Spacklets tryckhållfasthet – har den någon betydelse?
De flesta människorna i byggbranschen, såväl på byggplatserna som de som arbetar i planeringsskedet känner betongen och dess egenskaper. Betong är ett fördelaktigt material för stommen som har många fördelar, såsom massivitet, väderbeständighet, obrännbarhet samt en hög tryckhållfasthet till ett fördelaktigt pris. Dessutom kan betong formsättas till valfri form. Betong är dock inget särskilt gott ytmaterial och t.ex. de skademekanismer som åverkar t.ex. en golvyta är väldigt annonrlunda än de teorier som lärs ut i konstruktionernas hållfasthetslära. I hållfasthetsläran behandlas närmast kraftstorheterna i bärande konstruktionsdelar.
Betongens kanske viktigaste hållfasthetsegenskap är dess tryckhållfasthet, t.ex. 30 MPa.
Betongens (och avjämningsmassans) tryckhållfasthet testas med att trycka samman en kub, cylinder eller ett prisma.
Emedan materialet inte kan ”försvinna” någonstans, är det en förutsättning för ett materialbrott att det material som lossnar kan flyttas åt något håll. Således mäter ett dylikt test de facto skjuvhållfastheten längs den lossnande ytan éller draghållfastheten ortogonalt mot denna yta.
Med olika stora kuber eller cylindrar erhåller vi olika värden för ”tryckhållfastheten”. Detta beror på att den del av betongen som lossnar har olika geometri eller en annorlunda vinkel för brottsytan uppstår med olika kroppar. Med olika vinklar och dimensioner uppstår olika stora brottsytor, vars kapacitet KRAFT = Spänning x Yta varierar.
Det är enkelt att förstå, att det behövs nästan oändligt mycket kraft för att åstadkomma brott med en 100 x 100 mm tryckskiva om man försöker pressa sönder en betongkub som är flera meter bred och flera meter djup, medan en liten kub på 100 x 100 x 100 mm ganska enkelt krossas med en hydraulisk press.
Däremot är betongens draghållfasthet normalt endast en tiondel av denna tryckhållfasthet. Således använder vi oss i en böjd konstruktion, såsom i en balk eller platta av betongens goda tryckhållfasthet i tryckzonen, medan dragzonens krafter upptas med armeringsstål:
Formförändringsfördelningen i en böjd konstruktion (tryck uppe, drag nere).
Formförändringen (töjningen och sammanpressningen) kan vara t.ex. 1 ‰.
Enligt Hookes lag* motsvaras en viss formförändring av en materialspecifik spänning, där
σc = εc x E
σt= εt x E
Således skulle det i betong, vars E-modul E = 25.000 MPa uppstå 25 MPa tryckspänning i tryckzonen, men även 25 MPa dragspänning i dragzonen.
*) lineär teori, ej i plastiskt tillstånd
Så länge dragsidan (ännu) ej är sprucken, dvs. fram till cirka 2,5-3 MPa spänning skulle kraftresultanterna vara =
Medeltryck- (eller drag-)spänningen x Ytan (halva balken)
och kraftresultanternas momentarm (hävstång) =
2/3 av balkens höjd.
Kraftresultanten x Momentarmens längd utgör balkens eller plattans böjmomentkapacitet.
I betongkonstruktioner låter man dock tryckspänningen stiga betydligt över denna 2,5-3 MPa, låter dragzonens betong spricka och dragkraften tas istället upp med armeringsstål.
En betongplatta på mark eller en flytande ytplatta av betong:
En platta på mark eller en flytande ytplatta skiljer sig från en böjarmerad självbärande konstruktion såtillvida, att den inte just utsätts för böjning. Den ligger på sin grusbädd eller sin isolering som på en bricka. Den den utsätts för belastning, upptar stödkraften största delen eller all kraft.
En dylik ytplatta knäcks ytterst sällan av yttre krafter. Däremot är de spänningar som uppkommer på grund av ojämnt krymp ofta skadliga och orsakar sprickbildning i plattan utan att yttre krafter verkar på denna. Det är hart när omöjligt att få nätarmeringen i en tunn ytplatta att ligga på en viss beräkningsbar höjd och även annars är det svårt att få en tillräklig momentarm mellan tryckzonen och armeringen i en tunn platta. Den för ytplattor vanliga krökningsproblematiken är noggrannare beskriven här >
Krafterna i en ytplatta:
Vi kan således inte tänka oss att uppta någon form av böjdragkraft med armering i en flytande ytplatta. Såväl glasfibernätet i Webers ytplatta av golvavjämning som armeringsnätet i en betongplatta har därmed som uppgift att hålla samman plattan även efter att den eventuellt har spruckit.
Dimensioneringsgrunderna för en flytande platta av avjämningsmassa är därmed densamma som om den vore en fanér- eller spånskivaplatta – materialets egen draghållfasthet är avgörande. En hög tryckhållfasthet har ingen betydelse eftersom en spricka som uppstår genom böjning fortsätter hela vägen genom plattan då materialets dragzon ger efter. Således kan det t.ex. i en platta som pumpats med Weber Floor 4310 råda en dragspänning på 6 MPa. För att kraftstorhetena (enligt Newtons första lag) skall vara i balans, kan inte heller i tryckzonen råda en tryckspänning större än detta. Således använder vi i flytande golvkonstruktioner aldrig ens en tredjedel av den tryckhållfasthet som spacklet har.
En av de viktigaste egenskaperna i Webers golvavjämningsmassor är därmed böjdraghållfastheten medan tryckhållfastheten saknar relevans. En hög böjdraghållfasthet och ett lågt krymp är de viktigaste egenskaperna då man gör ett sprick- och krökfritt golv.
Krafterna i en vanlig golvavjämning med förbund till underliggande betong.:
Krafterna utgörs av den vertikala normalkraften N samt av skjuvkraften Q, vilken kan förorsakas t.ex. av ett bromsande eller accelererande hjul.
Precis som i ovan beskrivna tryckhållfasthetstestförfarande av betong kan materialet inte bara försvinna. Till skillnad från det testet kan materialet inte i detta fall inte lossna i sidled från kuben, cylindern eller prisman. I sidled finns alltid mer material som hindrar detta.
Brottytan som uppstår är därmed densamma som om du skulle stiga i sand; en sandhög stiger upp bredvid foten om din fot sjunker ner. En tryck- (och broms-)kraft orsakar en glidyta som lossnar. En konstruktion bryter alltid samman där den är som svagast och den glidyta 1, 2, 3 eller 4 falerar som har den minska Skjuvhållfasthet τ x Glidytans yta A.
Ytans skjuvkapacitet är ett uttryck för dess draghållfasthet, det vill säga motsvarar den situation att glidytan skulle ”dras upp ur sin grop”. En ytas draghållfasthet och en god primning är A och O för en avjämning med förbund. Däremot har tryckhållfastheten ingenting med golvytans funktion eller dess brottsmekanism eller -kapacitet att göra. Polymererna i Webers avjämningsmassor har en avgörande betydelse för ytans draghållfasthet.
Golvytans slitagetålighet:
Av golv som inte har ett skilt ytmaterial, såsom t.ex. ett industrigolv krävs ofta slitagestyrka och dammfrihet.
Ett stort slitage i betonggolv beror ofta på att betongytan är svag (främst till ytan uppstiget cementlim), men framförallt på att det finns många och djupa sprickor, vilka oftast har uppstått redan i gjutskedet (plastiska krympsprickor). Dessa plastiska sprickor täcks tillfälligt igen av cementlim under stålglättningen . Då uttorkningsskedets krymp orsakar dragspänningar öppnas dessa färdiga sprickor och blir synliga även på ytan. Under en nötande last, såsom ett truckhjul börjar golvet sedan smulas sönder, bit för bit såsom i ovanstående illustration. Glidytans längd är nu nästan obefintlig.
Ett fördelaktigt och teknisk välfungernade sätt att reparera industrigolv med denna problematik är att avjämna ytan med Weber Floor 4610 eller 4630. Det svagaste toppskiktet diamantslipas bort och 6-8 mm industrispackel pumpas på den primade ytan. Efter detta finns inte någon svag länk bland de alternativa glidytorna – glidytan är stor och dess skjuv- och draghållfasthet är betydligt högre än den gamla betongytan hade.
Den höga polymerhalten håller ballasten i spacklet på plats och själva ballasten är extra hård för att inte krossas under t.ex. ett stålhjul.
