Příručka sanačního technika beton a železobeton

Transkript

1 Příručka sanačního technika beton a železobeton Obsah: 1. Úvod Předúprava podkladu Spojení reprofilačních vrstev s podkladem, ošetření výztuže Aplikace vrstev reprofilace Ošetřování nově provedených vrstev Prostředky sekundární ochrany Závěr Úvod Velké množství betonových a železobetonových konstrukcí se dostává ke konci své životnosti a je nutné přistoupit k jejich záchraně a prodloužení této životnosti. Možností přístupu je několik. Celková sanace je jedním z nich. V mnoha případech je ekonomicky méně náročná, než nově realizovaná stavba, a její správná realizace může výrazným způsobem prodloužit celkovou životnost konstrukce. Sanace rovněž v mnoha případech pomáhá zachránit historické stavby, které není možné zbourat. Pro dokonalé provedení sanačního zásahu, který bude mít smysl, je potřeba dodržet několik základních podmínek. Je nutné přistoupit k sanaci zodpovědně, je nutné dodržet ověřené sanační postupy a v neposlední řadě použít vhodné a profesionálně formulované sanační materiály. V naší příručce se budeme věnovat zejména popisu sanačních postupů při sanaci betonových a železobetonových konstrukcí. Ve valné většině případů se sanace železobetonových konstrukcí týká obnovy krycí vrstvy betonu nad výztuží a obnovení alkality prostředí, ve kterém se výztuž nalézá. Betonové a zejména železobetonové konstrukce vyžadují rovněž povrchovou ochranu před vlivy prostředí. 2. Předúprava podkladu Na prvním místě k provedení úspěšné sanace je příprava stávající konstrukce, tedy podkladu, na který bude aplikována nová vrstva vhodné sanační hmoty.

2 Do předúpravy podkladu je nutné zahrnout zjištění stávajícího stavu konstrukce. Důvodem je stanovení parametrů podkladu, které mohou ovlivnit zásadním způsobem budoucí vrstvu reprofilace. Podle kvality podkladu je následně volen způsob očištění podkladu, způsob provedení sanace a správná volba materiálu. Čištění podkladu je zahájeno odstraněním všech nesoudržných, nebo zdegradovaných součástí konstrukce. Dále je nutné zajistit očištění prutů výztuže a případné doplnění výztužné osnovy pomocí nových prvků. Dalším cílem čištění podkladu je otevření pórového systému a obnažení zejména hrubých zrn kameniva tak, aby bylo možné provázat novou vrstvu reprofilační malty se starou. Snahou je dosáhnout soudržného podkladu, bez znečištění, které by mohlo působit jako separační vrstva s pevností v tahu povrchových vrstev dosahující průměru min. 1,2 MPa, s lokálním minimem 0,9 MPa. K čištění je možné využít několik postupů. Od mechanického ručního bourání nejrůznějším elektrickým a pneumatickým nářadím, přes pískování suchým i mokrým způsobem, brokování, leptání kyselinou až po použití vysokotlakého vodního paprsku. Volba způsobu čištění závisí mimo jiné na velikosti čištěného místa, přístupnosti opravované části konstrukce, okolním prostředí, technologii sanace a dalších okolnostech. Každý z výše popsaných postupů má svoje výhody a nevýhody a je vhodný k použití za rozdílných okrajových podmínek. Ve výjimečných případech nelze očištěním dosáhnout podkladu dostatečné kvality. Potom je nutné přistoupit k řešení, které zlepší vlastnosti podkladu natolik, že je možné sanaci realizovat. Po dokonalém očištění podkladu přistoupíme k lokálnímu vyspravení částí konstrukce, které by mohly mít vliv na výslednou reprofilaci. Tím může být např. sešití trhlin v podlaze před jejím převrstvením, nebo zajištění celého objektu po statické poruše. Dále mohou následovat další kroky k provedení reprofilace. 3. Spojení reprofilačních vrstev s podkladem, ošetření výztuže Pokud je podklad dokonale očištěn, zbaven nesoudržných částí, a je otevřen jeho pórový systém, do kterého by se měly nové vrstvy zakotvit, lze přistoupit k nanášení vrstev reprofilace. Aby přídržnost nových vrstev byla dostatečná, je potřeba zhodnotit kvalitu podkladu po očištění. Při reálné sanaci mohou nastat tři možné situace, které vyžadují tři různé způsoby řešení sanace. Tyto situace je možné pojmenovat jako: - kvalitní soudržný podklad, - podklad horší kvality, nebo kvality, která odpovídá právě minimálním požadavkům,

3 - podklad, který nesplňuje minimální požadavky a nelze očekávat, že bez speciálního technologického postupu by bylo dosaženo úspěšné opravy konstrukce V tomto okamžiku je nutné poznamenat, že vedle potřeby dokonalého zakotvení nově realizovaných vrstev do podkladu, je potřeba eliminovat negativní schopnost podkladu odebírat reprofilačnímu materiálu záměsovou vodu. To může být u prováděné sanace, kdy jsou obnovovány zejména krycí vrstvy betonu nad výztuží, které mají tloušťky v řádech milimetrů případně desítek milimetrů, závažný problém, který vede k značným objemovým změnám (smrštění) a ke vzniku nežádoucích trhlin. Nejjednodušší je případ první, kdy je podklad dobré kvality a je dokonale očištěn. V tomto případě lze, pro zlepšení vlastností podkladu a jeho lepší spojení s nově realizovanými vrstvami, pouze dokonale podklad provlhčit (rozumějme stav matně vlhký, bez souvislého filmu vody) a následně aplikovat reprofilační maltovou směs. Provlhčení podkladu bez použití adhezního můstku se osvědčuje zejména při aplikace reprofilačních malt nástřikem. Tento způsob předpokládá použití speciálně formulovaných směsí typu PCC (polymercementové směsi), které jsou modifikovány polymerními a jinými přísadami, které jim propůjčují vlastnosti zajišťující kvalitní provedení reprofilace. Jedná se zejména o snížení modulu pružnosti, zvýšení mrazuvzdornosti, potlačení objemových změn a další. Pokud by se jednalo o použití běžné malty, nebo betonu, který by měl spolupůsobit s konstrukcí původní, bylo by nutné přistoupit k postupu, který bude popsán v následujícím odstavci. V případě, že podklad nemá zcela ideální parametry, je potřeba tyto zlepšit. Základním a nejjednodušším postupem je použití adhezního můstku. Adhezním můstkem je míněn materiál, který by měl splňovat několik funkcí: zpevnit povrchové vrstvy podkladu, zvýšit lepivost podkladu, omezit nasákavost podkladu a tím i nežádoucí schopnost podkladu odebírat nově provedeným vrstvám záměsovou vodu. Pomocí materiálů, které jsou využívány jako adhezní můstek, je možné současně chránit i výztuž před korozí a obnovit alkalitu prostředí, ve kterém je uložena. Použití adhezního můstku vyžaduje dodržení technologické kázně, ať už je můstek vyroben na jakémkoli základě. Standardně používané adhezní můstky lze rozdělit následovně. S nutností aplikovat do živého (dále bude upřesněno), které dále můžeme rozdělit na jedno-

4 složkové a dvousložkové, a bez nutnosti aplikovat do živého, které jsou většinou komplikovanější k použití. Jednosložkové adhezní můstky (pouze tekutá složka, většinou se jedná o akrylátovou disperzi), které jsou aplikovány nátěrem, nebo nástřikem, jsou používány především na tenkovrstvé aplikace a mají za úkol zvýšit lepivost podkladu, a uzavřít povrch podkladu proti odjímání záměsové vody. Dvousložkové adhezní můstky (většinou na anorganické bázi spolu s akrylátovou disperzí) obsahují vedle tekuté složky i složku suchou. Ta obsahuje vedle pojiva i plnivo (drobné kamenivo), které vytvoří hrubší povrch. Jejich účinnost je vyšší a je možné je použít i na vrstvy větších tlouštěk, nebo pro aplikace běžných betonů bez polymerních přísad. Oba tyto druhy adhezního můstku je nutné aplikovat tak, aby bylo možné následnou vrstvu reprofilace aplikovat tzv. do živého (nezaschlého) adhezního můstku. Toho je dosaženo pouze při správném rozvržení realizace sanačního zásahu tak, aby adhezní můstek pouze zavadl a neztratil v důsledku vysušení svoji lepivost. V případě zaschnutí adhezního můstku nejen, že nedojde k zlepšení vlastností podkladu, ale navíc je adhezním můstkem vytvořena separační vrstva, která sanační zásah znemožní. Třetím, výše zmíněným druhem adhezního můstku, který nevyžaduje aplikaci do živého, je adhezní můstek na epoxidové bázi. Použití tohoto způsobu je vhodné u aplikací, kdy je podklad na hraně minimálních požadovaných hodnot pro podklad, nebo pokud se předpokládá zvýšené smykové namáhání na rozhraní reprofilace a původního podkladu. Vylepšení podkladu je dosaženo aplikací epoxidové pryskyřice na stávající podkladní konstrukci. Do té je následně vsypán křemičitý písek. Tím je vytvořena vrstva, která je díky epoxidové pryskyřici dostatečně zakotvena i do podkladu horší kvality a současně díky vsypanému písku má hrubý povrch, který umožňuje lepší ukotvení nově realizovaných reprofilačních vrstev. Současně je díky epoxidové pryskyřici dosaženo vytvoření bariéry proti vodě a tím i odstranění problému s jejím nežádoucím odebírání z tenkých vrstev opravy podkladem. Po zaschnutí epoxidové pryskyřice je možné aplikovat potřebný sanační materiál. Pokud jsou vlastnosti podkladu horší než je požadované minimum a podkladní konstrukci není možné z jakéhokoli důvodu nahradit, je nutné provést sanaci pomocí samonosné reprofilační vrstvy, která je ke stávajícímu podkladu mechanicky přikotvena. Standardně jsou do podkladu až do únosných vrstev ukotveny trny, ke kterým je připevněna výztužná síť. Na síť je aplikována sanační hmota tak, aby síť měla dostatečné krytí a byla umístěna cca v polovině tloušťky reprofilované vrstvy. Velikost výztužné sítě by měla odpovídat celkové tloušťce reprofilace. Tímto způsobem je dosaženo vytvoření reprofilace bez její zá-

5 vislosti na podkladní konstrukci a i při porušení podkladu pod nově provedenou reprofilací na něm není závislá. 4. Aplikace vrstev reprofilace Pokud je dosaženo dokonalého čištění podkladu a případné realizace adhezního můstku, podle parametrů podkladu, je možné přistoupit k samotnému sanačnímu zásahu. Ten ve většině případů spočívá v obnovení, nebo zvětšení tloušťky krycí vrstvy nad výztuží, ochraně výztužných prvků železobetonu a následné povrchové úpravě (sekundární ochraně). Tloušťka aplikované vrstvy předurčuje volbu materiálu a to především z hlediska zrnitosti použitého plniva (kameniva). Tloušťka vrstvy v jednom záběru by neměla přesáhnout trojnásobek maximálního zrna kameniva. Výsledná tloušťka krycí vrstvy nad výztuží by měla odpovídat prostředí, ve kterém je daná konstrukce exponována a současně ČSN EN Vedle hlavních funkcí reprofilace, kterými jsou obnovení soudržnosti výztužných prvků, které plní hlavní nosnou funkci v železobetonové konstrukci, a ochrana výztuže před vlivy okolního prostředí, je materiály na bázi cementu obnovena alkalita prostředí ve kterém je výztuž uložena. Tím je zvýšena celková ochrana výztuže. Alkalita krycí vrstvy nad výztuží je natolik důležitá, že v některých případech je nutné odstranit i souvislou a neporušenou krycí vrstvu nad výztuží, která pouze v důsledku reakce se vzdušným CO 2 ztratila svou přirozenou alkalitu, typickou pro čerstvé a nezdegradované materiály s pojivem na bázi cementu. Dalšími funkcemi reprofilace jsou obnova původního vzhledu konstrukce, vytvarování povrchu konstrukce do požadovaného tvaru atd. V extrémních případech, kdy je podklad nízké kvality, nebo kdy je opravovaná konstrukce v chemicky náročném prostředí, je možné k obnovení krycí vrstvy nad výztuží použít místo materiálů pojených cementem, materiály na epoxidové bázi. Tyto materiály využívají jako pojiva epoxidové pryskyřice a jsou plněny přesně granulometricky vyladěným kamenivem. Tyto materiály mají řadu výhod (nesmršťují se, mají chemickou odolnost), ale jednu zásadní nevýhodu. Tou je nepoměrně vyšší cena. V některých případech však není jiná možnost než je využít. 5. Ošetřování nově provedených vrstev V případě, že je k sanaci využit materiál pojený cementem, je potřeba mít na paměti přirozené objemové změny, které v tomto materiálu probíhají. Jde o smršťování v důsledku hydratace, které je příčinou vzniku trhlin u těchto materiálů. Tyto objemové změny, ve spojení s vysycháním, které je u reprofilací, které jsou ve většině případů aplikovány v malých

6 tloušťkách dramatičtější, je nutné eliminovat. Kompenzace objemových změn je dosahováno jednak přísadami v reprofilačních materiálech, použitím rozptýlené výztuže (vláken) a pravidelným dostatečným ošetřováním. Standardně spočívá ošetřování v dostatečné dotaci povrchu nových vrstev vodou (rosení) tak, aby smršťování v důsledku vysychání probíhalo pomaleji a daný materiál měl možnost zpevnit natolik, aby mohl tyto objemové změny přenést sám. Současně je vhodné konstrukci chránit před přímým slunečním osvitem a působením větru. Zkrátka zabránit rychlému odparu z povrchu konstrukce a tím i zpomalit rychlost objemových změn. Tomu napomáhá také vhodný způsob předúpravy podkladu (popsáno výše). Ve speciálních případech, kdy rosení není z jakéhokoli důvodu možné, jsou používány ošetřovací postřiky, které brání odparu vody z povrchu konstrukce a ta je po celou dobu zrání využita k hydratační reakci. 6. Prostředky sekundární ochrany Jak bylo popsáno výše, hlavní nosnou funkci v železobetonu mají ocelové výztužné pruty. Cementový tmel oproti tomu zaručuje zejména ochranu výztuže před okolním prostředím. Tato ochrana není ovšem trvalá. Postupem času dochází vlivem chemického působení okolního prostředí k postupné degradaci cementového tmelu a ztrátě jeho alkality, která je podstatou ochrany ocelové výztuže cementovým tmelem. Aby byl tento proces co nejpomalejší, je vhodné jak nové, tak opravené betonové a železobetonové konstrukce, chránit prostředky tzv. sekundární ochrany. V podstatě jde ve valné většině případů o nátěrové systémy, které brání přístupu agresivních médií k povrchu samotné konstrukce. Běžně všudypřítomným agresivním médiem, které na betonové konstrukce působí a způsobuje karbonataci betonu, je vzdušný CO 2. Proto jsou často tyto nátěry označovány jako antikarbonatační. Kvalita těchto nátěrů je dána tzv. ekvivalentí difúzní tloušťkou, která je odvozena od minimální tloušťky krycí vrstvy betonu nad výztuží a udává mocnost vrstvy vzduchu, která působí jako bariéra proti průniku CO 2. Platí, že čím větší je hodnota ekvivalentní difúzní tloušťky, tím kvalitnější je nátěrový systém. Soušasně s touto hlavní vlastností je však nutném aby nátěr splňoval i ostatní běžné vlastnosti nátěrů. Jedná se zejména o přídržnost k podkladu, dostatečnou pružnost k překlenování mikrotrhlin, případně vzniklých v podkladu, a samozřejmě dostatečnou paropropustnost. Žádoucí je, aby paropropustnost byla co nejnižší, ovšem tato vlastnost jde proti bariérovým vlastnostem, které brání průniku CO 2. Proto je nutné aby tyto dvě vlastnosti byly vzájemně vyladěny tak, aby vlastnosti nátěru byly co nejlepší ve všech směrech. Tomu odpovídají ekvivalentní difúzní tloušťka proti prostupu CO 2 s hodnotou

7 minimálně 50 m a ekvivalentní difúzní tloušťka prostupu vodní páry s hodnotou maximálně 2 m. 7. Závěr Článek, který byl čtenáři předložen, si nedělá ambice obsáhnout celou problematiku sanací betonových a železobetonových konstrukcí. Na to je tato problematika příliš široká. Naopak by chtěl poukázat na ty skutečnosti, které je potřeba při opravách betonových a železobetonových konstrukcí brát v potaz. Chce upozornit realizátory sanací na co by si měli dát pozor a co všechno je v tomto oboru k dispozici. Hlavním cílem je dobrý výsledek prováděných sanací a zahájení komunikace mezi všemi zúčastněnými od investora, přes projektanta, prováděcí firmu až k dodavateli materiálu. Není ostudou zeptat se na to, co nevím a je vždy výhodnější pro všechny strany hledat kompromis. Hlavním kritériem je však vždy kvalita sanačního zásahu.