3 / 2 0 0 4 S A N A C E

3/2004 S ANACE

S POLEâNOSTI A SVAZY PODPORUJÍCÍ âasopis SVAZ V ROBCÒ CEMENTU âr K Cementárnû 1261, 153 00 Praha 5 tel.: 257 811 797, fax: 257 811 798 e-mail: svcement@iol.cz www.svcement.cz C O N A J D E T E V T O M T O â Í S L E VD S L A P Y R E K O N S T R U K C E P E L I V N C H P O L Í A D I L A T A â N Í C H S P A R /14 B Í L Á V A N A V ù T Í J I S T O T A A M E N Í N Á K L A D Y /22 12/ TEPLOTECHNA O S T R A V A, A. S. SVAZ V ROBCÒ BETONU âr Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 tel./fax: 261 215 769 e-mail: svb@svb.cz www.svb.cz T R V A N L I V O S T A P R O V O Z N Í Î I V O T N O S T B E T O N O V C H M O S T Ò I N T E L I G E N T N Í N Á V R H, R E Á L N Á V S T A V B A A P E D P O K L Á D A N Á Ú D R Î B A /3 28/ D LOU H O D O B É Z K O U K Y P O P Í L K O V C H B E T O N Ò SDRUÎENÍ PRO SANACE BETONOV CH KONSTRUKCÍ Sirotkova 54a, 616 00 Brno tel.: 541 421 188, fax: 541 421 180 mobil: 602 737 657 e-mail: ssbk@sky.cz www.sanace-ssbk.cz, www.ssbk.cz 41/ D Y N A M I C K Á S T U D I E Î E L E Z O B E T O N O V É H O T R Á M U P O K O Z E N É H O T R H L I N A M I âeská BETONÁ SKÁ SPOLEâNOST âssi Samcova 1, 110 00 Praha 1 tel.: 222 316 173 fax: 222 311 261 e-mail: cbz@cbz.cz www.cbz.cz AZ S A N A C E, A. S. /10

B E T O N T ECHNOLOGIE K ONSTRUKCE SANACE C O N C R E T E T ECHNOLOGY S TRUCTURES RE HABILITATION O B S A H Ú VODNÍK Zdenûk Jefiábek /2 T ÉMA T RVANLIVOST A PROVOZNÍ ÎIVOTNOST BETONOV CH MOSTÒ I NTELIGENTNÍ NÁVRH, R EÁLNÁ V STAVBA A P EDPOKLÁDANÁ ÚDRÎBA Steen Rostam /3 O BRAZOVÁ P ÍLOHA AZ SANACE, A. S. /10 P ROFILY TEPLOTECHNA OSTRAVA, A. S. /12 S ANACE VD SLAPY REKONSTRUKCE P ELIVN CH POLÍ A DILATAâNÍCH SPAR tûpán Dvofiák, Michal Vrána /14 M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE M ATERIÁLOVÁ BÁZE OPRAV ÎELEZOBETONOV CH KONSTRUKCÍ Václav Pumpr /18 B ÍLÁ VANA VùT Í JISTOTA A MEN Í NÁKLADY Jifií Dohnálek /22 D LOUHODOBÉ ZKOU KY POPÍLKOV CH BETONÒ Jaroslav Bezdûk, Vladimír Moravec /28 V LIV TRHLIN NA VZHLED BETONU Bohumír Voves /31 Z ENTRIFIX CR PLUS SOFISTIKOVAN SYSTÉM PRO SANACI A OCHRANU BETONU Radomír otola /32 V ùda A V ZKUM S TATISTICKÁ ANAL ZA ÎELEZOBETONOVÉHO SLOUPU JE ÁBOVÉ DRÁHY PARAMETRICKÁ STUDIE Ale Florian, Jan Pûnãík /36 DYNAMICKÁ STUDIE ÎELEZOBETONOVÉHO TRÁMU PO KOZENÉHO TRHLINAMI Tomá Plach /41 S OFTWARE P ODPORA NAVRHOVÁNÍ BETONOV CH K ONSTRUKCÍ NA ÎIVOTNOST Bfietislav Tepl, Pavel Rovnaník, Zbynûk Ker ner, Pavla Rovnaníková /43 SYSTÉM HOSPODA ENÍ S MOSTY Vladislav Vodiãka /46 P ROJEKTOVÁNÍ KONSTRUKCÍ POMOCÍ SYSTÉMU SCIA ESA PT 5.0 Martin Novák /49 N ORMY JAKOST CERTIFIKACE P OSUZOVÁNÍ SHODY U BETONU: ZNùNÍ P EDPISÒ A PRAXE Vladimír Vesel, Michal tevula /52 Z AVÁDùNÍ EN 1992-1-1 : NAVRHOVÁNÍ BETONOV CH K ONSTRUKCÍ DO PRAXE N AVRHOVÁNÍ KONSTRUKCÍ Z PROSTÉHO A SLABù VYZTUÎENÉHO BETONU Jaroslav Procházka /56 D OTAZY, REAKCE A P IPOMÍNKY âtená Ò K âlánku ALKALITA, DOTVAROVÁNÍ A SMR ËOVÁNÍ P EDPJATÉHO BETONU P ROF. ING. BOHUMÍRA V O VSA, DRSC. Pavla Rovnaníková /61 N ABÍDKA A POPTÁVKA PRACOVNÍCH MÍST /62 A KTUALITY SERIÁL EN 1992 S EMINÁ E, KONFERENCE A SYMPOZIA /63 Roãník: ãtvrt âíslo: 3/2004 (vy lo dne 15. 6. 2004) Vychází dvoumûsíãnû Vydává BETON TKS, s. r. o., pro: Svaz v robcû cementu âr Svaz v robcû betonu âr âeskou betonáfiskou spoleãnost âssi SdruÏení pro sanace betonov ch konstrukcí Vydavatelství fiídí: Ing. Vlastimil rûma, CSc. éfredaktorka: Ing. Jana Margoldová, CSc. Redaktorka: Petra Johová Redakãní rada: Doc. Ing. Vladimír Benko, PhD., Doc. Ing. Jifií Dohnálek, CSc., Ing. Jan Gemrich, Doc. Ing. Petr Hájek, CSc. (pfiedseda), Doc. Ing. Leonard Hobst, CSc. (místopfiedseda), Ing. Jan Huteãka, Ing. Zdenûk Jefiábek, CSc., Ing. arch. Patrik Kotas, Ing. Jan Kupeãek, Ing. Petr Laube, Ing. Pavel Lebr, Ing. Milada Mazurová, Ing. Martin Moravãík, Ph.D., Ing. Hana Némethová, Ing. Milena Pafiíková, Petr koda, Ing. Ervin Severa, Ing. Vlastimil rûma, CSc., Prof. Ing. RNDr. Petr tûpánek, CSc., Ing. Michal tevula, PhD, Ing. Vladimír Vesel, Doc. Ing. Jan L. Vítek, CSc., Ing. Miroslav Weber, CSc. Grafick návrh: DEGAS, grafick ateliér, Hefimanova 25, 170 00 Praha 7 Ilustrace na této stranû a na zadní stranû obálky: Mgr. A. Marcel Turic Sazba: 3P, s. r. o., Staropramenná 21, 150 00 Praha 5 Tisk: Libertas, a. s., Drtinova 10, 150 00 Praha 5 Adresa vydavatelství a redakce: Beton TKS, s. r. o. Samcova 1, 110 00 Praha 1 www.betontks.cz Vedení vydavatelství: tel.: 222 316 173, fax: 222 311 261 e-mail: betontks@betontks.cz Redakce, objednávky pfiedplatného ainzerce: tel./fax: 224 812 906 e-mail: redakce@betontks.cz predplatne@betontks.cz Roãní pfiedplatné: 540 Kã (+ po tovné a balné 6 x 30 = 180 Kã), cena bez DPH Vydávání povoleno Ministerstvem kultury âr pod ãíslem MK âr E 11157 ISSN 1213-3116 Podávání novinov ch zásilek povoleno âeskou po tou, s. p., OZ Stfiední âechy, Praha 1 ãj. 704/2000 ze dne 23. 11. 2000 Za pûvodnost pfiíspûvkû odpovídají autofii. Foto na titulní stranû: Sídli tû Bohnice, Praha. Autor návrhu barevné fasády: Prof. Ing. arch. L. Lábus, autor snímku: M. Linhart Beton TKS je pfiím m nástupcem ãasopisû Beton a zdivo a Sanace. 3BETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004 1

Ú VOD EDITORIAL V Á Î E N Í A M I L Í â T E N Á I BETON T K S, je mi velkou ctí, Ïe Vás mohu oslovit tímto úvodníkem, kter se vztahuje k ãíslu na eho ãasopisu BETON TKS, které je vûnováno tématice sanací betonov ch konstrukcí. Sepisuji tento pfiíspûvek v dobû, kdy vrcholí pfiíprava dal ího symposia SANACE 2004, které se bude konat ve dnech 13. a 14. kvûtna 2004 v Brnû. Tato akce, kterou pofiádá jiï tradiãnû SdruÏení pro sanace betonov ch konstrukcí (SSBK), je letos pofiádána pod mottem Sanace betonov ch konstrukcí ve svûtle roz ífiené Evropské unie. Domnívám se, Ïe jde o velmi aktuální téma, neboè v dobû konání symposia budeme ãleny EU právû dva t dny. Toto tématické zamûfiení bylo zvoleno proto, Ïe se jedná o jedineãnou ãasovou shodu, která se nebude jiï opakovat, a také proto, Ïe vstup do EU je doprovázen mnoha zcela nov mi aspekty, které musíme respektovat. Domnívám se, Ïe v prûbûhu na eho pfiibliïování k plnému ãlenství v unii jsme mûli moïnost pfiipravit jak sebe sama, tak se nám i plnû zharmonizovala legislativa. JiÏ del í dobu se zab váme implementací technick ch norem, smûrnic a pfiedpisû do na í praxe. Jde vlastnû o to, abychom v rámci nov ch reálií byli plnû konkurenceschopni plnit své závazky, které budou vypl vat z na í práce. Je nutno si uvûdomit, Ïe ná vstup do EU nám otevírá dvefie i na dal í trhy (i kdyï ne na v echny a úplnû). Tento fakt ov em také souvisí s tím, Ïe na ná trh zase mohou snáze vnikat zahraniãní firmy, které se zab vají nejen sanaãní tématikou. V tomto smûru budeme muset akceptovat tvrd souboj s velmi vyspûlou konkurencí. V souboji pûjde o porovnávání jasn ch kategorií. Je to kromû nabídky pfiíznivé ceny (kde mûïeme snad je tû nûjakou dobu poãítat s v hodou levnûj í pracovní síly v na em státû oproti západním státûm), také modernost technologického vybavení, pouïívání vyspûl ch materiálû, odbornost, flexibilita, a jistû bych mohl vyjmenovat je tû mnoho dal ích pojmû. V e se dá shrnout pod naprosto jednoduchou a v stiïnou tezi: rozhodovat bude pfiedev ím rentabilita a produktivita práce. Na e plné ãlenství v EU také bude souviset s oãekáváními plynoucími z moïnosti vyuïívání finanãních zdrojû, které jsou v EU k dispozici. Zdá se, Ïe tyto finanãní zdroje jsou velmi zajímavé a jsou zamûfieny svou podstatou na okruhy, okolo kter ch se právû v sanacích betonov ch konstrukcí vût inou toãíme. Jde jednak o záleïitosti t kající se obnovy betonov ch objektû obecnû. Zvlá tû pak je financování zamûfieno na projekty z oblasti infrastruktury, dále na objekty slouïící vefiejnému sektoru, a také namnohdy jde o objekty památkovû chránûné. Na uvedené finanãní prostfiedky je ov em nutno umût dosáhnout. To se t ká nejen na ich vefiejn ch investorû správnû odpovûdût na nabídku finanãních zdrojû bezchybnû formulovan mi programy, t ká se to také schopnosti dodavatelû sestavit kvalitní dodavatelské nabídky. V dobû po listopadu 1989 jsme vidûli ná vstup do EU jako velmi vzdálen horizont, kter se ukazoval jako znaãnû nedosa- Ïiteln. Stálo mnoho úsilí dostat se aï ke k Ïenému cíli. Jeho dosaïením ov em v e teprve zaãíná. Jistû nemáme jiï dnes se vzájemnou akceptací národû v EU Ïádn problém. A nejen národû obecnû, ale totéï jistû platí i v komunitû odborníkû jak na stranû zadavatelû, tak i na stranû dodavatelû. Ale budeme si muset zvyknout napfiíklad na to, Ïe kdyï se budeme chtít pohádat o vûc se zahraniãními partnery, budeme muset mimo odborn ch a vûcn ch argumentû, pouïít také nûjakého spoleãného jazyka. MÛÏeme vzít jed na to, Ïe a-priori to jistû nebude ãe - tina Oãekávání spojená s na ím ãlenstvím v EU jsou rûzná. S odstupem nûkolika dnû od tohoto formálního aktu mûïeme s jistotou prohlásit, Ïe v noci ze 30. dubna na 1. kvûtna se nestalo v globálním mûfiítku nic pfievratného. Stále jsme to zde my, a je nutné si nyní uvûdomit na i odpovûdnost nyní nejen k na emu státu, na jehoï budování se v ichni podílíme, nyní pfiichází je tû dal í závazek vûãi celé Evropské unii. Domnívám se, Ïe ná stát ani národ se zde jistû neztratí, tak jako se neztratil dosud, v mnohdy pohnut ch dûjinách. KdyÏ se nyní budu chtít oprostit od pfiíli okázal ch formulací a frází, vrátím se rád zpût o mému oblíbenému a osvûdãenému tématu, totiï k sanacím betonov ch konstrukcí. V tomto smûru jsem pfiesvûdãen, Ïe máme moïnost ukázat jednak jak máme v tomto ohledu potenciál, jednak jak potenciál je v nás (i kdyï ãasto zatím pouze dfiímá). Chtûl bych upozornit na fakt, Ïe SSBK se v rámci sv ch moïností zapojilo do budování tohoto potenciálu, to znamená, Ïe se vlastnû zapojili v ichni ãlenové SSBK, kter ch je k dne ku pfiibliïnû padesát. To je na e v znamná deviza. SSBK se zapojilo do uï í spolupráce s âbs, v rámci âbs byla vytvofiena sekce sanací betonov ch konstrukcí. Velmi pfiíznaãn je také fakt, Ïe na posledním BETONTAGu 2004, coï je akce rakousk ch betonáfiû, pofiádaná ve Vídni, SSBK a âbs spolupracovaly na spoleãné úãasti, na které participovalo mnoho odborníkû z âr. ZároveÀ je také v znamn fakt, Ïe po dohodû s maìarsk m, rakousk m a chorvatsk m betonáfisk m svazem, byl poloïen základní kámen k uspofiádání úplnû nové betonáfiské konference, která by mûla b t poprvé uspofiádána v âeské republice v roce 2006. VáÏení ãtenáfii, dovolím si závûrem shrnout mûj pfiíspûvek do my lenky: VyuÏijme co nejlépe moïností, které nám dne ní doba nabízí, jak k na emu prospûchu, tak i k prospûchu celé Evropské unie a to nejen v oboru sanací betonov ch konstrukcí. Ing. Zdenûk Jefiábek, CSc. Prezident SSBK, prokurista Infram, a. s. 2 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004

TÉMA TOPIC T R V A N L I V O S T A P R O V O Z N Í Î I V O T N O S T B E T O N O V C H M O S T Ò I N T E L I G E N T N Í N Á V R H, R E Á L N Á V S T A V B A A P E D P O K L Á D A N Á Ú D R Î B A D U R A B I L I T Y A N D S E R V I C E L I F E O F C O N C R E T E B R I D G E S I N T E L L I G E N T D E S I G N, R E A L I S T I C C O N S T R U C T I O N A N D F O R E S E E N M A I N T E N A N C E S TEEN R OSTAM Nejvût í a nejdlouhodobûj í investice, které spoleãnost vynakládá, smûfiují do budov a infrastruktury. Pozornost by se v této souvislosti mûla zamûfiit nejen na vstupní stavební náklady, ale téï a ve vût- í mífie na rostoucí zátûï, kterou pfiedstavují budoucí náklady na údrïbu. JiÏ nyní je jasné, Ïe prudk rûst poãtu nov ch staveb probíhá souãasnû s nárûstem údrïby a pfiedãasn ch oprav stávajícího fondu konstrukcí. Zajistit v robu velmi trvanlivého betonu dnes nepfiedstavuje Ïádn problém, a to i ve znaãnû agresivních a korozi podporujících prostfiedích. JenomÏe hlavním úkolem dne ka není zajistit v robu trvanlivého betonu, ale zajistit v robu spolehliv ch a trvanliv ch betonov ch konstrukcí. A to je nûco zcela jiného! Pokud se nepodafií zlep it a zajistit spolehlivé fungování nov ch konstrukcí a údrïbu a opravy existujících, moïnosti dal í generace, na ich vlastních dûtí, budovat prosperující budoucnost budou omezeny. Budou muset svá aktiva utrácet za opravy konstrukcí, které zdûdily po na í generaci! Society`s largest and most long-term investments are made in its buildings and infrastructure. Attention should therefore be drown not only to the initial construction costs but also and much more so to the growing burden of the future maintenance costs. It is now clear that the foreseen explosive growth in new constructions will coincide with the growth also in maintenance and premature repair of the existing stock of structures. There are today no difficulties in ensuring very durable concrete, also in very aggressive and corrosive environments. However, the main issue is not to ensure durable concrete but to ensure reliable and durable concrete structures, and that has proved to be a very different challenge! If major improvements in the reliable performance of new structures and in the maintenance and repair of existing structures are not introduced now, next generation, our own childrens, will be imposed limitations in their possibilities to develop their own prosperous future by having to spend their assets on repairing the structures they inherit from our generation! K ONSTRUKâNÍ E ENÍ A NÁVRH TRVANLIVOSTI Obecnû pfiijíman m cílem návrhu je dosáhnout pfiijatelnou míru pravdûpodobnosti, Ïe navrhovaná konstrukce bude bûhem své plánované Ïivotnosti fungovat uspokojivû. KdyÏ projektant-statik navrhuje konstrukci, nejprve urãí zatíïení, která konstrukce musí b t schopna pfiená et. ProtoÏe skuteãné hodnoty zatíïení mohou b t rûzné, uïívá statik bezpeãnostní faktory. Aby zajistil, Ïe navrhovaná konstrukce pfienese v poãtová zatíïení, volí urãit typ konstrukãního systému, geometrii prvkû, typy materiálû a jejich pevnost. ProtoÏe vlastnosti materiálû, geometrie i vlastnosti konstrukce budou splnûny s nûjakou pravdûpodobností, zavádûjí se bezpeãnostní faktory, které omezují maximální povolená napûtí. Kromû toho jsou vyuïívány matematické rovnice k ovûfiení pfiijatelné úrovnû pravdûpodobnosti v skytu zatíïení pfiekraãujících odolnost konstrukce. Co se t ãe návrhu trvanlivosti, situace v oblasti pfiijatelnû spolehlivého ovûfiení, Ïe je moïné dosáhnout plánované Ïivotnosti konstrukce, je naprosto jiná. Zdá se, Ïe lze uïívat jednodu í pfiístup. Normy poskytují pouze kvantitativní definice pojmu vystavení konstrukce vnûj ím vlivûm a nedefinují návrhovou Ïivotnost ve vztahu k trvanlivosti. Pfiedev ím nekvantifikují mezní stavy trvanlivosti, po jejichï pfiekroãení je návrhová Ïivotnost ukonãena. Dfiívûj í pfiístupy nerozli ovaly, Ïe ve vztahu k trvanlivosti neurãují fungování konstrukce pouze vlastnosti materiálû nebo komponentû, ale stav celé konstrukce v urãitém prostfiedí jako celku a potfieba nápravn ch zásahû. Fungování konstrukce je moïné definovat pomocí funkãních poïadavkû, napfi. vhodnost konstrukce k danému úãelu vyuïití, která se t ká i odchylek, trhlin, drolení, vibrací, estetické a konstrukãní integrity. Aplikace silnû zjednodu ujících postupû pfievaïuje téï v oblasti návrhu provozní Ïivotnosti nov ch konstrukcí, podobnû jako pfii odhadu zbytkové provozní Ïivotnosti stávajících konstrukcí. A to navzdory skuteãnosti, Ïe jakmile je konstrukce realitou, velká ãást nejistoty ve vztahu k nov m návrhûm mûïe b t odstranûna ãi omezena na poïadovanou úroveà prostfiednictvím vhodnû plánovan ch kontrol, mûfiení a zkou ek. âím déle byla konstrukce provozována a ãím déle zûstala v interakci s prostfiedím, tím spolehlivûj í mûïe b t odhad její zbytkové provozní Ïivotnosti. Tuto podmínku je tfieba respektovat pfii hodnocení a odhadování zbytkové provozní Ïivotnosti. S PECIFIKA KONSTRUKâNÍHO BETONU Betonové konstrukce mají s ohledem na jejich stárnutí nûkteré dûleïité charakteristické vlastnosti, kter mi se zásadnû odli ují od konstrukcí vyroben ch z jin ch materiálû. Jsou to: Kvalita a chování betonu uvaïované v návrhu konstrukce jsou pouh m touïebn m pfiáním. Nicménû konkrétní poïadavky na kvalitu a v kon se specifikují v základu návrhu. Skuteãná kvalita a v konové vlastnosti betonu jsou urãovány bûhem v stavby. Toto velmi krátké období je rozhodující pro urãení nejv znamnûj í znakû zaji Èujících poïadovanou trvanlivost dokonãené konstrukce. Kvalitativnû podfiadná trvanlivost betonov ch konstrukcí není vzhledem k povaze jejich stárnutí a chátrání pfii vystavení agresivnímu prostfiedí bezprostfiednû zfietelná ani zjistitelná. Doba potfiebná k rozpoznání pfiedãasného stárnutí mûïe b t del í B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004 3

T ÉMA TOPIC neï smluvní termín zákonné odpovûdnosti dodavatele a projektanta, ov em mnohem krat í neï provozní Ïivotnost oãekávaná ze strany vlastníka stavby. I NTELIGENTNÍ NÁVRH TRVANLIVOSTI A PROVOZNÍ ÎIVOTNOSTI Navrhování betonov ch konstrukcí na trvanlivost bylo tradiãnû povaïováno za poïadavek splnûn prostfiednictvím specifikované nebo kodifikované minimální betonové krycí vrstvy v ztuïe a návrhem maximální pfiípustné ífiky trhlin vzhledem k uvaïované agresivitû prostfiedí. Agresivita Ïivotního prostfiedí je definována jako slabá, mírná nebo vysoká podle kombinace úrovnû koncentrace agresivních chemick ch látek, chloridû, sulfátû a kyselin, pfiítomnosti vody a vlhkosti. V nûkter ch oblastech uï byla zavedena ãtvrtá úroveà agresivity Ïivotního prostfiedí, mimofiádnû vysoká. Dosud nebylo nalezeno rozli ení mezi prostfiedími primárnû hrozícími naru ováním betonu a prostfiedími primárnû hrozícími korozí vyztuïení. Tlou Èka krycí vrstvy je obvykle urãována smûsí zku enosti a citu mezi 25 aï 75 mm. Zatím Ïádn konkrétní v zkum nehledal vûdecké zdûvodnûní pro urãování optimální tlou Èky krycí vrstvy u rûzn ch druhû betonu v rûzn ch prostfiedích. Návrhem pfiipu tûná ífika trhliny je obvykle stanovena v rozpûtí mezi 0,3 a 0,1 mm, podle úrovnû agresivity prostfiedí, ale s rûzn mi návrhov mi vzorci uveden mi v národních i mezinárodních stavebních pfiedpisech. Úsilí smûfiovalo k v voji vzorcû pro stanovení ífiky trhliny pod uïitn m zatíïením pûsobícím ãist tah nebo ohyb. Zatím nebyla zkoumána problematika ífiky trhliny, která se vyvíjí vzhledem k technologick m vlastnostem betonu, jako je napfi. plastické smr tûní a plastické sedání trhlin, tvofiení trhlin podél v ztuïe, korozí vyvolaná tvorba trhlin a oddûlování vrstev, tvorba trhlin v dûsledku alkalick ch reakcí kameniva apod. Nicménû právû takové trhliny mohou mít mnohem niãivûj í úãinek na trvanlivost betonov ch konstrukcí neï trhliny vyvolané tahem a ohybem. Statik musí vyhovût pfiísn m omezením t kajícím se stanovení ífiky trhlin, coï vede buì k zv enému mnoïství v ztuïe, nûkdy aï pfiíli, nebo k pouïívání slab í krycí vrstvy a men ích prûmûrû prutû hustû rozmístûn ch. Podle souãasného chápání tohoto mechanizmu a praktick ch zku eností jsou návrhová opatfiení t kající se mal ch ífiek trhlin ve vût inû pfiípadû jasnû kontraproduktivní s ohledem na zaji tûní dlouhé Ïivotnosti. Koroze v ztuïe je nejváïnûj í pfiíãinou nákladného pfiedãasného po kození betonov ch konstrukcí. Èastnou náhodou, která provázela vynález Ïelezobetonu pfied jeden a pûl stoletím, byla nesmírnû efektivní ochrana proti korozi zalitím Ïeleza. Tuto ochranu poskytoval alkalick beton z Portlandského cementu obklopující Ïelezo. âasem se ale zjistilo, Ïe úãinek alkalického prostfiedí je eliminován, kdyï se karbonizaãní úroveà nebo chloridy v dostateãném mnoïství dostaly k v ztuïi. Pokud je pfiítomna i dostateãná vlhkost, koroze se mûïe rozvíjet a expanzivní produkty rzi zpûsobují vznik trhlin, oddûlování vrstev a odpr skávání krycí vrstvy. Padající kusy betonu mohou ohroïovat lidi a zmen- ené betonové a ocelové profily sniïují konstrukãní bezpeãnost. Úãinek prûniku kysliãníku uhliãitého, chloridû a vody upozornil na potfiebu zabránit anebo zpozdit pronikání kodlivin. To si Ïádá pochopení, jak fungují mechanizmy pronikání agresivních látek. Modelování prûniku chloridû Pronikání chloridû do betonu se bûïnû modeluje podle Fickova druhého zákona difúze. C( x, t) = C s 1 erf 2 (1) kde funkce C(x,t) vyjadfiuje koncentraci chloridu v hloubce x v ãase t, C s koncentraci chloridu na odkrytém povrchu, t je doba pûsobení, x je hloubka, erf funkce chyby a D(t) difúzní koeficient. Proces koroze (nástup koroze) zaãíná, kdyï koncentrace chloridu na úrovni v ztuïe pfievy uje kritickou hodnotu C cr. Vypoãtená koncentrace povrchového chloridu C s pfiedstavuje ekologickou zátûï a povaïuje se za nezávislou na ãase. Difúzní koeficient chloridu D(t) charakterizuje schopnost materiálu odolat pronikání chloridû. Dfiíve byl difúzní koeficient chloridu povaïován za nezávisl na ãase. Laboratorními zkou kami i testy in situ byla potvrzena odolnost s ãasem. Difúzní koeficient závisl na ãase lze vyjádfiit: Dt ()= D t 0 0 t α x Dt () t (2) D 0 je mûfien referenãní difúzní koeficient chloridu v dobû t 0. Exponent α urãuje, jak rychle se difúzní koeficient ãasem zlep í. Zmûna difúzního koeficientu s uplynul m ãasem je dûsledkem Obr. 1 V znam vnûj í krycí vrstvy, nebo tlou Èky betonu, pfii ochranû konstrukce pfied po kozením Fig. 1 Importance of the outer concrete layer, or the skin of concrete, to protect the structure against deterioration Obr. 2 Provozní Ïivotnost betonov ch konstrukcí, dvoufázové modelování kod [Tuutti 1982] Fig. 2 Service life of concrete structures, a twophase modelling of deterioration [Tuutti 1982] Obr. 3 Procesy ovlivàující provozní Ïivotnost Fig. 3 Events related to service life Iniciaãní doba ífiení Iniciaãní doba ífiení Karbonizace Pronikání chloridů Stáfií 1 2 3 4 âas Koroze Jiné Rozhodující vlastnosti: kvalita vnější betonové vrstvy betonový pokryv propustnost poréznost difúze Hranice pfiijatelného stavu Po kození Technická provozní Ïivotnost Po kození Procesy 1 Aktivizace 2 Tvofiení trhlin 3 4 Odpr skávání Zfiícení 4 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004

TÉMA TOPIC kombinovaného úãinku hydratace a v ech dal ích mechanizmû pûsobících v poli jako v mûna iontû s prostfiedím. V návrhové fázi se dá odolnost betonu D 0 mûfiit laboratornû objemov m difúzním testem nebo migraãní zkou kou. Podle tûchto vzorcû je moïné spoãítat ãas zb vající do nástupu koroze. Je to deterministick zpûsob v poãtu provozní Ïivotnosti pomocí stfiedních hodnot nebo fixních charakteristick ch hodnot relevantních parametrû (krycí vrstvy, koncentrace povrchového chloridu, difúzního koeficientu a kritické koncentrace chloridu), kter systematicky nepostihuje zfiejmou nejistotu rûzn ch parametrû. Po kození závislá na ãase Po kozování betonu je urãováno pronikáním agresivních látek do betonu a jejich akumulací v dûsledku napfi. cyklického zvlhãování a vysou ení nebo v parn ch úãinkû (obr. 1). âasovû závislé chátrání betonov ch konstrukcí lze znázornit pomocí jednoduché lomené kfiivky (obr. 2), která pfiedstavuje iniciaãní dobu (bez po kození) a období ífiení (aktivní chátrání). Obrázek 3 ukazuje chování betonové konstrukce s ohledem na korozi vyztuïe a související procesy. Body 1 a 2 znázoràují procesy vztahující se k provozuschopnosti konstrukce. Bod 3 se vztahuje jak k provozuschopnosti, tak k meznímu stavu únosnosti a bod 4 reprezentuje zfiícení konstrukce. K urãení provozní Ïivotnosti je moïné vyuïít následující procesy související s korozí v ztuïe. Provozní Ïivotnost je omezena iniciaãní dobou, coï je ãas, kdy agresivní látky proniknou k v ztuïi a vyvolají její depasivaci. Iniciaãní doba konãí v okamïiku, kdy koncentrace chloridû na v ztu- Ïi dosáhne kritické prahové hodnoty nebo kdy ãelo karbonizace dosáhne v ztuïe. Depasivace nutnû nemusí pfiedstavovat neïádoucí proces. Nicménû neï dojde ke korozi, proces depasivace musí probûhnout. Druh m procesem je vznik trhlin v krycí vrstvû následkem roztaïn ch sil generovan ch produkty koroze. V tomto pfiípadû provozní Ïivotnost zahrnuje období ífiení korozívní ãinnosti, bûhem nûhoï se plocha prûfiezu v ztuïe progresivnû zmen uje. ífika trhliny závisí na mnoïství koroze, pomûru mezi krycí vrstvou a prûmûrem v ztuïe, kvalitû betonu (pevnosti v tahu) a umístûní prutu. Doba ífiení konãí dosaïením urãité, pfiedem zvolené nebo urãené, povolené ífiky trhliny. Na základû dostupn ch znalostí byla v projektu DuraCrete vybrána hodnota 0,3 mm. Pokraãující koroze mûïe vést po objevení se trhlin v krycí vrstvû aï k jejímu odpr skávání. Podle hustoty rozmístûní prutû, tlou Èky krycí vrstvy a pevnosti betonu v tahu se odpr skávání mûïe projevit buì ve formû místních drobn ch trojúhelníkov ch kouskû betonu, které zaãnou odpadávat podél korodujícího prutu, nebo mohou spolupûsobit roz tûpné síly z nûkolika korodujících prutû a zpûsobit odpr skání krycí vrstvy na vût ích plochách. Ztráta prûmûru v ztuïe a do jisté míry i ztráta prûfiezu betonu pûsobí pokles únosnosti. Odpr skávání betonu je bûïnû povaïováno za nepfiijateln stav. Nicménû odpr skávání nevede vïdy nutnû ke zfiícení konstrukce, a proto ho mûïeme povaïovat za mezní stav provozuschopnosti. Na druhé stranû, odpr skávání betonu mûïe ohroïovat lidské Ïivoty a zdraví. V takovém pfiípadû je nutné ho brát jako mezní stav únosnosti. V rámci projektu DuraCrete je na základû dostupn ch znalostí pfiedpokládáno, Ïe odpr skávání nastává, kdyï vznikne trhlina o ífice pfiibliïnû 1 mm. Tato fáze je oznaãována za konec ífiení trhlin. Ke zfiícení betonové konstrukce dochází, jestliïe je únosnost prvku podstatnû sníïena následkem postupující koroze, dal í ztrátou prûmûru betonu a oceli nebo ztrátou soudrïnosti. PfiestoÏe se tento pfiehled dokumentující úsilí inïen rû o zaji - tûní trvanlivosti betonov ch konstrukcí mûïe zdát pfiíli jednoduch, poukazuje na dûleïit v voj chápání procesu navrhování na trvanlivost. Ochranná opatfiení Co se t ãe ochrany v ztuïe proti korozi, v voj byl, zdá se, ponûkud jednostrann. Spoléhalo se hlavnû na betonovou smûs, napfi. ve formû HPC betonu, a betonovou krycí vrstvu, které mûly chránit v ztuï proti korozi, a to bez ohledu na typ prostfiedí a stupeà jeho agresivity. Jsou vyuïívány i jiné ochranné postupy, napfi. nátûry v ztuïe nebo betonu, katodová ochrana v ztuïe, korozi bránící pfiímûsi do betonu, nekovová v ztuï, vláknitá v ztuï, av ak vïdy pouze s omezen m úspûchem. Statik má v dne ní dobû k dispozici pfiedev ím v ztuï z nere- Obr. 4. Fig. 4 Îelezobetonové molo v Perském zálivu vykazující znaãn stupeà po kození korozí zpûsoben chloridy Reinforced concrete jetty in the Arabian Gulf exhibiting extensive chloride induced corrosion damage Obr. 5. Fig. 5 Mostní pilífie vystavené 18 let pfiímofiskému prostfiedí v mírném klimatickém pásmu Bridge piers exposed for 18 years to a temperate marine environment B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004 5

T ÉMA TOPIC Obr. 6 Typická smûs vysokohodnotného betonu, tzv. koktejlov beton Fig. 6 Typical HPC mix, so-called cocktail concrete zavûjící oceli, která je novou a velice spolehlivou ochranou proti následkûm koroze témûfi revoluce v technologiích navrhování na trvanlivost v pfiípadech, kdy je nutno vyrovnávat se s vysoce agresivním korozivním prostfiedím. Vliv teploty Dal ím z faktorû ovlivàujících rychlost po kozování betonov ch konstrukcí je teplota, a to teplotní úrovnû nad bodem mrazu. VzrÛst teploty urychluje chemické a elektrochemické reakce. Základním pravidlem je, Ïe vzrûst teploty o 10 C zdvojnásobuje rychlost reakcí. Sám tento faktor zpûsobuje, Ïe horká a tropická prostfiedí jsou mnohem agresivnûj í neï mírné podnebí. Teplotní úãinky jasnû ilustruje porovnání obrázkû 4 a 5. V prvním pfiípadû se jedná o Ïelezobetonové molo v Perském zálivu vykazující znaãn stupeà po kození korozí, vyvolan rozsáhlou pfiítomností chloridû. K oddûlování vrstev do lo jiï po 2 aï 3 letech, stádia poru ení a zfiícení bylo dosaïeno po 7,5 letech, kdy byl pofiízen snímek. PrÛmûrná roãní teplota v oblasti je pfiibliïnû o 30 C vy í neï v pfiípadû druhém. Zde se jedná o mostní pilífie vystavené 18 let pfiímofiskému prostfiedí v mírném klimatickém pásmu. Rozsáhlé po kození následkem koroze v ztuïe vyvolané chloridy je patrné v oblasti, kam se rozstfiikuje voda. Teplotní rozdíl zpûsobuje, Ïe po- kozování v Perském zálivu probíhá 2 x 2 x 2 = 8krát rychleji neï v seversk ch zemích. To má dûleïit v znam pro návrhové postupy a ochranná opatfiení, která by mûla b t aplikována rûzná v rûzn ch klimatick ch podmínkách; kromû toho je nezbytné poãítat se specifick mi úãinky agresivního media pfiítomného v prostfiedí. V YSOKOHODNOTN BETON PREVENCE P ED K OROZÍ Zájem o propustnost betonu v rámci hledání opatfiení, která podpofií trvanlivost betonu, Ïivil vûdeck v zkum betonu po nûkolik posledních desetiletí a vyústil ve v voj velmi hustého a nepropustného betonu. Vûdci se zamûfiili zejména na typ a sloïení cementového pojiva a na pomûr vody a cementu. Tomuto v voji dominovaly speciální hydraulické minerální pfiísady, napfi. kfiemiãit úlet, popílek a drcená granulovaná vysokopecní struska, pou- Ïité buì jako minerální pfiísada nebo náhrada cementu. Zavádûní chemick ch plastifikátorû a superplastifikátorû umoïnilo sníïit vodní souãinitel na extrémní hodnoty. V praxi byly ovûfieny hodnoty mezi 0,3 aï 0,4, které stále je tû umoïàovaly v robu zpracovatelného betonu. V sledkem v voje jsou tzv. vysokohodnotné betony (HPC) (obr. 6). V voj HPC má celou fiadu málo patrn ch, záporn ch úãinkû na trvanlivost. HPC má, jak se prokázalo, podstatnû vût í citlivost na provádûcí proces neï tzv. normální beton. Zvlá tû riziko tvofiení trhlin v mladém betonu, napfi. iniciace trhlin v dûsledku plastického smr tûní nebo zmûn teplot, je u HPC znatelnû vy í neï u tradiãního typu. Kapacita moïného pfietvofiení mladého betonu nestaãí kompenzovat rozsáhlé chemické smr tûní (samovolné smr- tûní) vysokohodnotného betonu. To zpûsobuje kfiehkost tvrdnoucího beton a citlivost na nevyhnutelná pfiedãasná napûtí následkem v paru vody z betonu. Obdobnû v mladém HPC betonu vznikají trhliny jako reakce na vystavení napûtím, která jsou vyvolána teplotními rozdíly mezi materiálem ohfiát m probíhající hydratací cementu a jeho následn m chladnutím na teplotu okolí. Dal ím neïádoucím úãinkem ve vztahu k ochranû v ztuïe proti korozi je nezbytné sníïení obsahu hydroxidu kalcia (Ca(OH) 2 ) v betonu. Minerální pfiísady spotfiebovávají Ca(OH) 2, aby mohly reagovat, coï vede ke sníïení obsahu OH -, kter v ak reprezentuje zásaditost (ph) pórové vody v betonu. Proto se sniïuje tlumící schopnost odolávat karbonizaci a také úãinná prahová hodnota chloridy vyvolané koroze. K ONCEPCE NAVRHOVÁNÍ NA TRVANLIVOST A PROVOZNÍ ÎIVOTNOST Pojem trvanlivá konstrukce je subjektivní a tûïko pfiesnû definovateln. Mûl by oznaãovat konstrukci, která si uchovává uspokojivou funkãnost po pfiedem stanovenou dobu, aniï by vyïadovala neoãekávanû vysoké náklady na údrïbu. Proto byl termín trvanlivost nahrazen termínem návrh na provozní Ïivotnost (service life design SLD), kter pfiedstavuje kvantifikovatelnou a mûfiitelnou hodnotu (roky). Vysvûtlení podal Fagerlund v roce 1979. Existují dva zcela odli né postupy navrhování na trvanlivost: zabránûní degradace ohroïující konstrukci podle typu a stupnû agresivity prostfiedí, v bûr optimálního sloïení materiálu a konstrukãního fie ení detailu tak, aby se na stanovenou dobu zabránilo degradaci ohroïující konstrukci. První postup je moïné rozdûlit na tfii rûzné typy opatfiení: zmûna mikroprostfiedí napfi. uchováváním v nádrïích, membránami, nátûry apod., v bûr nereaktivních nebo inertních materiálû, napfi. v ztuïe z nerezavûjící oceli, nereaktivní pfiísady, cementy odolné proti síranûm, nízkoalkalické cementy, zabránûní reakcím, napfi. katodovou ochranou; zabránûní úãinkûm mrazu provzdu Àováním téï patfií do této skupiny. Vût ina opatfiení neposkytuje úplnou ochranu a jejich úãinek vïdy závisí na poãtu faktorû. Napfi. úãinnost nátûru závisí na tlou Èce nátûru a jeho propustnosti ve vztahu k propustnosti betonu. Druh postup poãítá s rûzn mi typy zásahû. Napfiíklad antikorozní ochranu je moïné poskytnout vhodnou krycí vrstvou a betonovou smûsí. Kromû toho je moïné vhodn m fie ením detailu vytvofiit robustnûj í konstrukci proti agresivnímu prostfiedí. Modelování mechanismû stárnutí betonov ch konstrukcí lze pouïít pro první i druh postup návrhu. Nicménû zásoba znalostí o efektivitû rûzn ch ochrann ch opatfiení je zatím nepatrná. 6 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004

TÉMA TOPIC Uspokojiv návrh trvanlivosti Návrhové pojetí betonov ch konstrukcí, které uspokojí poïadavky na trvanlivost, musí obsahovat specifikaci nárokû na rûzné parametry, napfi. typ a mnoïství cementu, maximální vodní souãinitel, minimální krycí vrstvu v ztuïe, typ o etfiení betonu, ochranu proti pfiedãasné tvorbû trhlin, omezení ífiky trhlin apod. Hodnoty jsou vybírány podle pfiedpokládané agresivity prostfiedí. Prostfiedky pouïívané v souãasné dobû k zaji tûní trvanlivosti a provozní Ïivotnosti betonov ch konstrukcí se do znaãné míry fiídí tímto návrhov m pojetím. Jsou zakotveny v národních normách, v modelové normû CEB-FIB 1990 (MC 90), stejnû jako v Eurocodu 2. Pfiesto se v normách chystají radikální zmûny. První generace návrhû provozní Ïivotnosti vícefázová ochrana Pojetí návrhû na provozní Ïivotnost podle druhé strategie je zalo- Ïeno na v bûru vhodného poãtu rûzn ch druhû inteligentních spolupracujících opatfiení tak, aby byla zaji tûna poïadovaná provozní Ïivotnost. Toto pojetí je povaïováno za vícefázov ochrann návrh, neboli vícebariérov návrhov pfiístup. identifikace typu a stupnû agresivity prostfiedí, ve kterém má konstrukce fungovat, pfiedpovûì moïného pohybu a hromadûní agresivních látek, urãení pfievládajícího mechanizmu pfienosu (prûnik, difúze, kapilární prûnik) a jeho fiídících parametrû, v bûr bariér, které mohou podporovat zpomalení procesu pfienosu a hromadûní. Návrh na provozní Ïivotnost první generace byl poprvé aplikován v Dánsku pfii projektu Great Belt Link (obr. 7 a 8). Druhá generace návrhû na provozní Ïivotnost metoda spolehlivosti Pro potfieby navrhování trvanlivosti byly v oblasti konstrukãního návrhu rozvíjeny teorie pravdûpodobnosti a spolehlivosti. Bûhem posledních 5 aï 10 let tyto teorie pozoruhodnû vyzrály, takïe se ve zcela nedávné dobû (pfied 4 aï 5 lety) uplatnily i v návrhové praxi. Na cestû od vûdeckého v zkumu a teoretické normovací kalibrace k pfiímé aplikaci v praktickém inïen rském návrhu prodûlaly nezbytnou pfiemûnu. Základní metodika je uznávaná v mezinárodním mûfiítku a mnoho desetiletí se vyuïívá v návrhu konstrukãní bezpeãnosti. K zjednodu ení pro praktické uïití do lo Obr. 7 Great Belt Link, v chodní tunel, Dánsko, navrhovaná Ïivotnost 100 let Fig. 7 Great Belt Link, east tunnel, Denmark, design life 100 years vyuïitím faktoru zatíïení odolnost v návrhu (load-and-resistance-factor design, LRFD). Nicménû faktory ovládající trvanlivost a fungování konstrukcí bûhem celé jejich provozní Ïivotnosti zaãaly b t obdobn m zpûsobem vyvíjeny teprve nedávno, bûhem tfiíletého evropského v zkumného projektu pod názvem DuraCrete. Zmínûná metodika umoïnila modelování mechanizmû pfienosu a zhor ování stavu konstrukce na probabilistické úrovni a jejich zavedení do bûïné praxe navrhování konstrukcí. Proto mûïe navrhování na bezpeãnost a trvanlivost probíhat podobn m zpûsobem. Tyto skuteãnosti otevfiely oãi majitelûm, ktefií nyní mohou, pfiípadnû jsou nuceni, rozhodnout o poïadavcích na dlouhodobé vyuïití konstrukcí, dûsledcích ohlednû budoucí údrïby, celkov ch nákladech na Ïivotní cyklus konstrukcí a s tím spojené úrovni jejich spolehlivosti. Tato situace je pfiímou paralelou navrhování na pevnost, kde kodifikované bezpeãnostní koeficienty pfiedstavují spoleãensky pfiijatelnou rovinu spolehlivosti konstrukãního návrhu. Nová metodika navrhování na trvanlivost vychází z teorie spolehlivosti, tradiãnû pouïívané pfii navrhování konstrukcí. Úãelem anal zy spolehlivosti je urãit pravdûpodobnost urãitého procesu, napfi. procesu, kter oznaãuje konec provozní Ïivotnosti. Tento formální nebo návrhov konec provozní Ïivotnosti nemusí nutnû znamenat konec funkãnosti konstrukce. Jako pfiíklad mûïe slouïit depasivace v ztuïe. Toto stádium je ãasto povaïováno za konec návrhové Ïivotnosti a ãas vytvofiit návrh konstrukce nové, tedy za mezní stav provozní Ïivotnosti. Obr. 9 ukazuje schematické znázornûní problému, kter je fie iteln metodami spolehlivosti. Pfiíklad deterministického a probabilistického návrhu Pfiednosti probabilistického pfiístupu k návrhu na trvanlivost ilustruje pfiíklad pfiímofiské konstrukce. Jsou uvaïována dvû prostfiedí pfiedstavovaná prûmûrn mi roãními teplotami 10 C (mírné klima) a 30 C (horké, vlhké klima). Návrhov m poïadavkem je padesátiletá provozní Ïivotnost. Ta je pro jednoduchost definována jako délka iniciaãní doby, tj. období pfied depasivací v ztu- Ïe v dûsledku pronikání chloridû. Obr. 10 ilustruje poïadované krycí vrstvy v ztuïe v tûchto prostfiedích dle deterministického pfiístupu. Obr. 8 Great Belt Link, v chodní most, Dánsko, délka 1416 m, navrhovaná Ïivotnost 100 let Fig. 8 Great Belt Link, east bridge, Denmark, L = 1416 m, design life 100 years B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004 7

T ÉMA TOPIC R,S Target service life R(t) S(t) P f Distribution of R(t) Distribution of S(t) Failure probablity P f Mean service life Service life density Time Obr. 9 Pravdûpodobnost vzniku koroze a cílová provozní Ïivotnost Fig. 9 Probability of corrosion initiation and target service life Obr. 11 upozoràuje na skuteãnost, Ïe deterministick pfiístup poskytuje pouze 50% pravdûpodobnost dosaïení poïadované padesátileté provozní Ïivotnosti bez koroze. Tato skuteãnost je vmnoha návrzích na trvanlivost pfiehlíïena. PovaÏujeme-li za pfiijatelné 10% riziko nástupu koroze pfied uplynutím 50 let, potom jsou poïadovány mnohem vût í tlou Èky krycí vrstvy. Deterministick pfiístup vychází ze stfiedních hodnot hlavních parametrû. U probabilistického pfiístupu se vychází z distribuãních funkcí, stfiedních hodnot a jejich znám ch nebo pfiedpokládan ch koeficientû. Novûj í pfiístup nejen umoïàuje vztahovat tlou Èku krycí vrstvy k pravdûpodobnosti koroze, ale také kvantifikovat dûsledky rûzn ch, zvolen ch rizik koroze v ztuïe. Tyto dûsledky se t kají nejen kvality betonu a tlou Èky krycí vrstvy, ale, coï je dûleïitûj í, ekonomick ch následkû. Proto byl základ optimalizace celoïivotních nákladû stanoven podle spolehlivosti. I NTEGRACE PROVOZNÍ ÎIVOTNOSTI DO BUDOUCÍCH K ONSTRUKâNÍCH NÁVRHÒ Poãátkem projektu nové speciální ãi zvlá tû velké konstrukce by mûlo b t stanovení konkrétních základních pravidel návrhu. Tento dokument shrnuje vybrané relevantní pfiedpisy a normy, moïné úpravy norem a ve keré dodateãné relevantní poïadavky. ProdlouÏená provozní Ïivotnost ve srovnání s pfiedpoklady vyjádfien mi v pfiedpisech, sníïená potfieba údrïby, estetické po- Obr. 10 Deterministick pfiístup, poïadavek na krycí vrstvu je zaji tûní 50 let provozní Ïivotnosti pfii prahové hodnotû chloridû 0,1 % z váhy betonu Fig. 10 Deterministic, required concrete cover to ensure 50 years service life and assuming a chloride threshold value of 0,1 % by weight of concrete Ïadavky, speciální zatíïení a zvlá tû agresivní prostfiedí, to v e jsou otázky, které jsou v základních pravidlech projektu shrnuty. Je zajímavé v imnout si nov ch kritérií, která jsou uplatàována, jestliïe vlastník chce, aby konstrukce plnila urãité nároky na provozní Ïivotnost jsou to pfiesnû definované poïadavky na pfiejímací kritéria a úroveà spolehlivosti návrhu. Ukazuje to následující pfiíklad velké pfiímofiské konstrukce v horkém, vlhkém prostfiedí, kde koroze v ztuïe pfiedstavuje hlavní nebezpeãí pfiedãasného zhor ování stavu konstrukce. Návrhová báze s integrací provozní Ïivotnosti do návrhu Na poãátku návrhu konstrukce je nezbytné stanovit hlavní parametry urãující zatíïení, pevnost materiálû dle pfiedpisû a norem a specifické úpravy v projektu a dodatky dle poïadavkû majitele. JestliÏe má b t urãitá návrhová Ïivotnost dodrïena s definovanou úrovní spolehlivosti musí b t pfiedem urãeny nûkteré dal í poïadavky. Tato otázka je v souãasn ch návrhov ch postupech ãasto opomíjena. Trvanlivost je tradiãnû zaji Èována v koneãné fázi návrhu zápisem konkrétních poïadavkû do specifikace projektu. Tento postup nemûïe zaruãit pfiedem stanovenou provozní Ïivotnost. Pfiíklad návrhu velkého betonového mostu situovaného v agresivním prostfiedí na provozní Ïivotnost 100 let ilustruje velk poãet skuteãn ch návrhov ch situací (obr. 12). Antikorozní ochranu v ztuïe zaji Èuje pfiedev ím kvalita betonu v krycí vrstvû a její tlou Èka. Základní pravidla projektu fie í i moïn negativní úãinek tvofiení trhlin. Dodateãn mi parametry, které musí b t pfiedem specifikovány, aby bylo moïno provést konstrukãní návrh, jsou tlou Èka krycí vrstvy, maximální povolená ífika povrchové trhliny a pfiijatelná úroveà spolehlivosti. Tlou Èka krycí vrstvy pfiedznamenává geometrické hranice návrhu. Je to banální informace, ale pro provozní Ïivotnost je mnohem v znamnûj- í, neï se obvykle pfiedpokládá. ífika trhliny ovlivàuje míru pronikání agresivních látek. To je dûleïit fakt, ale jeho vliv na provozní Ïivotnost je ãasto znaãnû pfieceàován. Báze návrhu musí obsahovat dodateãné informace, které zajistí odpovídající kvalitu betonu, podle ní bude stanovena tlou Èka krycí vrstvy s pfiedem urãenou úrovní spolehlivosti: agresivitu prostfiedí vyjádfienou povrchovou koncentrací chloridû Cl - s maximální pfiijateln obsah chloridû v poãáteãní betonové smûsi Cl - 0 Obr. 11 Probabilistick pfiístup Fig. 11 Probabilistic approach Koncentrace chloridû [%] 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Severní Evropa Stfiední v chod Kritická koncentrace 0 20 34.1 40 60 68.2 80 100 Vzdálenost od povrchu [mm] Pravdûpodobnost koroze [%] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 Severní Evropa Stfiední v chod Pfiejímací kritéria 10 0 0 20 34.1 40 48.6 60 68.2 80 91.0 100 Tlou Èka krycí vrstvy [mm] 8 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004

TÉMA TOPIC maximální pfiijateln difúzní koeficient chloridû specifikovan standardní zku ební metodou v urãeném stáfií D Cl pfiedpokládaná kritická koncentrace chloridû spou tûjící korozi Cl - cr faktor stárnutí ve vztahu k druhu cementového pojiva α. Pfiedem stanovená úroven spolehlivosti je dána indexem spolehlivosti β. Podle Euronorem se mezní stavy provozuschopnosti ovûfiují na základû indexu spolehlivosti β sls = 1,5 aï 1,8, coï odpovídá pravdûpodobnosti pfiekroãení mezního stavu 6,7 aï 3,6 %. V pfiíkladu byla pfiijata desetiprocentní pravdûpodobnost pfiekroãení mezního stavu. Koroze nastoupí pfied koncem návrhové provozní Ïivotnosti. To odpovídá pfiibliïnû β = 1,3. Byly uvaïovány tfii podmínky vystavení vnûj ím vlivûm se vstupními parametry (tab. 1). Po provedení probabilistického v poãtu (obr. 9) získáme teoretické hodnoty tlou Èky krycí vrstvy (tab. 2), které odpovídají hodnotám β. Pfii v bûru hodnoty koneãné tlou Èky krycí vrstvy se musí b t teoretické hodnoty uvedené v tab. 2 upraveny (zv eny) na praktické, napfi. dle maximální velikosti zrna kameniva. Podle toho budou urãeny rozmûry distanãních podloïek. Tab. 1 Tab. 1 Tab. 2 Tab. 2 Vstupní parametry do návrhu provozní Ïivotnosti zaloïeném na spolehlivosti Input parameters to a reliability based service life design Parametry Ponofiená oblast Pfiílivová Atmosférická arozstfiiková oblast oblast Cl - s [% váhy pojiva] 2,5 4 2 Cl - 0 [% váhy pojiva] 0,1 0,1 0,1 D Cl- [10 12 m 2 /s] 2 2 2 Cl - cr [% váhy pojiva] 2,2 0,7 0,9 α 0,3 0,4 0,4 Teoretické minimální krycí vrstvy, c [mm], k dosaïení provozní Ïivotnosti 100 let s rozdílnou úrovní spolehlivosti β Theoretical minimum concrete covers, c [mm], to achieve 100 year service life with the different levels of reliability, β β Ponofiená oblast Pfiílivová Atmosférická arozstfiiková oblast oblast 1,3 20 59 38 1,5 22 63 40 1,8 25 68 44 Z ÁVùRY Mechanizmy stárnutí konstrukce, zvlá tû koroze v ztuïe, úãinky mrazu, alkalické reakce kameniva, pûsobení sulfátû atd., zpûsobují závaïná pfiedãasná po kození betonov ch konstrukcí. V zkum tûchto procesû v posledních letech i nalezení jejich hlavních parametrû vedly ke zmûnám v modelování provozní Ïivotnosti, které se stalo realistick m nástrojem projektanta pfii zpracování návrhû se zohlednûním kvantifikované provozní Ïivotnosti. Zavedení probabilistick ch metod k fie ení nejistot vlastních kvalitû betonu a agresivitû prostfiedí umoïàuje nyní kvantifikovat úroveà spolehlivosti návrhû provozní Ïivotnosti. Proto je moïné aktualizovat bûhem následn ch trvanlivostních zkou ek v rámci údrïby pfiedpovûì provozní Ïivotnosti s rostoucí spolehlivostí. Nové moïnosti mohou pfiinést tvorbu mnohem lépe fungujících konstrukcí i podstatné úspory v oblasti budoucí údrïby a nákladû na opravu betonov ch konstrukcí, pokud budou stavebnictví i majitelé serióznû zvaïovat skuteãn potenciál a jeho následky. K tomu je ov em tfieba povaïovat beton za Ïiv materiál ve smyslu ãasem promûnn ch vlastností, coï poukazuje na nezbytnost monitorování betonov ch konstrukcí. Skuteãné a rozhodující vlastnosti betonu a betonov ch konstrukcí je moïné stanovit aï bûhem provádûcí etapy. To znamená, Ïe v návrhové fázi, ani v dobû podepisování kontraktu nejsou známé. Skuteãné zlep ení stavu je nemyslitelné bez zásadních zmûn v pfiístupu majitelû k poïadavkûm na provozní Ïivotnost a bez revize zpûsobu uzavírání smluv a zákonné odpovûdnosti. Abychom zajistili poïadovanou provozní Ïivotnost, musí majitel definovat kvalitu a provozní Ïivotnost, které vyïaduje. Musí kontrolovat, Ïe kvalita materiálû a provedení jsou uspokojivé a musí za tuto kvalitu zaplatit. Proto ze v eho nejdfiíve musí rozhodnout o technické a finanãní podpofie, které potfiebuje. Ve svém dal ím rozhodnutí musí uznat nezbytnost integrace vhodn ch údrïbov ch postupû do návrhového procesu na celou provozní Ïivotnost. My, tj. vlastníci, inïen rská komunita a spoleãnost musíme tûïit z cenn ch zku eností posledních let, nikoli opakovat své vlastní chyby. Steen Rostam, MSc PhD hlavní inïen r COWI A/S Parallelvej 2, DK 2800 Kgs. Lyngby, Denmark e-mail: sro@cowi.dk Steen Rostam, nar. 1943, MSc v 1969, PhD v 1977 na Technické univerzitû Dánsko. Od roku 1972 pracuje u COWI, Dánsko, v souãasné dobû je hlavním inïen rem a specializuje se na technologii trvanlivého betonu v rámci COWI Group. Do roku 1990 pûsobil rovnûï jako docent na Technické univerzitû Dánsko. Pfiedseda komise 5 fib (b valá CEB): Aspekty provozní Ïivotnosti konstrukcí, od roku 1978. V roce 2003 získal od fib vyznamenání za vynikající zásluhy o profesi. Obr. 12 Klíãov dálniãní spoj, zahrnuje zavû ené mosty s pfiístupov mi poli a betonov m tunelem ponofien m v rekordní hloubce Fig. 12 A vitel motorway link comprising cable stayed bridges with approach spans, and record-depth immersed concrete tunnel B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004 9

AZ S A N A C E, A. S. Akciová spoleãnost AZ SANACE byla zaloïena v roce 1998. TûÏi tû ãinnosti spoleãnosti spoãívá v realizaci staveb. Specializuje se na sanace sesuvû, statické zaji tûní stavebních objektû, speciální zakládání a sanace betonov ch konstrukcí. Zamûstnanci spoleãnosti mají dlouholeté zku enosti s projektováním a provádûním stavebních prací tohoto druhu. Ve spolupráci s firmami AZ Consult, spol. s r. o., a AZ Monitoring, s. r. o., zaji Èujeme komplexní dodávku stavby vãetnû geodetického zamûfiení, inïen rsko-geologického prûzkumu, projektu a pfiípadného monitoringu. Zamûstnanci firmy vlastní oprávnûní v oborech geotechnika, statika a dynamika staveb, dopravní, pozemní a vodohospodáfiské stavby a osvûdãení odborné zpûsobilosti projektovat, provádût a vyhodnocovat práce v oboru inïen rská geologie a hydrogeologie. Nabídky fie ení: projektové fie ení sanace statické zaji tûní reprofilace ãi tûní vodním paprskem pískování ochranné nátûry Certifikace systému fiízení jakosti dle normy âsn EN ISO 9001:2001, ã. 676/2003 vydan TZÚS Praha Certification of the quality control system according to âsn EN ISO 9001:2001, No 676/2003 standard, issued by the TZÚS Prague AZ SANACE, a. s. PraÏská 53, 400 01 Ústí nad Labem e-mail: az.sanace@azsanace.cz, www.azsanace.cz tel.: 475 201 690, 475 240 811, fax: 475 201 691 Rekonstrukce Plynárenské lávky v Karlov ch Varech Reconstruction of Plynárenská footbridge in Karlovy Vary Rekonstrukce âov v Karlov ch Varech Reconstruction of a wastewater treatment plant in Karlovy Vary Rekonstrukce silnice II 201 Broumov-Farsk rybník Reconstruction of II 201 road Broumov-Farsk pond Sanace krajnic na silnici I/62 Dûãín- Hfiensko, II. etapa Maintenance of shoulders on I/62 road Dûãín- Hfiensko, stage II

Rekonstrukce Karlova mostu v Karlov ch Varech Reconstruction of Charles Bridge in Karlovy Vary Rekonstrukce okruïní kfiiïovatky na Karlovarské tfiídû v Plzni Reconstruction of the roundabout in Karlovarská Street in Pilsen Oprava mostu na silnici I/21 Bridge repairs on I/21 road Rekonstrukce pilífiû a nábfieïních zdí mostu v Rado ovû Reconstruction of piers and quay walls of a bridge in Rado ov Sanace skal v Hfiensku Sanitation of rocks in Hfiensko Sanace havárie na silnici I 25 u Jáchymova Sanitation of a crash on I 25 road near Jáchymov Sanace sesuvu Sulkov Sanitation of a slide in Sulkov

P ROFILY PROFILES TEPLOTECHNA O S T R A V A, A. S. Jsme spoleãností, která staví na schopnosti plnit nejnároãnûj í pfiání na ich zákazníkû na základû zku eností na ich odborníkû a piãkového know-how. TEPLOTECHNA Ostrava, a. s., je vysoce specializovanou spoleãností v oboru Ïárotechniky a v kov ch Ïelezobetonov ch staveb na území âeské republiky i v zahraniãí. Vznik se datuje do roku 1951. Po kupónové privatizaci v roce 1992 byl podnik transformován na privátní akciovou spoleãnost. Spoleãnost je certifikována podle âsn EN ISO 9001:2001 a âsn EN ISO 14001:1997. H LAVNÍ AKTIVITY TECHNICKÉ SKUPINY BETONOV CH STAVEB V stavba: speciálních Ïelezobetonov ch monolitick ch a prefabrikovan ch v kov ch staveb prûmyslov ch komínû v ech druhû (zdûné, Ïelezobetonové, ocelové, prefabrikované) do v ky aï 300 m vãetnû jejich oprav, revizí a bourání tíhl ch Ïelezobetonov ch stoïárû pro pfienos radiotelefonního signálu tûïk ch Ïelezobetonov ch vûïí pro SDH trasy rozhleden kompletních základnov ch stanic pro pfienos RDTF signálu vûïov ch vodojemû o objemu nádrïe 50 aï 1500 m 3 Obr. 1 Rozhledna Hrub jeseník Fig. 1 Hrub Jeseník observation tower zemních vodojemû bez omezení velikosti betonov ch sil, akumulaãních nádrïí a ãistiãek odpadních vod Sanace betonov ch konstrukcí Provádûní stfie ních nástaveb pro pfienos RDTF signálu Zpracování projektové a technické dokumentace Provádûní akviziãní ãinnosti Pro na e stavby zaji Èujeme kompletní inïen ring, projektování, dodávky, montáï a trval servis. Pro provádûní v ech prací jsme vybaveni speciálním technick m a technologick m vybavením, posuvn m bednûním, pracovními plo inami a pfiedev ím t mem zku en ch odborníkû. Vrámci betonov ch staveb je nejv znamnûj í ãinností v stavba základnov ch stanic pro mobilní komunikace. Tato aktivita byla zahájena v roce 1997 a za dobu pûsobení na trhu jsme se stali jedním z nejv znamnûj ích dodavatelû pro operátory mobilních sítí v âeské republice. Na e spoleãnost nepûsobí pouze na ãeském trhu, máme v znamné aktivity také v Polsku. Na imi hlavními odbûrateli jsou spoleãnosti Eurotel Praha, spol. s r. o., T-Mobile CR, a. s., ISPAT Nová HuÈ, a. s., a fiada mûst a obcí âr. H LAVNÍ âinnosti TECHNICKÉ SKUPINY Î ÁROTECHNIKY Îáruvzdorné vyzdívky vysok ch pecí a ohfiívaãû vûtru Obr. 2 Meteo radar, Brdy Fig. 2 Meteoradar, Brdy 12 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004

P ROFILY PROFILES Obr. 3 Sanovan komín Energetiky Vítkovice, a. s. Fig. 3 A repaired chimney of Energetika Vítkovice, JSC elektrárensk ch a teplárensk ch kotlû v ech typû a velikostí vãetnû kotlû fluidních, provádûní tepeln ch izolací prûmyslov ch pecí, pecí pro v robu stavebních hmot, ocelárensk ch pecí spaloven odpadû koksárensk ch baterií rûzn ch konstrukãních typû a rozmûrov ch velikostí vãetnû velkoprostorov ch o v ce komory 7 m Opravy a údrïba pecních agregátû Provádûní kyselinovzdorn ch vyzdívek jímek, chemick ch zafiízení apod. Provádûní torkretaãních prací pfii opravách tepeln ch agregátû Dodávka materiálû vãetnû kotevních prvkû V roba tepelnû-izolaãních modulû z vláknit ch materiálû Zpracování projektové a technické dokumentace Poradenská ãinnost a technická pomoc Kompletní servisní ãinnost tepeln ch agregátû v oblasti Ïáruvzdorn ch vyzdívek a tepeln ch izolací, která pfiedstavuje nepfietrïitou péãi o zafiízení na ich zákazníkû Pfii servisu tepeln ch agregátû vyuïíváme bohat ch zku eností v kombinaci s nejmodernûj ími diagnostick mi metodami. Máme reference na ve keré typy prûmyslov ch agregátû, ve kter ch se vyskytují vyzdívky. U zafiízení, kde provádíme servis stabilnû, vede na e pfiítomnost k prodlouïení jejich Ïivotnosti a úspofie finanãních prostfiedkû zákazníkû. Obr. 4 VûÏov vodojem v Mûstci Králové, objem 500 m 3 Fig. 4 A water tank in Mûstec Králové, volume 500 m 3 Mezi na e tradiãní a v znamné zákazníky patfií napfi. Vítkovice strojírenství, a. s., Vítkovice Steel, a. s., Vítkovice Válcovna trub, a. s., Energetika Vítkovice, a. s., ISPAT Nová huè, a. s., Tfiinecké Ïelezárny, a. s., Vápenka Vito ov, âez, a. s., Calmit Bratislava ad. TEPLOTECHNA Ostrava, a. s. enovská 101, 716 12 Ostrava 2 tel.: 596 225 111, fax: 596 232 070 e-mail: teplotechna@tto.cz, www.tto.cz Obr. 5 Vozová pec ã. 1 Vítkovice Fig. 5 Vehicular furnace No1 Vítkovice B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004 13

S ANACE REHABILITATION VD S L A P Y R E K O N S T R U K C E P E L I V N C H P O L Í A D I L A T A â N Í C H S P A R S L A P Y W A T E R D A M R E C O N S T R U C T I O N O F S P I L L W A Y F I E L D S A N D D I L A T A T I O N J O I N T S TùPÁN D VO ÁK, M ICHAL V R ÁNA Pfiíspûvek popisuje sanaãní práce na pfielivn ch polích tûlesa hráze VD Slapy zahrnující komplexní opravu povrchu pfiepadové plochy vãetnû provedení nového tûsnûní a ochrany dilataãních spar jednotliv ch blokû pfiehrady a dûlících Ïeber. This article describes improvement works and complex surface repairs on the spillway fields of the body of WD Slapy, including complete resealing and protection of the dilatation joints on the spillway fields and rib joints. V stavba vodního díla Slapy byla dokonãena roku 1955 a tvofií jeden ze stupàû Vltavské kaskády. Pfiehrada je umístûna v fiíãním kilometru 91,694 v úseku b val ch Svatojánsk ch proudû. Samotné pfiehradní tûleso tvofií 65 m vysoká pfiímá gravitaãní betonová hráz s korunou o délce 260 m, po které vede komunikace II. tfiídy spojující lev a prav bfieh Vltavy. Hráz má ãtyfii pfielivná pole hrazená segmenty (obr. 1). Pfied vlastní opravou (obr. 2) probûhla prohlídka stávajícího stavu povrchov ch vrstev pfielivn ch ploch a dilataãních spar mezi jednotliv mi bloky (obr. 3) a byla Obr. 1 Pohled na pfieliv Fig. 1 View of spillway provedena diagnostika podkladního betonu jádrov mi v vrty na volné plo e i v tûsné blízkosti dilataãních spar vãetnû chemického rozboru, kter vylouãil pouïití hlinitanov ch cementû v dobû v stavby. Pfii návrhu sanace se vycházelo i ze zku eností investora s opravou II. pfielivného pole v roce 1997. Stav povrchov ch vrstev vzdu ného líce odpovídá témûfi padesáti letûm provozu VD. Vlivem znaãného namáhání betonu povûtrnostními vlivy, stfiídání teplot a mechanického pûsobení vody pfii pfievádûní povodàov ch prûtokû do lo k pomûrnû rozsáhlé degradaci povrchov ch vrstev a po kození funkãnosti dilataãních spar. Tato skuteãnost se projevila v prûbûhu povodní v srpnu 2002, kdy do- lo ke znaãnému zatékání do prostoru elektrárny, která je spolu s rozvodnou umístûna v tûlese hráze pfiímo pod pfielivn mi poli. Negativní vliv na stav konstrukce paradoxnû mûly i nûkteré opravy provedené v minulosti, kdy k reprofilaci povrchu byl pouïit plastbeton s odli n m koeficientem tepelné roztaïnosti neï má beton tûlesa hráze. Tato skuteãnost spolu s uzavfiením povrchu a nemoïnosti difúze vodních par vedl k dal ímu odmrzání a degradaci povrchov ch vrstev. První etapa sanaãních prací byla zahájena v kvûtnu a ukonãena v fiíjnu 2003. V souãasné dobû probíhá 2. etapa rekonstrukce, kdy budou opraveny zb vající dûlicí Ïebra a pfielivná pole. Zpfiístupnûní opravovan ch ploch musí respektovat po- Ïadavky havarijního plánu tak, aby byla minimálnû tfii pfielivná pole volná a Ïádná pfiekáïka nezasahovala do jejich prûbûïného profilu. Samotná pfiístupová konstrukce musí b t demontovatelná do 48 hodin. Z tohoto dûvodu byla pouïita kombinace le ení na dûlicích Ïebrech a zavû en ch pojízdn ch lávek na pfielivn ch polích (zejména na jejich horních ãástech) (obr. 4), které umoïàovaly práce na celé ífice sanovaného profilu. V první fázi opravy byly celoplo nû odbourány povrchové vrstvy betonu a plastbetonu (obr. 5). Zde ãekalo na zhotovitele první pfiekvapení, neboè na vloïen ch polích tvofiící stfiechu elektrárny, kde nebylo moïno provést z dûvodu pomûrnû malé tlou Èky konstrukce podrobnûj í prûzkum, dosahovala vrstva plastbetonu v prûmûru tlou Èky 70 mm oproti pfiedpokládan m 30 mm. PfiestoÏe plastbeton nebyl v ude jednoznaãnû odeznûl, jeho celoplo né odbourání bylo nezbytné, protoïe nezaruãoval kvalitní podklad pro pou- Ïití cementov ch sanaãních hmot. Pro jeho tvrdost nebylo jeho vybourání lehk mi bouracími kladivy snadn m úkolem. Povrch hráze byl celkovû kvalitativnû nesourod a mnohdy bylo zapotfiebí pfiistoupit k je tû vût ímu rozsahu bouracích prací. Bylo to zejména v místech s nedostateãn m hutnûním betonu, dále v oblas- Obr. 2 Pfieliv pfied opravou Fig. 2 Spillway before improvements 14 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004

S ANACE REHABILITATION Obr. 3 PÛvodní dilatace Fig. 3 Original dilatation tech, kde v minul ch letech provádûné opravy zasahovaly s plastbetonem do vût- ích hloubek konstrukce nebo na plochách s celkovû pokroãilou degradací. Struktura a kvalita betonu se li ila i na jednotliv ch konstrukãních celcích hráze, byla odli ná v oblasti strmého masivního bloku pod hradicími segmenty, u vloïen ch polí tvofiících stfiechu elektrárny nebo v oblasti rozraïeãû. Tûsnû pod opûrn m prahem dosedací plochy hradicích segmentû byly objeveny kaverny nad drenáïí odvádûjící prûsaky pod tûsnûním opûrného prahu. V rámci sanaãních prací byla ãinnost drénu plnû obnovena. Povrch podkladního betonu byl po odbourání otryskán vysokotlak m vodním paprskem o tlaku 110 aï 140 MPa Obr. 5 Otryskan a obouran povrch Ïeber Fig. 5 Ribs after surface demolition and water blasting Obr. 4 Pohled na horní ãást pfielivu Fig. 4 View of upper part of spillway (obr. 6). Na upraveném povrchu bylo provedeno velké mnoïství kontrolních zkou ek pro stanovení vlastností povrchov ch vrstev betonu v tahu. Druhou fází opravy byla reprofilace ploch. Pro omezení tvorby smr Èovacích trhlin byly na podklad celoplo nû pfiikotveny pozinkované karisítû o rozmûrech oka 100 x 100 mm a tlou Èce drátu 2 mm. Sítû byly pfiipevnûny nastfielovacími hfieby a podloïeny plastov mi distanãními podloïkami (obr. 7 a 8). Samotná reprofilace byla realizována speciální polymercementovou maltou modifikovanou pro aplikaci such m stfiíkáním. Vrstva nástfiiku se pohybovala v prûmûru od 30 do 70 mm. V místech, kde byl degradovan povrch odbourán hloubûji (místy se vyskytovaly kaverny o hloubce aï 300 mm), probíhala torkretáï na více etap tak, aby následující vrstva byla aplikována je tû do Ïivé, ne zcela zavadlé vrstvy pfiedchozí. Jednotlivé mezivrstvy byly navíc vyztuïeny dal í vloïenou pozinkovanou karisítí. Pracovní zábûry byly zvoleny tak, aby byly pfiístupné pro koneãné ruãní zahlazení povrchu vãetnû napojení na sousední díl a následné o etfiování vysprávky. To spolu s trval m mûfiením teploty podkladu dotykov m teplomûrem mûlo klíãov vliv na kvalitu reprofilace, protoïe v letním období dosahoval rozdíl minimálních a maximálních teplot aï 45 C. Po pfiedchozích zku- enostech bylo upu tûno od aplikace protiodpafiovacího postfiiku. ProtoÏe vysoce porezní podkladní beton odãerpával vlhkost sanaãní hmoty, byla peãlivû dodrïována kombinace vlhãení a zakr vání zasanovaného povrchu. Po zpfiístupnûní rozraïeãû (obr. 9) bylo zji tûno, Ïe okapnicové plechy na hranû pfielivného pole jiï neplní svoji funkci. Byla po kozena jak samotná jejich konstrukce, Obr. 6 Tryskání vysokotlak m vodním paprskem Fig. 6 High-pressure water blasting B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004 15

S ANACE REHABILITATION tak i jejich zakotvení do masivu hráze, a proto bylo pfiistoupeno k jejich v mûnû. Nové plechy byly vyrobeny ze stejného materiálu jako krycí plechy dilataãních spár a pfiikotveny pomocí nerezov ch HSA kotev o prûmûru 6 mm. Pro koneãnou úpravu povrchu byl zvolen vícevrstv sjednocující a ochrann nátûr na bázi akrylátové disperze, kter slou- Ïí jako ochrana proti pronikání CO 2 do konstrukce. Nátûr byl aplikován celoplo nû váleãkováním, na vodorovné plo e dûlicích Ïeber byla pfiidána je tû jedna vrstva. (obr. 10) Po vyzrátí sanaãní hmoty a nátûrû byla opût provedena série kontrolních zkou ek, která ovûfiila pfiedepsanou pfiídrïnost sanaãní hmoty k podkladu, soudrïnost nátûru se sanaãní hmotou a po- Ïadovanou tlou Èku nátûrového souvrství. Obr. 7 Vkládání Kari sítí Fig. 7 Iron grid installation Obr. 8 VyztuÏení dûlících Ïeber Fig. 8 Reinforcing of rib joints V poslední fázi opravy byly vrchní ãásti dûlicích Ïeber mechanicky oãi tûny od mechu a natfieny prostfiedkem proti jeho tvorbû. Oprava dilataãních spár na pfielivn ch polích Stejnû dûleïitou souãástí opravy VD Slapy byla oprava a obnovení funkãnosti dilataãních spár mezi jednotliv mi bloky pfiehradního tûlesa. Hlavním problémem bylo jejich nefunkãní tûsnûní, coï zpûsobovalo zatékání do prostorû elektrárny a rozvodny v tûlese hráze. Úkolem bylo zajistit tûsnost spár i pfii probíhajících dilataãních pohybech blokû a souãasnû ochránit tûsnicí systém pfied mechanick m namáháním pfievádûnou vodou a pfiípadn mi splaveninami. Pfii bouracích pracích byly v dilataãních spárách nad elektrárnou a u rozraïeãû objeveny zakotvené ocelové úhelníky, jejichï vybourání, resp. vyfiezání stûnovou pilou z konstrukce by kromû velk ch finanãních nárokû znamenalo i znaãn zásah do konstrukce hráze. V úseku masivního bloku strmé ãásti pfielivu probûhlo odbourání podrcen ch a degradovan ch povrchov ch vrstev v okolí dilataãních spár, samotná spára byla pfiiznána vloïením tvrzeného polystyrenu o tlou Èce 20 mm a dal í vrstva vlo- Ïené karisítû zajistila lep í soudrïnost vysprávkové hmoty s podkladem. Dále byla provedena reprofilace sanaãní hmotou do Obr. 9 Sanace rozraïeãû Fig. 9 Improvements of chute blocks Obr. 10 Sanované rozraïeãe Fig. 10 Chute blocks after improvements 16 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004

S ANACE REHABILITATION poïadovaného tvaru. Za samotn tûsnicí prvek slouïí pruïn hypalonov pás Sikadur Combiflex (obr. 11), kter m je dilataãní spára pfielepena pomocí epoxidového pojiva Sikadur 31 Rapid. Tento systém sice zaji Èoval dostateãnou vodotûsnost spáry, bylo v ak nutno zajistit i jeho ochranu pfied po kozením mechanick mi úãinky pfievádûné vody. Ta byla provedena prûbûïn m pfiekrytím nerezov mi plechy o rozmûrech 1000 x 200 x 3 mm, které jsou jednostrannû ukotveny pomocí nerezov ch kotev HSA o prûmûru 6 mm v poãtu 6 kusû na bûïn metr (obr. 12). V oblasti nad stfiechou elektrárny, na rozraïeãích a na dûlicích Ïebrech byl pou- Ïit stejn systém sanace dilataãních spár. Vzhledem k pûvodním ocelov m úhelníkûm slouïí k ochranû pfied mechanick m po kozením plechy o ífice 300 mm, které byly ukotveny do betonové konstrukce mimo ocelov profil úhelníkû. Oprava pfielivn ch polí spolu s obnovením funkãnosti dilataãních spár zaji Èuje ochranu konstrukãního betonu pfiehradního tûlesa a pfiispívá k vy í bezpeãnosti provozu elektrárny bûhem pfievádûní vody pfies pfieliv. Bûhem rekonstrukãních prací v roce 2003 bylo celkovû zapracováno témûfi 640 t sanaãního materiálu a pouïity skoro 2 t ochranného sjednocujícího nátûru. (obr. 13 a obr. 14) Z ÁVùR Dûkujeme v em zástupcûm investora a personálu na VD Slapy za spolupráci a konstruktivní pfiístup pfii fie ení problémû, Obr. 13 Opraven pfieliv Fig. 13 Spillway after improvement Obr. 11 Krytí dilataãní spáry hypalonov m pásem Fig. 11 Covering of dilatation joint with hypalon belt Obr. 12 Opravená dilataãní spára Fig. 12 Dilatation joint after improvements které se pfii opravû takového druhu a rozsahu vïdy vyskytnou. Vûfiíme, Ïe i leto ní etapa rekonstrukce probûhne ke spokojenosti v ech zúãastnûn ch stran a pfiehrada bude nadále slouïit svému úãelu. Ing. tûpán Dvofiák Ing. Michal Vrána Sangreen, spol. s r. o. PlzeÀská 166, 150 00 Praha 5 tel.: 257 216 147, fax.: 257 215 123 e-mail: sangreen.praha@sangreen.cz, www.sangreen.cz Obr. 14 Slapy opraven pfieliv 2 Fig. 14 Spillway 2 after improvement PouÏité materiály Sanace betonov ch Reprofilaãní PCC malta povrchû Lafarge Sanatop Tix CZ 2001 Ochrann nátûr Sikagard 680 S Dilataãní spáry Systém Sikadur Combiflex Ochrana nerezov mi plechy tl. 3 mm Investor Povodí Vltavy, s. p., závod Dolní Vltava, Praha 5 Spolupracující firma Betvar, a. s., Praha 3 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004 17

M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE MATERIALS AND TECHNOLOGIES M ATE R I Á L O V Á B Á Z E O P R A V Î E L E Z O B E T O N O V C H K O N S T R U K C Í M A T E R I A L B A S E O F R E P A I R S O F R E I N F O R C E D C O N C R E T E S T R U C T U R E S V ÁCLAV P UMPR V pfiíspûvku jsou uvedeny obecné zásady formulace reprofilaãních materiálû pouïívan ch v souãasnosti pfii opravách po kozen ch Ïelezobetonov ch prvkû a konstrukcí, rovnûï jsou uvedeny v hody a nev hody pouïívání jednotliv ch typû hmot. U rozhodujících typû reprofilaãních materiálû je ukázáno jak m zpûsobem mûïe pfiídavek modifikujících slo- Ïek ovlivàovat vlastnosti v sledné kompozice. This paper outlines general principles of description of reprofiling materials currently in use in repairs of damaged RC elements and structures. Also, it is aimed to list pros and cons of employment of individual types of materials. Finally, it seeks to show how additives of modifying components can affect properties of the resulting compositions of the major types of reprofiling materials. V roba stavebních hmot, i stavebnictví jako takové, byla ve druhé polovinû 20. století nespornû a zásadním zpûsobem ovlivnûna pestrou kálou v robkû chemického prûmyslu a to jak na organické, tak anorganické bázi. Jejich posláním bylo a je v nejobecnûj ím slova smyslu, buì poskytnout klasick m stavebním materiálûm takové uïitné vlastnosti, které nemají, resp. mít nemohou, nebo tradiãní ãi klasické stavební materiály nahradit zcela. Oblast sanací a oprav Ïelezobetonov ch konstrukcí patfií právû mezi ty oblasti stavebnictví, jejichï rozvoj byl zcela jednoznaãnû vyuïíváním netradiãních materiálû a hmot podmínûn. Pfiípravky pro pfiedúpravu povrchu, antikorozní nátûry, adhezní mûstky, reprofilaãní hmoty, prostfiedky sekundární ochrany, curing agents atd., to v echno jsou skupiny produktû, jejichï v robní základnou jsou pfiedev ím materiály dodávané chemick m prûmyslem. Není schûdné se celou pestrou paletou tûchto hmot zab vat v pfiíspûvku detailnûji, a proto se pfiíspûvek bude vûnovat pouze skupinû tzv. reprofilaãních malt, jejich slo- Ïení, zásadám formulace a moïnostem zlep ení a modifikace jejich vlastností. V LASTNOSTI A ZÁSADY FORMULACE REPROFILAâNÍCH HMOT Opravu po kozené Ïelezobetonové konstrukce, pokud je provádûna v dobû, kdy je tû není ohroïena její statická únosnost, tj. konstrukce není zesilována, ale zabra- Àuje se koroznímu oslabování v ztuïe popfi. se jedná o uchování ãi obnovení esteticky pfiijatelného vzhledu konstrukce, pak takovou opravu mûïeme v souladu s Plumem nazvat opravou kosmetickou [1]. Praktická realizace takovéto opravy spoãívá v odstranûní nesoudrïného a nezdravého betonu, odrezení v ztuïe, v následné antikorozní ochranû v ztuïe a doplnûní odstranûn ch míst nov m materiálem, tzv. reprofilaci. Na vlastnosti reprofilaãních malt jsou kladeny rozmanité poïadavky, které mají v obecném slova smyslu zajistit pfiedev ím dlouhodobou trvanlivost opravy, zjednodu enû fieãeno nesmí dojít k oddûlení nanesené malty od podkladu a nesmí dojít k atmosférickému ãi koroznímu po kození reprofilaãní malty ani podkladního (opravovaného) betonu. Z faktorû, které trvanlivost opravy rozhodujícím zpûsobem ovlivàují, se jako dominantní ukázala b t tzv. pfiídrïnost (adheze) k podkladu, jejíï hodnota byla víceménû uzanãnû stanovena na minimální hodnotu 1,5 MPa v prostém tahu. Kromû pfiídrïnosti jako takové, dlouhodobou kompatibilitu reprofilaãní malty s podkladem pfiíznivû ovlivàuje modul pruïnosti malty, kter by mûl b t u reprofilaãních hmot vïdy niï í neï u opravovaného betonu. Dále je zfiejmé, a mnohaleté empirické zku enosti to jednoznaãnû potvrzují, Ïe soudrïnost s podkladem bude tím lep í, ãím bliï í bude koeficient teplotní a vlhkostní roztaïnosti reprofilaãní hmoty a podkladního betonu. Vedle tûchto aspektû musí reprofilaãní materiál splàovat i dal í poïadavky: podle okolností povûtrnostní odolnost (malá nasákavost, mrazuvzdornost, odpovídající parotûsnost popfi. vodotûsnost), resp. obecnû odolnost vûãi danému prostfiedí, jeho aplikace musí b t technicky schûdná a v neposlední fiadû jeho cena i cena aplikace musí b t pfiijatelná, minimální ãi Ïádné smr Èování po aplikaci. Splnûní v ech tûchto poïadavkû (snad s v jimkou cenov ch aspektû) s klasick mi cementovápenn mi ãi cementov mi maltami není snadné. Trvanlivost oprav proveden ch tûmito tradiãními materiály nebyla valná a zejména dosaïení pfiídrïnosti vy í neï 1,5 MPa se ukázalo z praktického hlediska jako velmi obtíïné. Proto se pro opravy a formulace reprofilaãních hmot poãala hledat alternativní fie ení. P OLYMERBETONY/ MALTY (PC) Pfii hledání materiálû vhodn ch pro opravy byla jiï koncem padesát ch a poãátkem edesát ch let upfiena pozornost stavebního v zkumu k organick m pryskyfiicím. Kompozitní materiály tvofiené polymerní matricí a plnivem jsou oznaãovány jako polymerbetony/malty (zkrácenû PC). V závislosti na sloïení vykazují polymerbetony fiadu mimofiádn ch vlastností, znichï b vá pfiedev ím uvádûno [2]: rychlé vytvrzení pfii teplotách v závislosti na sloïení od 18 do +40 C velmi dobrá adheze k vût inû silikátov ch povrchû v borná mrazuvzdornost nízká permeabilita pro vodu a agresivní roztoky dobrá chemická odolnost vysoké mechanické pevnosti Jako materiály pro opravy na ly polymerbetony nejprve uplatnûní pfii opravách leti tních ploch, betonov ch vozovek na dálnicích a v ude tam, kde se rozhodujícím zpûsobem uplatnila rychlost tvrdnutí a vysoké pevnosti. Jako pojivo bylo u polymerbetonû vyuïíváno rûzn ch pryskyfiic, napfi. na bázi metylmetakrylátu, styrenu a nenasycen ch polyesterov ch pryskyfiic. Nicménû zcela dominatní uplatnûní na ly ve stavební praxi polymerbetony na epoxidové bázi. Jako plnivo se do polymerbetonû pouïívá pfiedev ím kfiemenného písku vhodné granulometrie, dále vápenec, Ïula aj. Velikost zrna je volena v závislostí na tlou Èce pokládané vrstvy. Typické sloïení 18 B ETON TECHNOLOGIE KONSTRUKCE SANACE 3/2004