Možnosti zvýšení trvanlivosti a sanace železobetonových konstrukcí. Ing. Pavel Fidranský, Ph.D. ČVUT v Praze - Fakulta stavební

Transkript

1 Možnosti zvýšení trvanlivosti a sanace železobetonových konstrukcí Ing. Pavel Fidranský, Ph.D. ČVUT v Praze - Fakulta stavební

2 Zlepšování trvanlivosti železobetonu Chemické přísady do betonu Příměsi do betonu Korozivzdorná výztuž

3 Chemické přísady do betonu Plastifikační (snížení V/C) Provzdušňovací (zlepšení mrazuvzdornosti) Zpomalovače a urychlovače tuhnutí SRA (omezení smrštění a trhlin) Poznámka: Termínem přísady do betonu obvykle označujeme kapalné složky

4 Plastifikační přísady Přínosy: Snižují V/C menší pórovitost betonu, vyšší pevnosti a odolnosti Odolný beton: V/C 0.4 a nižší Typy plastifikátorů: Lignosulfonany (cca od 1950) redukce dávky vody 10% Naftaleny, melaminy (cca od 1960) redukce dávky vody 10 25% Polykarboxyláty (cca od 1990) redukce dávky vody 40%, nové možnosti v technologii SCC, HPC, UHPC

5 Provzdušňovací přísady Přínosy: Provzdušnění betonu zvyšuje odolnost betonu proti působení vody, mrazu a CHRL ČSN EN 206 požaduje provzdušněný beton pro SVP XF2 až XF4 (obsah vzduchu 4%) Žádoucí jsou vzduchové póry velikosti do 0.3 mm Vedlejší účinky: snížení mechanických vlastností, možné zvýšení propustnosti

6 Zpomalovače a urychlovače tuhnutí Přínosy: Zlepšení zhutnění betonu, snížení pórovitosti Zpomalovače -prodloužení doby zpracovatelnosti (transportbeton) Urychlovače použití při nízké teplotě, stříkané betony, prefavýroba

7 Přísady omezující smršťování SRA Shrinkage Reducing Admixture Přínosy: Omezení výskytu smršťovacích trhlin, zejména v počátečním stádiu hydratace cementu Princip: snížení povrchového napětí vody

8 Příměsi do betonu Popílek Vysokopecní struska Mikrosilika Metakaolín Utěsňující příměsi PP Vlákna Poznámka: Termínem příměsi do betonu obvykle označujeme sypké složky

9 Popílek Popílek odpadní produkt ze spalování uhlí v elektrárnách (použití v betonu dle ČSN EN nebo dle ČSN EN 12610) Přínosy: Zvýšení odolnosti v určitých typech agresivního prostředí (síranová agresivita), snížení vývinu hydratačního tepla při tvrdnutí betonu Pozn: Možná rizika popílku pro odolnost proti mrazu (XF4) V ČR popílek použit mj. při výstavbě VD Orlík (1961) Pevnost betonu po 50 letech narostla cca 3.5x oproti 28 denní pevnosti

10 Vysokopecní struska Struska je vedlejší produkt metalurgických procesů (zpracování železné rudy) V mleté formě se přidává jako přísada do cementu (struskoportlandský, vysokopecní cement) Přínosy: Zvýšení odolnosti betonu v určitých typech agresivního prostředí (síranová agresivita), snížení vývinu hydratačního tepla při tvrdnutí betonu

11 Mikrosilika Amorfní SiO 2, kulové částice o průměru 150 nm (cca 100x menší než zrna cementu) Přínosy: Zvýšení hutnoss betonu pevnost, odolnost Snižuje rizika vzniku alkalické reakce kameniva Mikrosilika vzniká kondenzací pecního plynu v elektrických pecích při výrobě slitin (ferosilik)

12 Metakaolíny Vznikají tepelnou úpravou kaolinitu ( C) Pucolánový materiál -reakce s Ca(OH) 2 Všeobecné zlepšení parametrů čerstvého i ztvrdlého betonu (zpracovatelnost, odolnost, vodonepropustnost, snížení rizika alkalické reakce kameniva aj.)

13 Utěsňující příměsi Krystalizace složek příměsi v pórovém systému betonu Použití novostavby - dávkování do betonu sanace -aplikace roztoku na povrch betonu Vyplnění pórového systému v betonu krystalickými strukturami (Xypex)

14 Polypropylenová vlákna Zvýšení požární odolnosti betonu PP vlákna: Ø 18µm, dávka 1 kg/m 3 betonu Vlákna též používána pro omezení vzniku trhlin od plastického smršťování betonu Princip: PP vlákna se při požáru taví, vzniklá síť dutin snižuje pórový tlak v betonu

15 Výztuž eliminace koroze Výztuž s povlakem Galvanizovaná výztuž Nerezová výztuž Polymer-vláknová výztuž (sklo, čedič) Katodová ochrana výztuže

16 Výztuž s epoxidovým povlakem Povlak vytváří bariéru neprostupnou pro korozní činitele Relativně malé navýšení ceny výztuže Nutná opatření při manipulaci, případná poškození povlaku musí být před betonáží opravena

17 Žárově zinkovaná výztuž Standardní ocelová výztuž, povlak Zn, tloušťka povlaku cca 100 µm Žárové zinkování ponorem teplota cca 450 C Poznámka: Termín galvanized steel se užívá i pro žárové zinkování

18 Žárově zinkovaná výztuž Princip ochrany: Bariérová + galvanická Galvanická ochrana oceli přetrvá i při lokálním porušení zinkové vrstvy Ochrana výztuže i při kontaminaci betonu chloridy Schéma galvanické ochrany (ocelová katoda nekoroduje)

19 Výztuž z nerezové oceli Nerezová ocel běžná uhlíková ocel s legovacími přísadami (Cr -až 30%, Ni, Mo, Mn) Způsob použití srovnatelný s běžnou výztuží (ohyby, svařování apod.) Přípustný obsah chloridů v betonu cca 10x vyšší, korozní odolnost nerezové oceli závisí na jejím složení Nevýhoda velmi vysoká cena Použití při sanacích

20 Polymer-vláknová výztuž Příklady materiálu vláken: sklo, čedič (bazalt) Matrice na bázi polymerů Bazaltová výztuž -pevnost přibližně 2x vyšší než u oceli, modul pružnosti nižší (cca 50 GPa) Nevýhody: nelze ohýbat, nevýrazná mez kluzu

21 Katodová ochrana výztuže Ochrana založena na elektrochemickém principu, nutný trvalý zdroj stejnosměrného napětí Nutno dodatečně instalovat anodu ve vrstvě betonu (titanová síť)

22 Sanace železobetonových konstrukcí Diagnostika Korozní stav výztuže (karbonatace betonu, kontaminace chloridy, el. potenciál výztuže) Narušení betonu (pevnost, ASR, hlinitanový cement do 1986) Projekt sanace Realizace sanace

23 Technologie sanace základní kroky Odstranění narušeného betonu Antikorozní ošetření výztuže Reprofilace Sekundární ochrana

24 Děkuji za pozornost Železobetonový most z r. 1912