Microsoft Word - Słowek-Majchrzak

OCENA EFEKTYWNOŚCI I TRWAŁOŚCI NAPRAW

REALIZOWANYCH TECHNOLOGIĄ TORKRETOWANIA

NA PRZESTRZENI 20 LAT

Grzegorz SŁOWEK*, Włodzimierz MAJCHRZAK**

*) Politechnika Poznańska
**) „TORKRET” W. Majchrzak sp. j.

1. WPROWADZENIE

Technologia betonu natryskowego opracowana przez dr Carl’a E. Akeley’a
została opatentowana w 1911 roku w USA [1], [2]. W Polsce technika
wykonywania betonu natryskowego metodą torkretowania znana była już w
latach 30-tych ubiegłego wieku. W 1934 roku ukazała się praca
T. J. Kałkowskiego pod tytułem: „Torkretnictwo”, która dotyczyła „betonowania
pod ciśnieniem sprężonego powietrza i jego zastosowania w budownictwie” [3].
Rozdział VIII zatytułowano: „Remonty torkretnicze budowli uszkodzonych”.
Zatem już wtedy dostrzeżono przydatność tej metody w naprawach konstrukcji
budowlanych.

Patent uzyskany przez dr Carl’a Akeley’a dotyczył „metody suchej”

torkretowania, w której mieszanka cementu i piasku transportowana
pneumatycznie doprowadzana była do dyszy wylotowej, do której
doprowadzono rozpyloną wodę. W ten sposób sucha mieszanka była nawilżana
w czasie przechodzenia przez dyszę.
Równolegle z tą metodą opracowano rozwiązanie, w którym piasek i cement
łączono z wodą, a następnie mieszankę tę pompowano hydraulicznie do dyszy
wylotowej do której dostarczono dodatkowo sprężone powietrze. Ten sposób
torkretowania nazwano „metodą mokrą” - rys. 1.

Metoda sucha jest efektywniejszą z uwagi na jej elastyczność, szczególnie

w zastosowaniu do napraw konstrukcji żelbetowych.
W metodzie suchej:

−

uzyskuje

się mały wskaźnik w/c - 0,30

÷0,50, stąd torkret uzyskuje wysokie

wytrzymałości przy jednocześnie dokładnym zagęszczeniu wskutek
natrysku z dużą prędkością. Duża prędkość nanoszenia mieszanki zapewnia
dużą gęstość, co daje małą porowatość i nasiąkliwość. Stąd otrzymuje się
beton o wysokiej mrozoodporności;

−

możliwa jest natychmiastowa korekta konsystencji mieszanki w chwili jej

nanoszenia odpowiednio do zmieniających się warunków zewnętrznych

(wilgotność podłoża, nasłonecznienie, siła wiatru), żądanej grubości
warstwy natryskiwanego betonu, czy faktury zewnętrznej. W metodzie
mokrej takie zmiany są możliwe dopiero po przerwaniu procesu natrysku i
opróżnieniu węży transportowych ze znajdującego się w nich materiału;

−

transport mieszanki jest możliwy na większe odległości niż w metodzie

mokrej. Torkretowanie może być prowadzone w dużej odległości od
torkretnicy dochodzącej nawet do 500 metrów w poziomie i 150 m w pionie;

−

urządzenie i sprzęt do torkretowania są bardziej mobilne gdyż są lżejsze niż

w metodzie mokrej, co ma duże znaczenie w przypadku prowadzenia prac
w trudnych warunkach.

Rys. 1. Schematy technologiczne metod torkretowania

Dodać należy, że w naprawach konstrukcji żelbetowych w Anglii korzysta się
prawie wyłącznie z metody suchej. Doświadczenia własne na przestrzeni 20 lat
realizacji ponad 400 zróżnicowanych konstrukcji i obiektów betonowych
potwierdzają zalety tej metody.

2. OBSZARY ZASTOSOWAŃ TORKRETOWANIA

Początkowe zastosowania torkretu dotyczyły napraw konstrukcji żelbetowych,
ale stopniowo wykorzystywano go do budowy nowych obiektów. Podczas
drugiej wojny światowej zbudowano hangary dla myśliwców Spitfire’a -
niektóre z nich istnieją do dziś.

Lista zastosowań torkretu jest długa, stąd zwraca się uwagę, że zgodnie z

[1] obejmuje ona:
Nowe konstrukcje: przekrycia i kopuły powłokowe,  ściany oporowe, ściany
gwoździowane, silosy, sklepienia kolebkowe, przegrody, kesony, konstrukcje
odporne na eksplozje, skarbce bankowe. Konstrukcje podziemne: okładziny
tuneli, nowa austriacka metoda budowy tuneli, zbiorniki. Budowle wodne:
nabrzeża morskie i rzeczne, zbiorniki i zapory, akwedukty, baseny, wieże
ciśnień, okładziny kanałów, kanały irygacyjne i odwadniające.
Powłoki ochronne: ochrona przeciwpożarowa stali konstrukcyjnej, okładziny
ognioodporne, obudowa rurociągów, stabilizacja skał i gruntów.
Wzmocnienie i naprawa: beton uszkodzony na skutek korozji zbrojenia,
konstrukcje uszkodzone w wyniku pożaru, budownictwo mieszkaniowe,
chłodnie kominowe, mosty, mola i przystanie, łuki i tunele murowane, powłoki
ochrony katodowej.
Konstrukcje swobodnie kształtowane:  baseny, kształtowanie powierzchni
terenu,  ściany wspinaczkowe, parki tematyczne, rzeźby, tory slalomowe dla
sportów wodnych, tory bobslejowe, konstrukcje w ogrodach zoologicznych.

Naprawy konstrukcji żelbetowych metodą torkretowania dają możliwość

spełnienia zróżnicowanych funkcji w konstrukcji rehabilitowanych obiektów,
gdzie beton natryskowy może być:

−

wzmocnieniem konstrukcji - spełnia funkcję konstrukcyjną,

odtworzeniową, wcale nierzadko w całym przekroju elementu. Klasycznym
przykładem są uszkodzenia betonu powłoki chłodni kominowych czy belek
żelbetowych w konstrukcjach stropu,

Zastosowanie betonu natryskowego, po uprzednim uzupełnieniu ubytków
zbrojenia zapewnia przywrócenie stanu pierwotnego naprawianej
konstrukcji.

−

betonem reprofilującym - w przypadkach uszkodzeń powierzchniowych,

lokalnych zrakowaceń, umożliwia uzupełnienie większych ubytków betonu,

−

betonem zabezpieczającym - umożliwia odtworzenie lub zwiększenie

grubości otuliny betonowej. Daje możliwość wykonania powłok ochronnych
- może być wykonany jako ognioodporny gdy w jego składzie zastosuje się
składniki żaroodporne w postaci wypełniaczy ogniotrwałych. Takie powłoki
ognioochronne wykonuje się w piecach do wypału wapna w przemyśle
cukrowniczym. Torkret może też stanowić powłoki chemoodporne czy

powłoki podwyższające odporność na ścieranie na co pozwala modyfikacja
jego składu.

−

spełnia funkcje architektoniczne, kształtując zewnętrzne faktury obiektów.

Przykładem tego może naprawa zabytkowego mostu, gdzie przy użyciu
torkretu wykonano wykończenie „elewacji” obiektu - rys. 2.

Rys. 2. „Elewacja” mostu naprawionego metodą torkretowania

Powyższe funkcje decydują o szerokich możliwościach zastosowania

betonu natryskowego w naprawach konstrukcji żelbetowych. Szczególnie w
rehabilitacji obiektów o znacznych wymiarach geometrycznych z trudnym

dostępem, gdzie należy wykonać duże (zarówno powierzchniowo jak i
objętościowo) ilości betonu. W przypadkach takich obiektów jak mosty,
wiadukty, baterie silosów, kominy czy chłodnie kominowe torkret daje
możliwości odpowiedniego wykończenia elewacji a więc nadania odpowiedniej
faktury zewnętrznej.
Zalecenia Specyfikacji [4] wyróżniają trzy sposoby wykończenia powierzchni
torkretu:

−

„As Shot” - stan po natryśnięciu pozostawiony bez jakichkolwiek zabiegów

dodatkowych,

−

„Cut & Flash” - jest stanem, gdy na świeżo wykonaną powierzchnią

torkretu, po jej wstępnym związaniu i jednokierunkowym ścięciu nanosi się
kolejną powłokę o wymaganej strukturze. Zgodnie z zaleceniami
Specyfikacji [4] należy nanieść warstwę wyrównującą o większej zawartości
wody, dla uzyskania końcowej tekstury.

−

stan zatarty na gładko, który jest przypadkiem „Cut & Flash” z

dodatkowym zatarciem na gładko. Takie wykończenie należy realizować z
dużą ostrożnością aby nie spowodować odspojenia torkretu od podłoża.
Zatarcie można wykonać stosując:

•

pacę drewnianą lub stalową,

•

szczotkę lub gąbkę.

W miarę możliwości należy unikać zacierania ze względu na duże

prawdopodobieństwo powstania mikropęknięć wywołanych wielokierunkowym
naruszeniem struktury betonu. Zamiast zacierania korzystniej jest wykonać
szpachlowanie powierzchni „Cut”, stosując systemy PCC.

3. SKUTECZNOŚĆ I TRWAŁOŚĆ REALIZACJI

3.1. Skład mieszanek torkretowych

Opracowanie składu mieszanki torkretowej musi spełniać wymagania
projektowe, które wynikają z rodzaju wykonywanej naprawy, funkcji i
przeznaczenia konstrukcji oraz działających na nią czynników zewnętrznych i
środowiskowych. Z drugiej strony spełnione muszą być wymagania normowe
regulujące nie tylko zasady doboru składu, ale także określające wymagania w
tym zakresie.

W Polsce obowiązywała w tym zakresie od 1977 roku norma branżowa

[5] dotycząca wykonywania obudów z betonu natryskowego w wyrobiskach
korytarzowych i komorowych a także wytyczne opracowane przez Generalną
Dyrekcję Dróg Publicznych dotyczące wykonywania napraw w obiektach
mostowych realizowanych metodą betonu natryskowego (torkretu) [6, 7] oraz
instrukcja ITB [8]. Aktualnie Polski Komitet Normalizacyjny wprowadził normy

europejskie dotyczące betonu natryskowego, które mają status Polskiej Normy
[9, 10].

Wymagania dotyczące składników i składu betonu natryskowego

zamieszczono w pkt. 5 normy [9].

Są one bardzo szczegółowe i dotyczą wymagań w zakresie przydatności

użytych składników jak i składu betonu natryskowego, co prezentują poniższe
tabele 1 i 2.

Tabela 1. Wymagania dotyczące składników [9]

Składnik Wymagania

Cement Przydatność cementu należy ustalić zgodnie z EN 197-1
Kruszywo Przydatność kruszywa do określonego zastosowania

należy ustalić zgodnie z EN 12620 lub EN 13055-1

Woda zarobowa

Woda zarobowa powinna być zgodna z EN 1008

Domieszki

Domieszki powinny być zgodne z EN 934-2 i/lub EN
934-5 i EN 934-6

Dodatki (w tym
wypełniacze
mineralne i pigmenty)

Dodatki powinny być zgodne z wymaganiami określo-
nymi w PN-EN 206-1:2003

Beton natryskowy
modyfikowany
polimerami

Beton natryskowy modyfikowany polimerami, stoso-
wany do napraw, powinien być zgodny z EN 1504-3

Włókna Włókna powinny spełniać wymagania według prEN

14889-1 i prEN 14889-2

Tabela 2. Wymagania dotyczące składu betonu [9]

Składnik

Wymaganie i metody badań

Użycie
cementu

Należy określić rodzaj cementu, biorąc pod uwagę ocenę
wpływu temperatury i wydzielanego ciepła na wymagany czas
zachowania urabialności, wymagany przyrost wytrzymałości
oraz wytrzymałość końcową, a także bieżące warunki
pielęgnacji. Jeśli to konieczne, należy sprawdzić powyższe
warunki odpowiednimi metodami.
W przypadku konstrukcji stałych, warunki otoczenia działające
na beton natryskowy powinny być zgodnie z PN-EN 206-
1:2003, a w związku z odpornością na reaktywność alkaliczną
kruszywa należy stosować środki ostrożności według PN-EN
206-1:2003.

Użycie
kruszyw

W związku z odpornością na reaktywność alkaliczną kruszywa
należy stosować środki ostrożności według PN-EN 206-1:2003.

Użycie
domieszek

Należy przestrzegać ograniczeń dotyczących stosowania
domieszek, ustalonych w EN 934-2 i EN 934-5.

Użycie
dodatków

Stosowanie dodatków, w przypadku konstrukcji stałych,
powinno być zgodne z PN-EN 206-1:2003.

Zawartość
chlorków

Zawartość chlorków w betonie natryskowym stosowanym do
konstrukcji stałych nie powinna przekraczać wartości podanych
dla danej klasy w PN-EN 206-1:2003, Tablica 10. Do betonu
natryskowego zbrojonego włóknami stalowymi stosuje się
wartości dotyczące zbrojenia stalowego.

Współczynnik
woda/cement

W przypadku konstrukcji stałych, warunki otoczenia działające
na beton natryskowy powinny być zgodne z PN-EN 206-
1:2003.
Jeżeli specyfikowany jest współczynnik woda/cement
dotyczący mokrej mieszanki, powinien być obliczany zgodnie z
PN-EN 206-1:2003.

W przypadku betonu zbrojonego włóknami
Użycie
włókien

Włókna stalowe i polimerowe powinny być zgodne z prEN
14889-1 i prEN 14889-2, inne rodzaje włókien powinny być
zgodne z wymogami krajowymi. Włókna należy dodawać do
mieszanki w taki sposób, aby uzyskać ich jednorodny rozkład.

Dodać należy, że zgodnie z [11] dodatek jest bardzo drobno zmielonym

materiałem o tej samej miałkości co cement portlandzki, który dzięki swoim
cechom fizycznym korzystnie wpływa na niektóre właściwości betonu, takie jak:
urabialność, gęstość, przepuszczalność, porowatość. Dodatki są zwykle
chemicznie obojętne, ale nie jest wadą, jeśli mają pewne właściwości
hydrauliczne, lub wchodzą w nieszkodliwe reakcje ze składnikami zaczynu
cementowego. Znaczenie mają dodatki definiowane zgodnie z PN-EN 206-
1:2003 Beton-Część 1, jako typ II - dodatki pucolanowe lub o słabym działaniu
hydraulicznym. Europejska norma klasyfikuje jako typ I - dodatki prawie
obojętne - wypełniacze oraz pigmenty.
Specyfikacja [4] w grupie dodatków wymienia:

−

pył dymnicowy (popiół lotny), który jest drobno uziarnionym pyłem

składającym się głównie z zeszkliwionych, kulistych ziaren, otrzymywanych
przy spalaniu miału węglowego. Ma on właściwości pucolanowe i zawiera
w swym składzie przede wszystkim SiO

i Al

, przy czym zawartość

reaktywnej krzemionki wynosi co najmniej 25% masy,

−

pył krzemionkowy (mikrokrzemionka lub skondensowana krzemionka) jest

produktem ubocznym otrzymywanym podczas produkcji krzemu
metalicznego i stopów żelazo-krzemowych. Uchodzący z pieca łukowego
lotny SiO utlenia się i kondensuje w formie bardzo drobnych, sferycznych
cząstek amorficznej (reaktywnej) krzemionki SiO

- stąd nazwa - mikropyły

krzemionkowe. Im większa zawartość amorficznej (reaktywnej) krzemionki
i wyższy stopień rozdrobnienia tym większa jest efektywność pucolanowa
mikrokrzemionki. Cząstki pyłów krzemionkowych są zwykle 100 razy
mniejsze niż ziarna cementu, a ich średnica nie przekracza 0,1

μm.

−

mielony granulowany żużel wielkopiecowy jest drobnoziarnistym

spoiwem hydraulicznym. Po dokonaniu spustu surówki z wielkiego pieca
żużel jest granulowany. Może on być mielony do żądanej powierzchni
właściwej, ale zwykle nie większej niż 450

± 25 m

/kg. Dodatek żużla

wielkopiecowego polepsza urabialność mieszanki betonowej, która jest nie
tylko bardziej plastyczna ale i spoista. Cząstki żużla są gładkie i absorbują
mało wody, co jest ważne przy torkretowaniu. Mieszanka cementu
portlandzkiego i mielonego żużla wielkopiecowego zawiera więcej SiO

mniej CaO niż sam cement portlandzki - stąd w wyniku hydratacji powstaje
więcej krzemianów wapniowych typu CSH i

mniej wodorotlenku

wapniowego Ca(OH)

Specyfikacja zwraca uwagę, że dodatki do cementu mogą również

zastępować cement, ale w ilościach nie przekraczających wartości podanych
w tabeli 3.

Tabela 3. Maksymalne ilości dodatków wagowo [12]

Rodzaj dodatku

Maksymalna ilość dodatku

Pył krzemionkowy

15 % cementu portlandzkiego

Pył dymnicowy

30 % cementu portlandzkiego
15 % cementu portlandzkiego popiołowego
20 % cementu portlandzkiego żużlowego

Żużel wielkopiecowy

30 % cementu portlandzkiego

Domieszki stosowane do torkretu są substancjami, które modyfikują, a

ściślej polepszają właściwości zarówno świeżej mieszanki jak i wykonanego
torkretu. Umożliwiają łatwiejszy natrysk a także spełnienie wymagań w zakresie
wytrzymałości początkowej naniesionego torkretu.

−

plastyfikatory i superplastyfikatory zwiększają ciekłość i urabialność

mieszanki torkretowej przy zachowaniu stałego stosunku wodno-
cementowego. Należy zwrócić uwagę, że duże ilości plastyfikatorów
opartych na lignosulfonianach mogą wydłużyć czas wiązania. Dlatego
korzystniej jest stosować superplastyfikatory. Superplastyfikatory
zmniejszają ilość wody w mieszance co polepsza jakość końcową
uzyskanego torkretu. W zasadzie nie zwiększają czasu wiązania, stąd mogą
być stosowane w większych ilościach na plastyfikatory, co prowadzi do
większej redukcji ilości wody.

−

przyspieszacze są domieszkami dodawanymi do mieszanki betonowej

podczas natrysku dla zwiększenia sztywności torkretu, prowadząc do
szybszego wiązania i początkowego wzrostu wytrzymałości betonu. Należy
jednak zaznaczyć, że ze względu na aktywne działanie na proces
twardnienia oraz wstępny rozwój gruboziarnistej struktury i porowatości
torkretu, przyspieszacze przyczyniają się do zmniejszania wytrzymałości
torkretu zarówno po 28 dniach jak i w okresach późniejszych. Zmniejszenie
wytrzymałości betonu natryskowego z przyspieszaczem (po 7 i 28 dniach)
nie może przekraczać 25% w stosunku do betonu bez przyspieszaczy.
Dotyczy to zarówno przyspieszaczy proszkowych jak i ciekłych.
Słuszniejszym jest stosowanie przyspieszaczy bezalkalicznych, które mają
niewielki wpływ na końcową wytrzymałość betonu natryskowego.

−

opóźniacze, to domieszki zwalniające egzotermiczne reakcje cementu z

wodą i opóźniające wydzielanie się ciepła hydratacji. Spowolnienie procesu
twardnienia powoduje obniżenie wczesnej wytrzymałości betonu, co nie jest
pożądane przy natryskiwaniu kolejnych warstw torkretu.

3.2. Wymagania techniczne

Dla zapewnienia oczekiwanego efektu końcowego naprawy najistotniejsze jest
możliwe dokładne i pełne rozpoznanie uszkodzeń korozyjnych i skażeń
chemicznych konstrukcji żelbetowych. Dotyczy to nie tylko określenia stopnia
skażeń na powierzchni betonu, ale przede wszystkim ich stężeń na głębokości
przekroju. Ustalenie jak głęboko beton jest skażony chemicznie i jak głęboko
skarbonatyzowany, wpływa na możliwości realizacji naprawy. Należy
podkreślić, że właśnie warstwy przypowierzchniowe są podłożem na którym
będzie wykonywana naprawa, zatem przeprowadzenie badań chemicznych
dotyczących głównie zawartości siarczanów i chlorków w betonie jest
konieczne. Należy mieć świadomość, że nie w każdym przypadku możliwe jest
usunięcie skażonego, skarbonatyzowanego betonu. Przy znacznej głębokości
zalegania skażeń prowadziłoby to do zniszczenia uszkodzonego korozyjnie
elementu żelbetowego.

Stąd w niektórych przypadkach można wykonać naprawę częściową.

Przedłuża ona okres użytkowania, jednak nie przywraca konstrukcji do jej stanu
początkowego. Podczas takiej naprawy tylko częściowo usuwa się skażony
beton i odbudowuje lub zwiększa przekrój betonowy. Zabieg ten hamuje proces
degradacji samego betonu, ale nie zabezpiecza w pełni zbrojenia przed korozją.

Naprawy konstrukcji żelbetowych polegają na uzupełnieniu ubytków

betonu a także stali zbrojeniowej, które spowodowane są głównie destrukcjami
korozyjnymi i uszkodzeniami mechanicznymi.

Najczęściej stosowane są kompozyty o spoiwie polimerowo-cementowym

PCC (Polymer Cement Concrete), którego podstawowym spoiwem jest cement z

dodatkiem polimeru. Polimer i produkty hydratacji cementu tworzą dwie
przenikające się i współdziałające matryce. Cement portlandzki oraz polimer
stanowią współspoiwo. Naprawy betonu w systemie PCC są realizowane
ręcznie. Ale w grupie kompozytów PCC należy wyróżnić także materiały SPCC
(Sprayable Polymer Cement Concrete), które nanoszone są na podłoże betonowe
metodą natrysku – naprawa metodą torkretowania.

Zaprawy naprawcze produkowane są przez wiele renomowanych firm,

które oferują systemy naprawcze dla konstrukcji betonowych i żelbetowych.
Składają się na nie preparaty do: ochrony korozyjnej zbrojenia, wykonania
warstwy sczepnej, reprofilacji większych ubytków szpachlówką nawierzchniową
i powłoką ochronną o małym oporze dyfuzyjnym, która zabezpiecza beton przed
przyspieszoną karbonatyzacją.

Należy podkreślić, że w konstrukcjach żelbetowych istnieje

niebezpieczeństwo rozwoju ognisk korozji nie tylko na odkrytej powierzchni
zbrojenia ale także „od spodu” pręta (od strony przekroju betonowego).

Zwrócić też należy uwagę na zarysowania konstrukcji żelbetowych i

konieczność ich naprawy najczęściej metodą iniekcji, co nie może być pominięte
w realizowanych naprawach. Jest to istotny problem decydujący o degradacji
konstrukcji żelbetowych i wymaga oddzielnego omówienia.

Jest oczywistym, że naprawa wykonywana w fazie początkowej

uszkodzenia konstrukcji może być realizowana systemem ręcznym przy
zastosowaniu kompozytów PCC, zważywszy, że uszkodzenia korozyjne mają
wtedy charakter lokalny. Bardziej zaawansowane destrukcje konstrukcji ze
względu na rozmiar degradacji z całą pewnością naprawiane będą metodą
torkretowania.

W każdym z przypadków realizowanej naprawy istotnym jest

przyczepność nanoszonych warstw naprawczych do istniejącego podłoża
betonowego. Stąd istotnym kryterium jest wytrzymałość na odrywanie betonu w
naprawianym podłożu. Minimalna średnia wartość tej wytrzymałości badana
metodą pull-off nie może być niższa niż 1,5 MPa, przy czym pojedynczy wynik
badania nie może być niższy niż 1,0 MPa. Poniżej w tablicy 1 przedstawia się
ogólne kryteria techniczne doboru metody naprawy konstrukcji żelbetowych,
które są wynikiem doświadczeń własnych w realizacji napraw obiektów i
konstrukcji żelbetowych.

Tabela 4. Kryteria techniczne realizacji naprawy konstrukcji żelbetowych

Lp. Charakterystyka

uszkodzeń Propozycja

naprawy

1. Beton jednorodny, bez obja-

wów odspojeń, złuszczeń
i zrakowaceń. Powierzchnia
bez deformacji powierz-

Zabezpieczenia powierzchniowe
powłokami hamującymi dyfuzję CO

(dyspersje akrylowe)

chniowych i nierówności po
deskowaniu. Zbyt mała
grubość otuliny, która jest
częściowo skarbonatyzowa-
na. Wytrzymałość na odry-
wanie betonu podłoża
≥ 1,5 MPa.

2. Beton niejednorodny, wi-

doczne rozfrakcjonowanie
kruszywa, nierówności po
deskowaniu, niewielka kar-
bonatyzacja, zbyt mała
grubość otuliny. Wytrzy-
małość na odrywanie betonu
podłoża

≥ 1,5 MPa

Szpachlowanie kompozytami PCC,
zabezpieczenie powierzchniowe napra-
wionej powierzchni jak w pkt. 1

3. Spękania i odspojenia otuliny

betonowej świadczące o ko-
rozji zbrojenia, beton skarbo-
natyzowany lokalnie na
głębokość do prętów zbro-
jenia, wytrzymałość na odry-
wanie betonu podłoża

≥ 1,5

MPa

Lokalne wyprawy ręczne i szpachlo-
wanie systemem PCC, antykorozyjne
zabezpieczenia powierzchniowe napra-
wionej konstrukcji

4. Pęknięcia i odspojenia otuliny

betonowej na znacznej
powierzchni, karbonatyzacja
na głębokości zbrojenia,
wytrzymałość betonu na
odrywanie

≥ 1,5 MPa

Skucie mechaniczne lub hydrodyna-
miczne skarbonatyzowanego i ska-
żonego betonu. Uzupełnienie ubytków i
reprofilacja całej powierzchni torkretem
modyfikowanym mikrokrzemionką.
Zabezpieczenie powierzchniowe napra-
wionej konstrukcji

5. Zaawansowana karbonaty-

zacja betonu, zbrojenie
główne częściowo skorodo-
wane, wytrzymałość betonu
na odrywanie < 1,5 MPa

Usunięcie skorodowanego, skarbonaty-
zowanego i skażonego betonu (jak w pkt.
4) montaż siatek zbrojenia na
naprawianej powierzchni, torkret mody-
fikowany mikrokrzemionką; grubość
torkretu minimum 5cm, zabezpieczenie
powierzchniowe naprawionej konstruk-
cji – naprawa częściowa

6. Zaawansowana karbonaty-

zacja betonu, korozja
zbrojenie powyżej 30% pola
przekroju, zarysowania i

Naprawa poprzez zwiększenie przekroju
poprzecznego, zbrojenie konstrukcyjne
obliczone z warunku nośności elementu,
iniekcje ciśnieniowe zarysowań i spękań

pęknięcia konstrukcji,
wytrzymałość betonu na
odrywanie < 1,5 MPa – stan
przedawaryjny

betonu, grubość warstwy torkretu nawet
do 50cm. Torkret modyfikowany
mikrokrzemionką, zabezpieczenia po-
wierzchniowe naprawionej powierzchni

3.3. Zabezpieczenia powierzchniowe

W każdym przypadku naprawy konieczne jest wykonanie odpowiednich
zabezpieczeń powierzchniowych betonu natyskowego, odpornych na wpływy
agresywnego środowiska zewnętrznego.

Istotny jest dobór odpowiednich do stopnia skażeń środowiska powłok

ochronnych, gdyż one decydują o trwałości zrealizowanej naprawy. Powłoki te
uniemożliwiają zawilgacanie betonu, a jednocześnie zapewniają odparowanie
wilgoci z betonu. Powłoka jest przepuszczalna dla pary wodnej w kierunku na
zewnątrz i umożliwia samoosuszanie betonu - beton może „oddychać”.
Prawidłowe wykonanie zabezpieczenia powierzchniowego wymaga spełnienia
nie tylko uwarunkowań technologicznych (wilgotność podłoża i temperatura) ale
także właściwego systemu ich nakładania. Stąd najczęściej stosuje się pompy do
bezpowietrznego natrysku - „airless”.

Zabezpieczenie powierzchniowe spełnia dodatkową rolę - w istotny

sposób podnosi walory estetyczne.

Powłoki ochronne są produkowane w różnych kolorach, co umożliwia

nadanie kolorystyki zgodnie z wymaganiami użytkownika.

4. WYBRANE PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH NAPRAW

Dwudziestoletni okres działalności w realizacjach robót naprawczych i
wzmacniających konstrukcji żelbetowych metodą torkretowania daje możliwość
odniesienia się do skuteczności i trwałości tych przedsięwzięć.
Tym bardziej, że pierwsze prace wykonywano przy znacznie niższych
możliwościach materiałowych i technologicznych. Rozwój chemii budowlanej,
powszechne stosowanie mikrokrzemionki oraz dodatków i domieszek w istotny
sposób wpływają na skład mieszanek betonu natryskowego na co zwrócono
uwagę w pkt. 3.1.

Nie bez znaczenia jest sprzęt używany w technologii torkretowania, co

jest w zasadzie pomijane przy omawianiu jakości betonu natryskowego.
Dzisiejsze urządzenia i maszyny do torkretowania (np. szwajcarskiej firmy
Aliva) dzięki płynnej regulacji wydajności zapewniają optymalne jej
dostosowanie stosownie do rodzaju realizowanej naprawy. Dla celów
wykończeniowych, estetycznych i architektonicznych stosuje się dolne zakresy

wydajności, co zapewnia dobór odpowiedniego rotora i jego prędkości a także
właściwa średnica dyszy wylotowej.

Przy układaniu grubszych warstw betonu natryskowego (powyżej 10cm)

korzystniejszy efekt uzyskuje się ustalając wydajność w górnych poziomach
wydajności torkretnicy.

W sytuacji gdzie istotne jest szybkie natryśnięcie dużych ilości betonu

(torkret „objętościowy”), korzystniejszym jest stosowanie torkretnic o skokowej
zmianie wydajności. Jest to ważne przy pracach związanych ze zabezpieczeniem
stateczności skarp, realizowanych metodą gwoździowania.

W drugiej połowie lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku dominował

torkret mokry wykonywany metodą „Vusokret”. Był to czechosłowacki patent
Instytutu Badawczego Budownictwa Inżynieryjnego w Bratysławie, który
opracował „Instrukcję technologiczną wykonywania wodoszczelnych i
ochronnych tynków cementowych realizowanych metodą mokrego torkretu
„Vusokret”. Stąd tez dość często kojarzono torkretowanie z metodą
wykonywania tynków.

Skład mieszanki torkretowej w metodzie „Vusokret” oparty był na

cemencie portlandzkim i kruszywie mineralnym o uziarnieniu do 3mm, gdzie
istotną rolę spełniała (chroniona patentem) domieszka do uplastycznienia,
stabilizacji i obniżenia skurczu zapraw oraz betonów „Silikat”. Poza tym
zalecono stosowanie czechosłowackiego dodatku napowietrzającego „Vusal”,
ale dopuszczono także użycie krajowego: Abiesod-P1 lub Abiesod-P2.
Metodę „Vusokret” zastosowano przy remoncie Mostu Poniatowskiego we
Warszawie, a ściślej przy naprawie wiaduktu nad Powiślem o długości 700m,
którą realizowano w latach 1985-1990. Stan naprawianej konstrukcji nie budzi
do dziś zastrzeżeń.

W 1989 r. wykonano naprawę osadników Imhoffa w oczyszczalni

ścieków w Węgrowie, które przejmowały zarówno ścieki bytowe jak i
przemysłowe. Stan konstrukcji po 20 latach od wykonanej naprawy ilustruje rys.
3.

Również w technologii „Vusokret” naprawiono w 1990 roku most przez

Gwdę w Pile. Stan ogólny konstrukcji jest zadowalający, ale widoczne są
lokalne spękania i odspojenia torkretu - rys. 4.

W 1992 roku wykonano naprawę mostu przez wWartę w Rogalinku. Był

to pierwszy obiekt gdzie beton natryskowy wykonano stosując torkret suchy. W
2003 roku pojawiły się lokalne uszkodzenia w warstwie naniesionego torkretu,
które stwierdzono w narożach podpór - rys. 5, oraz na krawędziach dźwigarów
przęsła mostowego.

Rys. 5. Uszkodzenia torkretu spowodowane korozją zbrojenia w narożu konstrukcji

wsporczej mostu

W latach 1992-1993 wykonano remont hiperboloidalnej chłodni

kominowej - również metodą suchą. W tym przypadku (ze względu na charakter
uszkodzeń) konieczna była wymiana betonu na całej grubości powłoki (około
650m

torkretu), oraz wykonanie reprofilacji na całej powierzchni chłodni. Prace

prowadzono na powierzchni blisko 26000m

wykonując łącznie około 800m

betonu - rys. 6.

Do dnia dzisiejszego użytkownik nie zgłasza żadnych zastrzeżeń

dotyczących stanu technicznego obiektu - powłoka chłodni jest szczelna.
Szczególnym przypadkiem naprawy i wzmocnienia był ekstremalnie
uszkodzony górny odcinek żelbetowego komina o wysokości 150m.

Dodać należy, że komin został pierwotnie zakwalifikowany „do

skrócenia”, jednak ostatecznie go naprawiano i wzmocniono stosując torkret
suchy - prace wykonano w 1994 roku.

Przykładem ekstremalnych uszkodzeń konstrukcji żelbetowej

spowodowanych korozją chlorkową była naprawa budynku w kopalni soli, która
wykonano w 1998 roku.

Był to przykład naprawy częściowej ze względu na silne skażenia nie

tylko stali ale także betonu. Naprawa pełna nie była możliwa, a wykonana
naprawa dała zadowalający efekt - rys. 8.

Rys. 8. Stan uszkodzeń konstrukcji oraz jej widok po wykonanej naprawie

Dodać należy, że torkretowanie znalazło zastosowanie w naprawach

loggii budynków wykonanych w systemie wielkiej płyty, wzmocnieniu
zabytkowych sklepień ceglanych, czy konstrukcji żelbetowej obiektów
muzealnych w Rogoźnicy (obóz koncentracyjny w Gross Rosen), Mostu
Dworcowego w Poznaniu, ale są to prace „nowe”, które wykonywano po 2003
roku.

W każdym z tych przypadków uzyskano oczekiwany efekt końcowy

rokujący także trwałość wykonanych napraw i wzmocnień.

LITERATURA

An Introduction to Sprayed Concrete. Sprayed Concrete Association 1999.

Austin S.A. & Robins P.J., Sprayed Concrete Properties, Design and
Application. Bristol, UK, 1995.

3. Kałkowski T.J., Torkretnictwo. Czasopismo „Cement”, W-wa 1934.

EFNARC Technical Committee. European Specification for Sprayed Concrete,
European Federation of Producers and Applicators of Specialist Products for
Structures. Aldershot. 1996.

5. BN-77/0434-06.

Beton natryskowy. Wyrobiska korytarzowe i komorowe.

Obudowa z betonu natryskowego. Wymagania i badania.

Wymagania techniczne wykonania i odbioru betonu natryskowego (torkretu) na
obiektach mostowych (WTW). Generalna Dyrekcja Dróg Publicznych. Warszawa
1989.

Vademecum bieżącego utrzymania i odnowy drogowych obiektów mostowych.
Tom 5, rozdział 5.4: Wypełnienie ubytków betonu metodą torkretowania.
Generalna Dyrekcja Dróg Publicznych, Warszawa 1993.

Instrukcja ITB nr 299. Wykonywanie betonu natryskowego. Warszawa 1991.

9. PN-EN

14487-1.

Beton natryskowy. Część 1: Definicje, wymagania i zgodność.

10. PN-EN

14487-2.

Beton natryskowy. Część 2: Wykonywanie.

11. Neville

A.M.,

Właściwości betonu. Polski Cement, Kraków 2000.

12.

EFNARC Technical Committee. European Specification for Sprayed Concrete,
GUIDELINES for Specifiers and Contractors. 1999.

ASSESSMENT OF EFFECTIVENESS AND DURABILITY OF REPAIRS

WITH SPRAYED CONCRETE CARRIED OUT DURING 20 YEARS

Summary

In this paper some cases of repair and reinforcement of structures and

buildings, selected from over 400 works carried out in last 20 years, were
presented.
Effectiveness and durability of this works were addressed. Attention was drawn
to influences of environment and concrete contamination, selection of a proper
repair method as well as requirements concerning a range of components of a
concrete mix. The introduced Polish code “Sprayed concrete” was also
discussed.

Praca wykonana w ramach tematu: 11-030/2009 (DS).