Táto problematika sa týka hlavne mostných konštrukcií a stavieb spojených s likvidáciou kalov, prípadne potravín. Tento príspevok by chcel naznačiť smery, ktorými je možné uberať sa pri konfrontácii s náročnými okrajovými podmienkami pri sanácii železobetónových konštrukcií. Súčasne by chcel upozorniť na nie celkom zjavné riziká korózie betónu.
Diagnostika a návrh riešenia
Pre úspešné vykonanie sanačného zásahu nestačí použitie kvalitného materiálu. Úspešný sanačný zásah je okrem iného podmienený dostatočnými znalosťami o konštrukcii. Tie by mali byť dodané stavebným a technickým prieskumom (diagnostikou). Stavebno-technický prieskum by mal vychádzať zo všeobecných technologických princípov materiálov použitých v súčasnej konštrukcii a rovnako aj z vonkajších účinkov, ktoré na danú konštrukciu pôsobia. To určuje typové zameranie a rozsah skúšok. Na základe vykonanej diagnostiky je navrhnuté riešenie, ktoré zodpovedá okrajovým podmienkam, použitým materiálom, pôsobiacim vonkajším účinkom. Je samozrejmé, že rozsah prieskumu je vždy prienikom technických potrieb a finančných prostriedkov. Nikdy by však nemala byť hlavným, alebo dokonca jediným kritériom cena. Práve dostatočné informácie o konštrukcii, spolu s technickou erudíciou projektanta (resp. osoby navrhujúcej sanačné opatrenia) umožňujú vykonať návrh tak, aby bol nielen ekonomicky zaujímavý, ale súčasne zaručoval dlhú životnosť.
Poškodenie betónovej plochy mrazom
Pokiaľ budeme hovoriť o zložitých okrajových podmienkach, myslíme tým hlavne málo mrazuvzdorný alebo nemrazuvzdorný podklad, nízku alkalitu cementového tmelu spôsobenú karbonatáciou, prípadne konštrukciu zasiahnutú chloridmi. Ďalej sa môže jednať o konštrukcie vystavené priamemu ataku k cementovému tmelu agresívnym médiám, alebo konštrukcie extrémne zaťažené, alebo dokonca preťažené. Náročné podmienky, ktorým je vystavený betón konštrukcie, majú samozrejme vplyv aj na materiály pre opravy betónových konštrukcií a na ich prepojení s týmto podkladom. Technologický postup opravy betónovej konštrukcie v náročných okolitých podmienkach tomu musí byť prispôsobený. Toto prispôsobenie zahŕňa voľbu vhodných materiálov, voľbu spôsobu adhézie nových materiálov k podkladu, šírku a poradie jednotlivých sanačných vrstiev a samozrejme predprípravu podkladu.
Poškodenie konštrukcie mrazom
Korózne prostredie
Aj zdanlivo normálne prostredie môže byť pre stavebné hmoty náročné až degradujúce a to v závislosti na celom množstve okrajových podmienok. Pokiaľ sa budeme venovať betónovým konštrukciám, je väčšina koróznych procesov závislých na prítomnosti vody. „Najideálnejším” stavom z hľadiska prítomnosti vody pre koróziu betónu je jeho nasýtenie cca zo 60 %. Prítomnosť vody a vzduchu je základom pre valnú väčšinu chemických reakcií, ktoré majú za dôsledok degradáciu cementom pojatých materiálov. Prestup vody do betónovej konštrukcie, prípadne k výstuži, je teda zásadný.
Základným koróznym procesom spojeným s vodou je vymývanie cementového tmelu. Ďalej sú betónové konštrukcie vystavené poškodeniu vplyvom pôsobenia mrazu a pri konštrukciách spojených s pozemnými komunikáciami aj chemických rozmrazovacích látok.
Poškodenie konštrukcie síranmi
Všeobecne známy proces karbonatácie je spôsobovaný reakciou cementového tmelu, resp. jeho minerálov, so vzdušným CO2. Ten je prítomný všade, kde je prítomný vzduch. Riziko karbonatácie je teda pri všetkých cementom spojených materiáloch bez povrchovej úpravy.
Bežne dochádza tiež k tomu, že sú konštrukcie vystavené pôsobeniu látok rozpustených vo vode a celá rada z nich môže pôsobiť agresívne na cementový tmel.
Posledným, avšak nezanedbateľným, faktorom pre realizáciu sanačného zásahu je teplota prostredia, kde sa sanačný zásah vykonáva. Pri nízkych teplotách môže použitie správnych materiálov skrátiť technologické časy realizácie, v niektorých prípadoch dokonca môžu byť jediným možným riešením.
Poškodenie konštrukcie pôsobením mrazu a chemickými vplyvmi
Postup sanácie
Štandardný postup klasického sanačného zásahu na železobetónových konštrukciách, za predpokladu predchádzajúceho stavebného a technického prieskumu, zahŕňa dokonalé očistenie podkladu (predpríprava podkladu), očistenie a prípadné doplnenie výstuže, ošetrenie výstuže, vykonanie adhéznej vrstvy a nakoniec obnovenie krycej vrstvy nad výstužou. Záverom môže byť povrchová úprava konštrukcie, ktorá zaistí vyššiu odolnosť konštrukcie proti vplyvom prostredia.
Stĺp poškodený chemickými vplyvmi
Pred úpravou podkladu
Pokiaľ je možné podklad aj výstuž očistiť bez toho, aby došlo k uvoľneniu výstuže v celom obvode, nie je vo vykonaní sanačného zásahu problém. Rovnako tiež pri relatívne bežnom poškodení podkladu vplyvom okolitých médií ako je karbonatácia, alebo vyplavenie cementového tmelu, nie je potrebný žiadny špeciálny prístup. Pre zaistenie adhézie je možné vykonať iba dostatočné prevlhčenie podkladu (ak je dostatočne súdržný), alebo použitie adhézneho mostíka pre spevnenie podkladu a zlepšenie jeho lepivosti.
Naopak, pokiaľ je podklad nesúdržný vplyvom extrémnej straty väzných schopností spojiva, je potrebné použiť špeciálne postupy. Tými sú napríklad spevnenie podkladu pomocou injektáže epoxidovými živicami, v extrémnych prípadoch aj reprofilácia pomocou plast mált (mált so spojivom z epoxidovej živice).
Skladovanie hnojív
Pokiaľ je podklad zasiahnutý roztokmi solí, ktoré majú vplyv na koróziu betónu, alebo výstuže, ktorými sú hlavne chloridy, ale aj sírany a uhličitany, je potrebné zaistiť adhéziu reprofilačných mált k existujúcej konštrukcii pomocou mechanického prikotvenia. Prikotvenie je realizované pomocou naviazania oceľovej sieťky na tŕne zakotvené dostatočne hlboko do podkladu. Podľa našich skúseností je dostatočná oceľová sieťka na výstuž ARMOBET s okami 40 × 40 mm a hrúbkou drôtu 2 mm. Táto výstužná sieťka umožňuje mechanické prikotvenie reprofilácie k podkladu, ale súčasne je dostatočne flexibilná pre tvarovanie aj na zložitejších konštrukčných prvkoch. Rovnaký postup je potrebné zvoliť aj pri opravách existujúcich exteriérových konštrukciách z betónu, ktorý neodoláva pôsobeniu mrazu a chemických rozmrazovacích látok. Pri mechanickom kotvení dôjde k vytvoreniu „samonosnej vrstvy”, ktorej prídržnosť nie je závislá na adhézii k podkladu, ktorý nespĺňa potrebné kritériá.
Konštrukcia vystavená síranom a dusičnanom
Použitie špeciálnych materiálov
Náročné prostredie si logicky vyžaduje špeciálne materiály. Nie vždy tomu tak je a nie vždy sú tiež vhodné materiály použité naschvál napr. z finančných dôvodov. V mnohých prípadoch sa jedná iba o nízku informovanosť.
Ako bolo popísané aj vyššie, veľká väčšina koróznych procesov súvisí s prítomnosťou vody v konštrukcii. V železobetónovej konštrukcii je hlavným nosným prvkom betónová výstuž. Tá je chránená proti korózii alkalitou cementovej matrice, pokiaľ alkalita cementovej matrice klesne pod hodnotu 9,6 pH, nie je výstuž v betóne chránená (pasivovaná) a je umožnená korózia výstuže aj bez povrchových defektov krycej vrstvy nad výstužou. Rovnako je to aj v prípade, že pasivácia výstuže je dostatočná, ale v železobetónovej konštrukcii je prítomnosť nadlimitného množstva chloridových ióntov. V takomto prípade sú len dve možnosti. Prvá predstavuje vybúranie a nahradenie celého konštrukčného prvku. Druhá možnosť je eliminácia prístupu vlhkosti k výstuži. Tým je zabránené v jej korózii. Najjednoduchšou metódou je použitie materiálov MONOCRETE MONOMIX XP TH, alebo WATERFIX XP TH obsahujúcich kryštalizačné prísady XYPEX. V kombinácii s vyššie popísaným mechanickým kotvením je tento technologický postup ideálnym riešením. Ďalšou možnosťou je vykonanie povrchovej úpravy, ktorá však nie je tak elegantná a ani je tak ekonomická.
Konštrukcia pred opravou
Pre aplikáciu v prostrediach so zvýšeným výskytom síranov je vhodné použiť materiály, ktoré so síranmi nereagujú a nedochádza k ich korózii. Jedná sa hlavne o materiály , ktorých spojivom je špeciálny, korózii odolný, druh cementu. Je možné tiež použiť sírany vzdorné cementu, ale ako účinnejšie a univerzálnejšie sa javí použitie materiálov s cementmi na báze syntetických slinkových materiálov. Jedná sa o cementy obsahujúce iba alitické (C3S) slínkové minerály. Síranová korózia prebieha hlavne medzi síranovými iónmi a C2S (dicalciumsilikát) a C3A (tricalciumaluminát). Skutočnosť, že synteticky vyrobený cement neobsahuje ani C2S, ani C3A, zaručuje vysokú odolnosť voči pôsobeniu síranov. Podrobnejšie bola táto skutočnosť popísaná v [1].
Viditeľná sieťka zaisťujúca mechanické prikotvenie reprofilácie
Vedľajšou výhodou je rýchlosť daného materiálu. Jedná sa o zvýšený nábeh pevností v dôsledku chýbajúcej belitickej fázy. To umožňuje použitie týchto cementom spojených materiálov v prostredí s nízkou teplotou. Pri použití v podzemných stavbách ako sú kanalizačné stoky [2], kolektory apod., je rýchly nábeh pevnosti potrebou. Dôvodom je jednak potreba krátkych odstávok úsekov podzemných stavieb, ale súčasne aj ovplyvnenie hydratačnej reakcie cementu teplotami blížiacimi sa k 5 °C. Rýchlejší nábeh pevností je spojený s dramatickejším vývojom hydratačného tepla a tým aj s kvalitnejším prevedením sanačného zásahu. Bežné materiály by mohli mať problém nielen s rýchlosťou opráv, ale v extrémnych prípadoch aj celkovými vlastnosťami, ktoré sú štandardom v laboratórnych podmienkach. Jedná sa o materiály rady MONOCRETE rapid a to ako aj s kryštalizačnou prísadou, tak aj bez nej.
Finalizácia povrchu konštrukcie
Záver
Ambíciou tohto článku nie je detailný popis jednotlivých metód sanačného zásahu. Dôležitá je skutočnosť, že špeciálne podmienky vyžadujú špeciálny prístup, ktorý zahŕňa teoretickú prípravu, vhodnú voľbu spôsobu sanácie aj vhodnú voľbu materiálu. Jedná sa o jednoduché postupy, ktoré je iba potrebné viesť v pamäti.
Konštrukcia po oprave
Literatura
[1] Pumpr V., Vávra Z.: Rychlovazná správková malta pro opravy betonových konstrukcí v nepříznivých podmínkách; Sanace a rekonstrukce staveb 2006, ISBN 80-02-01866-4.
[2] Pumpr V., Vávra Z., Dohnálek P., Chabr J.: Rychlovazné materiály pro opravy železobetonových konstrukcí v nepříznivých podmínkách; Konference Sanacie 2009, ISBN 978-80-227- 3215-4.
[3] Matoušek M., Drochytka R.: Atmosférická koroze betonů; ISBN 80 – 902558-0-9.
[4] Dobrý O., Palek L.: Koroze betonu ve stavební praxi; SNTL 1988.
