You are on PERI's international website. Click here to switch to PERI USA. Click here to view all PERI websites.

Puhdasvalubetoni - 
Nykyaikaiset mahdollisuudet arkkitehtuurissa

Hradec Králové Library, Czech Republic - With an X-shaped floor plan, the architectural concept of this building created a new highlight in the urban development of the city of Hradec Králové. Originally, all external surfaces should have received an orange-painted facade. This concept was completely rejected due to the high-quality concrete surface finish.

Kun on kyse henkeäsalpaavista korkeuksista tai äärimmäisen haastavista muodoista ja rakenteista, arkkitehtien visiot museoiden, konserttisalien, stadioneiden tai siltojen toteuttamisessa asettavat korkeimmat mahdolliset haasteet rakennusteollisuudelle ympäri maailmaa.

Monissa tapauksissa arkkitehtorinen puhdasvalubetoni on nykyaikainen ratkaisu, oli kyseessä rakennustekniset, taloudelliset tai esteettiset syyt.

PERI tarjoaa asiakkailleen rakennusteollisuudessa käytännöllistä apua ja tukea: valinta, suunnittelu ja projektin vaatimuksiin sopivien muottilevyjen ja järjestelmien toimittaminen. PERI toimittaa oikean muottiratkaisun kaikille puhdasvalupinnoille - vakiojärjestelmistä erikoistoteutuksiin. Parhaat ratkaisut nousevat yleensä läheisestä yhteistyöstä, jossa ovat mukana arkkitehdit, urakoitsijat ja PERI:n suunnittelijat. 


Perusperiaatteita toteutukseen

Puhdasvalubetoni on kehittynyt nykyaikaisen arkkitehtuurin yhdeksi tärkeimmäksi tekijäksi. Mitään muuta rakennusmateriaalia ei voida käyttää ja työstää yhtä monipuolisesti. Siksi puhdasvalubetonia käytetään melkein kaikissa rakentamiseen liittyvissä haasteissa. Tuoreen betonin muovattavuuden ansiosta lähes mikä tahansa muoto tai laatu voidaan toteuttaa kustannustehokkaasti sopivia muottijärjestelmiä ja -levyjä käyttäen. Erilaiset puhdasvalupinnat ovat luokitellut neljään laatuluokkaan saksalaisen betoniyhdistyksen DBV:n mukaan kirjasessa, "Puhdasvalubetoni".

Puhdasvalubetonipinnan luomiseen vaikuttavat seuraavat tekijät:

  • muottipinta ja muottijärjestelmä
  • betonin ainesosat, mukaan lukien sementtilaatu ja kiviaines
  • lisätyt väriaineet
  • asianmukaisen muottiöljyn valinta
  • pinnan jatkokäsittely kuten pesu, hionta, kiillotus ja hiekkapuhallus
  • veden kestävyys, värilakkaus ja pintakerrokset.

Tavallisena rakennusmateriaalina käytetyn betonin kehittäminen uusilla betonityypeillä, kuten korkealujuus-, kevyesti tiivistetty ja itsetiivistyvä betoni sekä kuitubetoni (teräs- ja tekstiilikuidut), avaavat uusia mahdollisuuksia betonin käytölle. 

DIN 18217 "Betonipinnat ja muottipinta" -normia pidetään erilaisten betonipintojen toteuttamisen ehdottomana standardina. Esteettisiä suosituksia ei ole määritelty tässä standardissa, koska pakollisia määräyksiä puhdasvalupintojen toteuttamiseen ei ole. Tämä on ymmärrettävää, koska suunnittelijan luovia päämääriä ei voi standardisoida. Hänen tehtävänsä on kuvailla mahdollisimman laajasti ja selvästi henkilökohtaiset ideansa betonisen rakenneosan ulkomuodosta.

DBV:n "Puhdasvalubetoni" -kirjanen, joka määrittää erityiset puhdasvalubetonin pintaluokat ja siihen liittyvien vaatimusten kriteerit, on hyvä tekninen tuki suunnittelijoille, niille, jotka kilpailuttavat urakoita sekä urakoitsijoille itselleen. On suositeltavaa kilpailuttaa, valita ja toimittaa palvelut käyttäen tätä kirjoitusta pohjana. 


Puhdasvalubetoni-työryhmä

Rakenteiden ja rakennusosien erikoisbetonipintojen vaatimusten suunnittelussaa ja toteutuksessa on kaikkien osapuolien välinen yhteistyö välttämätöntä. Suunnittelijoiden ja asiakkaiden odotusten ja vaatimusten täytyy vastata sitä, mitä voidaan toteuttaa todellisuudessa.

Paras ratkaisu hyvään tulokseen on perustaa puhdasvalubetoni-työryhmä. Koska urakkasopimusta ei normaalisti vielä suunnitteluvaiheessa ole kirjoitettu, eikä lopullisia päätöksiä työn toteuttajista ole tehty, on suositeltavaa saada lausuntoja alan päteviltä erikoisosaajilta (kuten muottivalmistaja) tai kokeneet suunnittelutoimistot. Valittu suunnittelutoimisto voi ottaa myöhemmin roolin puhdasvalubetoni-työryhmän koordinaattorina. 


Muottijärjestelmät - Yleiskatsaus

Nykyaikaisissa muottitekniikoissa, järjestelmämuoteissa tai muottitöissä yleensä käytetään pääsääntöisesti järjestelmien vuokrattavia vakio-osia. Yksittäisten vakio-osien yhteensopivuudella on useita etuja: järjestelmällinen asennuslogiikka lisää mahdollisuuksia, ja yksittäisiä muottiosia käytetään oikein. Myös mahdollisten käyttökertojen määrä työmaalla on moninkertainen, jolloin käytettävän kaluston kustannukset - rakennusprojektista riippuen - pienenevät. Samalla järjestelmämuotteja käyttäen, on työskentely paljon turvallisempaa.

Puhdasvalubetonin pinnoissa muottijärjestelmiä käytettäessä, on otettava huomioon muotin laatu. Kasettimuottijärjestelmiä käytetään pääasiassa vuokramuotteina, jotka toimitetaan vuokravarastoista. Näitä yksittäisiä muottielementtejä voidaan käyttää myös korjattavilla alueilla. Kasettimuoteilla voidaan saavuttaa puhdasvalubetonin pintavaatimukset vain luokissa SB 1 ja SB 2. Parempia betonin pintaluokkia SB3 ja SB 4 ei ole mahdollista saavuttaa kasettimuotilla, paitsi tietyissä muottijärjestelmissä, kuten esimerkiksi PERI MAXIMO.

Yleisesti käytetyt muottijärjestelmät voidaan jakaa eri ryhmiin

 

Infrarakentaminen

Liikennejärjestelyjen, kuten esimerkiksi siltojen, tunneleiden tai tukimuurien, rakentamisessa puhdasvalubetonia pidetään ulkonäön tärkeimpänä tekijänä.

Nämä betonipinnat nähdään usein vain kaukaa tai liikkuvista kulkuneuvoista. Jotta voidaan luoda havaittavia yksityiskohtia, täytyy valita selkeät muotoilun lähtökohdat. Esimerkiksi muottielementtien saumajaot tai työsaumakohdat täytyy toteuttaa selkeästi.

Tällaisissa rakenteissa täytyy muistaa, että ne altistuvat säärasituksille, mikä tarkoittaa, että pintojen vanheneminen tapahtuu nopeasti ja pinnan ulkonäössä saattaa tapahtua ajan kuluessa huomattavia muutoksia. 

Seinämuotit

Seinämuoteissa vertailu tehdään järjestelmämuottien ja palkkimuottien välillä. Erikoistapauksissa käytetään kaarevia muottijärjestelmiä. 

Järjestelmämuotit
Tänä päivänä noin 70% rakennusliikkeistä käyttää järjestelmämuotteja betoniseinien rakentamisessa. Nimi juontuu reunakehyksestä, joka suojaa muottilevyn reunoja mekaaniselta kulumiselta ja rasitukselta. Tuloksena muotin saumat jättävät tyypillisesti jälkensä betonin pintaan. Lisäksi teräs- tai alumiinikehyksiä käytetään muottisidontaan sekä erilaisten liittimien ja siirtovälineiden kiinnittämiseen.

Järjestelmämuottien pääperiaate on ilmennetty PERI TRIO -järjestelmällä. Muiden muottijärjestelmien tuottamat betonipinnat ovat vastaavanlaiset. Vakiomuottien ja muottisidonnan korkeusmitoitus vaihtelee 2,70 m ja 3,50 m välillä, ja yksittäiset muotit voidaan liittää toisiinsa joko pysty- tai vaakasaumasta. Järjestelmämuotti on tukeva, pitkäikäinen ja helppokäyttöinen valmiiksi määritellyn asennusjärjestyksen ansiosta.

Vakiopalkkimuotit
Vakiopalkkimuottia käytetään nykyään paljon vähemmän kuin ennen ja enimmäkseen erikoistapauksissa. Järjestelmän nimi juontuu puisista tai metallisista muottipalkeista, joita käytetään muoteissa. Koolauspalkit, teräsjäykisteet ja vapaasti valittava muottipinta muodostavat nämä esikasattavat muottielementit. Teräsjäykisteet pitävät järjestelmän kasassa ja toimivat tukena muottien sidonnalle ja muille liitososille.

Vakiopalkkimuotin pääperiaate ilmentyy PERI VARIO GT 24 -järjestelmässä. Muut muottijärjestelmät ovat samankaltaisia kukin omalla betonin pintakuviollaan. Vakioelementtien levykoot ja sidontapaikat voivat vaihdella.

Kaksi vaihtoehtoa pöytämuoteille:

A) Vakioelementit
Esikasatut vakioelementit ovat ennalta määritellyn kokoisia muotteja varastoituina vuokravarastoihin. Elementit ovat osittain varustettuna muottilevyllä, jota käytetään toisijaisiin betonin pintavaatimuksiin tai pohjana puhdasvalubetonipintojen muottilevyä varten.

B) Projektikohtaiset muottielementit
Nämä muottielementit suunnittellaan ja toteutaan projektikohtaisesti erikoisvaatimuksien mukaan. Muottilevy (tyyppi, koko, kiinnitys), palkit ja jäykisteet (etäisyydet) kuten myös sidontajärjestely ovat vapaasti määriteltävissä, kunhan niissä noudatetaan järjestelmän periaatteita ja ominaisuuksia.

Kaarevat seinämuotit
Kaarevat seinät voidaan toteuttaa monikulmaisesti (murtoviivamaisesti) käyttämällä järjestelmämuotteja ja kiilamaisia täytekappaleita muottien väleissä. Pyöreät seinäpinnat muotitetaan erikoisvakiopalkkimuotilla, jolla vaadittu kaaren säde saadaan elementtien liitososissa olevia säätöosia kiertämällä. Kaaren säde on mahdollista säätää portaattomasti 1,00 metristä noin 20,00 metriin. Muottipinnan kaarevuus saavutetaan käyttämällä erikoiskokoista puutavaraa - sahattu kaarevuuden mukaan - joka asennetaan muottilevyn ja vakiopalkin väliin.

 

Holvimuotit

Vakiopalkkimuottijärjestelmissä holvimuotit muodostuvat samalla tavoin puu- tai teräspalkeista kuin seinämuotitkin. Näin järjestelmällä voidaan toteuttaa joustavasti lukuisia erilaisia sovelluksia.

Pöytämuotit, joita käytetään tavallisesti suurten holvilaattojen muottiratkaisuna, muodostuvat järjestelmän samoista vakio-osista. Suurikokoisten muottipintojen ansiosta levyjen saumakohtien määrä vähenee ja betonin pinta täyttää sitä kautta korkeammat laatuvaatimukset.

Samankaltainen järjestelmämuotti kuin seinämuoteilla, on kehitetty myös holvien muotittamiseen. Holvielementtien suurimmat edut ovat nopeus ja turvallinen käyttö. Holvimuotit ovat jaettu suunnitteluperiaatteen mukaan seuraaviin ryhmiin:

  • vakiopalkkiholvimuotti (esim. MULTIFLEX)
  • järjestelmäholvimuotti (esim. SKYDECK)
  • alumiiniristikkoholvimuotti (esim. GRIDFLEX)
  • suuret muottielementit (esim. pöytämuotit)

Laatoissa betonin pinnan laatuun vaikuttaa monet eri tekjät. Esimerkiksi muottina käytettyjen elementtien saumat näkyvät myös valmiissa betonipinnassa. Betonipinnan ulkonäkö ja laatu määritellään muottityössä sillä, millaisella jaolla ja minkä kokoisia yksittäiset, vapaasti valittavat muottilevyt ovat. 

Pilarimuotit

Pilarien muotittaminen on järjestelmä- tai vakiopalkkimuoteille toissijainen tehtävä, vaikkakin ilmentymät ovatkin hyvin samantapaisia kuin seinämuoteilla. Jotta kyetään täyttämään pilareille asetetut laatuvaatimukset, täytyy valita sopiva muottijärjestelmä tapauskohtaisesti. Muottijärjestelmän valinta riippuu pilarin poikkileikkauksesta, betonipinnasta, kulmien viimeistelystä ja betonin paineesta.
 

3D vapaat pintamuodot

Epätavalliset muodot, rakennuttajien tai arkkitehtien erikoiset suunnitelmat kulttuuri- tai arvorakennusten rakentamisissa asettavat rakennuksille erittäin korkeat vaatimukset. Nämä niin sanotut 3D-pintamuodot on hyvin vaikeasti toteuttavissa perinteisillä muottimenetelmillä. Lisäksi suurin osa näkyviin jäävistä pinnoista täytyy toteuttaa korkeimmilla laatuvaatimuksilla ja terävillä reunoilla. Näitä äärimmäisiä rakenteita varten räätälöidään ja suunnitellaan muotit projektikohtaisesti.

Tämä muottimenetelmä on kehitetty perustuen muottitoimittajan kolmiuloitteiseen mallinnukseen. Se muodostuu kantavista peruselementeistä sekä muodon antavista 3D-muottiyksiköistä. Yksittäiset elementit liitetään helposti toisiinsa työmaalla ja asennetaan paikoilleen mittapisteiden ja asennustukien avulla. Työmaalla tapahtuvat toiminnot ovat hyvin samanlaiset kuin järjestelmämuottia käytettäessä. 


Muottilevyt - Betonipintojen design

Muottilevyjen valinnassa on käytettävissä lukuisia vaihtoehtoja siinä, minkälaisia betonipintoja voidaan toteuttaa. Käytännössä muottilevy määrittää betonipinnan luonteen - riippumatta seuraavista toimenpiteistä tai käsittelystä.

Henkilön, joka kirjoittaa tarjouspyyntöjä, täytyy olla tietoinen muottilevyn vaikutuksista ominaisuuksineen, pinnoitteineen ja käsittelyineen sekä muottiöljyn ja tuoreen betonin käyttäytymisestä. Nämä täytyy ottaa huomioon muottitöiden suunnitteluvaiheessa. Betonipinnan erikoisominaisuudet täytyy olla hyvin määritellyt, jotta urakoitsija voi materiaaleihin ja sovelluksiin liittyen huomioida kaikki oleelliset näkökulmat muottilevyjä valittaessa - ilman riskiä. Lisäksi hänen täytyy kyetä näkemään muottilevyjen soveltuvuus ja osoittaa kaikki odotetut toleranssit ja vaihtelut tuloksissa.

Neljä tekijää muottilevyn valintaan, jotka vaikuttavat betonin pintaan:

Muottilevyn absorptiokyky Betonipinta vaalea/tumma    
Pintalaatu (rakenne) Betonipinnan rakenne
Muottilevyjen saumat Betonipinnan ruutujako
Muottilevyjen kiinnitys Betonipinnan jäljet

Esimerkkiprojekteja

Tämän päivän rakenteiden suunnittelu ja rakentamismenetelmät mahdollistavat vaikuttavien arkkitehtonisten konseptien toteuttamisen. Täällä haluamme esitellä lukuisia projekteja, joissa betonipinnat ovat esillä monin eri tavoin. 

Yleinen talonrakentaminen

Jo usean vuoden ajan arkkitehdit ovat löytäneet uudelleen puhdasvalubetonin mahdollisuudet talonrakentamisessa, ja käyttävät sitä tärkeänä muotoilun elementtinä. Samanaikaisesti, kun rakennusmateriaali- ja menetelmätekniikat ovat kehittyneet, ovat myös vaatimukset kasvaneet merkittävästi. Korkealujuus- ja itsetiivistyvät betonit nopeuttavat ohuempien ja monimuotoisempien betonirakenteiden toteutusta. Kaarevat ja kaltevat seinät ja holvit ovat toteutetaan usein tärkeinä muotoilun tekijöinä. Muottiteollisuus on mukauttanut itseään tilanteen mukaiseksi. Halu saavuttaa tasaisia ja saumattomia betonipintoja niin pitkälle kuin mahdollista voidaan tyydyttää saatavilla olevilla suurikokoisilla muottilevyillä.

Sisällä suojassa olevat betonirakenteet eivät ole säälle alttiita. Niinpä näiden betonipintojen vanhentuminen tapahtuu merkittävästi hitaammin kuin ulkona olevien. Rakennuksen sisällä olevia betonipintoja tarkastellaan yleensä erittäin läheltä. Siksi niiden yksityiskohtiin kiinnitetään paljon huomiota. Tästä johtuen arkkitehdit edellyttävät pääsääntöisesti betonin pintaluokkien SB3 ja SB4 käyttöä.

Arkkitehdin pitäisi yhdessä rakennusurakoitsijan kanssa selvittää, minkälaisia pintoja on toteutettavissa, jotta vaadittu puhdasvalupinta saavutetaan. Muuten liialliset vaatimukset ja korjaustyöt aiheuttavat riittämättömiä ja epätyydyttäviä tuloksia. 

Kulttuurirakennukset

Erityisesti kultturirakentamisessa, arkkitehdit ja projektisuunnittelijat suosivat puhdasvalubetonia sen designin takia. Erillään näkyviin jäävien betonipintojen taiteellisista vaatimuksista näiden kokonaisten rakenteiden tai yksittäisten rakenneosien erikoismuodot määrittävät vahvasti työmaan prosessin etenemisen.

Muottityön suunnittelussa tulisi kiinnittää huomiota siisteihin sauma- ja sidontajärjestelyihin sekä muottielementtien järjestykseen. Tämä siksi, että muottien saumojen ja sidontapisteiden jako yhdessä sidontapisteiden muotoilulla muodostavat olennaisen osan puhdasvalubetonin ulkonäöstä.

Jotta betonipinnalle saavutetaan tasainen lopputulos, täytyy kiinnittää huomiota käytettävän betonilaadun valintaan sekä betonin käsittelyyn valun ja jälkihoidon aikana. Jos betonipinnan ulkonäöllä on korkeat vaatimukset, on suositeltavaa, että muotteihin asennetaan uudet muottilevyt. Sidontapisteiden symmetrian vuoksi on mahdollista, ja joskus sitä vaaditaankin, asentaa ns. sokeita sidontoja, joista ei mene sidepultteja läpi. Kulttuurirakennusten, joissa on puhdasvalupintoja, rakentamisessa suositellaan käytettäväksi betonin pintaluokkia SB3 ja SB4 (DBV:n ohjeet).