Strona główna > Porady > Naprawa i ochrona betonu – dr inż. Krzysztof Pogan

Naprawa i ochrona betonu – dr inż. Krzysztof Pogan

calendar 27.01.2016

Udostępnij

Udostępnij artykuł na social media

Skopiowano!

facebook
Naprawa i ochrona betonu – dr inż. Krzysztof Pogan

Naprawa i ochrona betonu
dr inż. Krzysztof Pogan

1. Wprowadzenie

Właściwie zaprojektowany, wykonany, wbudowany i pielęgnowany beton jest wyjątkowo trwałym materiałem budowlanym. Wówczas można stwierdzić, że taki beton stanowi sam dla siebie najlepszą ochronę i gwarantuje trwałość konstrukcji w standardowych warunkach eksploatacji i ekspozycji środowiska [1]. W praktyce jednak konstrukcje wykonane z betonu, w tym żelbetowe, są eksploatowane w różnorodnych warunkach stąd też w zależności od środowiska narażone są na oddziaływanie różnorodnych czynników agresywnych. Dla należytej ochrony należy wykonać odpowiednie zabezpieczenie dla utrzymania na satysfakcjonującym poziomie własności użytkowych budulca. W środowisku agresywnym chemicznie we wszystkich przypadkach wymagana jest ochrona materiałowo – strukturalna. W środowisku o średniej agresywności dodatkowo stosuje się ochronę powierzchniową – ograniczającą dostęp czynników agresywnych, a w środowisku silnie agresywnym – ochronę odcinającą dostęp do tych czynników. Ochrona materiałowo – strukturalna oznacza zwiększenie odporności betonu lub żelbetu przez odpowiedni dobór składu mieszanki
betonowej i ukształtowanie właściwej struktury podczas jego wykonywania. Wynika z tego, że ochrona materiałowo – strukturalna powinna stanowić przesłankę dla doboru materiałów zarówno do konstrukcji nowo wznoszonej jak również i do napraw. Ochrona powierzchniowa, jeśli nie została przewidziana projektem i wykonana podczas budowania, może być naniesiona w dowolnym momencie użytkowania. Z reguły jest wymagana po naprawie i to w odniesieniu do całego naprawianego obiektu [2].

Wobec obiektu w stanie użytkowania zastosowanie znajdują trzy główne kierunki działań:
· Właściwe zaprojektowanie i wykonanie zapewniające odpowiednią trwałość budowli nowo wznoszonej
· Ochrona przed korozją i zabiegi konserwacyjne podczas użytkowania
· Naprawa i ochrona po naprawie obiektów, które uległy uszkodzeniu w czasie użytkowania

2. Uszkodzenia konstrukcji betonowych

Profesor L. Czarnecki klasyfikuje spękania i ubytki jako dwa podstawowe rodzaje uszkodzeń betonu [2] – por. rys. 1. 2 Rys. 1. Klasyfikacja uszkodzeń

Natomiast przyczyny uszkodzeń konstrukcji z betonu przedstawia poniższy schemat – rys. 2. Rys. 2. Rodzaje uszkodzeń betonu

Przy czym wpływ oddziaływania środowiska, w którym pracuje dana budowla ma tutaj kluczowe znaczenie. Norma EN 206-1:2000 klasyfikuje środowiska ze względu na występujące zagrożenia wobec betonu:

· Zagrożenie korozyjne nie występuje – X0
· Korozja spowodowana karbonatyzacją – XC1–XC4
· Korozja spowodowana chlorkami, które nie pochodzą z wody morskiej – XD1- XD3
· Korozja spowodowana chlorkami z wody morskiej – XS1-XS3
· Korozja mrozowa – XF1-XF4
· Korozja chemiczna – XA1-XA3

Postępująca degradacja i niszczenie betonu może być potęgowane przez dodatkowe okoliczności, a to:
· Nieodpowiednie w danych warunkach rozwiązanie konstrukcyjne bądź materiałowe,
· Nieodpowiednie wymieszanie i zagęszczenie mieszanki betonowej,
· Niewystarczająco szczelna i o zbyt małej grubości otulina zbrojenia,
· Niewłaściwa pielęgnacja betonu w okresie dojrzewania,
· Prądy upływowe,
· Podwyższona temperatura użytkowania, powodująca przyspieszenie przebiegu reakcji chemicznych.

Przykłady uszkodzeń konstrukcji betonowych pokazane zostały na rys. 3. Rys. 3. Przykład uszkodzeń betonu.

3. Naprawa betonu

Naprawę można zdefiniować jako złożony sposób postępowania, którego celem jest całkowite lub częściowe przywrócenie obiektowi szeroko rozumianego stanu użytkowania zakłóconego na skutek złego wykonania (usterki) lub uszkodzenia podczas użytkowania.
Zgodnie z normą EN 1504-9 wyróżniamy następujące zasady i metody napraw betonu:
· Ochrona przed wnikaniem – ograniczenie lub uniemożliwienie wnikania szkodliwych substancji (wody, innych cieczy, par, gazów, czynników chemicznych i biologicznych). Do dyspozycji mamy tu kilka sposobów – impregnacja, powłoki ochronne, lokalne scalanie rys, wypełnienie rys, przekształcanie rys w złącza, zewnętrzne osłony, wykładziny.
· Ograniczanie zawilgocenia – utrzymanie zawilgocenia betonu na dopuszczalnym poziomie dzięki zastosowaniu hydrofobizacji, powłok ochronnych, osłon i okładzin bądź przez ochronę elektrochemiczną.
· Odbudowanie elementu – przywrócenie elementowi betonowemu założonego kształtu i funkcji; częściowa wymiana betonu. Można to uzyskać przez ręczne nakładanie zaprawy naprawczej, nałożenie warstwy betonu, natryskiwanie betonu lub zaprawy naprawczej lub przez wymianę elementu.
· Wzmacnianie konstrukcji – przywrócenie lub zwiększenie nośności elementu konstrukcji. Do wykorzystania jest tutaj kilka metod: uzupełnienie lub wymiana prętów zbrojeniowych lub zewnętrzne zbrojenie, zabetonowania prętów w uprzednio przygotowanych otworach w betonie, doklejenie płyt, nadkład zaprawy lub betonu, iniekcja rys, pustek i przerw, wypełnienie rys, pustek, przerw, sprężenie.
· Odporność fizyczna – zwiększenie odporności na oddziaływania mechaniczne lub inne fizyczne stosując powłoki lub wykładziny ochronne lub impregnację.
· Odporność chemiczna – zwiększenie odporności powierzchni betonu na destrukcję czynnikami chemicznymi stosując powłoki lub wykładziny ochronne lub impregnację.

Rodzaje materiałów naprawczych przedstawiono na rys. 4. Rys. 4. Zestawy materiałów naprawczych.

Szczegółowe kategorie wyrobów i systemów naprawczych podaje norma EN 1504-1:
· Do ochrony powierzchniowej, poprawiające trwałość konstrukcji,
· Do napraw niekonstrukcyjnych, przywracające geometrię powierzchni lub estetyczny wygląd konstrukcji,
· Zapewniające przyczepność, w celu uzyskania trwałej przyczepności między betonem a stosowanym materiałem,
· Do iniekcji, przywracające po wprowadzeniu do konstrukcji jej integralność i/lub trwałość,
· Do kotwienia, zapewniające odpowiednią współpracę zakotwionego zbrojenia z betonem,
· Do ochrony zbrojenia i/lub innych elementów stalowych, stosowane do zabezpieczania zbrojenia, poprawiające trwałość naprawy.

W tych kategoriach materiałów należy wskazać tutaj zaprawy naprawcze typu PCC (dodatkowo zawierające włókna syntetyczne i mikrokrzemionkę), o zróżnicowanych parametrach mechanicznych, zarówno pod względem wytrzymałości na ściskanie wcześnej i końcowej, wytrzymałości na zginanie oraz module sprężystości. Dalej można dzielić zaprawy naprawcze na te stosowane do napraw ręcznych jak i do nakładania mechanicznego metodą mokrą.
Z grupy materiałów do wykonywania prac iniekcyjnych scalających proponowane są żywice epoksydowe. Natomiast do uszczelniania rys i likwidacji wycieków wody przez rysy w betonie przeznaczone są żywice poliuretanowe – jedno- lub dwukomponentowe. Osobnym zagadnieniem wchodzącym w zakres napraw jest wzmacnianie konstrukcji w celu przywrócenia utraconej nośności lub dla jej zwiększenia. Proponowane jest w tym przypadku wzmacnianie konstrukcji taśmami i matami z włókien węglowych.

4. Ochrona betonu
Proces karbonatyzacji następuje w betonie w wyniku oddziaływania dwutlenku węgla (CO2) z powietrza. Otulina zbrojenia z warstwy betonu o małej przepuszczalności jest konieczną i wystarczającą do ochrony zbrojenia przed korozją. Dla podniesienia trwałość konstrukcji dodatkowo można zabezpieczyć beton powierzchniowo poprzez impregnację lub za pomocą powłok. Impregnacja to nasączanie odpowiednim preparatem powierzchni betonu, które nie powoduje zmiany ukształtowania tej powierzchni. Celem impregnacji jest hydrofobizacja – ograniczenie wnikania wody i pary wodnej. Nasiąkliwość betonu zmniejszana jest wówczas o 40 % [2]. Wzrasta również odporność na ścieranie i zmniejsza się pylenie. Hydrofobizację przeprowadza się mineralnymi preparatami zawierającymi krzemiany, silikony i siloksany. Zabieg ten ma charakter ochrony czasowej i powinien być
odnawiany co kilka lat. Impregnację uszczelniającą przeprowadza się w celu odcięcia dopływu wody w głąb betonu. Ma ona na celu wypełnienie porów przypowierzchniowych łącznie z utworzeniem ciągłej cienkiej warstwy. Do tego celu stosowane są preparaty żywiczne (epoksydowe, poliuretanowe, akrylowe) o małej lepkości oraz preparaty smołowo-woskowe. Impregnacja uszczelniająca zapobiega nie tylko wnikaniu wody ale również niektórych substancji chemicznie agresywnych, na przykład chlorków. W środowiskach średnio agresywnych chemicznie stosuje się powłoki malarskie, na
przykład chlorokauczukowe, poliwinylowe, epoksydowe i poliuretanowe, o grubości od 0,2 do 1 mm oraz powłoki bitumiczne o grubości od 0,2 do 2 mm. W środowisku silnie agresywnym chemicznie stosuje się powłoki grubowarstwowe (chemoodporne żywice epoksydowe lub epoksydowo – bitumiczne) lub wyprawy z zapraw i betonów żywicznych oraz laminaty żywiczne zbrojone włóknami szklanymi w postaci mat i tkanin. W środowisku silnie agresywnym można również stosować wykleiny z elastomerowych wyrobów rolowych i arkuszowych. Do barwnej ochrony betonu przed karbonatyzacją i wodą opadową proponowane są wodorozcieńczalne akrylowe farby w szerokiej gamie kolorystycznej. W zakresie ochrony betonu w środowisku agresywnym w oczyszczalniach ścieków można znaleźć system, do zabezpieczenia i ochrony betonu w strefie poniżej lustra wody (np. w zbiornikach fermentacyjnych czy osadnikach). Na zakończenie kilka słów na temat systemu powierzchniowej ochrony betonu przed agresją … wandali. Obecnie graffiti stanowi plagę dla właścicieli obiektów budowlanych w tym także budynków mieszkalnych i zabytkowych. Niezwykle skutecznym sposobem zabezpieczenia i ułatwienia zmywania niepożądanych napisów i rysunków są powłoki ochronne. Dodatkową korzyścią z zastosowania tego typu zabezpieczenia jest ochrona elewacji przed działaniem czynników atmosferycznych. Środkiem czyszczącym jest strumień gorącej wody z agregatu ciśnieniowego. Zaletami tego systemu jest: możliwość nanoszenia preparatów na zróżnicowane, co do struktury i chłonności podłoża (tynk, cegła, beton, kamień), prosta aplikacja, brak barwy preparatów, dzięki czemu nie ulega zmianie wygląd zabezpieczanej powierzchni, możliwość nakładania
preparatów na powłoki malarskie, brak konieczności stosowania do czyszczenia i usuwania graffiti rozpuszczalników organicznych, nieobojętnych dla zdrowia ludzi i ochrony środowiska.

Literatura [1] Fagerlund G.: Trwałość konstrukcji betonowych. Arkady, Warszawa 1997 [2] Czarnecki L., Emmons P. H.: Naprawa i ochrona konstrukcji betonowych. Polski
Cement, Kraków 2002

Bądź na bieżąco!

Zapisz się na newsletter FORMATIQ, aby otrzymywać informacje o nowych produktach, ostatnich realizacjach i nowoczesnych technologiach!


Dodano do koszyka
Przejdź do koszyka

Twój koszyk (0)

Brak produktów w koszyku.

Wybierz pole do pokazania
  • Zdjęcie
  • SKU
  • Ocena
  • Cena
  • Dostępność
  • Dostępność
  • Dodaj do koszyka
  • Opis
  • Kontent
  • Waga
  • Wymiary
  • Dodatkowe informacje
Kliknij poza paskiem, aby zamknąć
Porównaj