Vuonna 2022 Suomen Betonilattiayhdistys aloitti hankkeen, jonka tarkoituksena oli tutkia ja selvittää maakostean betonin laajempaa hyödyntämistä lattiarakenteissa. Projektia varten koottiin Betonilattiayhdistyksen jäsenyrityksistä koostuva asiantuntijaryhmä, jonka tehtävänä oli avustaa ja kommentoida projektin aikana eteen tulleita kysymyksiä ja muita haasteita. Projektin keskeisimpinä tavoitteina oli saada lisätietoa suunnittelijoille ja muille rakennusalan ammattilaisille maakostean betonin perusominaisuuksista ja nykyistä laajemmista käyttömahdollisuuksista, avata lainsäädäntöä ja betoninormeja eri betonilaaduista sekä poistaa tiettyjä väärinkäsityksiä ennen kaikkea maakostean työmaabetonin ympäriltä.

Maakostea työmaabetoni

Maakosteaa työmaabetonia voidaan valmistaa kahdella eri työmenetelmällä: sen valmistukseen erikseen kehitetyllä automatisoidulla sekoitin- ja pumppausyksiköllä tai perinteisemmällä työmaan betonimyllyllä. Muut maakostean betonin valmistusmenetelmät ovat asennus- ja pihabetoni. Asennusbetoni on valmisbetoniasemilta saatavaa massaa ja pihabetoni säkkitavarasta tehtyä betonia. Valmistusmenetelmästä riippumatta maakostea betoni koostuu kiviaineksesta, vedestä, sementistä ja pienistä määristä seosaineita. Lisäaineita ei käytetä. Vesi-sementtisuhde on työmaabetoneilla 0,45–0,5, asennusbetonilla suhde on tätäkin alhaisempi. Kiviaineena käytetään maksimissaan 8 mm erikoisseulottua luonnon- tai murskattua kiviainesta, jossa erityisen tärkeää on kiviaineksen tasalaatuisuus, sideaineena puolestaan CEM I/II 42,5-52,5 luokan sementtejä, mutta myös raakasementin käyttö on mahdollinen. Normaaliin lattia- tai rakennusbetoniin verrattuna maakostea betoni on hyvin huokoista, sillä sen huokoisuus-% voi olla jopa yli 10 %, kun normaalilla lattiabetonilla se on yleensä 1–2 %.

KUVA 1. Maakostean työmaabetonin sekoitin- ja pumppausauto yksikkö.

Maanvaraisiin lattiavaluihin parhaiten soveltuva työmenetelmä on automatisoitu työmaabetoni. Sen työmenetelmät ja -ohjeet ovat tulleet Suomeen Saksasta, missä se tunnetaan nimellä Zemenestrich. Siinä betoni valmistetaan siihen suunnitellulla valuyksiköllä, jossa toimintaperiaate on vastaava kuin valmisbetoniasemalla. Massan valmistus tapahtuu täysin tietokoneohjatusti ja automaattisesti jopa 100 g tarkkuudella yksikön omalla laitteistollaan. Betonin siirto valukohteeseen tapahtuu puolestaan valuyksikön omalla paineilmalevityskalustolla, missä betoni levitetään maahan käsin siirreltävän levityspöntön avulla. Valukohteessa massaa siirretään tasaisemmaksi lattialle perinteisesti lapioimalla, jonka jälkeen pinta oikaistaan mekaanisesti oikaisulaudalla. Oikaisun kanssa saman aikaisesti pintaa aletaan hiertämään sen lopullisen tasaisuuden ja tiiveyden aikaan saamiseksi. Hiertämiseen käytetään yleisesti kevyitä levyhiertokoneita, joilla pyritään hiertämään suurin osa lattian pinta-alasta. Seinien ja tekniikan läpimenojen, esimerkiksi viemäreiden, reunat viimeistellään hiertämällä ne käsin. Lattian oikea-aikaisella tiivistyksellä ja valitulla tiivistystekniikalla on suurin yksittäinen vaikutus maakostean betonin saavuttamaan lujuuteen. Myös ympäröivät valuolosuhteet tulee ottaa tarkasti huomioon, sillä niiden erot vaikuttavat muun muassa hiertämisen aloittamisen ajankohtaan. Lattia jälkihoito suoritetaan muovittamalla se kauttaaltaan vähintään 5–7 vuorokauden ajan.

KUVA 2. Maakostealla työmaabetonilla levitys ja hierto voidaan tarvittaessa toteuttaa samanaikaisesti.

Työmaabetonin käyttö maanvaraisissa lattioissa

Maakostea työmaabetoni on niin sanottua koostumuksen mukaista betonia. Se tarkoittaa, että betonin valmistaja vastaa betonille määritellyn koostumuksen ja käytettyjen osa-aineiden täyttymisestä ja niiden raaka-aineiden CE-merkinnästä. Laadunvalvonta tapahtuu standardin SFS-EN 13813-2002 ja 13892–1…8 määrityksiä noudattaen, missä betonille määritellään laadunvalvonnan kannalta olennaiset velvoittavat vaatimukset. Näitä ovat puristus- ja taivutusvetolujuuden sekä kulutuskestävyyden tarkastaminen. Puristus- ja taivutusvetolujuuskokeet suoritetaan niin sanottuina Prisma-kokeina. Kulutuskestävyyden tarkastaminen on velvoittava vain, jos pinta jää kulutuspinnaksi. Standardi 13813 on tarkoitettu tasoitemassojen ja lattiatasoitteiden yleisten ominaisuuksien ja laatuvaatimusten ilmoittamiseen ja standardi 13892 määrittelee testaustavat tasoitteiden testauksille.

Maakosteaa työmaabetonia ei voida suositella kaikkiin kohteisiin, vaan betonin valinnassa on aina huomioitava lattiaan kohdistuvat toiminnalliset vaatimukset. Maakosteaa työmaabetonia voidaan käyttää kohteissa, joiden lattiat ovat

• pienten ja keskisuurien kohteiden lattioita (asuinrakennukset, koulu- ja päiväkoti kohteet)
• ovat pääasiassa kuivien tilojen lattioita (rasitusluokka XC0, XC1)
• kevyesti kuormitettuja (qK=1,5-2,5 kN/m², pistekuorma Qk = 2,0 kN) ja eivät osallistu rakenteellisesti stabiloivaan kokonaisuuteen
• lattiaan ei kohdistu mekaanisia- tai dynaamisia rasituksia.

Maakostealla työmaabetonilla tehtyjen lattioiden etuina voidaan pitää muun muassa:

• betonilattioiden nopeampaa pinnoitusvalmiutta märkäbetoniin verrattuna
• hyvää mittatarkkuutta, mikä ei tarvitse ylitasoitusta
• työstettävyyden ja työvaiheiden yksinkertaisuutta
• ympäröivien rakenteiden suojaamisen vähäisempää tarvetta
• raudoituksen vähäisempää tarvetta teoriassa
• betonin pienempää kutistumaa
• jätebetonin pienempää määrää
• CO2-päästöjen vähäisempää määrää verrattuna märkäbetoniin.

Vuonna 2025 uudistuva maankäyttö- ja rakennuslaki tulee velvoittamaan kaikessa rakentamisessa tarkempaa hiilijalanjäljen ja ympäristökuormitusten, eli CO₂-päästöjen laskentaa. Tämä on myös otettu huomioon betonilattiarakentamisessa ja betonin valinnassa. Maakostea työmaabetoni tuottaa perinteiseen C25/30 lattiabetoniin verrattuna yli puolet vähemmän CO₂-päätöjä, kun sitä verrataan betonin valmistamisen aikaisiin A1-A3 moduuleihin. Tähän vaikuttaa ennen kaikkea maakostean betonin vähäisempi sementin määrä, sillä sen valmistus aiheuttaa isoimman osan kummankin betonien CO₂-päästöistä.

Laboratoriotutkimukset

Betonin ominaisuuksia tutkittiin betonilaboratoriossa, jossa pääpaino oli työmaabetonin velvoittavien ominaisuuksien tutkimisessa ja niiden raja-arvojen selvittämisessä. Testit suoritettiin Sweco Finland Oy:n betonilaboratoriossa Vantaalla kesän ja syksyn 2023 aikana. Testejä varten valmistettiin yhteensä viisi koekappalelaattaa, joista sahattiin ja porattiin testeihin tarvittavat lieriö- ja suorakaide testikappaleet. Testikappaleiden paksuudet vaihtelivat 80–100 mm:n välillä, mikä vastaa yleistä maanvaraisten lattioiden paksuutta pienten ja keskiraskaiden kohteiden alapohjalaatoissa. Laattojen tiivistykset tehtiin sekä käsin että koneellisesti hierämällä. Koelaattojen raudoitus oli toteutettu kaikissa rakenteellisella muovikuidulla. Jälkihoito tehtiin muovittamalla kappaleet välittömästi valun jälkeen ja pitämällä muovitus laatan päällä koko jälkihoitoajan 28 vuorokautta sekä myös kuljetuksen ajan laboratorioon. Olosuhteet koekappaleiden lujuuden kehittymisen ajaksi pyrittiin tekemään mahdollisimman tasalaatuisiksi.

KUVA 4. Maakosteasta betonista valmistetut 1,2 m x 0,8 m ja 2,4 m x 1,6 m kokoiset koekappalelaatat.

Koekappaleista testattiin puristuslujuudet, taivutusvetolujuudet, tartuntavetolujuudet sekä kulutuskestävyydet Böhme-kokeella. Näiden lisäksi betoneista tehtiin prisma kokeina puristus- ja taivutusvetolujuuksien vertailukokeet, jolla selvitettiin ennen kaikkea betonin velvoittavien ominaisuuksien tavoitteiden saavutettavuus. 

Suomen Betonilattiayhdistyksen suunnitteluohje

Opinnäytetyön tuloksena laaditaan Suomen Betonilattiayhdistykselle suunnitteluohje maakostean työmaabetonin käyttöön ja suunnitteluun maanvaraisissa, 80–120 mm vahvuisissa lattioissa. Ohjeen pääasiallisena tarkoituksena on toimia suunnittelijoiden apuna maakostean työmaabetonin käyttöön ja suunnitteluun maanvaraisissa lattioissa, mutta sen hyödyntämistä voivat tehdä myös rakennuttajat, urakoitsijat sekä materiaalitoimittajat. Ohje julkaistaan vuoden 2024 alkupuolella Betonilattiayhdistyksen sivuilla. 

Kirjoittaja:

Raul Korolainen

Savonia-ammattikorkeakoulun ylemmän korkeakoulututkinnon opiskelija

Rakennesuunnittelija, Sweco Finland Oy

raul.korolainen@edu.savonia.fi / raul.korolainen@sweco.fi

Työn ohjaaja: Rakennustekniikan yliopettaja, TkT, Arto Puurula

Lisätietoa
https://bly.fi/palvelut/julkaisut/