Zaprawa (budownictwo)

Ten artykuł dotyczy pojęcia z dziedziny budownictwa. Zobacz też: inne znaczenia słowa „zaprawa”.

Zaprawa – mieszanina wody i spoiwa z drobnym kruszywem lub innym wypełnieniem mająca na celu wiązanie, czyli przejście ze stanu płynnego, plastycznego w stan stały.

Zaprawy w budownictwie używane są przede wszystkim do:

• łączenia elementów np. cegieł w murze, elementów licujących ścianę z murem itp. w jedną całość,
• wypełnienia spoin, a przez to równomierne przenoszenie obciążeń i uszczelnienie elementów budowli,
• ochrona elementów obiektów przed wpływami atmosferycznymi i nadanie im estetycznego wyglądu (np. tynki ścian, stropów),
• produkcja wyrobów i elementów budowlanych (np. pustaków ściennych, stropowych, bloczków itp.).

Zaprawy mają inne właściwości przed związaniem i po. Świeże zaprawy charakteryzują się konsystencją i urabialnością, stwardniałe cechuje przede wszystkim wytrzymałość mechaniczna i mrozoodporność. Do zapraw, jako kruszywa najczęściej używa się piasku. W zależności od rodzaju użytego spoiwa rozróżnia się zaprawy:

• cementowe – stosowane przy murowaniu ścian i innych elementów mocno obciążonych, wykonywania posadzek, do osadzania stalowych elementów (kotwy, kraty, balustrady itp.), łączenia prefabrykatów (wypełnienia spoin między nimi), wypraw ochronnych, zwłaszcza mających kontakt z wodą lub wilgocią, produkcji wyrobów itp.,
• wapienne – twardnieją powoli, wytrzymują tylko do temperatury +500 °C, używane do tynków wewnętrznych, murów nadziemnych; raczej rzadko stosowane,
• cementowo-wapienne – najczęściej stosowane w budownictwie przy wykonywaniu robót murarskich i tynkarskich zewnętrznych i wewnętrznych,
• cementowo-gliniane – obecnie rzadko stosowane do robót murarskich budynków mieszkalnych i gospodarczych, wypraw tynkarskich, izolację pionową ścian piwnicznych, zbiorników w budownictwie wiejskim. Występowały w budownictwie szkieletowym (mur pruski),
• gipsowe – częściej stosowany jest zaczyn gipsowy, czyli mieszanina gipsu z wodą bez użycia kruszywa – używa się do szpachlowania ścian, tynków wewnętrznych, wypełnień ubytków w tynkach wewnętrznych, wyrobu elementów sztukaterii, płyt gipsowych Pro-monta i płyt gipsowo-kartonowych, łączenia elementów gipsowych; zaprawy gipsowe – z zaczynu gipsowego z dodatkiem piasku – zastosowanie najczęściej do wewnętrznych wypraw tynkarskich,
• magnezjowe – obecnie nie stosowane.

Ponadto można wyróżnić:

• zaprawy specjalne, np.:
  • na kruszywie barytowym – do wypraw w elementach stosowanych jako osłony przy promieniowaniu jonizującym,
  • wodoszczelne – z cementu portlandzkiego lub hutniczego, piasku, wody i ewentualnych środków chemicznych uszczelniających, często nakładane pod ciśnieniem (torkretnicą), czyli wyrzucane są z dyszy pod dużym ciśnieniem, przez co mocniej łączą się z podłożem,
  • ogniotrwałe – do murowania ścian z cegieł ogniotrwałych, przygotowywane np. ze zmielonego proszku szamotowego lub glin ogniotrwałych zmieszanych z wodą,
  • ciepłochronne – najczęściej cementowo-wapienne z zastosowaniem lekkich kruszyw, do murowania ścian z bloczków pianobetonowych itp.
• zaprawy przygotowane fabryczne:
  • suche mieszanki zaprawy cementowej, cementowo-wapiennej, gipsowej i inne o podobnym zastosowaniu jak przygotowane od podstaw na miejscu budowy,
  • suche mieszanki do szpachlowania ścian,
  • zaprawy klejowe do przyklejania np. płytek ceramicznych,
  • zaprawy klejowe do łączenia elementów np. bloczków z pianobetonu, styropianu,
  • cienkowarstwowe wyprawy tynkarskie oparte na żywicach akrylowych i innych do wypraw zewnętrznych i wewnętrznych (w tym tynki na warstwie ocieplenia),
  • zaprawy do wykonywania posadzek (jastrychów) jako podkładów pod podłogi itp.,
  • zaprawy bezskurczowe do napraw, uzupełnień elementów budowlanych (betonowych),
  • inne.
  • zaprawę murarską poliuretanową – do ścian zewnętrznych i wewnętrznych z pustaków poryzowanych. Zaprawa ma postać pianki, dostarczana jest w pojemnikach i nanoszona jest przy użyciu „pistoletów”^[1].

W celu modyfikacji naturalnych właściwości zapraw stosuje się domieszki.

Właściwości zaprawy:

• dla zapraw świeżo zarobionych:
  • urabialność,
  • wydajność objętościowa próbnego zarobu,
  • plastyczność,
  • gęstość objętościowa,
  • czas zachowania właściwości roboczych,
  • zdolność utrzymania wody (więźliwość, retencja),
  • podatność do samoczynnego wydzielania wody,
  • podatność na rozwarstwianie się,
  • zawartość powietrza.
• dla zapraw stwardniałych:
  • wytrzymałość na zginanie,
  • wytrzymałość na ściskanie,
  • wytrzymałość na rozciąganie,
  • nasiąkliwość,
  • wilgotność,
  • gęstość objętościowa,
  • kapilarne podciąganie wody,
  • mrozoodporność,
  • skurcz,
  • współczynnik rozmiękania,
  • przyczepność zaprawy do podłoża.

Datowania radiowęglowe zapraw węglanowych wykorzystują fakt wiązania przez twardniejącą zaprawę CO₂ z powietrza. Węglan wapnia podczas wypalania ulega dysocjacji. Wypalony wapień do tlenku wapnia (CaO, wapno palone) gaszony jest wodą. Powstaje wodorotlenek wapnia (wapno gaszone), który po zmieszaniu z piaskiem i wodą łatwo układa się i formuje, wiążąc po pewnym czasie i twardniejąc. Właśnie wówczas wyeksponowana na powietrzu zaprawa twardnieje absorbując CO₂ i tworzy nowy węglan. Aktualna koncentracja ¹⁴C w CO₂ w powietrzu  jest wiązana w zaprawie w procesie twardnienia. Jeśli zaprawa zrobiona byłaby z całkowicie wypalonego tlenku datowanie radiowęglowe archeologicznej zaprawy powinno dać wiek konstrukcji badanej budowli.

Współcześnie kilka ośrodków naukowych na świecie z powodzeniem podejmuje się datowania archeologicznych próbek zapraw, zaznaczając konieczność ich wcześniejszej dokładnej analizy pod kątem składu mineralnego. W Polsce od 2001 roku temat ten jest rozwijany i z powodzeniem proponowane przez polską grupę rozwiązania stosowane są przez naukowców na arenie międzynarodowej^{[2][3][4][5][6][7]}.

Istnieją trzy główne przyczyny trudności w datowaniach zapraw budowlanych. Pierwszym jest zawartość w zaprawie fragmentów niewłaściwie wypalonych np. z powodu zbyt niskiej temperatury, w związku z czym nie cały CaCO₃  zostaje zamieniony w CaO i pozostałe fragmenty będą dawać tzw. „martwy węgiel” powodujący postarzenie otrzymywanego wieku. Kolejnym, problem stanowić mogą zaprawy pochodzące z głębokich, wewnętrznych części budynków, gdzie absorpcja CO₂ i twardnienie zaprawy jest utrudnione. Istotnym problemem w datowaniach zapraw wapiennych jest także zawartość fragmentów wapieni jako kruszywa. Wiąże się to z obecnością starego węgla, pozbawionego już części bądź całości aktywnego izotopu ¹⁴C i otrzymuje się w wyniku pomiaru radiowęglowego, wiek dużo starszy od rzeczywistego.

W związku z dużym zainteresowaniem możliwością wykorzystania zapraw do określania wieku historycznych budowli w roku 2015 powstał pierwszy międzynarodowy projekt dotyczący metodycznych aspektów datowania zapraw (MOrtars Dating Intercomparison Study, MODIS)^[8][9][10]

• materiał budowlany