Sanace železobetonu v chemicky náročném prostředí – metody a možnosti

Autor: Ing. Zdeněk Vávra, Ing. Pavel Dohnálek, Ph.D. Zdroj: Stavebnictví a interiér 9/2011 Fotografie: Archiv firmy Kontakt: Betosan s.r.o.

Sanace železobetonu je v současné době věcí, kterou lze považovat za zaběhnutou a v okruhu odborné veřejnosti za známou alespoň v základních obrysech. Obecné postupy však nemusí vést k zcela správnému výsledku, pokud prostředí, kterému je ať už původní konstrukce, nebo konstrukce opravená, vystavena, zahrnuje látky poškozující cementový tmel, případně mají schopnost poškozovat výztuž betonu bez zjevného poškození povrchu. Technické informace k výrobkům 1) MONOCRETE MONOMIX XP TH (technický list ke stažení)

Tato problematika se týká zejména mostních konstrukcí a staveb spojených s likvidací kalů, případně potravin. Tento příspěvek by chtěl naznačit směry, kterými je možné se ubírat při konfrontaci s náročnými okrajovými podmínkami při sanaci železobetonových konstrukcí. Současně by chtěl upozornit na ne zcela zjevná rizika koroze betonu.

Diagnostika a návrh řešení

Pro úspěšné provedení sanačního zásahu nestačí použití kvalitního materiálu. Úspěšný sanační zásah je mimo jiné podmíněn dostatečnými znalostmi o konstrukci. Ty by měly být dodány stavebně technickým průzkumem (diagnostikou). Stavebně technický průzkum by měl vycházet z obecných technologických principů materiálů použitých ve stávající konstrukci a stejně tak z vnějších účinků, které na danou konstrukci působí. To určuje typové zaměření a rozsah zkoušek. Na základě provedené diagnostiky je navrženo řešení, které odpovídá okrajovým podmínkám, použitým materiálům, působícím vnějším účinkům. Je samozřejmé, že rozsah průzkumu je vždy průnikem technických potřeb a finančních prostředků. Nikdy by však neměla být hlavním, nebo dokonce jediným kritériem cena. Právě dostatečné informace o konstrukci, spolu s technickou erudicí projektanta (resp. osoby navrhující sanační opatření) umožňují provést návrh tak, aby byl nejen ekonomicky zajímavý, ale současně zaručoval dlouhou životnost.

Poškození betonové plochy mrazem

Pokud budeme hovořit o složitých okrajových podmínkách, myslíme tím zejména málo mrazuvzdorný nebo nemrazuvzdorný podklad, nízkou alkalitu cementového tmelu způsobenou karbonatací, případně konstrukci zasaženou chloridy. Dále se může jednat o konstrukce vystavené přímému ataku k cementovému tmelu agresivním médiím, nebo konstrukce extrémně zatížené, nebo dokonce přetížené. Náročné podmínky, kterým je vystaven beton stávající konstrukce, mají samozřejmě vliv i na materiály pro opravy betonových konstrukcí a na jejich propojení s tímto podkladem. Technologický postup opravy betonové konstrukce v náročných okolních podmínkách tomu musí být přizpůsoben. Toto přizpůsobení zahrnuje volbu vhodných materiálů, volbu způsobu adheze nových materiálů k podkladu, šíři a pořadí jednotlivých sanačních vrstev a samozřejmě předpřípravu podkladu.

Poškození konstrukce mrazem

Korozní prostředí

I zdánlivě normální prostředí může být pro stavební hmoty náročné až degradující a to v závislosti na celé řadě okrajových podmínek. Pokud se budeme věnovat betonovým konstrukcím, je většina korozních procesů závislá na přítomnosti vody. „Nejideálnějším” stavem z hlediska přítomnosti vody pro korozi betonu je jeho nasycení cca z 60 %. Přítomnost vody a vzduchu je základem pro valnou většinu chemických reakcí, které mají za důsledek degradaci cementem pojených materiálů. Prostup vody do betonové konstrukce, případně k výztuži, je tedy zásadní.

Základním korozním procesem spojeným s vodou je vymývání cementového tmelu. Dále jsou betonové konstrukce vystaveny poškození vlivem působení mrazu a u konstrukcí spojených s pozemními komunikacemi i chemických rozmrazovacích látek.

Poškození konstrukce sírany

Obecně známý proces karbonatace je způsobován reakcí cementového tmelu, resp. jeho minerálů, se vzdušným CO₂. Ten je přítomný všude, kde je přítomný vzduch. Riziko karbonatace je tedy u všech cementem pojených materiálů bez povrchové úpravy.

Běžně dochází rovněž k tomu, že jsou konstrukce vystaveny působení látek rozpuštěných ve vodě a celá řada z nich může působit agresivně na cementový tmel.

Posledním, ovšem nezanedbatelným, faktorem pro realizaci sanačního zásahu je teplota prostředí, kde se sanační zásah provádí. Při nízkých teplotách může použití správných materiálů zkrátit technologické doby provádění, v některých případech dokonce mohou být jediným možným řešením.

Poškození konstrukce působením mrazu a chemickými vlivy

Postup sanace

Standardní postup klasického sanačního zásahu na železobetonových konstrukcích, za předpokladu předešlého stavebně technického průzkumu, zahrnuje dokonalé očištění podkladu (předpříprava podkladu), očištění a případné doplnění výztuže, ošetření výztuže, provedení adhezní vrstvy a konečně obnovení krycí vrstvy nad výztuží. Závěrem může být povrchová úprava konstrukce, která zajistí vyšší odolnost konstrukce proti vlivům prostředí.

Sloup poškozený chemickými vlivy

Předúprava podkladu

Pokud lze podklad i výztuž očistit, aniž by došlo k uvolnění výztuže v celém obvodu, není v provedení sanačního zásahu problém. Stejně tak při relativně běžném poškození podkladu vlivem okolních médií jako je karbonatace, nebo vyplavení cementového tmelu, není nutný žádný speciálnější přístup. Pro zajištění adheze lze provést buď pouze dostatečné provlhčení podkladu (je–li dostatečně soudržný), nebo použití adhezního můstku pro zpevnění podkladu a zlepšení jeho lepivosti.

Naopak, pokud je podklad nesoudržný vlivem extrémní ztráty vazných schopností pojiva, je nutné použít speciální postupy. Těmi jsou např. zpevnění podkladu pomocí injektáže epoxidovými pryskyřicemi, v extrémních případech i reprofilace pomocí plast malt (malt s pojivem z epoxidové pryskyřice).

Skladování hnojiv

Pokud je podklad zasažen roztoky solí, které mají vliv na korozi betonu, nebo výztuže, jako jsou zejména chloridy, ale i sírany a uhličitany, je nutné zajistit adhezi reprofilačních malt ke stávající konstrukci pomocí mechanického přikotvení. Přikotvení je realizováno pomocí navázání ocelové síťky na trny zakotvené dostatečně hluboko do podkladu. Podle našich zkušeností je dostatečná ocelová výztužná síťka ARMOBET s oky 40 × 40 mm a tloušťkou drátu 2 mm. Tato výztužná síťka umožňuje mechanické přikotvení reprofilace k podkladu, ale současně je dostatečně flexibilní pro tvarování i na složitějších konstrukčních prvcích. Stejný postup je nutné zvolit i při opravách stávajících exteriérových konstrukcí z betonu, který neodolává působení mrazu a chemických rozmrazovacích látek. Při mechanickém kotvení dojde k vytvoření „samonosné vrstvy”, jejíž přídržnost není závislá na adhezi k podkladu, který nesplňuje potřebná kritéria.

Konstrukce vystavené síranům a dusičnanům

Použití speciálních materiálů

Náročné prostředí logicky vyžaduje speciální materiály. Ne vždy tomu tak je a ne vždy jsou nevhodné materiály použity schválně např. z finančních důvodů. V mnoha případech se jedná o malou informovanost.

Jak bylo výše popsáno, valná většina korozních procesů souvisí s přítomností vody v konstrukci. V železobetonové konstrukci je hlavním nosným prvkem betonářská výztuž. Ta je v chráněna proti korozi alkalitou cementové matrice, pokud alkalita cementové matrice klesne pod hodnotu 9,6 pH, není výztuž v betonu chráněna (pasivována) a je umožněna koroze výztuže i bez povrchových defektů krycí vrstvy nad výztuží. Stejně je tomu i v případě, že pasivace výztuže je dostatečná, ale v železobetonové konstrukci je přítomno nadlimitní množství chloridových iontů. Řešením takového jsou pouze dvě možnosti. První představuje vybourání a nahrazení celého konstrukčního prvku. Druhou variantou je eliminace přístupu vlhkosti k výztuži. Tím je bráněno její korozi. Nejjednodušší metodou je použití materiálů MONOCRETE MONOMIX XP TH, nebo WATERFIX XP TH obsahujících krystalizační přísady XYPEX. V kombinaci s výše popsaným mechanickým kotvením je tento technologický postup ideálním řešením. Další možností je provedení povrchové úpravy, která ovšem není tak elegantní a ani není tak ekonomická.

Konstrukce před opravou

Pro aplikace v prostředích se zvýšeným výskytem síranů je vhodné použít materiály, které se sírany nereagují a nedochází k jejich korozi. Jedná se zejména o materiály, jejichž pojivem je speciální, korozi odolný, druh cementu. Lze použít síranu vzdorné cementy, ale jako účinnější a universálnější se jeví použití materiálů s cementy na bázi syntetických slínkových minerálů. Jedná se o cementy obsahující pouze alitické (C3S) slínkové minerály. Síranová koroze probíhá zejména mezi síranovými ionty a C2S (dicalciumsilikát) a C3A (tricalciumaluminát). Skutečnost, že synteticky vyrobený cement neobsahuje ani C2S, ani C3A, zaručuje vysokou odolnost vůči působení síranů. Podrobněji tato skutečnost byla popsána v [1].

Viditelná síťka zajišťující mechanické přikotvení reprofilace

Vedlejší výhodou je rychlost daného materiálu. Jedná se o zvýšený náběh pevností v důsledku chybějící belitické fáze. To umožňuje použití těchto cementem pojených materiálů v prostředí s nízkou teplotou. Při použití v podzemních stavbách jako jsou kanalizační stoky [2], kolektory apod., je rychlý náběh pevností nutností. Důvodem je jednak potřeba krátkých odstávek úseků podzemních staveb, ale současně i ovlivnění hydratační reakce cementu teplotami blížícími se k 5 °C. Rychlejší náběh pevností je spojen s dramatičtějším vývojem hydratačního tepla a tím i s kvalitnějším provedením sanačního zásahu. Běžné materiály by mohly mít problém nejen s rychlostí oprav, ale v extrémních případech i celkovými vlastnostmi, které jsou standardem v laboratorních podmínkách. Jedná se o materiály řady MONOCRETE rapid a to jak s krystalizační přísadou, tak bez ní.

Finalizace povrchu konstrukce

Závěr

Ambicí tohoto článku není detailní popis jednotlivých metod sanačního zásahu. Důležitá je skutečnost, že speciální podmínky vyžadují speciální přístup, který zahrnuje teoretickou přípravu, vhodnou volbu způsobu sanace i vhodnou volbu materiálu. Jedná se o jednoduché postupy, které je pouze potřeba vést v patrnosti.

Konstrukce po opravě

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.

Kontakty:
Betosan s.r.o.
Na Dolinách 23, 147 00 Praha 4
Tel.: +420241 431 212
Fax: +420241 431 215
E-mail: prahabetosan.cz

Diskuze a dotazy

Nejnovější články ze stejného zdroje

• Sanace železobetonu v chemicky náročném prostředí – metody a možnosti
• Jemnozrnné materiály nejen pro opravu povrchu konstrukcí
• Hydroizolace na bázi MS polymerů a jejich použití v praxi
• Zajištění vodotěsnosti průmyslových podlah
• Sanace železobetonu v chemicky náročném prostředí

Beton, maltové směsi a omítky

Barevné betony umožňují naplnit vize moderní architektury

1. 5. 2012 | Českomoravský beton, a.s. (Stavebnictví a interiér 4/2012)

Skupina Českomoravský beton rozšířila své produktové portfólio o lehce zpracovatelné betony s obsahem barevných pigmentů COLORCRETE^® a lité cementové potěry CEMFLOW^® Look, které jsou ideálním východiskem pro řešení barevných pohledových betonových ploch.

Bez reakcí čtenářů, 0 hlasů

Kvalitní malty pro zdění i omítání

12. 4. 2012 | Ing. arch. Jiří Šrámek, Ing. Tomáš Drašnar (Stavebnictví a interiér 3/2012)

MULTIBAT PLUS od společnosti Lafarge Cement, a.s. je maltovinové pojivo určené pro staveništní přípravu vysoce kvalitních malt pro zdění i pro omítání. Díky svému univerzálnímu použití nalézá uplatnění jak na dodavatelsky řešené bytové i další výstavbě, tak na malých stavbách a rekonstrukcích prováděných svépomocí.

Bez reakcí čtenářů, 0 hlasů

Capatect Carbon pro odolné fasády

13. 3. 2012 | RNDr. Jiří Hejhálek (Stavebnictví a interiér 6/2011)

Tenké kontaktní omítky v zatepleních ETICS čelí často extrémním a rychlým teplotním změnám. Přímé zimní slunce je může během několika minut rozpálit na 45 °C, i když teploměr ukazuje ve stínu hluboko pod nulu. Následně se objevují praskliny, fasáda degraduje a klesá životnost i účinnost zateplení. Čím tmavší odstín fasády, tím je problém nápadnější. Řešením je Capatect Carbon.

Bez reakcí čtenářů, 4 hlasy

Sádrové a vápenosádrové omítky Cemix

22. 11. 2011 | Archiv firmy (Stavebnictví a interiér 10/2011)

Realizátoři stavebních úprav z řad odborníků i laiků začínají v dnešní době objevovat výjimečné vlastnosti sádrových omítek, které zcela splňují požadavky moderního stavebnictví. CEMIX, tradiční výrobce stavebních materiálů v České republice, ve svém sortimentu již několik let nabízí CEMIX Sádrovou omítku, CEMIX Vápenosádrovou omítku a CEMIX Sádrovou stěrku.

Bez reakcí čtenářů, 1 hlas