á ý í Miroslav Vokáč, Petr Bouška ka, Vladimír Hanykýř České vysoké učení v Praze, Kloknerův ústav Vysoká škola chemicko-technologick technologická v Praze, Ústav skla a keramiky GA ČR R 13/7/182 182 ř š í Historie používání desek HURDIS (Hourdis) je dlouhá téměř 1 let. Ještě v době 2. sv. války byl na hurdisky pokládán násyp. A. Flachs Hodonín Hevlín Ružomberok Hevlín Ružomberok V roce 21 je dominantní výrobce na trhu A.Flachs-Hodonín. Dnes hurdisky A.Flachs-Hodonín nevyrábí. V posledních letech evidováno více v než 1 poruch stropních konstrukcí.
Ohybová zkouška desky HURDIS a) Smrštění betonu během hydratace cementu beton HURDIS b) Nevratná vlhkostní expanze keramického střepu c) Rozdílná hodnota koeficientu teplotní roztažnosti ε,4,2, -,2 -,4 Tažená vlákna Tlačená vlákna 5 1 15 F [kn] E [GPa] 3 25 2 15 1 5 Modul pružnosti 1 2 F [kn] Nevratná vlhkostní expanze ε w /ε wfin [%] 1 8 6 4 2 2 4 6 time [day] ε s /ε max [%] Smrštění betonu 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2 4 6 8 1 time [day] Deformační diagram Odvození modulu pružnosti Rmin, Rprům, Rmax [MPa] 14 12 1 8 6 4 2 Pevnost v tahu za ohybu (čtyřbodovým ohyb) μ R = 7,45 MPa σ R = 1,27 MPa w E =,17 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 Rok výroby Modely smršťování betonu ČSN 73 121, CEB MC9, (Eurokód 2) EN 1992-1-1, Z.P.Bažant model B3 (http://concrete.fsv.cvut.cz) Tloušťka vrstvy ovlivňuje velikost maximálního zrna kameniva. Konečná hodnota smrštění je závislá na křivce zrnitosti kameniva: železový beton: do,5 mm/m prostý beton v laboratoři:,7 mm/m jemnozrnná malta:,9 1,2 mm/m cementová pasta: až 5 mm/m
Nevratná vlhkostní roztažnost keramiky Je způsobena re-hydratací keramického střepu po výpalu chemickou vazbou vody, Její velikost závisí na surovině a technologii výpalu, Nastává i za běžných vlhkostních podmínek (běžná relativní vlhkost vzduchu), Za normálních podmínek nevratná, Chemicky vázanou vodu lze odstranit opětovným výpalem (využíváno pro určení stupně rehydratace), NVR lze urychlit při působení extrémních podmínek (zkoušky smluvních hodnot expanze). Stanovení extrémní (směrné) hodnoty nevratné vlhkostní expanze keramiky Expanze může být urychlena postupem: autoclave Var ve vodě 1 C, po dobu 24 hodin, podle EN 772-19 (CEN) Var ve vodní páře trvání 4 hodiny AS/NZS 1156.11:1997 (australská nár. norma) Vodní pára v autoklávu 18 C, 1 MPa, 5 hodin NF P 13-32 (francouzská národní norma) Závislost konečné hodnoty vlhkostní expanze na teplotě výpalu a druhu suroviny (Albenque) Měření objemových změn keramiky final value of irreversible moisture expansion [mm/m] 3, 2,5 2, 1,5 1,,5, 6 8 1 12 temperature of firing [ C] CH M MLL
Termickodilatační analýza Regresní analýza Moira Wilson, 23 A = 21,56. t,38 [ μm / m] t čas od výpalu ve dnech McDowall and Birtwistle, 1971 t A = 59,71+ 11,15.ln + 2, 634 31 ε [ μ m / m ] 5 4 3 2 1 after refiring 1 2 3 4 5 6 7 t [ o C] origin specimen afterboiling in autoclave A (ξ m/m) 6 5 4 3 2 1 1 1 1 t (days) Teor Aver A ( m/m) 6 5 4 3 2 1 1 1 1 t (days) Teor Aver Dlouhodobé měření nevratné vlhkostní roztažnosti A ( m/m) 4 3 2 1 2 4 6 8 1 12 t (days) 1996 Vlastnosti keramického střepu hurdisek Chemické složen ení: Sample Component content (weight ratio in %) SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 TiO 2 CaO MgO K 2 O 61.43 17.77 6.19.89 5.91 4. 3.2 Základní vlastnosti: 1996 21 Vzorek Nasákavost (%) 21.4 ±,5 2.6 ±,4 Nevratná vlhkostní roztažnost nost: Vzorek 1996 21 Autoklávováním A (mm/m),9 ±,2 1,5 ±,2 w (%) 9,7 ±,6 19,1 ±,6 Objemová hmotnost (g.cm -3 ) 1.679 ±,1 1.699 ±,1 Autoklávováním A (mm/m),8 ±,3 1,3 ±,2 Zdánlivá hustota (g.cm -3 ) 2.623 ±,7 2,626 ±,1 w (%),3 ±,1,4 ±,1,4 ±,5,32 ±,1 Na 2 O.79 A (mm/m) 36. ±,6 35.1 ±,5 Σ 1. Otevřená pórovitost (%) Var 24 hodin, 1 C w (%) 14,5 ±,5 16,3 ±,5 Stupeň re-hydratace cihelného střepu desek Hurdis odebraného z reálných konstrukcí odpovídá expanzi,3 mm/m.
Jediná deska zatížená pouze objemovými změnami a vlastní hmotností 2 1 5 W1 průhyby 1 mm a více poruchy cca 8 týdnů po betonáži w [ μm] 1 W2 5 5 1 15 2 t [day] Průhyb účinkem smršťování cementového potěru a vlhkostní roztažnosti střepu deska HURDIS -1 mm potěru - deska prostě uložena Experimentální model První trhlina do 2 měsíců od betonáže.,2, 2 15 Rozevření trhliny v čase. y [mm] -,2 -,4 d [μm] 1 -,6 5 -,8 1 2 3 4 5 t [den] 1 2 3 4 5 6 7 t [day]
poklepem na podhled konstrukce Průhybová plocha fibroscope vizuální prohlídka - endoskop, fibroskop, videoskop, web-kamera, další zkoušené metody se zatím neosvědčily (akustické analyzátory, ultrazvuková metoda,...). ověřování ultrazvukové metody v laboratoři Isolinie napětí v hlavním tahu
deska HURDIS bez trhliny deska HURDIS s trhlinou Poruchy způsobují objemové změny materiálu: smršťováni betonu (dominantní) konečná hodnota smrštění,9 1,2 mm/m; ověření smrštění v konstrukci není obvykle možné nevratná vlhkostní expanze konečná hodnota (autoklávováním),8 1, mm/m; stupeň rehydratace v konstrukci odpovídá,3 mm/m teplotní roztažnost betonu 12.1-6 K -1 a teplotní roztažnost keramiky 5.1-6 K -1, tj. rozdíl,7 mm/(m.k) Odhaduje se, že po roce 1989 bylo vystavěno řádově 1 5 stropních konstrukcí a že počet poruch je řádově 1 2 Výskyt nebezpečných stropů má setrvalou tendenci (přibližně jeden za měsíc) Diagnostika poklepem (nebo endoskopem) Sanace dodatečnou podhledovou konstrukcí Poškození stropů nemá vliv na změnu užívání stropní konstrukce z hlediska zatížení (deska plní spíše funkci ztraceného bednění), Nebezpečný je samotný pád části konstrukce Sanace: dodatečný rošt zavěšený na válcované I nosníky pro zachycení volných desek nebo zakrytí poruchy