest nierównomierny i w wyniku tego skurcz wiązania jest różny w różnych miejscach. Dlatego jastrychów nie powinno się używać do kształtowania spadków. Właściwe spadki winny być ukształtowane wcześniej na izolacji głównej tarasu.

Jastrych podkładowy podlega oddziaływaniu dwóch rodzajów skurczu:

1. skurczu chemiczno–fizycznego,
2. skurczu termicznego.

Skurcz chemiczno–fizyczny powstaje w wyniku wiązania wody z cementem w procesie hydratacji i odparowania jej nadmiaru. Jego wartość - ɛs waha się w granicach od 0,00015 do 0,00050 i jest niższa dla betonów konstrukcyjnych, zaś wyższa dla betonów niezbrojonych. Skurcz chemiczny wynoszący około 50% ɛs jest procesem nieodwracalnym. Wynika on z chemicznego procesu hydratacji cementu. Z kolei skurcz fizyczny powstaje w wyniku wyparowania nadmiaru wody. Jest on częściowo odwracalny, zależny od proporcji W/C i sposobu pielęgnacji betonu. Skurcz fizyczny i chemiczny po 28 dniach wynosi 50-70% skurczu całkowitego, 100% wartości osiąga on dopiero po czasie około 1-3 lat od wylania płyty.

Skurcz termiczny wynika ze zmian temperatury nawierzchni tarasowej, które są bezpośrednio przenoszone na jastrych podkładowy. Wartość skurczu termicznego dla betonu określa współczynnik  £t=0,00001◦C (wg PN 1991-1-5:2003, tablica C.1). Z uwagi na zmienne warunki atmosferyczne (zimą temperatura do –30◦C, latem nawierzchnia tarasu może się ogrzewać w przypadku ciemnej wykładziny ceramicznej nawet do +70◦C), wielkość odkształceń termicznych podkładu mogą być znaczące i będą przykładowo wynosić 2,5 mm w przypadku podkładu o długości boku np. 2,5 m.

Ze względu na wielkość powierzchni tarasy należy podzielić na:

1. duże o powierzchniach kilkuset lub nawet kilku tysięcy m²,
2. małe głównie w budownictwie indywidualnym, o powierzchniach kilkudziesięciu m².

Podkłady dużych tarasów, np. użyteczności publicznej, są zbrojone siatkami lub zbrojeniem rozproszonym, często również z uwagi na wielkość i charakter występujących obciążeń eksploatacyjnych. Podkłady małych tarasów są wykonywane najczęściej bez zbrojenia.

Przy analizie wielkości odkształceń termicznych warstw nawierzchniowych tarasu (podkład i wykładzina ceramiczna) winny być uwzględniane następujące parametry: długość i szerokość podkładu w obrębie wydzielonych pól dylatacyjnych, zakres zmian temperaturowych nawierzchni tarasu w cyklu rocznym oraz omówiony już współczynnik odkształcalności termicznej materiału. Wielkość pól dylatacyjnych podkładu jest ściśle uzależniona od możliwości zapewnienia swobodny odkształceń termicznych podkładu i wyprawy ceramicznej tarasu, przy zachowaniu również szczelności szczelin dylatacyjnych.

Generalnie możemy wyróżnić następujące typy dylatacji występujących w obrębie tarasów:

1. dylatacje konstrukcyjne budynku, które oddzielają poszczególne jego części, przebiegające w tym samym przekroju, na całej wysokości budynku i winny być przeniesione na elementy konstrukcyjne tarasu,
2. dylatacje podkładu, występujące na całej jego grubości,
3. dylatacje obwodowe, oddzielające podkład i wykładziny od innych elementów konstrukcyjnych budynku,
4. dylatacje pozorne, wykonywane na określonej grubości podkładu,
5. dylatacje na połączeniach warstw nawierzchniowych (podkład, izolacja, wykładzina ceramiczna tarasu) z elementami o innym współczynniku odkształcalności termicznej,

Konieczność wykonania tego typu dylatacji wynika głównie ze skurczu hydratacyjnego (fizyko-chemicznego) spoiwa oraz pracy warstw nawierzchniowych tarasu przy dużej amplitudzie temperatur eksploatacyjnych.

Różna jest funkcja poszczególnych rodzajów dylatacji występujących w warstwach nawierzchniowych tarasu:

1. dylatacje podkładu przechodzące w postaci szczelin przez jego całą grubość. Umożliwiają one swobodę jego przemieszczeń w kierunku poziomym oraz w ograniczonym zakresie również pionowym. Dylatacje te mają za zadanie kompensowanie zmian liniowych jastrychu wywołane oddziaływaniem warunków zewnętrznych (zmienne temperatury, nasłonecznienie, itp.),
2. dylatacje obwodowe (tzw. brzegowe) oddzielają jastrych od innych elementów konstrukcyjnych budynku (ścian, słupów, itp.), zapewniające swobodę odkształceń podkładu, kompensując wpływ ruchów termicznych na części budynku przyległe bezpośrednio do podkładu. Należy podkreślić, iż często stosowane w praktyce kształtowanie dylatacji obwodowej poprzez wywinięcie poziomej izolacji głównej na ścianę budynku nie jest właściwym rozwiązaniem, gdyż brak jest szczeliny zapewniającej swobodę poziomych odkształceń płyty jastrychowej. Cienka warstwa membrany bitumicznej, czy też papy nie jest w stanie tego zapewnić,
3. dylatacje pozorne (tzw. wymuszone) są kształtowane w podkładzie na etapie wykonawstwa, zapewniają kompensację skurczu fizyko-chemicznego betonu. Są w przypadku tarasów wykonywane w podkładach układane na warstwach termoizolacyjnych lub innych warstwach rozdzielających oraz w przypadku kształtowania spadku na płycie konstrukcyjnej. Mają za zadanie ograniczyć rysy skurczowe poza dylatacjami tego typu, w obrębie pola. Dylatacje te wytwarza się poprzez nacięcie szczeliny w świeżo związanej zaprawie lub betonie na głębokość 1/3 – 1/2 grubości płyty na ewentualnych uskokach (np. przy zmianie grubości warstwy izolacji termicznej) oraz w celu podziału powierzchni większych od ok. 15-20 m². Po upływie 28 dni, zatem po zaniku 50-70% skurczu, dylatacje pozorne mogą być sklejone szpachlą żywiczną i nie muszą być odwzorowywane w izolacji mineralnej oraz wykładzinie ceramicznej tarasu. W sytuacji, gdy dylatacja pozorna nie jest klejona, należy ją przenieść na izolacje przeciwwodną oraz wykładzinę ceramiczną,
4. dylatacje na połączeniach z innymi elementami (np. odwodnieniem liniowym, wpustami, itp.) wykonuje się w formie szczelin o szerokości >/ 5 mm, wypełniając je masą elastyczną na podbudowie ze sznura polietylenowego o odpowiednio dobranej średnicy.

Przy kształtowaniu wielkości poszczególnych pól dylatacyjnych tarasu (dylatacje podkładu), powinniśmy uwzględniać:

1. szerokość szczeliny dylatacyjnej, tak, aby mogła zapewnić swobodę odkształceń liniowych płyty podkładowej,
2. rodzaj projektowanego wypełniacza, który powinien zapewnić szczelność dylatacji przy zmianach jej geometrii wynikającej z odkształceń termicznych.

Uszczelnienie dylatacji w warstwie izolacji przeciwwodnej (mineralna powłoka izolacyjna CR 166) jest wykonywane przy użyciu taśm elastycznych CL 152 oraz CL 150, które doskonale z nią współpracują. Uszczelnienie dylatacji w poziomie płytek ceramicznych jest wykonywane zgodnie z zaleceniami normy PN-ISO 7727:1999.

Dylatacje podkładu powinny być odwzorowane w wykładzinie ceramicznej tarasu. Z uwagi na wielkość odkształceń termicznych, winny być wypełniane uszczelniaczami poliuretanowymi (Ceresit CS 29). Produkt ten jest odporny na oddziaływanie warunków atmosferycznych w bardzo szerokim zakresie temperatur, promieniowanie UV oraz cechuje się bardzo wysoką elastycznością, dużą przyczepnością do różnych podłoży i odpornością na procesy starzeniowe.

Projektując szerokość szczeliny dylatacyjnej oraz rodzaj uszczelniacza, należy założyć, że przy aplikacji materiałów w temperaturze ok. +20◦C, to należy założyć, iż temperatury minimalne i maksymalne mogą się różnić w okresie zimowym o ok. 50◦C. Przy założonej szerokości szczeliny dylatacyjnej układanej w takich warunkach temperaturowych, np. 10 mm jej szerokość w okresie zimowym może się zwiększyć do 15 mm, zaś w okresie letnim zmniejszy się do 5 mm. Przy zastosowaniu do jej wypełnienia uszczelniacza poliuretanowego Ceresit CS 29 o zakładanym wydłużeniu +- 50%, mamy możliwość zachować szczelność szczeliny dylatacyjnej przy max. szerokości 15 mm. Dopuszczamy zatem skrócenie każdej płyty o 2,5 mm, co na podstawie prostych przeliczeń dokonanych powyżej daje nam max. długość krawędzi pojedynczego pola dylatacyjnego równą 5 m, zatem całkowite pole powierzchni niedylatowanego podkładu winno wynosi do 25 m². W przypadku stosowania pól prostokątnych zaleca się, aby wzajemne proporcje boków (długość : szerokość) zawierały się w stosunku 1:1 - 1:2. Na etapie projektowania układu dylatacyjnego tarasu należy uwzględnić wielkość płytek ceramicznych, aby uniknąć ich docinania.

CS 29 stanowiący wypełnienie szczeliny ma za zadanie przenieść siły poziome i ewentualnie występujące w zdecydowanie mniejszym zakresie - pionowe. Aby zapewnić optymalną pracę elastycznego wypełniacza, powinien on efektywnie przylegać do dwóch bocznych krawędzi (najczęściej pionowych, np. krawędzie boczne płytek ceramicznych), natomiast nie powinien współpracować z podłożem. W tym celu w szczelinę układany jest elastyczny sznur polietylenowy na odpowiednią głębokość (średnica sznura winna wynosić min. 120% szerokości szczeliny).

Duża powierzchnia pól dylatacyjnych powoduje, że z uwagi na wielkość odkształceń termicznych wykładziny ceramicznej, elastyczność zaprawy użytej do jej spoinowania może okazać się niewystarczająca. Pojedyncze płytki ceramiczne łączone cementową zaprawą do spoinowania tworzą układ przypominający tarczę, nie mając możliwości kompensacji tak dużych naprężeń termicznych. Z tego względu w obrębie każdego pola dylatacyjnego wykonuje się tzw. dylatacje pozorne, wydzielając w obrębie jednej niedylatowanej powierzchni dodatkowo 2, 3 lub 4 pola o powierzchni ok. 6-8 m². Dylatacje pozorne wypełnia się uszczelniaczem silikonowym Ceresit CS 25 w miejsce zaprawy do spoinowania płytek CE 40 lub CE 43, dzieląc tym samym dużą powierzchnie na mniejsze pola. Rozwiązanie to daje możliwość kompensacji naprężeń wynikających z odkształceń termicznych wykładziny ceramicznej, która będzie podlegała mniejszym zmianom liniowym, kompensowanym przez uszczelniacz silikonowy.

Na szczególną uwagę zasługuje połączenie wykładziny ceramicznej tarasu z płytką cokołową (uszczelnienie dylatacji obwodowej). Płytka nie może opierać się na wykładzinie poziomej tarasu, lecz powinna być zainstalowana na wysokości 3-5 mm powyżej, dając jej tym samym możliwość swobody poziomych odkształceń termicznych płyty nawierzchniowej tarasu. Wolna przestrzeń pomiędzy płytka cokołową a wykładzina tarasu winna być wypełniona sznurem polietylenowym, zaś sam styk pomiędzy płytkami uszczelniony przy użyciu uszczelniacza poliuretanowego CS 29. Przy użyciu CS 29 powinna być również zabezpieczona górna krawędź płytki cokołowej na połączeniu z ze ścianą, w celu uniemożliwienia penetracji wód opadowych, a w następstwie korozji mrozowej zaprawy klejącej.

Reasumując, problem dylatacji tarasowych jest często pomijany lub traktowany marginalnie. Brak właściwych rozwiązań układu dylatacyjnego lub popełnione na etapie wykonawstwa błędy, doprowadzą w perspektywie kilku zaledwie lat do stopniowej destrukcji wykładziny ceramicznej, migracji wód opadowych w warstwy tarasu, korozji zapraw klejących, płyty podkładowej, zawilgocenia izolacji termicznej, postępujących przecieków. Dołączone zdjęcia obrazują kilka takich problemów.

Wagę i rangę tego tematu doceniają ci, którym przyszło remontować taras już kilkakrotnie. Stąd warto już na etapie projektowania tarasu oraz jego wykonawstwa dołożyć wszelkich starań, aby uniknąć problemów oraz kosztownych prac remontowych.