Eksploatacja posadzek na gruncie w budynkach innych niż przemysłowe

Każdy obiekt budowlany składa się z elementów, które determinują jego funkcje zgodnie z przeznaczeniem i założeniami inwestora. Dotyczy to zarówno elementów nośnych, jak i wykończeniowych. Posadzki mogą należeć do obu tych grup.

Początki metodologii

Pierwsze udokumentowane zapisy dotyczące wykonywania posadzek pojawiły się już ponad 2000 lat temu. Autorem tych wytycznych był rzymski architekt Witruwiusz (I w. p.n.e.), który w księdze VII traktatu „O architekturze ksiąg dziesięć” [1] zamieścił krótki opis wykonywania posadzek przeznaczonych do układania na drewnianych stropach lub na gruncie. Prawidłowe wykonanie tych ostatnich uzależnił od właściwości samego gruntu (jego parametrów technicznych). Podał również sposób ewentualnego wzmocnienia podłoża przez jego zagęszczenie, a następnie wykonanie podkładu przez wyrównanie zagęszczonego wcześniej podłoża i nałożenie gruzu z zaprawą. Przez ponad 2000 lat ogólne wytyczne wykonywania posadzek nie uległy znaczącym zmianom.

Charakterystyka posadzki na gruncie

Posadzki na gruncie wykonywane są nie tylko w pomieszczeniach magazynowo-produkcyjnych, lecz także w obiektach codziennego i powszechnego użytku: w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej. Opisywana w artykule posadzka na gruncie w budynkach innych niż przemysłowe jest konstrukcją warstwową. Każda z warstw ma określone zadanie w przenoszeniu obciążeń działających na jej powierzchnię i na podłoże gruntowe. Ma także określoną funkcję izolującą przed nadmiernymi stratami ciepła i przed wilgocią. Dobór materiałów oraz grubość poszczególnych warstw składowych posadzki mają istotne znaczenie w jej bezawaryjnej eksploatacji, a tym samym w użytkowaniu całego budynku.

Podstawowym elementem nośnym warunkującym bezkolizyjność posadzki jest występujący pod nią grunt rodzimy, a dopiero w następnej kolejności podbudowa [2], która może być dostosowywana do wymagań zależnych od funkcji pomieszczeń.

Podbudowa jest pośrednią warstwą nośną między podłożem gruntowym a podkładem. Zadaniem podbudowy jest:

• stworzenie jednorodnego i jednolitego oparcia dla betonowych płyt podkładu,
• zwiększenie nośności podkładu,
• zabezpieczenie posadzki przed ewentualnymi wysadzinami (posadzki na zewnątrz lub stykające się z nieocieplonymi przegrodami zewnętrznymi),
• stworzenie warstwy odpornej na działanie wody przenikającej do wnętrza pomieszczeń obiektu.

Podkład posadzki jest niezbrojoną lub zbrojoną warstwą betonu, która jest oparta całą powierzchnią na podbudowie i oddzielona od wszystkich innych elementów konstrukcyjnych i wykończeniowych obiektu w sposób zapewniający mu swobodę przemieszczeń (głównie poziomych) [2, 3].

Można przyjąć, że na konstrukcję nośną posadzki na gruncie składają się trzy lub cztery podstawowe warstwy:

• płyta betonowa – podkład betonowy,
• podbudowa z ewentualnymi warstwami izolującymi (w tym chroniącymi przed nadmiernymi stratami ciepła oraz przed wilgocią pochodzącą z zewnątrz),
• ewentualna warstwa wyrównawcza,
• podłoże gruntowe.

Warstwą użytkową posadzki jest zazwyczaj odpowiednio wykończona powierzchnia cementowa, okładzina ceramiczna, drewniana, żywiczna lub wykładzina [3, 4]. Rzadko zdarza się, by grunt rodzimy pełnił funkcję podbudowy. Z reguły do wykonania podbudowy stosuje się odpowiednio dobrany grunt nasypowy, jak żwir, piasek, pospółka, tłuczeń, zagęszczone do wymaganego stopnia zagęszczenia (stabilizowane w zależności od potrzeb cementem lub ewentualnie wapnem) czy beton wyrównawczy.

Funkcja, jaką pełni posadzka na gruncie, wydaje się z pozoru mało istotna, szczególnie w obiektach o obciążeniu użytkowym mniejszym od obciążenia technologicznego hal produkcyjnych i magazynów. Nie jest ona elementem składowym ogólnie przyjętej konstrukcji obiektu (ustroju nośnego), zazwyczaj nie jest z nim połączona, więc jej uszkodzenie nie musi wiązać się z bezpośrednim zagrożeniem dla ludzi, zwierząt czy mienia. Nie powinna powodować utrudnień w poruszaniu się osób ani stwarzać zagrożenia poślizgnięciem się czy potknięciem.

Niedoceniana i przeceniana posadzka

Posadzki często wykonuje się bez dokumentacji projektowej i bez przeprowadzenia analizy warunków, w jakich będą w przyszłości eksploatowane. Zarówno projektanci, jak i wykonawcy pomijają analizę wytrzymałościową oraz cieplno-wilgotnościową. Przypadkowy bywa także dobór materiałów na ich elementy składowe. Błędy projektowo­‑wykonawcze bardzo szybko skutkują takimi uszkodzeniami, jak zarysowania czy spękania powierzchni posadzek.

Na podstawie oględzin zewnętrznych warstw (powłok) tynków i posadzek można określić miejsca lokalizacji zarysowań oraz spękań elementów nośnych i uzupełniających budynku oraz miejsca występowania deformacji termicznych nieodpowiednio zabezpieczonych elementów konstrukcji/wykończenia budynku. Można również określić lokalizację źródeł jego osiadań, rozporu itp.

W budownictwie przyjęto, że posadzka na gruncie jest warstwą, którą można bez ograniczeń w sposób dowolny obciążać statycznie, a nawet dynamicznie i termicznie. Dla znacznej grupy projektantów i wykonawców jest ona elementem drugorzędnym, niepodlegającym przepisom czy normom. Z drugiej strony ci sami uczestnicy procesu budowlanego bez uzasadnienia, np. bez jakichkolwiek obliczeń, uznają górne warstwy posadzek za sztywne i nieodkształcalne powierzchnie. W związku z tym umieszczają na nich konstrukcje i wyposażenie o znacznych wielkościach obciążeń skupionych lub liniowych, m.in. ściany działowe i żelbetowe fundamenty schodów.

Ciężar 1 m² ściany działowej wykonanej z cegły ceramicznej dziurawki z obustronną wyprawą o grubości ½ cegły wynosi ok. 231 kG (2,31 kN), natomiast ścianki o grubości ¼ cegły – ok. 151 kG (1,51 kN). Przy wysokości ściany ok. 2,5 m daje to obciążenie liniowe odpowiednio: 578 kG/m (5,78 kN/m) i 378 kG/m (3,78 kN/m). W wypadku schodów żelbetowych może to być obciążenie rzędu 900–1100 kG/m (9–11 kN/m). Dla dosyć cienkich podkładów nośnych posadzek (najczęściej nieprzekraczających grubości 10 cm) wymienione wielkości obciążeń nie są obojętne. W efekcie wzajemnego oddziaływania układu ściana–posadzka pojawiają się uszkodzenia i na jednych, i na drugich elementach.

Układ warstw posadzek

Typowy układ warstw posadzek, bardzo często spotykany w opracowaniach projektowych domów jednorodzinnych oraz mniejszych obiektów użyteczności publicznej, wygląda następująco:

• warstwa użytkowa (ceramiczna, drewniana, cementowa, rulonowa),
• podkład betonowy (cementowy) – 3,5–4,0 cm,
• folia/papa izolacyjna,
• izolacja termiczna – 4–8 cm,
• chudy beton – 10–15 cm,
• podsypka piaskowa lub gruz – 10 cm,
• ubita ziemia (określenie stosowane przez projektantów).

Najczęściej w dokumentacjach projektowych układ warstw posadzki kończy się na warstwie podbetonu klasy B10-15 (często klasa ta w ogóle nie jest podawana).

Taka posadzka bardzo często staje się fundamentem dla wrażliwych na przemieszczenia konstrukcji, które jednocześnie stanowią znaczne obciążenie dla jej elementów nośnych. Nie jest wówczas w stanie ich bezpiecznie przenieść.

Przykłady uszkodzeń

Poniżej opisano przypadki uszkodzeń posadzek powstałych w wyniku niewłaściwego dostosowania ich warstw składowych do warunków eksploatacji obiektów, wielkości i rodzaju obciążeń w stosunku do ich nośności, a także niewłaściwego wykonania tych elementów.

Na fot. 1–3 zostały przedstawione uszkodzenia praktycznie wszystkich ścian działowych w parterowym budynku placówki zdrowia.

Przedstawiony budynek został poddany kapitalnemu remontowi w 1999 r. ze względu na wysoki stopień jego zużycia, a także intensywną siatkę spękań i zarysowań na ścianach zewnętrznych i działowych. Po remoncie budynek nadal wykazywał poważne uszkodzenia ścian działowych i nośnych oraz fragmentów posadzek dochodzące miejscami do 20 mm. Właściciel obiektu po otrzymaniu ekspertyzy technicznej (wykonanej w 2006 r.), która ustaliła przyczyny problemu, nie zdecydował się na wykonanie pełnego zakresu zalecanych robót i postanowił mniejszym kosztem poprawić stan techniczny obiektu.

Przyczynami kolejnych uszkodzeń ścian i posadzek obiektu, jakie wystąpiły po zakończeniu prac remontowych w 1999 r., były, podobnie jak poprzednio, niewłaściwie wykonana podbudowa oraz brak skutecznego połączenia nowych elementów murowych ścianek działowych z istniejącą konstrukcją nośną. Dodatkowym powodem powstania siatki zarysowań i spękań był brak termoizolacji ułożonej na prefabrykowanej, żelbetowej konstrukcji dachu.

Należy tu także podkreślić, iż wykonawca robót uzyskał zgodę projektanta na odstępstwo od zatwierdzonego projektu i wszystkie projektowane ściany działowe o grubości ½ cegły posadowił na podkładzie nośnym posadzki. W wersji pierwotnej ściany te miały być oparte na niezależnych fundamentach pasmowych w poziomie posadowienia istniejących ław fundamentowych budynku, na gruncie nośnym. Żaden z uczestników procesu budowlanego nie wziął pod uwagę faktu, że będący przedmiotem remontu obiekt wybudowany w latach 70. w założeniu miał być budynkiem tymczasowym (wiatą) i że posadowiono go na warstwie nasypów niekontrolowanych, w miejscu dawnego wyrobiska margli jednej z okolicznych cementowni. Posadowienie to już z założenia nie gwarantowało mu stabilności i trwałości, na co zresztą wskazywał stale powiększający się zakres jego uszkodzeń. W okresie późniejszym obiekt ten został zaadaptowany na magazyn, a następnie na obiekt służby zdrowia. Wykonywanie w nim kapitalnego remontu bez wymaganych wzmocnień w poziomie posadowienia było posunięciem bardzo ryzykownym.

Wobec znacznego obniżenia nakładów na kolejny remont (w 2006 r.) zaproponowano użytkownikowi rozwiązanie zamienne, które choć nie było w stanie wyeliminować ruchów podłoża, miało ograniczyć do minimum skutki jego deformacji. Nowe rozwiązanie przewidywało usunięcie wszystkich wykonanych uprzednio murowanych ścian działowych i zastąpienie ich wzajemnie usztywniającymi się i dylatowanymi ściankami opartymi na lekkiej konstrukcji metalowej z obustronną okładziną gipsowo-kartonową. Połączenie ścian między sobą oraz z pozostawianymi elementami konstrukcji nośnej zaprojektowano i wykonano w wersji „ślizgowej”, tj. w sposób zapewniający im sztywność w kierunku poziomym i umożliwiający jednocześnie swobodę przemieszczania się w kierunku pionowym. Styki dylatacyjne miały zostać zamaskowane listwami.

Na fot. 4–5 przedstawiono ściany działowe po dwóch latach eksploatacji z widocznymi przerwami dylatacyjnymi. Wykonawca robót nie zamocował listew maskujących, dlatego można zauważyć linie ich styków.

Fotografie te ujawniają nadal trwającą deformację posadzek, na których zostały ustawione nowe ścianki działowe. Ich przemieszczenia są na tyle kontrolowane, że uwidoczniają się jedynie w przewidzianych wcześniej dla nich lokalizacjach. Zastosowanie tego rozwiązania nie burzy estetyki wnętrza pomieszczeń. W miejscach wykonania posadzek wykończonych płytkami ceramicznymi występują jednak lokalne uszkodzenia, pomimo że wykonano ich częstsze dylatacje.

Na fot. 6–7 przedstawiono dwa przykłady posadzek o podobnych uszkodzeniach, lecz o różnym źródle pochodzenia. Fot. 6 prezentuje posadzkę, która podlegała deformacjom w wyniku ruchów podłoża (wznoszenia i opadania).

Na fot. 7 przedstawiono posadzkę w piwnicy, której konstrukcja została niewłaściwie dobrana do warunków otoczenia budynku. Widoczne na zdjęciu spękania nie są efektem deformacji podłoża, lecz naporu słupa wody gromadzącej się w niecce (basenie) wokół budynku. W czasie intensywnych opadów deszczu lub roztopów śniegu woda swobodnie przenikała do wnętrza pomieszczeń przez izolację, która utraciła swoją ciągłość (została przerwana w wielu miejscach) wskutek parcia wody od spodu. Spękaniom uległ podkład posadzki i jej wierzchnia, wyrównawcza warstwa cementowa. W obydwu przedstawionych wypadkach warstwy składowe posadzki zostały niewłaściwie dobrane do warunków lokalnych.

Innym przykładem błędu jest traktowanie posadzek jako elementów wykończenia obiektów, podczas gdy są one konstrukcją nośną.

Na fot. 8 przedstawiono ścianę działową w jednorodzinnym budynku mieszkalnym po ustąpieniu wody powodziowej. Poziom lustra nie przekroczył górnej powierzchni posadzki w stanie wykończonym. Ustępująca spod budynku woda dogęściła niewłaściwie ustabilizowaną podbudowę i spowodowała wytworzenie się kawern pod podkładem betonowym. W wyniku tego podkład spękał i osiadł, a tym samym spowodował pojawienie się poważnych pęknięć na wszystkich ścianach działowych parteru.

Kolejnym przykładem błędu jest fot. 9, która przedstawia fragment biegu schodów w budynku jednorodzinnym. Dolna podpora została oparta na podkładzie betonowym posadzki parteru. Projekt budowlany, na podstawie którego wydano pozwolenie na budowę, przewidywał wykonanie tradycyjnego fundamentu dla płyty dolnej biegowej schodów.

Jak naprawić uszkodzenia?

Naprawa uszkodzonej posadzki nie jest czynnością prostą. Niejednokrotnie stan techniczny jej elementów kwalifikuje ją jedynie do wymiany. Przy czym czas eksploatacji posadzki nie ma tu większego znaczenia. W większości przypadków to właśnie nowe posadzki wykazują uszkodzenia. W celu przeprowadzenia napraw tych elementów można stosować rozwiązania zastępcze, które będą tylko namiastką spełnienia wymagań stawianym posadzkom.

Przykładowe rozwiązania problemów eliminujące skutki uszkodzenia posadzek przedstawiono w opisie remontów budynku placówki zdrowia. Wskazówki te należy traktować jedynie jako działania doraźne. Nie eliminują one przyczyn uszkodzeń. Pozwalają jednak na dalszą eksploatację obiektu bez konieczności całkowitego wyłączania go z użytkowania.

Bezpośrednie opieranie ścianek działowych na posadzkach ułożonych na gruncie bez wcześniejszego przeprowadzenia analizy ich nośności oraz stabilności jest powszechnym błędem. Prawidłowym rozwiązaniem w takich sytuacjach byłoby wydzielenie fundamentu pod obciążenia punktowe i liniowe w warstwie nośnej podkładu. Niedopuszczalne natomiast jest opieranie ciężkich konstrukcji żelbetowych ( fot. 9 ) na nieprzystosowanych do takich obciążeń tradycyjnych podkładach betonowych. Bez wątpienia w krótkim czasie podkład betonowy zastępujący fundament konstrukcji schodów ulegnie uszkodzeniu. Jeżeli uszkodzeniu ulegnie również konstrukcja schodów, zakres prac naprawczych trzeba będzie poszerzyć o naprawę tego elementu. Taka sytuacja wymaga rozebrania posadzki w sąsiedztwie oparcia biegu i wykonania właściwego fundamentu schodów opartego na warstwie nośnej gruntu.

Podsumowanie

Posadzki na gruncie w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej pełnią nie mniej istotną rolę niż w obiektach przemysłowo-magazynowych. Co prawda skutki szkód w razie ich uszkodzenia będą znacznie mniejsze, jednak mogą doprowadzić do kosztownych napraw, a także do wyłączenia z użytkowania części lub całości budynku w celu zapewnienia bezpieczeństwa jego użytkownikom. Uszkodzenia posadzek w tych obiektach nie powinny doprowadzić do katastrofy budowlanej, lecz mogą zagrozić mieniu ( fot. 1–3 i 8 ), a nawet w niektórych wypadkach zdrowiu lub życiu mieszkańców. Będą jednocześnie stanowiły element szpecący wnętrza pomieszczeń, czego nie da się wyeliminować jedynie naprawą uszkodzeń. Nawet w niewielkich obiektach prawidłowo zaprojektowana i wykonana posadzka jest nieodłącznym gwarantem ich prawidłowego użytkowania i trwałości, natomiast spora część pęknięć elementów budynków często niesłusznie utożsamiana jest z nierównomiernym ich osiadaniem. Naprawy posadzek, niezależnie od obiektu, są bardzo kosztowne i trudne, a czasami wręcz niemożliwe do wykonania. Każdy projekt budowlany powinien opisywać technologię wykonania wymienionych elementów i uwzględniać warunki ich eksploatacji.

Literatura

1. Witruwiusz, „O architekturze ksiąg dziesięć”, Pruszyński i S-ka, Warszawa 1999.
2. PN-75/S-96015, „Drogowe i lotniskowe nawierzchnie z betonu cementowego”.
3. PN-62/B-10144, „Posadzki z betonu i zaprawy cementowej. Wymagania i badania techniczne przy odbiorze”.
4. W. Żenczykowski, „Budownictwo ogólne”, t. 1: „Materiały i wyroby budowlane”, Wydawnictwo ARKADY, Warszawa 1990.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!