Betonin kosteuden hallinta

Betonirakenteet voivat sisältää rakennusvaiheessa paljon kosteutta. Betonin kosteus on peräisin betonin valmistamiseen käytetystä vedestä sekä betonin kastumisesta rakennusaikana. Tästä kosteudesta ei yleensä ole itse betonille haittaa. Kuivuessaan betoni kutistuu, josta voi olla seurauksena halkeilua. Betonin sisältämä kosteus voi kuitenkin aiheuttaa vaurioita betoniin kosketuksissa oleviin muihin materiaaleihin.

Rakenteet tulee suunnitella sellaisiksi, ettei ulkoisista ja sisäisistä kosteuslähteistä peräisin oleva vesihöyry, vesi tai lumi pääse haitallisesti tunkeutumaan rakenteisiin ja että rakenteissa oleva rakennuskosteus pääsee riittävissä määrin poistumaan. Lisäksi rakenteiden tulee olla sellaisia, että mahdolliset vesivahingot (putki- ym. vuodot) havaitaan varhaisessa vaiheessa ja niistä on mahdollisimman vähän sekä rakenteellista että terveydellistä haittaa.

Betonin kuivuminen

Betonin valmistamiseen käytettävästä vedestä osa muodostaa sementin kanssa sementtiliiman, joka sitoo runkoainepartikkelit toisiinsa betonin kovettuessa. Reaktio tapahtuu pitkien aikojen kuluessa niin, että se on alussa nopeinta ja hidastuu ajan kuluessa. Tätä vesimäärän vähenemistä, mikä johtuu veden kemiallisesta sitoutumisesta sementtiin hydrataatioreaktiossa, kutsutaan sitoutumiskuivumiseksi.

Betoniin jää paljon vapaata, haihtumiskykyistä vettä. Betonipinnan kautta siirtyy ilmaan vettä haihtumalla, jolloin puhutaan haihtumiskuivumisesta. Pinnan kautta haihtuneen veden tilalle siirtyy kosteutta suuremman kosteuspitoisuuden omaavasta betonirakenteen osasta, diffuusion ja kapillaarisen imun avulla.

Veden poistumista eli kuivumista tapahtuu niin kauan kunnes betonin huokosten ilmatilan suhteellinen kosteus on sama kuin betonia ympäröivän ilman suhteellinen kosteus eli kunnes betoni on saavuttanut hygroskooppisen tasapainon ympäristön kanssa. Betonin ei
tarvitse rakennusaikana kuivua tasapainokosteuteen, vaan tavoitekosteuden asettavat päällystemateriaalit. Kuivumisen seurauksena betoni kutistuu.

Betonirakenteen kuivumiseen vaikuttavat tekijät

Betonirakenteen kuivumisnopeuteen vaikuttavat mm. betonilaatu, rakenteen paksuus ja kuivumissuunnat sekä erityisesti kuivumisolosuhteet. 

Rakenneratkaisu

Rakenneratkaisu vaikuttaa siihen, miten pitkän matkan kosteus joutuu siirtymään betonissa päästäkseen haihtumiskykyiseen pintaan. Mitä paksumpi rakenne on, sitä pidempi on siirtymismatka eli sitä hitaampaa on myös kuivuminen. Kuivuminen hidastuu huomattavasti jos haihtuminen on mahdollista vain yhteen suuntaan.

Olosuhteet

Olosuhteilla on suuri vaikutus betonin kuivumisnopeuteen. Ympäristön lämpötila, suhteellinen kosteuspitoisuus ja ilmavirrat vaikuttavat siihen, miten nopeasti betonirakenteen pinnalla oleva kosteus haihtuu ja rakenteen sisällä oleva kosteus siirtyy pintaan. Olosuhteet vaikuttavat myös sitoutumiskuivumiseen. Mitä korkeampi betonin lämpötila ja kosteus on, sitä nopeammin ja täydellisemmin sementti hydratoituu jolloin kuivuminen nopeutuu.

Betonin ominaisuudet

Betonin ominaisuudet vaikuttavat siihen miten paljon betonista pitää haihtua kosteutta ja miten nopeasti haihtuminen tapahtuu. Haihtumisnopeuteen vaikuttaa lähinnä betonin huokosrakenne. Jos betonimassalla on alhainen seosvesimäärä tai korkeampi sementtimäärä, niin haihdutettavaksi jäävän veden määrä jää pieneksi.

Veden haihtuminen betonipinnasta

Veden haihtumisnopeuden arviointi.
Perinteisiä betonimassoja käytettäessä on pinta suojattava varhaisjälkihoitoaineella jo ennen hiertoja ja niiden välissä, jos haihtuminen pinnasta on suurempaa kuin 1 kg/m2. Vähävetiset betonit, kuten imetty massa tai tehonotkistettu betoni, saattavat vaatia suojaamista jo
haihtumisen ollessa edellä mainittua vähäisempääkin.

Betonirakenteiden kuivumista voidaan nopeuttaa:

  • Käyttämällä mahdollisimman suuriraekokoista ja jäykkää massaa. Mitä pienempi runkoaineen maksimiraekoko on, sitä suurempi massan alkuperäinen vesimäärä on ja sitä hitaampaa on myös kuivuminen.

  • Käyttämällä nopeammin kuivuvia betonilaatuja. Nopeampi kuivuminen perustuu yleensä normaalibetonia pienempään vesisideainesuhteeseen sekä massan huokoistamiseen.

  • Minimoimalla betonirakenteen kastuminen. Mitä myöhemmässä vaiheessa betonirakenne kastuu, sitä enemmän siihen imeytyy vettä.

  • Luomalla rakenteen ympärille hyvät kuivumisolosuhteet (vähintään +20 C lämpötila ja alle 50 %RH) unohtamatta kuitenkaan huolellista jälkihoitoa.

  • Itse betonirakenteen lämpötilan nostaminen on tehokkain tapa nopeuttaa kuivumista.

  • Pitämällä rakenteen pinta puhtaana ja paljaana (pinnan hionta, pölyn poisto, ei haihtumista estävien tavaroiden varastointia).

Rakennustyömaan olosuhdehallinta

Rakennustyömaan olosuhdehallinnan tavoitteena on luoda työmaalle sellaiset olosuhteet, että rakenteet kuivuvat suunnitellussa aikataulussa ilman kohtuuttomia lisäkustannuksia.

Olosuhdehallintaan kuuluu rakenteiden kastumisen estäminen ja rakennekosteuden kuivattaminen.

Kastumisen estäminen

Betonirakenteen kastuminen hidastaa jo muutenkin paljon rakennekosteutta sisältävän betonin kuivumista huomattavasti. Betonirakenteen sisältämä kosteus voi aiheuttaa vaurioita betoniin kosketuksissa oleviin materiaaleihin, kuten lattiapäällystemateriaaleihin ja askelääni- ja lämmöneristysmateriaaleihin. Rakennusaikana betonirakenteisiin päässyt sadevesi voi myös kerääntyä rakenteissa oleviin onkaloihin ja kerroksellisten rakenteiden välitiloihin. Kosteuden poistuminen on em. tapauksissa erittäin hidasta. Huokoisena materiaalina betoni sitoo kosteutta ja kuivatetun rakenteen kastuminen tulee estää.

Ulkoisia kosteuslähteitä ovat mm. vesi-, lumi- ja räntäsade, ulkoilman vesihöyry sekä maaperässä oleva kosteus. Sisäpuolisia kosteuslähteitä ovat mm. pesuvedet, sisäilmaan eri toimenpiteistä vapautuva vesihöyry, vesivahingot sekä rakennuskosteus.

Betonin kosteuden hallinta Kosteuslähteet
Betonin kosteuden hallinta Alkuperäisen seosveden jakaantuminen betonissa K30, kun betonin huokosilman suhteellinen kosteus (RH) on 90 %.
Betonin kosteuden Rakenneratkaisu vaikuttaa siihen, miten pitkän matkan kosteus joutuu betonissa siirtymään päästäkseen rakenteen pintaan, josta se voi haihtua.
Betonin kosteuden hallinta Ympäristön lämpötilan ja suhteellisen kosteuden vaikutus betonista haihtuvan veden määrään.
Betonin kosteuden hallinta Nopeammin päällystettävien betoneiden kuivumisaikoja kerrostalon 300 mm paksussa välipohjassa kesäolosuhteissa.
Betonin kosteuden hallinta Veden haihtumisnopeuden arviointi. Perinteisiä betonimassoja käytettäessä on pinta suojattava varhaisjälkihoitoaineella jo ennen hiertoja ja niiden välissä, jos haihtuminen pinnasta on suurempaa kuin 1 kg/m2. Vähävetiset betonit, kuten imetty massa tai tehonotkistettu betoni, saattavat vaatia suojaamista jo haihtumisen ollessa edellä mainittua vähäisempääkin.
Betonin kosteuden hallinta Rakenteide kuivattaminen.

Toimenpiteitä kastumisen ehkäisemiseen:

  • nopeasti tiivis holvi

  • sääsuojien ja suojapeitteiden käyttö

  • nopeasti rakennuksen vaippa umpeen

  • vesivahinkojen estäminen ja niihin varautuminen

  • holville sataneen veden ja lumen poisto

  • varmistetaan ettei kosteus pääse tiivistymään kylmiin pintoihin.

Betonirakenteiden kuivattaminen

Rakennustyömaan kuivumista suunniteltaessa on huomioitava:

  • Mihin kosteustasoon kunkin rakenteen tulee kuivua?
  • Paljonko kuivattamiseen on varattu aikaa?
  • Mikä on rakenteen lähtökosteustilanne?
  • Mitkä ovat kyseisen betonin ja rakenteen kuivumisominaisuudet?

Rakenteiden kuivumisaikaa arvioitaessa huomioitavia tekijöitä ovat:

  • Rakenteiden kuivumisaikaa arvioitaessa huomioitavia tekijöitä ovat:

  • tavoitekosteus (riippuu päällystemateriaalin kosteudensietokyvystä)

  • rakenneratkaisu (rakenteen paksuus, pääseekö rakenne kuivumaan yhteen vai

  • kahteen suuntaan)

  • betonilaatu (vesisementtisuhde, maksimiraekoko, notkeus)

  • kuivumisolosuhteet (kastumisaika, lämpötila, ilman suhteellinen kosteus).

Kuivumisaika-arvioiden perusteella määritetään, millaiset olosuhteet kohteeseen tulee luoda, jotta kuivumista tapahtuisi tavoiteaikataulun mukaisissa puitteissa. Rakennusaikana seurataan kuivatuksen tehokkuutta sisäilman lämpötila- ja kosteusmittauksin sekä rakennekosteusmittauksin.

Toimenpiteitä hyvien kuivumisolosuhteiden luomiseen:

  • Pyritään saamaan kohteen lopullinen lämmitysjärjestelmä toimintakuntoon mahdollisimman varhaisessa vaiheessa
  • Mikäli kohteen oma lämmitysjärjestelmä ei ole käytettävissä tai sen lämmitysteho ei ole riittävä, käytetään lisälämmityslaitetta (esim. lämpöpuhaltimia).
  • Varmistetaan ennakkoon lisälämmityslaitteiden saatavuus ja toimivuus kohteessa.
  • Sovitaan LVIS-urakoitsijoiden kanssa mahdollisista kuivatuksen vaatimista erityistoimenpiteistä.
  • Varmistetaan kosteuden hallittu poistuminen riittävällä ilmanvaihdolla.
  • Mikäli kosteuden poistaminen edellyttää ilmankuivaajien (kosteudenkerääjien) käyttöä, varmistetaan kuivatettavan tilan tiiviys (ettei kerätä ulkoilman kosteutta).
  • Huomioidaan ulkoiset olosuhteet (vuodenajan vaikutus).

Rakennekosteusmittaukset

Työmaan olosuhteita, sisäilman lämpötilaa (T) ja suhteellista kosteutta (RH), tulee seurata tavoitteeksi asetuttujen hyvien kuivumisolosuhteiden varmistamiseksi. 

Rakenteiden kuivumista seurataan mittaamalla rakenteen suhteellinen kosteus joko rakenteeseen poratuista rei’istä tai rakenteesta otetuista näytepaloista. Ensimmäinen mittaus tehdään, kun rakennuksen vaippa on saatu suljettua ja kuivattaminen aloitettu. Näin saadaan selville rakenteen lähtökosteus ja voidaan tarkemmin arvioida rakenteen vaatimaa kuivumisaikaa. Mittauksia tehdään 2…4 viikon välein. Mittaustulosten perusteella voidaan tarvittaessa sopia esimerkiksi kuivumisolosuhteiden parantamisesta. Päällystettävistä betonirakenteista viimeinen ja yleensä seurantamittauksia laajempi tehdään vähän ennen päällystystyöhön ryhtymistä.