P REFABRIKACE PREFABRICATION

Transkript

1 A P L I K A C E V Y S O K O P E V N O S T N Í H O B E T O N U V M O S T N Í K O N S T R U K C I D211 A P P L I C A T I O N O F H I G H S T R E N G T H C O N C R E T E I N T H E B R I D G E S T R U C T U R E D 211 I VAILO T E RZIJSKI, PETR â E LI, L U BOMÍR K ONEâN V mostní konstrukci D211 byl uplatnûn vysokopevnostní beton. Optimální tfiída betonu pro dan typ konstrukce byla nalezena pomocí technicko-ekonomické anal zy. Zkou ky prokázaly lep í neï po- Ïadované pevnostní a pfietvárné parametry betonu. Zku enosti z v roby prefabrikovan ch vazníkû i z betonáïe desky podporují ir í uplatnûní betonu vy - ích tfiíd v âeské republice. High-strength concrete has been used for the bridge structure D211. Optimal class of concrete was determined with help of technical and economical analysis. Better than desired strength and deformation parameters of concretes were reached. Experience from production of prestressed girders and from concreting of connected slab encourage more extensive application of high strength concrete in the Czech Republic. C HARAKTERISTIKA MOSTNÍ K ONSTRUKCE D211 Most se stavebním oznaãením D211 byl realizován v rámci v stavby dálnice D1, stavba 133 Vy kov Mofiice. Trasa dálnice D1 v pracovním staniãení km 4,763 zde prochází pfies údolí potoka Runzy v násypu v ky 14 m. InÏen rsko-geologické pomûry v místû objektu lze oznaãit jako sloïité vrchní vrstva podloïí je tvofiena málo únosn mi sedimenty pfieváïnû mûkké konzistence. T m projektantû stál pfied úkolem navrhnout tvar a zaloïení vysokého násypu v kombinaci s mostním objektem. I pfii uvaïování sanaãních opatfiení pod klasick m násypem vykazovaly v poãty hodnoty sedání nûkolik desítek centimetrû. Jako elegantní fie ení se ukázalo sníïit sedání vylehãením násypu pomocí blokû z expandovaného polystyrenu. Vylehãená ãást násypu byla navrïena v jeho vrchních partiích tak, aby plynule navazovala na konstrukci mostu, kde vrstva polystyrenu dosahuje tlou Èky 3,5 m (obr. 1 a 2). Tímto netradiãním opatfiením do lo k úsporám na sanacích podloïí a souãasnû se zmen ila ífika paty násypu navazujícího na mostní konstrukci. Na základû poïadavkû na maximální prosvûtlení prostoru pod mostem o jednom poli bylo navrïeno rozpûtí mostu 35 m se svûtlou v kou pod mostem cca 8m. Jako nejvhodnûj í prvek pro nosnou konstrukci se ukázaly nosníky z vysokopevnostního betonu. Návrh konstrukce mostu zohledàuje nûkolik aspektû: PouÏití vysokopevnostního betonu umoïàuje rozpûtí 35 m pfii sníïené v - ce nosníkû. Tím dochází ke zvût ení prostoru pod mostem, coï pfiíznivû ovlivàuje pfievedení lokálního biokoridoru vtomto prostoru. Prefabrikovaná nosná konstrukce z pfiedpjat ch nosníkû nevyïaduje v stavbu skruïe jako v pfiípadû celomonolitické konstrukce, jejíï zaloïení by bylo v prostoru neúnosného podloïí komplikované. Díky znaãnému pfiesypání nosné konstrukce, které umoïàuje lehãen násyp na mostû, dojde k optimálnímu zaãlenûní do okolní krajiny. N OSNÁ KONSTRUKCE MOSTU D211 Nosnou konstrukci o jednom poli tvofií dodateãnû pfiedpínané prefabrikované nosníky z vysokopevnostního betonu, spfiaïené s monolitickou betonovou deskou. Nosníky, uloïené na elastomerová loïiska, jsou v pfiíãném smûru rozmístûny osovû po 1,8 m. Nosná konstrukce je na Obr. 1 Pfiíãn fiez mostem Fig. 1 Cross-section of the bridge Obr. 2 Podéln fiez mostem Fig. 2 Longitudinal section of the bridge 36 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 5/24

2 obou koncích mostu ztuïena monolitick mi pfiíãníky. Prefabrikované nosníky sestávají s ohledem na celkovou délku ze tfií dílû prostfiedního o délce 16 m a dvou krajních délky 9,95 m. PrÛfiez nosníkû je navrïen s ohledem na efektivní vyuïití parametrû betonu (viz dále), pfii respektování polohy umístûní podélné pfiedpínací v ztuïe. Podélné pfiedpûtí je tvofieno ãtyfimi kabely s tfiinácti lanov mi jednotkami Ls 15,7 18 MPa. Z dûvodu umístûní kabelov ch kanálkû je spodní pfiíruba nosníku roz ífiena. Na obou koncích krajních dílû je prûfiez roz ífien po celé v ce pro umístûní kotev pfiedpûtí a podkotevní v ztuïe. Îelezobetonová spfiaïená deska konstantní v ky 22 mm pfiechází na vnûj- ích okrajích pod fiímsami do vyv en ch parapetû. Vysokopevnostní beton se uplatnil i v této desce. V OLBA T ÍDY BETONU Obecnou v hodou betonov ch konstrukcí je, Ïe se zvy ující se tfiídou betonu klesá absolutní spotfieba materiálû a zmen ují se prûfiezy nosn ch prvkû. V na em pfiípadû k tomu pfiistupují je tû dal í pozitivní faktory, k nimï patfií zejména vy í modul pruïnosti a niï í dotvarování betonu vy ích tfiíd, a z toho plynoucí niï í krátkodobé i dlouhodobé ztráty pfiedpûtí. V bûr optimální tfiídy betonu byl tak zaloïen na uplatnûní fiady hledisek konstrukãních, technologicko-provozních a ekonomick ch. Na procesu volby se proto podíleli projektant, technolog i zástupce v robce. Z hlediska konstrukce byly pro volbu tfiídy betonu urãující prefabrikované pfiedpjaté nosníky. Z technologického pohledu lze v zásadû navrhnout jakoukoli tfiídu betonu z rozpûtí definovaného v platné âsn EN 26-1, tj. od C 8/1 aï po C 1/115. (Poznámka: je zajímavou skuteãností, Ïe v pfiipravované normû pro navrhování betonov ch konstrukcí pren je zatím uvaïována nejvy í tfiída jen C 9/15.) Pokud vedle ãistû technologického hlediska uplatníme i hledisko materiálovû-ekonomické, mûïeme konstrukãní betony rozdûlit v podstatû do dvou kategorií: betony klasického sloïení, které lze Obr. 4 Návrhy prûfiezû nosníku z rûzn ch tfiíd betonu Fig. 4 Cross-sections from different concrete strength classes pfiipravit z obvykl ch, místnû bûïnû dostupn ch komponent, betony, jejichï parametry jiï vyïadují pouïití lokálnû ne vïdy dobfie dostupného vysokopevnostního kameniva a souãasnû i dal ích nestandardních komponent (typicky napfiíklad mikroplniva). Po zhodnocení v e uveden ch skuteãností bylo rozhodnuto provést parametrickou studii návrhu prûfiezu nosníku mostu, uvaïující vyuïití betonu: tfiídy C 3/37 jakoïto zástupce bûïn ch konstrukãních betonû, tfiídy C 6/75 jakoïto zástupce vysokopevnostních betonû, které lze je tû navrhnout tak, Ïe odpovídají v e uvedenému zafiazení do 1. kategorie, tfiídy C 9/15 jakoïto zástupce vysokopevnostních betonû 2. kategorie, souãasnû jde o nejvy í tfiídu uvaïovanou v pren Na základû zmínûné parametrické studie byly navrïeny odpovídající prûfiezy nosníku, z nichï základní varianty jsou pro názornost vãetnû rozmûrû uvedeny na obr. 4. Z obrázku je patrn znaãn rozdíl v mohutnosti prûfiezu mezi variantou z betonu C 3/37 a C 6/75. ZváÏení ekonomick ch a konstrukãních hledisek vedlo k rozhodnutí pouïít pro v robu nosníkû vysokopevnostní beton tfiídy C 6/75. V pfiípadû betonu tfiídy C 9/15 se totiï ukázalo, Ïe teoretické zmen ení prûfiezu, navrïené pouze podle statick ch podmínek, nelze v praxi plnû vyuïít. Je to pfiedev ím v dûsledku potfieby urãit ch minimálních rozmûrû prûfiezu, nutn ch pro rozmístûní pfiedpínacích kabelû a jejich zakotvení. Pfii pouïití betonu C 9/15 za podmínky dosaïení stejné hladiny pfiedpûtí lze prakticky uï jen Obr. 3 Podéln fiez nosníkem Fig. 3 Longitudinal section of the girder sníïit v ku nosníku na 1,4 m, coï jiï nepfiiná í adekvátní v hody z dûvodu vysoké ceny betonu C 9/15 obsahujícího mikrosiliku. Beton tfiídy C 9/15 byl v konstrukci nakonec pfiesto pouïit a sice experimentálnû, v jednom nosníku standardního prûfiezu navrïeného pro beton C 6/75 (obr. 4 a 5). V návaznosti na tfiídu betonu urãenou pro nosníky bylo rozhodnuto pouïít pro spraïenou desku mostovky beton o tfiídu niï í C 55/67. UÏití vy í tfiídy betonu zde nebylo staticky opodstatnûné. V VOJ JEDNOTLIV CH T ÍD BETONU Základní v voj byl smûfiován na beton nosníkû tfiídy C 6/75 a beton C 55/67 z nûj byl odvozen. Hlavní vymezující parametry, kter ch bylo tfieba pfii v voji betonu dosáhnout, pfiedstavovaly pevnost v tlaku, Obr. 5 Detailní fie ení navrïeného prûfiezu nosníku Fig. 5 Detailing of the final girder s crosssection B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 5/24 37

3 poïadovaná konzistence a doba zpracovatelnosti ãerstvého betonu. Co se t ãe pevnosti, pak podle âsn EN 26-1 má b t pfii prûkazních zkou kách dosaïeno prûmûrné pevnosti vy í, neï je odpovídající charakteristická pevnost s rezervou o velikosti asi dvojnásobku oãekávané smûrodatné odchylky. Norma pro tuto rezervu souãasnû uvádí ãíselné rozpûtí 6 aï 12 N/mm 2. JelikoÏ citovaná norma primárnû operuje s válcov mi pevnostmi, po pfiepoãtu na u nás bûïnû pouïívané krychelné pevnosti platí: pro beton C 6/75 f c,m,cube = f ck,cube + 7,5 aï 15 N/mm 2, tj. 82,5 aï 9 N/mm 2, pro beton C 55/67 f c,m,cube = f ck,cube + 7,5 aï 15 N/mm 2, tj. 74,5 aï 82 N/mm 2. Pro nosníky byl poïadován stupeà konzistence ãerstvého betonu F3 aï F4 a pro spfiaïenou desku stupeà konzistence S4. Del í doba zpracovatelnosti cca 6 min., byla z dûvodu dlouhé pfiepravní vzdálenosti poïadována pro beton spfia- Ïené desky. Nosníky byly vyrábûny v provozovnû Tovaãov firmy SKANSKA Prefa, a. s. Pro slo- Tab. 1 Tab. 1 Ïení obou betonû byly vyuïity materiály od standardních dodavatelû tohoto v robce. Jednalo se o cement CEM I 52,5R Hranice, DTK /4 mm a 4/8 mm Tovaãov a HDK 8/16 mm HrabÛvka. Byly pouïity plastifikaãní pfiísady Woerman (nyní Degussa) poslední generace na bázi polykarboxylátû. Na základû v e uvedené materiálové báze se v pomûrnû krátké dobû podafiilo navrhnout beton poïadované konzistence a prûmûrné pevnosti 85,1 N/mm 2 (tab. 1). Základní poïadavek normy na rezervu vûãi charakteristické pevnosti tedy byl v postatû splnûn. Urãité obavy ov em vyvolávala nezku- enost s provozní v robou betonu tohoto typu a tfiídy, a tedy i neznalost odpovídajícího rozptylu kvality. Tyto okolnosti nakonec vedly k rozhodnutí namísto HDK HrabÛvka pouïít hrubé ãediãové kamenivo z lokality Bílãice. Jak je zfiejmé z tabulek 1 a 2, pfiineslo pouïití tohoto kameniva v razné zv ení prûmûrné pevnosti a rovnûï dosaïení dal ích mimofiádn ch parametrû navrïen ch betonû. SloÏení betonu C 55/67 bylo následnû Beton C 6/75 vliv druhu kameniva na dosaïené pevnosti v tlaku Concrete C 6/75 influence of aggregate s brand on compression strength SloÏka Jednotka Varianta H Varianta B CEM I 52,5 R Hranice [kg] 45 aï aï 47 Voda [kg] 15 aï aï 165 FM 794 [%] 1,2 aï 1,5 1,2 aï 1,5 VZ 33 [%],2 aï,5,2 aï,5 DTK /4 mm Tovaãov [kg] 67 aï aï 75 HTK 4/8 mm Tovaãov [kg] 2 aï 26 2 aï 26 HDK 8/16 mm HrabÛvka [kg] 85 aï 92 HDK 8/16 mm Bílãice [kg] 9 aï 1 Parametr DosaÏené hodnoty Pevnost v tlaku po 28 dnech [Nmm 2 ] 82,4 aï 85,1 94,7 aï 99,6 StupeÀ konzistence [ ] F4 F4 Parametr Jednotka C55/67 Limit C6/75 Limit C9/15 Limit Konzistence [mm] 19 sednutí 65 rozlití 57 rozlití Pevnost v tlaku po 24 hod [Nmm 2 ] , ,8 35 Pevnost v tlaku po 7 dnech [Nmm 2 ] 84,3-79,6 11,3 Pevnost v tlaku po 28 dnech [Nmm 2 ] ) ) 12,7 12 1) Pevnost v tahu ohybem po 24 hod [Nmm 2 ] - - 5,8 - Pevnost v tahu ohybem po 28 dnech [Nmm 2 ] 1,1-8,7 - - Hloubka prûsaku [mm] ) 8,3 5 3) 6,5 5 3) Odolnost proti pûsobení ChRL 15 c. [gm 2 ] 224,5 1 5) ) Statick modul pruïnosti po 28 dnech [GPa] 43,3 4) 38 46,9 4) 39 45,5 4) 44 1) Horní mez doporuãeného rozmezí dle âsn EN ) Hodnota manipulaãní pevnosti 3) Limitní hodnota dle TKP kap. 18 pro odpovídající stupeà vlivu prostfiedí 4) PrÛmûrná hodnota uvaïovaná v pren ) Limitní hodnota pfii niï ím neï aplikovaném poãtu cyklû (dle âsn a TKP kap. 18) odvozeno od betonu C 6/75, s pouïitím stejného cementu i stejn ch frakcí kameniva se stejnou v slednou kfiivkou zrnitosti. Rozdíly spoãívaly pfiedev ím ve sníïení dávky cementu a v pfiídavku vláken Anti- Crak HD. RovnûÏ typ pouïitého superplastifikátoru Woermann/Degussa byl modifikován tak, aby byla zaji tûna del í doba zpracovatelnosti ãerstvého betonu, nutná pfii prûmûrném ãase pfiepravy betonu 6 minut. Vysokopevnostní beton tfiídy C 9/15 byl z iniciativy firmy Skanska samostatnû vyvinut ve spolupráci s firmou Woermann/Degussa a VUT Brno jiï v roce 22, s pfiedpokladem jeho vyuïití v nároãn ch betonov ch konstrukcích. V konstrukci mostu D211 byl pouïit pouze experimentálnû, zejména s cílem ovûfiit jeho provozní pfiipravitelnost a dlouhodobé chování v konstrukci. P RÒKAZNÍ ZKOU KY BETONU Znaãnû rozsáhlé prûkazní zkou ky betonu se v podstatû skládaly ze základního souboru povinn ch zkou ek, provádûn ch v souladu s poïadavky TKP kapitola 18, a zkou ek nadstandardních, majících pfiinést poznatky o dal ích dûleïit ch vlastnostech navrïen ch betonû (tab. 2). Z v sledkû povinn ch i nadstandardních zkou ek vypl vá velká rezerva dosaïená u v ech povinnû sledovan ch parametrû, umoïàující pouïité betony oznaãit nejen jako vysokopevnostní, ale s pln m oprávnûním i jako vysokohodnotné. V tomto ãlánku se ov em zamûfiíme spí- e na prezentaci a diskusi v sledkû nadstandardních zkou ek, neboè právû ty mohou pfiinést nové pohledy na aspekty aplikace vysokopevnostních betonû v konstrukcích. V na em pfiípadû se jedná o stanovení statického modulu pruïnosti, sledování smr Èování a dotvarování, jakoï i zji tûní skuteãného pracovního diagramu pouïit ch betonû. Rozpracováno je rovnûï sledování lomov ch charakteristik aplikovan ch betonû. Statické moduly pruïnosti byly stanovovány na hranolech 1 x 1 x 4 mm postupem podle âsn ISO Z v sledkû uveden ch v tab. 2 je zfiejmé, Ïe zji tûné moduly jsou v raznû vy í neï prûmûrné hodnoty uvaïované pro odpo- Tab. 2 Tab. 2 Parametry v ech pouïit ch betonû dosaïené pfii prûkazních zkou kách Parameters of all used concrete grades reached by initial tests 38 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 5/24

4 Obr. 7 PrÛbûh smr Èování betonû C 55/67 ac6/75 Fig. 7 Shrinkage development by concretes C 55/67 and C 6/75 Obr. 6 Porovnání pracovních diagramû pouïit ch betonû Fig. 6 Comparison of stress-strain curves of used concretes vídající tfiídy betonu v návrhu EN To zjevnû zpûsobuje znaãn obsah ãediãového kameniva s vysok m vlastním modulem pruïnosti. Pfiitom vy í obsah cementového tmele s kfiemiãit m úletem u betonu C 9/15 mûl zfiejmû za následek niï í modul v porovnání s reálnû pevnostnû blízk m betonem jmenovité tfiídy C 6/75. Pracovní diagram je charakteristikou betonu v znamnou pro navrhování konstrukcí. V tûchto pfiípadech obvykle pracujeme se zjednodu en mi variantami uveden mi v pfiíslu né návrhové normû. V na em pfiípadû jsme v ak stanovili skuteãné pracovní diagramy v ech pouïit ch tfiíd betonu. Pro vlastní stanovení byla pouïita metodika vyvinutá na VUT Brno [5], zaloïená na kontinuálním sledování napjatosti a deformace hranolû 1 x1 x 4 mm pfii zatûïování s konstantním posuvem tlaãné plochy rychlostí,1 mm min -1. Zji tûné prûmûrné pracovní diagramy jsou uvedeny na obr. 6, ze kterého dobfie vypl vají i ostatní charakteristiky jednotliv ch betonû. Je zfiejmé, Ïe beton deklarovan jako C 6/75 (ve skuteãnosti jej ov em lze zatfiídit jako C 7/85) má skuteãnû o nûco vy í modul pruïnosti neï beton C 9/15, i pfiesto, Ïe mezní napûtí je zfietelnû niï í. Obrázek 6 nám dále dává dobrou pfiedstavu o deformaãních vlastnostech vysokopevnostních betonû, u nichï je napûtí pfiímo úmûrné pfietvofiení pfiibliïnû do 4 aï 45 % mezní hodnoty napûtí. Teprve potom nastává odklon od pomyslné pfiímky (viz pomocná teãna na obrázku). Ani tehdy v ak nedochází k v raznûj í plastizaci betonu a k poru ení dochází pomûrnû náhle. To je urãitou obecnou nev hodou vysokopevnostních betonû, kterou je tfieba respektovat. Náchylnost betonu ke kfiehkému poru- ení lze vyjádfiit a sledovat pomocí lomov ch charakteristik betonu. Odpovídající mûfiení v ak je tû nejsou ukonãena, proto se touto problematikou budeme blíïe zab vat v nûkterém z dal ích odborn ch pfiíspûvkû. Smr Èování a dotvarování betonu bylo sledováno pomocí pomûrn ch délkov ch deformací speciálnû upraven ch vzorkû o rozmûrech 4 x 8 x 8 mm. K tomuto úãelu byly pouïity strunové tenzometry, do kter ch byla zmûna deformace zku- ebních vzorkû pfiená ena pfies kotevní kovové destiãky, zalité do zku ebních tûles jiï pfii v robû vzorkû. Pfii sledování smr- Èování je dûleïité mu zamezit (pokud moïno) do okamïiku zahájení mûfiení. Proto byly ihned po v robû formy s betonem umístûny do prostfiedí se 1% relativní vlhkostí vzduchu. JiÏ po 2 hodinách od v roby byla zku ební tûlesa vãetnû formy obalena PE folií a umístûna do vodního uloïení. Po 5 dnech vodního uloïení byla zku ební tûlesa odformována, osazena strunov mi tenzometry a bylo zahájeno vlastní mûfiení. Pfii nûm mûfiicí ústfiedna zaznamenávala ve keré údaje (pomûrné deformace, hmotnostní úbytky, teplotu a vlhkost vzduchu). PrÛmûrná relativní vlhkost vzduchu uloïení pfii sledování smr Èování (i dotvarování) dosahovala pfiibliïnû 6 %. PrÛmûrné hodnoty (vïdy ze tfií tûles) smr Èování betonu C 6/75 a C 55/67 jsou uvedeny na obr. 7, souãasnû s porovnáním rozmezí smr Èování konstrukãních betonû uvedeném v lit. [3] pro pfiibliïnû stejné podmínky uloïení. Z obrázku vypl vá, Ïe smr Èování (jde o pfievládající smr Èování od vysychání) obou testovan ch betonû je pomûrnû malé, coï dobfie koresponduje s obecn mi pfiedpoklady t kajícími se vysokopevnostních betonû. Dotvarování betonu (vãetnû smr Èování) bylo sledováno na tûlesech o etfiovan ch do 28 dnû shodnû s tûlesy pro smr- Èování. Pak byla urãená zku ební tûlesa pomûrné pfietvofiení [µm/m] prûmûr C 6/75 prûmûr C 55/67 osové napûtí σ x v tlaku [N/mm 2 ] , pomocná teãna z poãátku soufiadnic,5,1,15,2,25,3,35 realtivní pfietvofiení ε b v tlaku [%] umístûna do dotvarovacích lisû pro dlouhodobé zatûïování vzorkû, pfiiãemï do nich byla vnesena síla 16 kn/vzorek. PrÛbûh dotvarování (a souãasnû i smr Èování) vzorkû zkou en ch betonû je na obr. 8. Namûfiené hodnoty jsou zde porovnány s teoretick m prûbûhem pro beton C 55/67 dle modelu B3. Vlastní modelov v poãet byl proveden s pomocí interaktivní webové stránky provozované âvut. Beton C 6/75 není uveden, neboè v dûsledku nízkého vodního souãinitele je jiï mimo rozsah platnosti modelu B3. Z porovnání skuteãn ch a teoretick ch hodnot dotvarování vãetnû smr Èování vypl vá, Ïe shoda je velmi dobrá. Skuteãná krátkodobá deformace je o nûco stáfií betonu [dny] rozmezí smr Èování podle lit. [3] C 9/15 C 6/75 C 55/67 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 5/24 39

5 pomûrné pfietvofiení [µm/m] vût í, naopak dlouhodob trend obou namûfien ch kfiivek ukazuje na zfietelnû niï í mûrn pfiírûstek deformace. JiÏ po cca 1 dnech je celková namûfiená deformace men í neï teoretická a tento pfiízniv rozdíl se dále zvût uje. Zde se zfiejmû pozitivnû projevuje vliv vysokopevnostního ãediãového kameniva, kter v modelu není zohlednûn. PrÛkazní zkou ky ukázaly, Ïe navrïené betony C 6/75 a C 55/67 s velkou rezervou splàují poïadavky âsn EN 26-1, pfiípadnû pfiíslu ného TKP pro beton dané tfiídy. To by ov em samo o sobû nemuselo staãit pro bezproblémovou a kvalitní v robu nosníkû ãi betonáï spfiaïené desky. Proto byly v návaznosti na prûkazní zkou ky provedeny poloprovozní zkou ky v roby, transportu a ukládání v ech pouïit ch betonû. P OLOPROVOZNÍ okamïik zatíïení vzorkû ZKOU KY Obr. 9 První, nedokonale probetonovan pokusn v sek nosníku Fig. 9 First not perfectly concreted experimental section krátkodobé deformace po zatíïení prûmûr C 6/75 prûmûr C 55/67 mod B3 pro C 55/ stáfií betonu [dny] Obr. 8 PrÛbûh dotvarování a smr Èování betonû C 55/67 a C 6/75 Fig. 8 Creep and shrinkage development by concretes C 55/67 and C 6/75 Nosníky poloprovozní zkou ky byly zamûfieny zejména na ovûfiení ztráty zpracovatelnosti ãerstvého betonu pfii jeho dopravû pásov m dopravníkem. Bylo rovnûï nutno stanovit pfiípustné rozmezí zpracovatelnosti ãerstvého betonu s ohledem na malé vzdálenosti mezi kabelov mi kanálky, znaãnou v ku nosníku a na stabilitu betonu. SoubûÏnû s tím bylo nutno nalézt a ovûfiit optimální postup ukládání a vibrace ãerstvého betonu. Za tímto úãelem byly postupnû vyrobeny 3 zku- ební dílce v seky nosníku plného prûfiezu a délky jen 1 m. Pfii jejich betonáïi byly ovûfieny receptury pro beton C 6/75 i C 9/15. Bûhem betonáïe zku ebních v sekû se ukázalo, Ïe je tfieba bezpodmíneãnû dodrïet pfiedepsan stupeà konzistence betonu a souãasnû i aplikovat úãinnou vibraci. V opaãném pfiípadû hrozí nedokonalé probetonování nosníku, zejména v oblasti pfiedpínacích kabelû. To je zfiejmé z obr. 9, na kterém je zachycen první, nikoli bezvadn zku ební v sek. Dal ími zkou kami se nám v ak podafiilo prokázat, Ïe pfii dodrïení v e uveden ch podmínek je pouïití ponorn ch vibrátorû dostaãující a prvek bude kvalitnû probetonován i bez aplikace pfiíloïné vibrace. To potvrdila i sériová v roba nosníkû, kde jiï k podobn m problémûm nedocházelo (obr. 1). Beton C 55/67 spfiaïené desky (transportbeton) po dlouhé fiadû pokusû jsme dospûli k závûru, Ïe s ohledem na dlouhou dobu pfiepravy (pfiedpoklad 6 min.), pouïit druh a mnoïství cementu bude zfiejmû nutné beton takzvanû oïivovat dodateãn m pfiidáním plastifikaãní pfiísady na stavbû. Opakovan mi zkou kami bylo prokázáno, Ïe oïivení je u navr- Ïené receptury moïné i po 3 hodinách od zamíchání bez zhor ení v sledn ch parametrû. Dal ím krokem bylo ovûfiení reologick ch parametrû transportbetonu. Pfiísady na bázi polykarboxylátû totiï ovlivàují chování ãerstvého betonu ponûkud odli nû neï bûïnû pouïívané plastifikátory a superplastifikátory. Betony s polykarboxyláty typicky vykazují pfii stejném stupni konzistence (stanoveném dle pfiíslu ného normového postupu) hor í reálnou zpracovatelnost, resp. ãerpatelnost neï tradiãní betony. To nás vedlo k provedení zkou ky ãerpatelnosti, kterou jsme prokázali, Ïe beton lze zvolen m druhem ãerpadla bez problémû ãerpat. S ÉRIOVÁ V ROBA NOSNÍKÒ V robní forma byla navrïena tak, aby umoïnila betonáï v ech tfií ãástí nosníku najednou. Mezi krajní a stfiedov dílec byla vkládána meziãela z plechu tlou Èky 2 mm s navádûcími terãi na zpûsob pozitiv x negativ. Meziãela byla osazena nátrubky, které vytvofiily dráïky pro osazení trubky a utûsnûní tak, aby spoje kanálkû v kontaktních spárách byly vodotûsné. Podlaha formy krajních nosníkû, v podélném smûru pohyblivá, umoïnila pomocí hydrauliky potáhnout nosníky a uvolnit tak meziãela. Boãnice, provedené jako v suvné pomocí hydrauliky, byly z ekonomick ch dûvodû vyrobeny z vodovzdorné pfiekliïky PENOX, pfiipevnûné na kovovou ztuïující konstrukci. Úzk profil nosníku, vysok stupeà vyztuïení a umístûní kabelov ch kanálkû Obr. 1 âela pfiedpjat ch nosníkû po osazení do konstrukce mostu Fig. 1 Front side of prestressed girders after mounting into the bridge 4 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 5/24

6 Obr. 11 Rozpt lení hodnot pevnosti v tlaku pfii kontrolních zkou kách Fig. 11 Distribution of compression strength by conformity tests vedly (zejména v krajních nosnících) k nutnosti zavádût ponorné vibrátory pouze podél boãnic, vnû armoko e. To mûlo ov em za následek vysoké opotfiebení na boãnice pouïité pfiekliïky. Forma byla plnûna ve dvou vrstvách (první vrstva cca do 1/3 v ky dílce), za souãasné vibrace ponorn mi vibrátory. Nosníky byly vyrábûny v jednodenním pracovním cyklu, pfiiãemï odformování a vyvezení dílcû probíhalo po 18 hodinách, kdy jiï bylo dosaïeno pevnosti pfiibliïnû 4 MPa. V prûbûhu sériové v roby nosníkû se ukázalo, Ïe pouïití navrïeného betonu vyïaduje zv enou technologickou kázeà. Pfii vy ím neï optimálním stupni konzistence se zaãínal ãerstv beton odmû ovat a naopak, pfii niï í konzistenci hrozilo nedokonalé probetonování prvku. Takové mantinely lze pochopitelnû nalézt u kaïdého betonu, v na em pfiípadû v ak bylo vyuïitelné rozmezí konzistence uï í neï u bûïn ch betonû, na které jsme byli vprefû zvyklí. Ukázalo se rovnûï, Ïe k zaji tûní prûchodnosti kabelov ch kanálkû je nanejv vhodné pfied betonáïí do kanálkû vloïit polyetylénové hadice, které jsou po odformování opût vytaïeny. Nebezpeãí zateãení cementového mléka do kabelov ch kanálkû je totiï u pouïitého betonu kvûli nízké viskozitû samotného cementového tmele vy í neï u betonû bûïn ch. Kontrolní zkou ky pevnosti v tlaku byly provádûny v dobû vyváïení dílcû, po 7 dnech (resp. v dobû pfiedpínání nosníkû) a po 28 dnech. Tento pomûrnû hust systém kontrolních zkou ek nám umoïnil dobfie posoudit dfiíve jen odhadovanou variabilitu kvality pouïitého betonu tfiídy C 6/75. Ilustrativní je v tomto smyslu obr. 11, znázoràující histogram rozdûlení hodnot pevností v tlaku po 28 dnech zrání. Je zfiejmé, Ïe smûrodatná odchylka 7,7 N/mm 2 se blíïí horní hranici uvaïované v âsn EN Opatrnost pfii volbû cílové prûmûrné pevnosti dosaïené pfii prûkazních zkou kách tedy byla na místû. Pfii o etfiování vyroben ch dílcû jsme kladli dûraz zejména na poãáteãní fázi tvrdnutí betonu, kdy byl horní povrch dílce po zavadnutí betonu kropen vodou v pravideln ch intervalech. Po odformování byly nosníky po dobu 2 dnû pfiekryty geotextilií a polévány vodou. MÛÏeme konstatovat, Ïe o etfiování bylo dostateãné, neboè se podafiilo zamezit vzniku smr Èovacích trhlin. ãetnost v skytu hodnoty [ ] prûmûrná pevnost 94,7 N/mm 2 minimální pevnost 78, N/mm 2 smûrodatná odchylka 7,7 N/mm ,5 2 8,25 87,5 92,5 97,5 pevnost v tlaku [N/mm 2 ] B ETONÁÎ SP AÎENÉ DESKY Jak jiï bylo zmínûno, byl beton spfiaïené desky zafiazen do tfiídy C 55/67 a oproti betonu nosníkû modifikován s ohledem na dlouhou dobu zpracovatelnosti (6 min.) a omezení smr Èování. V oãekávání vysok ch denních teplot jsme se rozhodli pro noãní betonáï. Pro pfiípadné oïivování betonu a zaji tûní následného dobrého promíchání slouïily k pfiepravû pouze autodomíchávaãe s hydraulickou nástavbou. Pfiekvapivû, na rozdíl od pfiedchozích zkou ek, nedocházelo v první ãásti betonáïe k poklesu konzistence a beton nebylo nutné oïivovat. Situace se zmûnila v okamïiku, kdy se zaãalo vyrábût z jiné arïe pozdûji dovezeného cementu (samozfiejmû stejné tfiídy a od stejného v robce). Ztráta konzistence byla najednou taková, Ïe beton se stal po dodání na stavbu neãerpateln. Díky oãekávání tohoto jevu se situaci podafiilo pohotovû vyfie it oïivováním ãerstvého betonu dodateãn m pfiídavkem plastifikátoru. Zde se znovu potvrdila skuteãnost, Ïe moderní pfiísady (zejména na bázi polykarboxylátû) a souãasnû produkované cementy nespolupûsobí vïdy se stejn m úãinkem, tj. mûní se míra jejich kompatibility, viz [6]. V daném pfiípadû se evidentnû zmûnily Obr. 12 BetonáÏ v celé ífii desky vyïaduje více personálu Fig. 12 Concreting in the whole breath of the slab needs larger crew ,5 4 17,5 Obr. 13 Konstrukce mostu D211 osazené pfiedpjaté nosníky Fig. 13 Bridge D211 structure attached prestressed girders B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 5/24 41

7 Obr. 14 Kladení polystyrenového násypu v ose mostu Fig. 14 Laying of polystyrene embankment in the bridge centre line parametry cementu, kdyï pfiísady zûstaly naprosto stejné. Na rozdíl od prûkazních zkou ek, pfii kter ch byla navrïená vlákna (AntiCrak HD) pfiidávána do autodomíchávaãe, byla pfii vlastní betonáïi zpoãátku pfiidávána pfiímo do míchaãky. Po pfiíjezdu na stavbu ov- em nebyla vlákna v ãerstvém betonu vûbec patrná, proto do lo ke zmûnû postupu a vlákna byla pfiidávána do autodomíchávaãû na betonárnû postupnû, po namíchání jednotliv ch zámûsí. I toto fie- ení v ak nebylo zcela optimální, neboè se vlákna v mixech obãas zcela nerozpt lila ani po hodinû míchání a v betonu byly patrné jejich shluky. Jednu z nejdûleïitûj ích fází betonáïe mostovky pfiedstavovalo vzhledem k rozsahu vybetonovan ch dilataãních celkû (cca 2 x 1 m 2 ) následné o etfiení betonu. Díky vlastnostem pouïit ch plastifikátorû a jejich vysoké dávce bylo moïno povrch betonu spfiaïené desky po zavibrování prakticky okamïité zkrápût vodou, aniï by docházelo k vym vání cementu. JelikoÏ na povrchu desky po betonáïi nebyly nalezeny témûfi Ïádné trhliny, je zfiejmé, Ïe se tímto postupem podafiilo podstatnû eliminovat úãinky zejména autogenního smr Èování, ale i smr Èování od vysychání. B ETONÁÎ P ÍâNÍKÒ ZtuÏující monolitické pfiíãníky byly navrïeny ze stejné tfiídy betonu jako spfiaïená deska, tj. C 55/67. Pfied vlastní betonáïí jiï byly známy krátkodobé pevnosti uvedeného betonu, které dosahovaly 8 N/mm 2 uï po 4 hodinách. Z tohoto dûvodu a vhledem k tomu, Ïe se jednalo omasivní prvky, byla operativnû provedena (po projednání se zástupcem investora) úprava receptury, spoãívající ve sníïení dávky cementu a zv ení dávky zpomalující pfiísady. I v tomto pfiípadû probûhla betonáï bez problémû. Pfiesto se pfies ve kerá opatfiení nepovedlo zcela zabránit vzniku smr Èovacích trhlin. Jejich ífika, nízká ãetnost a následné zakrytí izolací ov- em nevyïadovaly Ïádnou sanaci. Literatura: [1] âsn EN 26-1 Beton ãást 1: Specifikace, vlastnosti, v roba a shoda. âsni, Praha 21 [2] pren Eurocode 2 Design of concrete structures Part 1: General rules and rules for buildings. Brussels, 22 (Revised final draft.) [3] Newille A. M.: Properties of Concrete, 4 th edition, Longman House, Harlow, Essex, 1995, England [4] Morin R., Haddad G., and Aïtcin P.-C.: Crack-free, High- Performance Concrete Structures In Montreal, Concrete International, September 22, Vol. 24 N 9 [5] Danûk P.: VyuÏití tenzometrie pro mûfiení fyzikálnû-mechanick ch vlastností vysokopevnostních betonû, Juniorstav 24 6, odb. konfer. doktor. studia [6] Terzijski I., Kováfi K.: Sledování kompatibility komponent pojivového tmele vysokohodnotného betonu, Sb. pfiíspûvkû konf. 1. Betonáfiské dny 23, Pardubice: âbs âssi, 23, s Obr.15 Vizualizace pfiíãného fiezu mostem Fig. 15 Visual representation of bridge s cross-section Z ÁVùR Díky tûsné spolupráci v ech zainteresovan ch stran se v nosné konstrukci mostu D211 podafiilo úspû nû aplikovat vysokopevnostní betony tfiídy C 55/67, C 6/75 ac9/15. DosaÏené parametry uveden ch betonû byly prakticky ve v ech pfiípadech lep í neï odpovídající poïadavky norem nebo TKP. Díky kvalitní pfiípravû nevznikly v prûbûhu v roby prefabrikovan ch nosníkû a v stavby mostu Ïádné problémy primárnû vypl vající z pouïití vysokopevnostního betonu. (NepovaÏujeme-li za problém vy í nároky na technologickou kázeà.) V souãasnosti stále sledujeme pfietvárné a lomové charakteristiky aplikovan ch betonû jak v laboratorních podmínkách, tak i ve vlastní konstrukci mostu. Se zji tûn mi skuteãnostmi seznámíme odbornou vefiejnost v nûkterém z na ich dal ích pfiíspûvkû. Teoretická ãást prací byla provedena s finanãní podporou projektu MPO FI-IM/185 Nové úsporné konstrukce z vysokopevnostního betonu. Doc. Ing. Ivailo Terzijski, CSc. Ústav betonov ch a zdûn ch konstrukcí FAST VUT v Brnû e mail: terzijski.i@fce.vutbr.cz tel.: Ing. Petr âeli Skanska Prefa, a. s. petr.celis@skanska.cz tel.: Ing. Libor Koneãn Strásk Hust a partnefii, s. r. o. l.konecny@shpbrno.cz tel.: B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 5/24