Konstrukcje betonowe, utrzymanie i remont

G.nther Ruffert - Tłumaczył Andrzej Machalski

1. Wiadomo ci ogólne
Stosownie do przepisów budowlanych, budowle nale y tak wykonywa i utrzymywa , aby
nie powstało niebezpiecze stwo dla ludzi i rzeczy. Przestrzeganie reguł techniki budowlanej
gwarantuj cych wymagane bezpiecze stwo, jest w normalnym przypadku sprawdzane przed
rozpocz ciem, podczas wykonywania i po uko czeniu przedsi wzi cia budowlanego - przez
ró ne upowa nione do tego placówki. Wprawdzie po zako czeniu budowy, według
przepisów budowlanych ju nie jest wymagana periodyczna kontrola - z wyj tkiem budowli
komunikacyjnych - to jednak wła ciciel budowli jest prawnie odpowiedzialny za jej
utrzymanie wykluczaj ce jakiekolwiek niebezpiecze stwo.

Wskazówki praktyczne
W przypadku wad (usterek) betonu, jakie dzisiaj podlegaj naprawie, cz sto chodzi nie o
odosobnione wady, lecz o zmniejszon jako całej konstrukcji.

Przy ka dej szkodzie wyst puj cej w danej konstrukcji elbetowej nale y zbada jej mo liwy
wpływ na ogóln stateczno konstrukcji - przez rzeczoznawc in yniera-projektanta, nawet
wtedy, gdy widoczne szkody nie dotycz stateczno ci.

2. Uszczelnianie rys w budowlach wodnych z betonu

Beton jest w szerokim zakresie stosowany do zatrzymywania wody naporowej działaj cej na
budowl (tzw. białe wanny), albo te do tworzenia zbiorników na wod (baseny plywackie,
zbiorniki wody pitnej). Wodoszczelno jest jednak w nich zachowana dopóty, dopóki w
betonie nie pojawi si rysy. W takim wypadku cz sto nie jest konieczne, aby rysa
przebiegala przez cał grubo ciany. Do wyst powania nieszczelno ci cz sto ju wystarcza,
gdy rysa siega do zbrojenia, gdy woda wtedy szuka sobie drogi wzdłu pustek i raków w
zwartej strukturze betonu, najcz ciej zdarzaj cych si wokół pr tów zbrojeniowych. Wtedy
woda mo e wyj gdzie na zewn trz. Je eli w rezultacie u ytkowania lub napr e własnych
dojdzie do powstania rys, wówczas w celu odzyskania wodoszczelno ci nale y przeprowadzi
stosowne zabiegi uszczelniaj ce w strefie rysy.

Jest to naturalnie zjawisko tak e i wtedy (a nawet najcz ciej wtedy), gdy zjawi si rysy w
wannach i zasobnikach, ktore słu do ochrony wody gruntowej i gleby przed przedostaniem
si cieczy zawieraj cej produkcyjne odpady przemysłowe itp.

Wskazówki praktyczne
Przy uszczelnianiu rys w tego rodzaju budowlach wa ne jest, czy rysa ma by uszczelniana
od strony wody czy te z przeciwnej strony. Je eli jest dostateczny dost p od strony wody, to
najpewniejszym i najta szym rozwi zaniem b dzie zało enie uszczelniaj cego paska folii lub
te nało enie powłoki nakrywaj cej rys Je li jednak uszczelnianie jest mo liwe tylko od
drugiej strony, to z reguły w gr wchodzi tylko wtłaczanie ywic iniekcyjnych, a w
ograniczonym zakresie równie zawiesin cementowych.

Wtłaczanie ywic iniekcyjnych
Przy małych szeroko ciach rys (poni ej 1 mm), lub gdy silny napór wody wymaga bardzo
krótkiego czasu twardnienia, do iniekcji s stosowane ró norodne tworzywa sztuczne.

Poniewa aby wypełnienie mogło przenosi siły z reguły musi by ono w znacznej cz ci
(około 80 %) wypełnione wysokowytrzymał ywic epoksydow . W przypadku wtłaczania
uszczelniaj cego wymagane wypełnienie powinno praktycznie wynosi 100 %, gdy inaczej
woda b dzie sobie szuka drogi obok wypełnienia. Tak wysoki stopie wypełnienia, przede
wszystkim w przypadku wilgotnych rys, mo na osi gn jedynie przy u yciu ywic
poliuretanowych (PUR), które spr y cie twardniej tak e w obecno ci wilgoci, a ponadto
przy twardnieniu powi kszaj swoj obj to przez pobieranie wody z otoczenia. W praktyce
do uszczelniaj cego wtłaczania w rys nadaj si prawie wył cznie dwuskładnikowe ywice
poliuretanowe, które oprócz wła ciwo ci niezb dnych do prawidłowego wtłaczania, jak niska
lepko i wysoka zdolno podci gania kapilarnego, wykazuj jeszcze kilka dodatkowych
zalet, wynikaj cych z postawionego im zadania jako uszczelniacza.

Przy silniejszym naporze wody stosuje si pianki poliuretanowe, tzw. stopery wody, w
których składniki ywicy przy kontakcie z wod reaguj intensywnym zwi kszeniem
obj to ci. Poniewa wielkie pory tego spieniaj cego si tworzywa przy utrzymuj cym si
naporze wody ulegaj potem zniszczeniu lub te staj si przepuszczalne dla wody, metoda ta
słu y jedynie jako wst pne uszczelnienie przeciwko silnemu naporowi wody. Gdy tylko
przepływ wody zostanie zatrzymany dzi ki wst pnej iniekcji tych ywic, dokonuje si
ostatecznej iniekcji uszczelniajacej za pomoc stabilnych typów ywic epoksydowych,
poliuretanowych lub te akrylowych.

Wtłaczanie w rys zawiesin cementowych
Zawiesiny cementowe tworz po stwardnieniu sztywne, pod wzgl dem odkształcalno ci
zachowuj ce si bardzo podobnie jak beton, zamkni cie drogi przepływu wody. Maj one
uzasadnienie tylko tam, gdzie rysa powstała wskutek jednorazowego przekroczenia
wytrzymało ci materiału budowlanego na rozci ganie. Przy uszczelnianiu za pomoc
zawiesin cementowych trzeba pami ta , e przy zwykle wyst puj cych współczynnikach w/c
(ponad 1,0) tylko cz

wody zarobowej zostaje zu yta na hydratacj , tak, e wskutek

sedymentacji dochodzi jedynie do cz ciowego wypełnienia i drogi przepływu wody cz sto
pozostaj otwarte. Problemu tego mo na w du ej mierze unikn dzi ki ostatnio
wprowadzonym na rynek cementowym rodkom iniekcyjnym, w których zawarto wody za
spraw domieszek chemicznych daje si utrzyma na niskim poziomie, a ponadto zawieraj
mikrocementy (cementy o skrajnie wysokim stopniu zmielenia). Problemem nadal jednak
pozostaje szybkie odci ganie wody przez otaczaj cy beton. Wskutek tego mo e doj do
zatkania górnych stref rysy i wtedy do ni ej poło onych stref masa iniekcyjna nie mo e ju
dotrze . Poniewa spoiwa hydrauliczne potrzebuj pewnego czasu do zwi zania, ich u ycie
przeciwko wodzie naporowej nie jest mo liwe.

Z drugiej strony, rodki iniekcyjne na bazie cementu nie tylko s znacznie ta sze od ywic
sztucznych, ale w zastosowaniu s niewra liwe na obecno wilgoci, poniewa w
przeciwie stwie do ywic epoksydowych (przewa nie u ywanych do iniekcji przenosz cych
siły), których twardnienie bywa znacznie zakłócane przez wilgo , hydrauliczne spoiwo
cementowe nawet wymaga wody do swego stwardnienia. Równie materiały cementowe
mog by wstrzykiwane nawet jeszcze przy wyra nie niskich temperaturach - praktycznie do
0 !C, podczas gdy najni sza temperatura dla robót z ywicami epoksydowymi wynosi około 8
!C. W wi kszo ci wypadków podczas robót uszczelniaj cych, iniekcje cementowe s jedynie
stosowane w razie potrzeby wypełniania istniej cych wi kszych pustek i raków w betonie.

3. Ochrona katodowa przed korozj

Ochrona stali przed korozj w alkalicznym betonie opiera si na tym, e przy wska niku pH
pomi dzy 9 a 13, na powierzchni stali tworzy si mikroskopijnie cienka błona tlenkowa, która
zapobiega uchodzeniu z metalu jonów elaza i tym samym uniemo liwia powstawanie rdzy.

Ochron stali zbrojeniowej przed korozj umo liwia ochrona katodowa przed korozj .
Korozja nast puje wskutek wymiany jonów, jest wi c procesem elektrochemicznym. Aby
zapobiec spowodowanemu przez to procesowi rozpuszczania si metalu, do betonu mocuje
si kratk metalow działaj c jako anoda, poł czon w dostatecznie wielu miejscach ze
znajduj cymi si w betonie i działaj cymi jako katoda pr tami zbrojeniowymi. System ten
jest poddawany zewn trznemu działaniu pr du stałego o niewielkim nat eniu, a wi c
sztucznie powstaje napi cie skierowane przeciwko wyst puj cemu przy korozji strumieniowi
elektronów. Zamocowana kołkami kratka z drutu (pod uwag mo na bra tylko metale stoj ce
wy ej od elaza w elektrolitycznym szeregu napi ciowym, a wi c na przykład druty
miedziane lub tytanowe powleczone tlenkami metali szlachetnych) nast pnie zostaje pokryta
zapraw cementow lub betonem natryskowym.

Wskazówki praktyczne
Metoda ta nadaje si tylko w wyj tkowych wypadkach, głównie do ochrony elementów

elbetowych, nara onych na działanie soli do tajania lodu.

4. Iniekcje ze sztucznych ywic

Iniekcji z ywic sztucznych dokonuje si w celu wypełnienia (pod ci nieniem) pustek w
betonie, w szczególno ci rys. Zale nie od zadania remontowego, u ywa si przy tym albo

ywic epoksydowych, których wytrzymało w stanie stwardniałym wykracza ponad zwykłe

wytrzymało ci betonu i które s stosowane przede wszystkim do poł cze zdolnych do
przenoszenia siły, albo te spr yste ywice poliuretanowe, stosowane głównie do celu
uszczelniania.

Zasadniczo przed ka dym wypełnianiem rys powinno si trwale usun ich przyczyn . Po
zlikwidowaniu takiej przyczyny, na przyklad przez wzmocnienie konstrukcji, wbudowanie
kotew spr aj cych itd. nale y sprawdzi , czy rys nale y tylko zamkn czy te wypełni
tak, aby była zdolna do przenoszenia sił.

Je eli rysa zagroziła stateczno ci budowli, to nale y przeprowadzi wtłaczanie materiału aby
uszczelnienie było zdolne do przenoszenia sił.

Wskazówki praktyczne
Wciskanie ywicy pod ci nieniem wymaga odpowiednich ko cówek (rurek) tłocznych
(pakerów). Do wtłaczania ywic pod ci nieniem słu dwa ró ne rodzaje pakerów.

5. Kotwy iniekcyjne
Zadaniem kotew jest zwi zanie lu nych warstw gruntu z mocnymi strukturami otaczaj cymi,
a tak e mocne zespolenie pop kanych cz ci murów. Kotwy o odpowiedniej długo ci
wwierca si we wzmacnian struktur gruntow lub w ł czone cz ci muru. Tam si je ł czy
z otaczaj cym materiałem przez iniekcj z twardniej cego spoiwa, nast pnie ustala przez
nasadzone na ko cach "płyty kotwi ce". Cz sto kotwy wst pnie spr a si .
Spotyka si dwa typy kotw iniekcyjnych: 1) kotwy z zastosowaniem tłoczenia, 2)
samowierc ce kotwy iniekcyjne.

6. Zawiesiny koloidalne

Definicja
Iniekcje z zawiesin cementowych s stosowane przede wszystkim do wzmacniania lu nych
skał, do zabezpieczaj cego uszczelniania dawnych wysypisk odpadów oraz do wypelniania
rys w konstrukcjach betonowych i murowych.

Spotyka si tutaj nadaj ce si do iniekcji zawiesiny cementowe lub wapienno-pucolanowe,
które przez przygotowanie w wysokoobrotowych mieszarkach specjalnych nabrały
szczególnych, koloidalnych wła ciwo ci.

Je eli cement o wysokim rozdrobnieniu wymiesza si z wod , powstaje zawiesina.

Aby otrzyma zawiesin bardziej rozpływow i stabilizuj c , mieszanin wodno-cementow
rozbija si w specjalnych mieszarkach o wysokiej pr dko ci obrotowej (do 1000 obrotów na
minut ). Przez wyst puj ce przy tym wielkie siły cinaj ce i tarcia nast puje lepsze
udost pnienie i zwil enie cz stek cementowych. Dochodzi wtedy o wiele szybciej do
tworzenia si elu i powstaje stabilna zawiesina. Mieszanina uzyskana t metod nazywa si
zawiesin koloidaln .

Po dodaniu piasku powstaje mietanopodobna, dobrze rozpływaj ca si zaprawa, doskonale
nadaj ca si do wtłaczania. Koloidalne zawiesiny cementowe stosuje si przede wszystkim do
wzmacniania murów zabytkowych budynków.

Wskazówki praktyczne
Wtłoczona zaprawa cementowa wypełnia pustki daj ce si osi gn i po stwardnieniu
wzmacnia cał struktur muru. Przy tym z reguły wcale nie jest potrzebna wytrzymało
kamienia cementowego kilkakrotnie przekraczaj ca wytrzymało starego muru (starej
zaprawy). Przeciwnie, taki stosunek wytrzymało ci mo e nawet oddziała negatywnie, m.in. z
powodu odmiennego odkształcania si . Schudzenie zawiesiny wtłaczanej piaskiem mo e
znowu znacznie zredukowa rozpływno wtłaczanego materiału, tak, e drobniejsze
kanaliki b d nie do osi gni cia. Dalej, powstaje gro ba, e w rezultacie wprowadzenia
znacznej ilo ci wody - niezb dnej dla rozpływno ci zawiesiny - powstan nowe szkody.
Literatura
FAGERLUND G.: Trwało konstrukcji betonowych. Arkady, Warszawa 1997.

CI LEWSKI Z.: Utrzymanie konstrukcji elbetowych. ITB, Warszawa 1997.

BADZONG: Zustandsanalyse an Betonbauwerken (Analiza stanu konstrukcji betonowej).
Schweizer Baublatt 99(89).
JUNGWIRTH: Elektrochemische Schutzverfahren f.r Stahlbetonbauwerke aus der Sicht der
Praxis (Metoda ochrony elektrochemicznej konstrukcji elbetowych z punktu widzenia
praktyki); 2. Fachtagung Betoninstandsetzung, Institut f.r Baustofflehre und Materialpr.fung
M.nchen.
KN-FEL D.: Stichwort Baustoffkorrosion (Hasło korozja materiałów budowlanych).
Bauverlag, Wiesbaden 1982.
RUFFERT G.: Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen (Ochrona i remont konstrukcji
betonowych). Bauverlag, Wiesbaden 1991.
DIN 4093. Baugrund; Einpressen in den Untergrund; Planung, Ausf.hrung, Pr.fung (Grunt
budowlany; zastrzyki do podło a; projektowanie, wykonanie, badanie).