Undvik sprickor i stengolv

Det är lätt att överskrida den öppna tiden om du är oerfaren. Du kan sprida ut för mycket fästmassa och ta för lång tid på dig för att justera och lägga plattorna. Men en erfaren plattläggare som arbetar med plattor alla dagar gör sällan detta misstag – rätt mängd massa används, plattan trycks ner lätt i massan precis på rätt sätt och vidhäftningen är god. Men efter en tid kan ändå plattan lossna. Om detta inträffar inom byggnadens garantiperiod och plattsättaren vet att han har följt alla instruktioner gällande rätt mängd vatten kommer han oftast att beskylla tillverkaren av fästmassan för defekt material. Han kan byta tillverkare, arbeta i ett par år med den nya produkten, stöta på samma problem igen, byta leverantör igen – och så vidare tills cirkeln sluter sig.

Så vad gör att en platta, ordentligt lagd på fast underlag, lossnar igen senare?

Krafterna som spräcker eller gör att en platta lossnar kommer inte från belastningar ovanifrån utan från rörelser i underlaget!

Om plattläggningen utförts på ett halvfast underlag eller på skivor som lagts på golvbjälkar som sviktar vid belastning är det väldigt lätt att förstå att fogarna öppnas som ett resultat av rörelserna och att plattor av keramik eller natursten kommer att spricka vid fogarna mellan plattorna. Detta fall tar vi inte upp här då orsaken är väldigt självklar och det vanligtvis gäller små utrymmen som Gör-det-självare har lagt. Låt oss istället betrakta professionellt byggande med plattsättning på betong – ett bjälklagsmaterial som alltid ansetts fast, orörligt och med mycket små nedböjningar.

---

Skador på stenplattor som uppstår pga. deformering av underlaget delas upp i:

a) Linjär (horisontal) deformation
b) Deformation pga. krökning och
c) Deformation vid elementfogar pga. elementens ändrotation

---

Situation vid tiden för plattsättning

---

a) Linjär deformation:

• horisontell krympning
• horisontell krypning. Gäller speciellt förspända elementbjälklag samt förspänd platta på mark.

---

b) Krökning:

• ojämn krympning pga. separation i betongen under gjutning eller fuktgradient under uttorkningen.
• ojämn krypning (sammanpressade områden i ett bjälklag kryper mer än bjälklaget i genomsnitt)
• orsakas av egenlast eller nyttolast
• pga sättningar i marken vid platta på mark

---

c) Rotation:

• i elementfogar, speciellt av elementens ändrotation. Dessa kan vara förvånansvärt stora. Vid fall då anslutande armering inte svetsas samman blir sprickans storlek vid balkupplag mycket stor, då rotationssprickan och de lineära rörelserna bägge samverkar och öppnar sprickan.

---

Redan ändrotationen på grund av elementets nedböjning orsakar sprickstorleken S:

S = θ (hD + hna)

θ = 16 δ / 5L
δ = förväntad nedböjning i mitten på spännvidden.
L = Spännvidd
θ = Rotationsvinkel
Med spännvidden L = 12 m, δ = L/250 och hD + hna= 0,45 m får vi S = 5,76 mm, det vill säga en spricka (öppning!) i golvet på hela 2 x 5,76 mm > 11 mm!

Nedböjningen δ = L/250 förorsakar även en lutning 1:80, (=13 mm lutning per meter) på var sida om elementets stödbalk. Om vi föreställer oss en enhetlig stenbeläggning, utlagd med vidhäftning mot betongunderlaget utan fogar över denna bjälke måste denna stenläggning kunna krökas 26 mm på denna 2 meters sträcka utan att knäckas eller lossna från underlaget. Samtidigt borde stenläggningen kunna töja 11 mm över balken!

Orsaken till sprickbildning – och behovet av fogar eller vissa andra lösningar – är uppenbara!

Olika material utsätts för krymprörelser av olika storlek men för vanlig golvbetong är en krymprörelse på 0,5 till 0,6 mm/m under uttorkning från 90-95 % till 60 % relativ fuktighet (RF) ganska vanlig.

För ett golv som är 12 meter brett betyder detta att efter en tid kommer underlaget att vara 6-7 mm kortare än plattskiktet enbart pga. krympningen. Deformationer från kryp och krökning kan lätt uppgå till samma storleksordning. Det är tydligt att keramiska plattor eller naturstensplattor inte kan pressas samman 10 mm, utan underlagets deformation leder istället till okontrollerad sprickbildning och till att plattor lossnar från underlaget då skjuvspänningen mellan underlag och platta blir för stor.

Ju senare plattorna läggs, desto större andel av de totala krymp-, kryp- och rotationsröreselserna har redan skett. Efter 3-4 månader i en varm och torr miljö har merparten av rörelserna redan skett.

Förutom denna rena skjuvkraft bör man alltså ytterligare lägga vikt vid elementändornas rotation.

Klassiska sprickmönster längs pelarlinjer.

Detta visar var fogarna vanligtvis ska införas om golvet har utförts på traditionellt sätt med ett gjutet betongskikt ovanpå elementen.

Konstruktionens rotationsfogar kan överbryggas för att uppnå en fogfri stenbeläggning.
Detta görs genom att lägga stenplattorna på ett flytande skikt av avjämning vilken är helt separerad från underlaget. Metoden beskrivs senare i denna text. Samtidigt bör man lägga vikt vid att begränsa elementens ändrotation så att inte avjämningsskiktet behöver böjas alldeles orimligt över balkuppläggen.

Stark och skör eller elastisk fästmassa vid stenbeläggningen?

Under hösten 2003 utförde Weber, TEKES (the National Technology Agency of Finland), Kiviteollisuusliitto (the Finnish Natural Stone Association) och VTT Technical Research Centre of Finland ett gemensamt forskningsprojekt vilket resulterade i instruktioner för plattläggning på olika underlag. Dessa tar alla hänsyn till de olika deformationsrörelserna i det övre ytskiktet. Såväl platsgjutna som elementbjälklag betraktades.

För att testa olika plattfästningssystems formförändringsförmåga användes den apparatur som visas.

Denna formförändringsförmåga kan jämföras med underlagets totala deformation, vilken är kombinationen av de ovan nämnda deformationerna a, b och c.

Många olika sorters fästmassa, olika tjocklekar av dessa och kombinationer med elastiska glidskikt testades.

Baserat på de tester som utfördes delades infästningssystemen in i:

System med en deformeringskapacitet > 0,3 mm.
Till exempel hade 5 mm Weber Renoveringsfästmassa en formförändringskapacitet på 0,5 mm.
och

System med en deformeringskapacitet > 1,0 mm.
Till exempel weberfloor Primer 4716, 2 skikt av Weber Serpo Tätmembran + 5 mm Weber Renoveringsfästmassa.

Dessutom kan ett tredje system, en flytande lagd golvplatta av weberfloor-avjämning, som tillåter ännu större deformation användas.

Tanken på tätmembran som glidskikt för plattsättning uppstod utifrån de goda erfarenheterna av plattor i badrum, där problem med lossning av plattor i normalstora badrum praktiskt taget försvann efter att tätmembran började användas även på betongväggar och betonggolv i slutet av 90-talet.

Kurvorna nedan ger en bra bild av skillnader mellan de två olika fästsystemen. Weber Renoveringsfästmassa ger en god vidhäftning men brister när skjuvspänningen överskrider fästmassans kapacitet. Tätmembranet ger en vidhäftning som är lite mindre stark men fortfarande tillräcklig. Dess deformationskapacitet är hög och även efter att maximal skjuvkapacitet uppnås kan systemet fortsätta att fördela kraft i membranet så att plattorna fortfarande fäster ordentligt vid underlaget trots fortsatt deformation.

Det är lätt att dra paralleller med limning av parkett där det elastiska limmet tillåter en naturlig svällning av träet och att krympning kan ske under torkning utan att brytas loss från underlaget. Elastisk infästning ger en avsevärt ökad säkerhet och resulterar i mindre skador.

Även om en hård, spröd fästmassa har en högre skjuvkapacitet i MPa är detta oväsentligt då även den skjuvspänning som uppstår är i direkt proportion till limmets eller fästmassans glidmodul, G. Spännigen i en styv infästning är således väsentligt högre än de spänningar som uppstår i ett elastiskt skikt, där tvångsrörelserna fritt kan ske utan att förorsaka nämnvärda tvångsspänningar

Jämfört med ett krympande betongbjälklag förlorar ytmaterialen ändå i styrka. Var och en inser vilka krafter som råder då krafterna är så stora att de förmår sammanpressa hela bjälklaget 10 mm. För att motverka detta borde plattsättningen kunna tåla en motsvarande spänning som skulle dra ut detta bjälklag dessa 10 mm igen!

Ett elastiskt skikt under fästmassan förhindrar alltså inte deformation av betongskonstruktionen. Principen är snarare att tillåta rörelser utan att dessa förorsakar större skjuvspänningar än materialen kan ta. Vi måste förstå att plattor som läggs på ett 4-meters badrumsgolv fortfarande kommer att vara 4000 mm efter fem år, medan betongen under kommer ha krympt till 3997 mm.

Avståndet mellan elastiska fogar i plattsättningen beror på underlagsmaterial, underlagets fuktighet och på stenläggningens infästningssystem.

En rapport från VTT innehållande arbetsinstruktioner för applicering av natursten på avjämningsmassa i torra inomhusmiljöer (Kuivien sisätilojen luonnonkivisen lattiapäällystyksen suunnitteluohje) avslutas med rekommendationer för avstånd mellan dilatationsfogar vid plattläggning för de bägge fallen ovan, det vill säga fästsystem med deformationskapacitet > 0,3 och >1,0 mm.

Deformationskapaciteten av fästsystemet “samlar” deformationer som inträffar mellan de elastiska fogarna till dessa fogar, där formförändringen kan upptas. Även de hårda fogarna ger efter lite under starkt tryck. Således är fogbredden och antal fogar per meter (avgörs av stenplattans längd), även för hårda fogars del av viss vikt, även om de hårda fogarnas inverkan på formförändringen är marginell.

Rapporten rekommenderar att plattor med storleken 300 x 300 mm, 10 mm tjocka med 3 mm:s fogar skall ha 3 mm:s elastiska fogar med följande avstånd för att undgå skador i plattsättningen.

Med “normala” fästmassor så som Renoveringsfästmassa
(deformationskapacitet > 0,3 mm):

– Platsgjuten betong utan krökning (tex. bjälklag på hård grund), RF 80%: 3 m
– Som ovan, RF 90%: 1,2 m
– Hålbjälklag med spännvidd 12 m, RF 80%: 1 m

Med elastisk infästning (deformationskapacitet > 1,0 mm):

– Platsgjuten betong utan krökning (tex. bjälklag på hård grund), RF 80%: 7,5 m
– Som ovan, RF 90%: 4,2 m
– Hålbjälklag med spännvidd 12 m, RF 80%: 4 m
Avståndet mellan elastiska fogar, speciellt i det första fallet, verkar vara förvånansvärt korta. Ska vi verkligen ha elastiska fogar så pass tätt? Detta är i praktiken ett problem då elastiska fogar bör göras så att fogen sågas hela vägen ner till underlaget – det hjälper inte att skära endast i plattsättningen om fästmassan är enhetlig under den elastiska fogen och därmed hindrar rörelserna att ske fritt här. Krafterna “nollas” inte. Dessutom är elastiska fogar ofta inte önskvärda då de samlar damm och smuts och har en mycket begränsad livslängd.

Men resultaten har bekräftats i praktiken. Åtskilliga är de fall, gjorda före tätmembranens tid då plattorna lossnat från väggarna med en smäll, t.o.m. i mindre badrum. I sådana fall har plattorna vanligtvis inte kunnat sättas tillbaka eftersom väggen har blivit flera millimeter kortare.

Vad är den praktiska betydelsen av dessa resultat?

Dessa rekommendationer betyder i praktiken att renoveringar av äldre byggnader kan utföras med vanliga tunnskiktsmassor. Betongkonstruktioner har torkat ut under ett antal år och framtida deformationer är begränsade till värmerörelser och eventuella sättningar i grunden. Då värmeutvidgningskoefficienten för plattläggningen och underlaget är liknande, uppstår mycket små spänningar och inga problem borde uppstå sånär plattläggaren har gjort ett normalgott arbete. Dilitationsfogar måste göras i plattläggningen endast där dilitationsfogar även finns i i betongkonstruktionen. Även elementändor skall betraktas som dilatationsfogar, då rörelser i dessa med säkerhet sker då nyttolasten varierar.

I nya byggnader krävs en attitydförändring och förståelse för underlagets rörelser. Konstruktören bör kunna skilja på platsbegjuten betong och element. Planering av betongens uttorkning ska koordineras med placering och avstånd mellan fogar. Fogmellanrummen och fogtyp utgör en väsentlig kostnadspost vid plattsättningen och information om dessa bör finnas plattläggaren tillhanda redan vid plattsättningens offertförfrågan.

Vid stora byggnader skall konstruktören begränsa nedböjningen, så att 50 % av brukslasten orsakar en långtidsnedböjning som begränsas till L/1200. Detta kan medföra behov av styvare konstruktioner än vad en normal dimensionering i bruksgräns- och brottsgränstillstånd skulle leda till.

Plattläggaren ska i sin tur förstå att fråga vilket underlag han kommer att arbeta med, mäta luftfuktigheten och om nödvändigt påpeka riskerna för sprickbildningar för kunden så att de tillsammans kan ändra planeringen.

För normala bostadsbyggen betyder rekommendationerna i praktiken att mindre områden, så som tambur och toaletter kan plattläggas med vanlig Weber Renoveringsfästmassa. I badrum används tätmembran, vilket ger ett naturligt glidskikt. Stenlagda kök och källare är däremot nära riskbegränsningen för skador. Med den hastighet som hus byggs idag är platsgjuten betong ofta relativt fuktig ännu vid plattsättning och spännarmeringen i hålbjälklag kräver elastiska fogar med ett avstånd som är kortare än kökets bredd. Med ett elastiskt skikt under plattorna kan köket dock vanligtvis stenbeläggas utan några som helst elastiska fogar.

I höghus, där stegljudsdämpningen är ordnad med Weber ljudgolv, kan stenläggning utföras direkt på Webers låg-krympande avjämningamssa utan användning av fogar.

Vid platta på mark kan det vara svårare att uppskatta underlagets rörelser. Uttorkningen av bjälklaget beror väldigt mycket på de underliggande jordlagren, på hur bjälklaget värms upp och torkar med tiden – eller inte torkar alls – och på om det finns golvvärme eller inte. Vanligtvis är det säkraste alternativet här att använda ett separat, flytande golv ovanpå bjälklaget.

Det flytande golvet kan utföras på flera olika sätt

Isola-Platonsystemet, bestående av ett ventilationskikt format av platonmattor och Webers avjämningsmassa Floor 4310 eller 4320, är en effektiv och väl beprövad metod. Betongen nedan kan leva sitt eget liv medan plattsättningen kan läggas så snart som avjämningen har härdat och torkat lite.

Systemet fungerar bra på bjälklag med ett fält och används därför huvudsakligen i bostäder där spännvidderna är små medan systemet endast i begränsad omfattning kan överbrygga den krökning över balkupplägg som uppstår då element från två skilda fält möts över en balk.

Större byggnader så som hotellentréer, allmänna byggnader, shoppingcenter osv. ska antingen delas av med fogar (vars mellanrum kan utökas väsentligt med hjälp av ett elastiskt skikt), eller så ska det utföras med ett flytande avjämningsskikt ovanpå.

Ovanpå den bärande betongkonstruktionen läggs en mjuk matta, till exempel en skummad polyetylenmatta (5-10 mm, “frostmatta”). Om ljuddämpande isolering fordras, kan istället en ljudmatta med lämpliga akustikegenskaper väljas (låg dynamisk styvhet).

Tjockleken fordras för att reducera friktion mellan betongen och det flytande golvet. Om bara en PE-folie används kommer oregelbundenheterna i underlaget i praktiken att förhindra den gemensamma glidningen mellan skikten.

På mattan läggs Weber FIberduk 4940. Denna utgör en tät gjutform i vilken avjämningsmssan kan pumpas. Det alkaliresistenta Weber Glasfibernätet 4945 rullas ut som armering och 20-30 mm av Webers fiberförstärkta avjämningsmassa ut ovanpå. Tjockleken väljs enligt belastning eller om plats för golvvärmerör önskas i avjämningen.

Den normala pågjutningen med betong med tillhörande finavjämning kan utelämnas och kostnaden för ett flytande avjämningskikt blir därmed inte högre än en dylik traditionell pågjutning. Det jämna underlaget för plattsättning och en väsentlig lägre risk för skador gör denna lösning fördelaktigare än den traditionella. Plattsättningen kan även utföras mycket tidigare, då man inte behöver vänta på att betongens krymp ska ske.

Med hjälp av denna metod är det möjligt att göra nästan obegränsade ytor av fogfria golv. I praktiken är områdena begränsade till ungefär 20 m i bredd då bredare pumpvåder är svåra att utföra. Större bredder har även svårt att orka glida på underlaget och friktionen kan därmed orsaka spänningar som spräcker avjämningen.

Vid pelare och väggar läggs Weber mjuka kantlister 4960 för att tillåta rörelser i ytplattan. Därmed är ytplattan okänsligt för rörelser i underlaget.

För att reducera höjden på den ås som elementens ändor förorsakar över balkupplägget är det bra om elementändorna kan tryckas in en del i den mjuka mattan. Den överliggande avjämningsplattan och plattsättningen behöver då ej böjas så mycket över balkupplägget. Mattans tjockleken 5-10 mm är alltså bara en riktlinje och rotation av konstruktionen som sker efter plattbeläggning – tex. pga. långsiktlig deformation – måste alltså beräknas för varje enskilt fall. När sådan långsiktig nedböjning är begränsad till δ = L/1200 och ändrotationen kan klämmas in i mattan någon millimeter kan avjämningen och plattsättninen fortsätta utan fog över balkupplägget.

Om man vill vara på den säkra sidan eller om belastningen kräver ovanligt fast eller tunn dämpande matta kan en fog sågas över balkupplägget.

Detta är en summering av två forskningsprojekt; en om förfabricerad konstruktionsrotation med Norska SINTEF/Byggkeramikkforeningen och Mur-sentret (Anvisning P14, murkatalogen 2003, och ett projekt om ren belastning och deformationskapacitet mellan betongunderlag och plattläggningsmetoder, ledd av VTT Technical Research Centre of Finland i slutet av 2003. Weber deltog i båda forskningsprojekten.