Faktory destrukce betonu a metody jeho opravy

V současné době neexistuje jediný materiál, který by byl zcela chemicky inertní a byl by zcela neovlivňován fyzikálními vlivy. Beton není v tomto smyslu výjimkou, i když má poměrně dlouhou životnost, pokud je správně vyroben a přijata opatření na jeho ochranu před vnějšími vlivy.

Abstrakt. Článek poskytuje analýzu příčin destrukce betonových a železobetonových konstrukcí a identifikuje podmínky pro trvanlivost oprav. Jsou uvedeny typy destrukce betonu vlivem různých faktorů a pro každý typ destrukce jsou doporučeny metody oprav.

V současné době neexistuje jediný materiál, který by byl zcela chemicky inertní a byl by zcela neovlivňován fyzikálními vlivy. Beton není v tomto smyslu výjimkou, i když má poměrně dlouhou životnost, pokud je správně vyroben a přijata opatření na jeho ochranu před vnějšími vlivy.

Jsou známy případy, kdy betony vyrobené z přírodních cementů přežily více než 2000 let. Je však známo, že prostředí může být agresivní vůči betonu a dalším materiálům používaným v moderním stavebnictví [1–2].

Snížení trvanlivosti železobetonu může být důsledkem hluboké karbonizace, chemické agresivity, doprovázené praskáním a stratifikací betonu v důsledku nízké kvality materiálů nebo zpracování. Trvanlivost betonu je neoddělitelně spjata s jeho nepropustností. Podmínky určující propustnost betonu jsou poměrně složité, studie ukazují [5–6], že nepropustnost betonu závisí na následujících faktorech:

• kvalita cementu a kameniva;
• kvalita a množství cementové pasty, což je zase kontakt mezi ocelí a iontově vodivou vodní fází betonu v závislosti na obsahu vlhkosti a složení betonu;
• přítomnost anodických a katodických oblastí na kovu v kontaktu s elektrolytem; přítomnost kyslíku podporujícího katodové reakce;
• přítomnost chloridů v betonové směsi, protože ionty chlóru mohou narušit inertnost oceli, což je potenciální příčinou koroze.

Včasné poškození konstrukcí vyžaduje opravu nebo preventivní práce. Při opravách a sanacích železobetonových konstrukcí se hojně používají inhibitory koroze na bázi kyseliny fosforečné, které se aplikují na ocelovou výztuž po jejím očištění.

Zhoršení fyzického stavu betonu a železobetonu lze rozdělit na povrchové opotřebení a praskání. Povrchové opotřebení zahrnuje otěr, opotřebení a důlky.

Praskání vzniká v důsledku objemových změn pod vlivem teplotního gradientu nebo gradientu vlhkosti; zatížení konstrukce – přetížení a rázy, cyklické zatěžování, ale i vystavování betonu extrémním teplotám (zamrzání a tání, požár). Fyzikální poškození je složitý proces a probíhá ve dvou nebo více fázích, než vyústí ve strukturální poškození. V minulosti byla často podceňována míra vlivu těchto procesů na stav betonu a nutnost jejich zohlednění při navrhování konstrukcí.

Poškození železobetonu způsobené proudem vody vysokou rychlostí lze rozdělit do tří hlavních typů:

• kavitace;
• otěr vodou obsahující jemné kamínky, hrubý písek apod.;
• náraz tlakového proudu.

V tomto případě bude volba metody opravy a potřebného vybavení záviset na typu poškozené konstrukce, rozsahu poškození a době eroze. Oprava železobetonových stavebních konstrukcí je určena destrukcí a poškozením železobetonových konstrukcí, které lze rozdělit do pěti hlavních kategorií [2–3]:

1. Nedostatečná nosnost v důsledku chyb v návrhu a konstrukci, jakož i v důsledku nárazů, výbuchů nebo zvýšeného užitečného zatížení nad hodnoty stanovené v návrhu.
2. Poškození požárem, které se projeví snížením pevnosti konstrukce jako celku i výrazným intenzivním poškozením jednotlivých železobetonových prvků (podlahové desky, nosníky, sloupy apod.).
3. Chemické účinky na beton a výztuž.
4. Snížená pevnost v důsledku nekvalitního betonu, nedostatečné tloušťky ochranné vrstvy nebo přítomnosti chloridů v betonu.
5. Mechanické poškození konstrukce nebo její části spojené s provozními podmínkami.

Jako první krok při studiu destrukce stavebních konstrukcí je nutné ve většině případů zjistit její příčinu, aby se zjistily důvody poklesu pevnosti konstrukcí, je nutné jejich podrobné vyšetření.

Během kontroly se odebírají vzorky betonu, aby se zjistilo:

a) obecná charakteristika betonu včetně druhu a obsahu cementu, vodního součinitele, druhu a granulometrického složení kameniva, ukazatel homogenity betonu;
b) hloubka karbonizace;
c) přítomnost chloridů a jejich koncentrace v procentech z obsahu cementu;
d) známky chemické agrese betonu a přítomnost agresivních chemikálií.

Poškození železobetonové konstrukce je nevyhnutelně doprovázeno praskáním. Studium trhlin v betonu, příčin jejich vzniku a také možnosti oprav konstrukcí je nejdůležitějším bodem v obecném problému sanace a zpevňování železobetonových konstrukcí. Vzhled trhliny, její otevření, umístění v prvku, míra vystavení vnějším vlivům – to vše jsou faktory, které určují, zda k poškození skutečně došlo a jak závažné je.

Výzkumníci zaznamenávají poměrně mnoho důvodů pro praskání v železobetonových konstrukcích [3, 5, 6], které lze rozdělit do tří hlavních kategorií:

1. Trhliny ovlivňující únosnost jsou konstrukční trhliny. To znamená, že trhliny ovlivňují stabilitu nebo snižují bezpečnostní faktor konstrukce nebo její části. Strukturální trhliny mohou být způsobeny:

a) konstrukční chyby;
b) přetížení konstrukce nad návrhová zatížení při změně provozních podmínek;
c) chyby v konstrukčních metodách nebo nedostatky v použitých materiálech;
d) nepředvídané situace, jako je výbuch, náraz atd.

2. Praskliny způsobené požárem. Některé z nich mohou být konstruktivní a některé mohou být nekonstruktivní (strukturální). Vždy je provází delaminace betonu a další poškození.

3. Nestrukturální trhliny:

a) praskliny v důsledku plastového smrštění;
b) trhliny způsobené smršťováním v raném věku betonu;
c) smršťovací trhliny během sušení;
d) praskliny z koroze výztuže.

Praxe ukazuje, že většina trhlin je nekonstrukčních a ve stávajících konstrukcích budov a konstrukcí je způsobena nekvalitním betonem nebo nedostatečnou tloušťkou ochranné vrstvy výztuže. Trhliny při plastické deformaci jsou mělké a zřídka pronikají pod horní část ochranné vrstvy. V tomto případě by měly být trhliny utěsněny maltou z portlandského cementu a dobře vyhlazeny štětcem, poté by měl být ošetřený povrch pokryt plastovou fólií. Nejdůležitější faktory při vzniku teplotně smršťovacích trhlin jsou:

• teplota okolního vzduchu a betonu během pokládky;
• druh použitého bednění a doba, po kterou se v něm beton drží;
• poměr otevřeného povrchu betonu, tj. plochy nechráněné bedněním, k objemu betonu;
• tloušťka průřezu betonovaného prvku;
• druh použitého cementu a jeho obsah ve směsi;
• opatření pro tepelnou izolaci betonu po bednění;
• způsob držení.

Teplotní smršťovací trhliny protínají celý prvek a vytvářejí místa, kde je konstrukce oslabena.

Utěsňují se injektážní metodou a ošetřením povrchu hydroizolačním materiálem.

V praxi je pro dosažení uspokojivého výsledku nutné správně vyřešit četné problémy vzniklé v souvislosti s opravou:

1. Výběr materiálů – polymerová malta nebo cementová malta.
2. Zjištění objemu poškozeného betonu a volba způsobu jeho odstranění a také volba způsobu čištění výztuže.
3. Určení složení směsi a v případě použití cementové malty nebo betonu – volba kameniva a poměru voda-cement, jakož i přísad, jako jsou latexové emulze./li>
4. Volba způsobu aplikace roztoku – ručně nebo pomocí stlačeného vzduchu./li>
5. Výběr materiálů pro konečné utěsnění a konečnou úpravu./li>

• opravy pod vodou;
• opravy mezi přílivem a odlivem;
• opravy oblastí nad přílivem, včetně rozstřikovací zóny;
• oprava betonu poškozeného otěrem pískem a oblázky.

Pokládání betonu pod vodou se obecně provádí pomocí tří hlavních metod: pomocí trubky nebo kbelíku s otevíracím dnem; kladení betonové směsi do pytlů; vstřikováním cementové malty do předem uloženého kameniva.

Nejdůležitější podmínkou účinnosti ochrany betonu je přísné dodržování obecné strategie oprav, která zahrnuje následující fáze:

• kontrola a studie konstrukce;
• identifikace škod a jejich klasifikace;
• vývoj obecné koncepce oprav;
• vlastní oprava konstrukce;
• systémové zajištění kontroly kvality odvedené práce.

Přesné posouzení stavu poškozeného betonu a jeho součástí a určení příčin poškození před volbou celkové koncepce opravy šetří čas i peníze. Zkušenosti ukazují, že když se s touto situací nepočítá, je skutečný rozsah poškození rozpoznán příliš pozdě, například až po zahájení oprav.

Možné důsledky v tomto případě mohou být: nedostatečné opravy, zastavení oprav a příprava nové diagnostické zprávy, která určí strategii opravy atd. Poškození betonu se může vyvíjet rychle i pomalu, může být viditelné i neviditelné, takže v první řadě je nutné zkontrolovat poškozené oblasti betonu, abyste mohli:

1. popsat skutečný stav věcí;
2. zjistit příčiny poškození;
3. posoudit následky nekontrolovaného šíření škod;
4. určit rozsah restaurátorských prací a na základě toho vytvořit popis možných možností opravy;
5. hodnotit různé koncepce oprav z technického a ekonomického hlediska s přihlédnutím k požadované životnosti. Třídy 1–3 se tedy týkají pouze těch typů poškození betonu, při kterých není ovlivněn samotný nosný systém. V těchto případech slouží opravné ošetření pouze jako ochranné opatření k ochraně před vážným poškozením a zničením. Třída 4 se týká všech případů vážného poškození betonu, včetně trhlin v konstrukci (konstrukci), u kterých je nutné provést kontrolu nosného systému a vypracovat koncepci opravy nebo rekonstrukce konstrukce.

Pouze aplikací systematické metody ochrany lze dosáhnout dlouhodobého používání betonu. Neméně důležité je použití kvalitních, řádně testovaných surovin s optimálními poměry složek. Pro hydroizolační injektáž se dobře osvědčily například materiály AquaVIS z produkce firmy HELIOS, které lze použít i v podmínkách permafrostu. Při injektáži výsledné nerozpustné chemické sloučeniny s uzavřeným systémem pórů zvětší objem až 30-40krát, ve skutečnosti vytlačují vodu ze samotné konstrukce dolů do vnější půdy, čímž se prodlužuje záruční doba konstrukce, řeší se problémy s aktivními netěsnostmi a filtrace. Trh stavebních materiálů dnes nabízí širokou škálu. Systémy pro opravy a ochranu betonu a železobetonu, tuzemské i zahraniční, nabízejí jak tradiční materiály, tak know-how k dosažení zaručeného úspěchu v ochraně betonu. Inzerce. Z tuzemských i zahraničních zkušeností ve výstavbě a provozu [3–6] vyplývá, že veškerý poškozený beton lze rozdělit do čtyř tříd, i když jsou možné i jiné způsoby klasifikace, zároveň praktické zkušenosti ukazují, že tyto čtyři třídy zcela plně popište možný rozsah typických poškození betonu a umožní vám efektivní výběr opravných materiálů a ochranných systémů:

• Třída poškození 1a: odolný betonový povrch, středně vysoká nasákavost, nízká karbonizace, dostatečná ochranná vrstva betonu;
• Třída poškození 1b: odolný betonový povrch, středně vysoká nasákavost, nízká karbonizace, nedostatečná ochranná vrstva betonu (ale ne méně než ¾ nominální);
• Třída poškození 2: betonový povrch v počáteční fázi destrukce; vlasové trhliny nebo hřebeny; středně nízká karbonace (nedosáhla výztuže); ochranná vrstva betonu může být nedostatečná;
• Třída poškození 3: povrch betonu je částečně poškozen; rezavé skvrny a související drolení v oblastech koroze výztuže; ochranná vrstva betonu může nebo nemusí být dostatečná;
• Třída poškození 4: povrch betonu je vážně poškozen; výrazné rezavé skvrny, výrazné a hluboké drolení betonu; karbonace v mnoha případech dosáhla výztuže; ochranná vrstva betonu může být nedostatečná; Ve struktuře se mohou objevit trhliny.

1. Davidenko V.M., Shtilman V.B., Fotiev P.I. Zdůvodnění kritérií bezpečnosti a spolehlivosti pro betonové a železobetonové stavební konstrukce vodních staveb při použití moderních materiálů a technologií pro jejich ochranu a opravy // Gidrotekhnika. 2011. č. 2. S. 40–45.
2. Davidenko V.M., Kostyrya G.Z., Paromova G.F. Příčiny destrukce a technologie opravy železobetonových konstrukcí hyperbolického pláště výfukové věže chladicí věže // Elektrické stanice. 2005. č. 6. s. 34–39.
3. Davidenko V. M., Paromova G. F., Okhapkin G. V., Ivashintsov D. A., Fotiev P. I. Příčiny destrukce a koncepce oprav betonových a železobetonových konstrukcí vodních staveb. Izvestija VNIIG im. B. E. Vedeneeva. T. 286. 2017. s. 3–9.
4. Davidenko V. M., Fotiev P. I. Kritéria pro posuzování technického stavu železobetonových konstrukcí chladicích věží // Elektrické stanice. 2010. č. 12. s. 21–30.
5. Moskvin V. N. Koroze betonu. M.: Gosstroyizdat, 1952.
6. Stolnikov V.V. Výzkum hydraulického betonu. M.: Gosizdat, 1962.