materiały budowlane 2-2009

12 2009 (nr 438)

W NUMERZEL. Czarnecki, P. ukowski Naprawy i ochrona betonu zgodnie z PN-EN 1504 . . . . . . . . . . . . 2K. Germaniuk Uwagi mostowca do normy PN-EN 1504 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5K. Saramowicz Nawierzchnie izolacyjne pyt pomostowych tymczasowych mostwmodularnych z zastosowaniem modyfikowanych polimerw metakrylowych . . . . . . . . . . . . . . . 8M. Siewczyska, J. Jasiczak Wpyw wybranych parametrw betonu na przyczepnopowok naprawczych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10J. Potrzebowski Technologie Sika a zasady naprawy i ochrony betonu wg PN-EN 1504 . . . 12Polecamy skuteczne technologie do napraw konstrukcji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13J. Jasiczak Ocena skutecznoci dziaania migrujcych inhibitorw korozji stali w betonie . . . 14J. Jasiczak Trwao i skuteczno napraw obiektw budowlanych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15S. Gsiorowski Naprawa starych murw . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16W. Godkowska, M. Ruchwa, M. Staszewski Badania dowiadczalne i numerycznebelek elbetowych wzmocnionych tamami CFRP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Badania nonoci strefy podporowej monolitycznych ustrojw pytowo-supowychzbrojonych stalami o zrnicowanej cigliwoci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21J. Jasieko, . Bednarz Innowacyjne technologie wzmacniania historycznych ukwi sklepie ceglanych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Z. Mielczarek, M. Lange Naprawy i wzmacnianie zabytkowych budynkw drewnianych . . . . 27J. Skowski Wzmacnianie gruntw sabych a problematyka zrwnowaonegorozwoju budownictwa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

A. Kolonko Cementacja jako najstarsza metoda renowacji stalowych i eliwnychprzewodw wodocigowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34W. Grodecki wiatowy Kongres Tunelowy Agra 2008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38A. Wysokowski, A. Staszczuk, T. Nowak Renowacja odwodnienia ulic w infrastrukturzemiejskiej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

L. Misiewicz, . Drobiec Nowoczesne technologie w budownictwie a problemy zarysowania cian . . 42

A. Z. Pawowski Nagrody Ministra Infrastruktury 2008 wrczone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47A. Kandybowicz Monolityczne stropy sprone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48K. Winiewska Dominacja betonu i prefabrykacji w budownictwie brazylijskim . . . . . . . . . . . . 49

J. A. Pogorzelski, A. wicicki Co dalej z wdraaniem Dyrektywy w sprawiecharakterystyki energetycznej? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

B. Szudrowicz, E. Nowicka Waciwoci akustyczne lekkich obudw . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

J. Szer Wojewdzki Inspektorat Nadzoru Budowlanego w odzi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59Kontrole wyrobw budowlanych w 2009 roku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61R. Dziwiski Stanowisko GINB w sprawie osb dokonujcych okresowych kontroliobiektw budowlanych z naruszeniem przepisw ustawy Prawo budowlane . . . . . . . . . . . . . . 62

K. Winiewska, D. Kostrzewska-Matynia Targi BUDMA 2009 na pitk . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Medal dla cegie Porotherm 44 Si na BUDMIE 2009 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65Okno o podwyszonej osi obrotu z nawietlem dolnym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66Zoty medal targw BUDMA 2009 dla Athenasoft sp. z o.o. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

M. Kowalska Produkcja materiaw budowlanych w 2008 roku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69J. Kobylarz Sprzeda produkcji budowlano-montaowej i produkcja sprzedanabudownictwa w 2008 roku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72Trendy zmiany cen materiaw budowlanych w styczniu 2009 roku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

J. Skwierczyski, M. ak-Skwierczyska Program Operacyjny Kapita Ludzki . . . . . . . . . . . 76

Ochrona budowli przed drganiami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81Najlepsze marki na rynku budowlanym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82A. Wysokowski, J. Howis, I. Kunysz Sesja Naukowa o przepustach i przejciach dla zwierzt . . . 82

TEMAT WYDANIA Naprawy i wzmacnianie konstrukcji budowlanych

ISSN 0137-2971 Cena 18,50 zNakad do 14 500 egz. (w tym VAT 0%)

Adres redakcji00-950 Warszawa, ul. witokrzyska 14 A

skr. poczt. 1004tel./fax (022) 827-52-55, 826-20-27e-mail: [email protected]

Ogoszenia przyjmuje redakcjatel./fax (022) 826-20-27, 827-52-55

oraz Dzia Reklamy i Marketinguul. Mazowiecka 12, 00-950 Warszawa, skr. 1004

tel./fax (022) 827-43-66, 826-80-16

Redaguje zesp:Redaktor Naczelny

mgr in. Krystyna WiniewskaZ-ca Redaktora Naczelnego

mgr Danuta Kostrzewska-MatyniaSekretarz redakcji

mgr in. Ewelina KowakoKierownicy Dziaw:

prof. dr hab. in. Lech Czarneckimgr in. Lech Misiewicz

Rada Programowamgr Zbigniew Bachman, mgr in. Andrzej Dobrucki(przewodniczcy Rady), mgr Robert Dziwiski,prof. dr hab. in. Zbigniew Giergiczny, dr in. MariuszJackiewicz, mgr in. Marek Kapro, in. JzefKostrzewski, mgr Piotr Kurach, prof. dr hab. in.AdamZbigniew Pawowski, prof. dr hab. in. Leszek Ra-falski, mgr Wojciech Rzepka, mgr in. Jerzylusarski, doc. dr in. Genowefa Zapotoczna-Sytek,mgr Jzef Zubelewicz

Redakcja nie zwraca materiawniezamwionych, a take zastrzega sobieprawo redagowania i skracania tekstw

oraz dokonywania streszcze.Redakcja nie odpowiada za tre reklam

i artykuw sponsorowanych.Wszystkie zamieszczone materiay s objte pra-wem autorskim, a ich przedruk w jakiejkolwiek for-mie i jakimkolwiek jzyku jest zabroniony.Skad i amanie: FOTOSKADPracownia Poligraficzna www.ksiega.com.plPrzygotowanie w technologii CTP,druk i oprawa LOTOS Poligrafia Sp. z o.o.www.drukarnia-lotos.pl

SIGMA-NOT Sp. z o.o.Wydawnictwo Czasopismi Ksiek Technicznych

00-950 Warszawa, ul. Ratuszowa 11skr. poczt. 1004, tel.: (022) 818-09-18Internet: http://www.sigma-not.plPrenumerata: e-mail: [email protected]

PODRCZNIK FIZYKI BUDOWLI

ENERGOOSZCZDNO W BUDOWNICTWIE

INFRASTRUKTURA PODZIEMNA

MURY

MEDALICI TARGW BUDMA 2009

VADEMECUM UNIJNE

KONFERENCJE

RYNEK BUDOWLANY

TARGI BUDMA 2009

PRAKTYKA BUDOWLANA

INFORMATOR GWNEGO URZDU NADZORU BUDOWLANEGO

2TEMAT WYDANIA Naprawy i wzmacnianie konstrukcji budowlanych

2 2009 (nr 438)

P ostp w ostatnich 15 latach w naprawach konstruk-cji z betonu znalaz wyraz w opracowaniu przezEuropejski Komitet Normalizacyjny (CEN) serii normEN 1504 pod oglnym tytuem Wyroby i systemydo ochrony i napraw konstrukcji z betonu. Definicje, wyma-gania, sterowanie jakoci i ocena zgodnoci. Normy te(10 czci) s obecnie wprowadzane do stosowania w Pol-sce, jako Normy Europejskie o statusie Norm Polskich, przezPolski Komitet Normalizacyjny (Komitet Techniczny nr 274 ds.Betonu). Opracowaniem polskich wersji norm zajmuje sizesp pod kierunkiem prof. L. Czarneckiego z PolitechnikiWarszawskiej, z udziaem dr. hab. P. ukowskiego jakotumacza.

Struktura zbioru norm PN-EN 1504Normy z serii PN-EN 1504 (tabela 1) odnosz si do ma-

teriaw stosowanych praktycznie na wszystkich etapach na-prawy i ochrony konstrukcji betonowych. W dziesiciuczciach kompleksowo przedstawiono problematyk oddefinicji do wykorzystania materiaw i systemw na placubudowy. Wyroby i systemy ochronne i naprawcze, zgod-nie z oglnym tytuem zbioru, zajmuj w strukturze normPN-EN 1504 centralne miejsce (rysunek 1).

Norma PN-EN 1504-8 Sterowanie jakoci i ocena zgod-noci podaje procedury kontroli jakoci stosowanych wyro-bw zgodnie z normami dotyczcymi bada. Do tej poryopracowano ponad szedziesit Norm Europejskich na ba-dania materiaw do ochrony i naprawy konstrukcji betono-wych, przywoywanych w odpowiednich czciach normyEN 1504.

Zakres poszczeglnych norm z serii PN-EN 1504 obejmu-je praktycznie wszystkie etapy naprawy i ochrony konstruk-cji betonowych (rysunek 2). Szczeglne miejsce zajmuje

prenorma prEN 1504-9. Do tej normy, najobszerniejszej ob-jtociowo, odwouj si wszystkie pozostae w zakresie po-dejmowania decyzji o naprawie (rysunek 3), w tym: oceny warunkw uytkowania i stanu konstrukcji; ustalania przyczyn uszkodze; ustalania sposobw ochrony i naprawy; doboru odpowiednich zasad i metod ochrony i naprawy; okrelenia wymaganych waciwoci wyrobw i systemw; okrelenia wymaga dotyczcych konserwacji po ochro-

nie i naprawie.

Podstawowe definicjeW normie PN-EN 1504-1 podano podstawowe terminy i de-

finicje odnoszce si do wyrobw i systemw do napraw orazochrony konstrukcji betonowych. Najwaniejsze z nich to: wyroby i systemy ochrony powierzchniowej wyro-

by i systemy, ktrych zastosowanie poprawia trwao kon-strukcji betonowych i elbetowych; wyroby i systemy do napraw niekonstrukcyjnych

wyroby i systemy stosowane do napraw powierzchnio-wych, przywracajce geometri powierzchni lub estetycznywygld konstrukcji; wyroby i systemy do napraw konstrukcyjnych wy-

roby i systemy stosowane do napraw konstrukcji betono-wych, zastpujce uszkodzony beton i przywracajce ci-go i trwao konstrukcji; wyroby i systemy do czenia konstrukcyjnego wy-

roby i systemy stosowane w celu zapewnienia trwaej kon-strukcyjnej przyczepnoci midzy betonem a dodatkowostosowanym materiaem; wyroby i systemy do iniekcji wyroby i systemy wpro-

wadzane do konstrukcji betonowej przez iniekcj, przywra-cajce cigo i/lub trwao konstrukcji; wyroby i systemy do kotwienia wyroby i systemy,

ktre:* Politechnika Warszawska

Naprawy i ochrona betonuzgodnie z PN-EN 1504

dr hab. in. Lech Czarnecki*dr hab. in. Pawe ukowski*

Tabela 1. Normy Europejskie z serii EN 1504

Rok wprowa-Numer Tytu dzenia do stoso-

EN wania w Polsce1504-1 Definicje 2000,

nowelizacja 20061504-2 Systemy ochrony powierzchniowej betonu 20061504-3 Naprawy konstrukcyjne i niekonstrukcyjne 20061504-4 czenie konstrukcyjne 20061504-5 Iniekcja betonu 20061504-6 Kotwienie stalowych prtw zbrojeniowych 20071504-7 Ochrona zbrojenia przed korozj 20071504-8 Sterowanie jakoci i ocena zgodnoci 20061504-9 Oglne zasady stosowania wyrobw w trakcie

i systemw zatwierdzania1504-10 Stosowanie wyrobw i systemw na 2005,

placu budowy oraz kontrola jakoci prac nowelizacja 2006

Rys. 1. Struktura zbioru norm z serii EN 1504

3Naprawy i wzmacnianie konstrukcji budowlanych TEMAT WYDANIA

2 2009 (nr 438)

kotwi zbrojenie w betonie, zapewniajc odpowiedniwspprac obu materiaw;

przez wypenianie pustek zapewniaj wspodksztacal-no stali i betonu; wyroby i systemy do ochrony zbrojenia wyroby

i systemy nakadane na niezabezpieczone zbrojenie w celuzapewnienia ochrony przed korozj; impregnacja hydrofobizujca obrbka betonu nadaj-

ca jego powierzchni zdolno odpychania wody. Pory i kapila-ry nie zostaj wypenione, a jedynie ich cianki s powleczonepreparatem. Nie powstaje ciga warstewka preparatu na po-wierzchni betonu, a jego wygld zewntrzny pozostaje nie-zmieniony lub zmienia si w niewielkim stopniu. Skadnikami ak-tywnymi przy hydrofobizacji mog by np. silany lub siloksany; impregnacja obrbka betonu zmniejszajca jego po-

wierzchniow porowato i wzmacniajca powierzchni.Pory i kapilary zostaj czciowo lub cakowicie wypenio-ne. Ten rodzaj obrbki zazwyczaj prowadzi do utworzenianiecigej, cienkiej warstwy na powierzchni betonu; spo-

iwami stosowanymi przy impregnacji mog by np. polime-ry organiczne; zaprawy i betony polimerowo-cementowe (PCC)

zaprawy lub betony hydrauliczne modyfikowane przezdodanie polimeru w iloci odpowiedniej do nadaniaspecyficznych waciwoci. Jako polimery stosuje sinp. ywice akrylowe, kopolimery winylowe i styrenowo-bu-tadienowe, naturalne lateksy kauczukowe, ywice epok-sydowe; zaprawy i betony polimerowe (PC) mieszanki spo-

iw polimerowych i frakcjonowanych kruszyw, utwardzajcesi w reakcji polimeryzacji; spoiwa polimerowe (P) spoiwa skadajce si zasad-

niczo z dwch komponentw, tj. reaktywnego polimeru orazutwardzacza lub katalizatora, utwardzajce si w tempera-turze otoczenia. Typowymi spoiwami polimerowymi s np.ywice epoksydowe, nienasycone poliestrowe, akrylowei poliuretanowe; przydatno zdolno wyrobu lub systemu do za-

pewnienia skutecznej i trwaej naprawy lub ochrony bez nie-podanych skutkw w stosunku do naprawianej konstruk-cji, innych konstrukcji, pracownikw na placu budowy, uyt-kownikw, osb trzecich i rodowiska; wymagania dotyczce przydatnoci materiau

mechaniczne, fizyczne i chemiczne waciwoci wyro-bw i systemw, wymagane w celu zapewnienia trwaocii stabilnoci zarwno naprawianego betonu, jak i caejkonstrukcji; badanie przydatnoci badanie przeprowadzane

w celu zweryfikowania wartoci wymaganej cechy wyrobulub systemu w odniesieniu do jego uytecznoci podczas za-stosowania i uytkowania.

Zasady i metody napraworaz ochrony betonu i zbrojenia

W prenormie EN 1504-9 sformuowano sze zasad od-noszcych si do napraw i ochrony konstrukcji z betonui pi zasad dotyczcych ochrony przed korozj zbrojenia.Zasadom tym przyporzdkowane s metody technicznej

Rys. 3. Przesanki i moliwe warianty decyzji o naprawie

PN-EN 1504-1Definicje dotyczce wyrobw i systemw donapraw i ochrony.

PN-EN 1504-10Stosowanie wyrobw i systemw do napraw i ochro-ny na placu budowy oraz kontrola jakoci robt.Zasady prowadzenia robt naprawczych.Wymagania dotyczce stanu naprawianego pod-kadu przed i podczas prowadzenia robt.

prPN-EN 1504-9Okrelenie podstawowych etapw naprawy.Wymagania dotyczce: bada i oceny konstrukcji przed i po naprawie; ochrony konstrukcji przed uszkodzeniami; napraw uszkodze spowodowanych bdami

projektowymi lub wykonawczymi lub zym dobo-rem materiaw;

zapewnienia wymaganej nonoci konstrukcyjnej.

PN-EN 1504-8Procedury sterowania jakoci i oceny zgodnoci,w tym dotyczce oznakowania i etykietowania wy-robw i systemw wg EN 1504, czci od 2 do 7.

PN-EN 1504-2Wymagania dotyczce wyrobw i systemwdoochronypowierzchniowejbetonu, stosowa-nych w celu zwikszenia trwaoci konstrukcjibetonowych i elbetowych, jak rwnie do no-wego betonu oraz do konserwacji i napraw.

PN-EN 1504-7Wymagania dotyczce materiaw do wyko-nywania aktywnych i odcinajcych powokochronnych na niezabezpieczonym zbroje-niu stalowym i wbudowanej stali.

Zakresi przeznaczenie

norm z seriiPN-EN 1504

PN-EN 1504-3Wymagania dotyczce wyrobw do napraw, uwzgldniajcezaprawy i betony, ktre mona stosowa cznie z innymi wy-robami i systemami w celu odbudowy i/lub zastpienia uszko-dzonego betonu oraz ochrony zbrojenia.

PN-EN 1504-4Wymagania dotyczce wyrobw i systemw przeznaczonychdo konstrukcyjnego czenia materiaw wzmacniajcych z istnie-jc konstrukcj betonow, w tym: przyczania zewntrznych pyt; czenia stwardniaego betonu ze stwardniaym betonem; ukadania mieszanki betonowej na stwardniaym betonie.

PN-EN 1504-5Wymagania dotyczce wyrobw iniekcyjnych stosowanych do: przenoszcego siy wypeniania rys, pustek i szczelin w be-

tonie; elastycznego wypeniania rys, pustek i szczelin w betonie; dopasowujcego si przez pcznienie do wypeniania rys,

pustek i szczelin w betonie.

PN-EN 1504-6Wymagania dotyczce wyrobw i systemw do kotwienia stalizbrojeniowej (prtw), stosowanych do konstrukcyjnego wzmac-niania w celu zapewnienia cigoci konstrukcji elbetowych.

Rys. 2. Zakres i przeznaczenie norm z serii PN-EN 1504


2 2009 (nr 438)

realizacji (tabele 2 i 3). W poszczeglnych czciach nor-my PN-EN 1504 sformuowano wymagania dotyczce ma-teriaw stosowanych w tych metodach (rysunek 4).

Ochrona betonu przed korozj. W warunkach zagroe-nia chemicznego regu jest, e po naprawie cay elementchroni si powierzchniowo w celu zapewnienia odpowiednie-go czasu uytkowania. Systemy zabezpiecze powierzchnio-wych betonu omwione s w EN 1504-2. Rozwaa si trzymetody ochrony powierzchniowej: impregnacj hydrofobizu-jc, impregnacj i nakadanie warstw ochronnych (rysu-nek 5). Impregnacja polega na nasycaniu betonu prepara-tem poprawiajcym niektre jego waciwoci, zwaszczaodporno na wilgo, szczelno i wytrzymao mecha-niczn w strefie przypowierzchniowej. W przypadku gdy za-mierzony efekt impregnacji ogranicza si do zwikszeniaodpornoci powierzchni betonu na wnikanie wody (co osi-ga si dziki zmniejszeniu zwilalnoci powierzchni betono-wej), mwimy o hydrofobizacji. Stosowanie powok (gru-boci do 2 mm), wypraw (gruboci 1 10 mm) i wykadzin(warstwy sztywnych pyt przyklejonych do podoa) mana celu ochron konstrukcji przed niekorzystnym dziaaniemczynnikw zewntrznych, takich jak: woda, zmienne dziaa-nie ujemnych i dodatnich temperatur, dwutlenek wgla i in-ne agresywne czynniki chemiczne (chlorki, siarczany itp.).

Systemy ochrony powierzchniowej o szczeglnych waci-wociach (dua chemoodporno, odporno na uderzenia,wysoki stopie wodoszczelnoci) okrela si jako powokilub wyprawy specjalne.

Iniekcja rys. Wymagania dotyczce wyrobw do iniekcjibetonu zawiera norma PN-EN 1504-5, zgodnie z ktriniekcj stosuje si w celu uniknicia szkodliwychkonsekwencji obecnoci pustek i rys w betonie, co po-winno pozwoli na: osignicie nieprzepuszczalnoci i w efekcie wodosz-

czelnoci betonu; uniknicie wnikania agresywnych czynnikw, ktre mo-

gyby powodowa korozj zbrojenia stalowego; wzmocnienie konstrukcji przez wzmocnienie betonu.Z punktu widzenia doboru materiau iniekcyjnego

szczeglnie istotny jest podzia tych wyrobw wgsposobu i celu wypeniania rys na kategori F(przenoszenie si), D (elastyczno) i S (dopasowa-nie si przez pcznienie). Do iniekcji kategorii D i S mo-g by stosowane jedynie wyroby zawierajce spoiwopolimerowe. Przy doborze rodka iniekcyjnego naleyuwzgldni:

stopie zawilgocenia rysy; rozrnia si warunki suche,wilgotne, mokre, wypyw wody;

zmiany szerokoci rysy w czasie.

Dokumenty odniesieniado deklarowania zgodnoci

Dokumentem odniesienia do wykonywania deklaracji zgod-noci, wydawanych przez producentw wyrobw i systemwdo napraw i ochrony konstrukcji betonowych lub ich autory-

Tabela 2. Zasady i metody naprawy betonu wg prEN 1504-9Oznaczenie Zasada Metoda

PI Ochrona przed wnikaniem impregnacja(Protection against Ingress) iniekcja

powoki ochronneMC Ograniczenie zawilgocenia impregnacja /hydrofobizacja/

(Moisture Control) /uszczelnianie powoki ochronne

(osony/okadziny) ochrona elektrochemiczna

CR Odbudowanie elementu betony i zaprawy(Concrete Restoration) betony natryskowe

czciowa wymianaSS Wzmacnianie konstrukcji iniekcja

(Structural Strengthening) dodatkowe prty, pyty, tamy zwikszenie przekroju spranie

PR Odporno na czynniki impregnacjafizyczne powoki ochronne(Physical Resistance)

RC Odporno na czynniki impregnacjachemiczne powoki ochronne(Resistance to Chemicals)

Tabela 3. Zasady i metody ochrony zbrojenia wg prEN 1504-9

Oznaczenie Zasada MetodaRP Utrzymanie lub przywrce- zwikszenie gruboci otuliny

nie stanu pasywnego stali wymiana betonuzbrojeniowej (Preserving realkalizacjaor Restoring Passivity) (elektrochemicznie)

usunicie chlorkwIR Podwyszenie opornoci ograniczenie zawilgocenia

elektrycznej otuliny betono- impregnacja/uszczelnianiewej (Increasing Resistivity) powoki ochronne (okadziny)

CC Kontrola obszarw katodo- ograniczenie dostpu tlenuwych (Cathodic Control) powoki ochronne

CP Ochrona katodowa zewntrzne rdo prdu(Cathodic Protection)

CA Kontrola obszarw anodo- powoki na zbrojeniuwych (Control of Anodic inhibitory korozjiAreas)

Rys. 4. Naprawa elementu elbetowego z przypisaniem odpowied-nich czci normy PN-EN 1504

Rys. 5. Sposoby ochrony powierzchniowej

(dokoczenie na str. 22)

5B eton jest obecnie jednym z podstawowych ma-teriaw konstrukcyjnych stosowanych w bu-downictwie drogowych obiektw inynierskich.Obiekty te wyrniaj si tym, e ich podstawo-we elementy konstrukcyjne s wystawione na bezpo-rednie dziaanie czynnikw rodowiska, takich jak: deszcz,zmiany temperatury, wiatr, zamraanie i odmraanie, uyt-kowe obcienia dynamiczne, chemiczne rodki odla-dzajce czy rodki chemiczne pochodzce z emisji prze-mysowej. Zabezpieczenie konstrukcji w obiektach komu-nikacyjnych przed korozyjnym oddziaywaniem rodo-wiska powinno w wikszym stopniu ni w przypadku in-nych konstrukcji budowlanych polega na ochronie mate-riaowej.

Norma PN-EN 1504Od 2000 r. jest wprowadzana w Polsce norma

PN-EN 1504 Wyroby i systemy do ochrony i napraw kons-trukcji z betonu Definicje, wymagania, sterowanie jakocii ocena zgodnoci.

Niestety, dowiadczenia zebrane w IBDiM od 1996 r.przy opracowywaniu aprobat technicznych na materiaydo naprawy i ochrony antykorozyjnej drogowych obiektwkomunikacyjnych, w tym przede wszystkim obiektw mosto-wych wskazuj, e norma nie uporzdkowaa tej problema-tyki w dostatecznym stopniu.

Okrelenie trwaoci poczenia materiau naprawcze-go lub powoki z naprawianym betonem zawarte w czci2 i 3 normy PN-EN 1504 nie zostao rozwizaneodpowiednio do polskich warunkw klimatycznych. W Pol-sce w okresie zimowym obserwujemy bowiem bardzo cz-ste przejcia temperatury przez 0 C (mog si zdarzanawet 2 razy w cigu doby), dlatego bardzo wane jestsprawdzanie odpornoci betonu na dziaanie mrozu.W przygotowywanych przy udziale IBDiM Warunkachtechnicznych, jakim maj odpowiada obiekty drogowei mostowe wprowadzone bd zaostrzone warunki bada-nia mrozoodpornoci betonu mostowego. Dotychczas be-ton ten powinien spenia wymaganie odpornoci na dzia-anie mrozu F150 wg nieaktualnej normy PN-85/B-06250.W nowych zaleceniach wymaganie to zostanie zaostrzo-ne do F200.

Norma PN-EN 1504 wymaga badania waciwoci kompa-tybilno cieplna. Badanie podobne do opisanego w normiePN-EN 13687-1 jest wykonywane w IBDiM od ok. 20 lat, ale

parametr nazywamy przyczepnoci do podoa po badaniumrozoodpornoci.

Z dowiadcze IBDiM wynika, e dua cz zaprawnaprawczych oraz powok ochronnych ulega uszkodzeniupomidzy 50 a 70 cyklem zamraania/odmraania. To sa-mo zjawisko potwierdzaj wyniki bada wykonywanychprzez Zakad Betonu IBDiM na prbkach betonu wbudowy-wanego w obiekty mostowe. Jako panaceum na niepo-prawnie wykonany beton prbuje si stosowa powokiochronne. Jest to zjawisko grone dla konstrukcji. Kadafarba do betonu stanowi bowiem barier dla wymiany ga-zowej pomidzy betonem a rodowiskiem. Ograniczenieprzenikania przez powierzchni betonu dwutlenku wglajest korzystne, gdy spowalnia proces karbonizacji, aleograniczenie przenikania pary wodnej jest grone. Wodaskrapla si w porach i wypenia ca dostpn przestrze.Powoduje to ugowanie wolnego wapna i na wszelkich ry-sach i wgbieniach pojawiaj si biae wykwity, ktrych niebyoby, gdyby woda moga z betonu odparowa. Zamarza-nie wody w porach powoduje niszczenie struktury betonuoraz odspajanie powoki.

Norma PN-EN 1504 pozwala na pominicie badawg normy PN-EN 13687-2 do 4, jeli badanie wykonanowg normy PN-EN 13687-1. Potwierdza to, e normaPN-EN 1504 uznaje badanie mrozoodpornoci za najbar-dziej wymagajcy test, ale zaleca tylko 50 cykli zamraaniai odmraania, natomiast IBDiM 200.

Naprawy i wzmacnianie konstrukcji budowlanych TEMAT WYDANIA

2 2009 (nr 438)

* Instytut Badawczy Drg i Mostw

Uwagi mostowcado normy PN-EN 1504

Artyku dyskusyjny

dr in. Krzysztof Germaniuk*

Powoka ochronna na zarysowanym betonie. Stan po rokueksploatacji obiektu

Fot. Autor

6Norma PN-EN 1504 Cz 2 i Cz 3 wprowadziametodyk bada zapraw naprawczych i materiaw dowykonywania powok ochronnych, ktra odbiega od me-todyki stosowanej przez producentw takich materiaw.Powody wprowadzenie tych zmian nie s w peni zro-zumiae.

Uwagi do metod badawg normy PN-EN 1504-3

Wytrzymao na ciskanie jest badana wg normyPN-EN 12190:2000 Wyroby i systemy do ochrony i naprawkonstrukcji betonowych Metody bada Oznaczanie wy-trzymaoci na ciskanie zaprawy naprawczej. Badanie wy-konywane jest na prbkach 4 x 4 x 16 cm. Dlaczego nie za-stosowano normy PN-EN 1015-11:2001 Metody bada za-praw do murw Cz 11: Okrelanie wytrzymaocina zginanie i na ciskanie stwardniaej zaprawy. Skoro juwykonano beleczki i trzeba je zama przed badaniem na ci-skanie, dlaczego nie zanotowa wyniku zginania? Jaki bycel ustanawiania dwch norm na badanie tej samej waci-woci?

Zawarto jonw chlorkowych jest badana wg normyPN-EN 1015-17 Metody bada zapraw do murw Cz 17: Okrelanie zawartoci chlorkw rozpuszczal-nych w wodzie w wieych zaprawach. Dua zawartochlorkw w dojrzaym, uszkodzonym betonie moe bygrona, powoduj one bowiem korozj zbrojenia. Gw-nym rdem chlorkw w betonie mostowym jest sl sto-sowana do topienia lodu i niegu w zimie, ale skd moesi wzi sl w wieej zaprawie naprawczej? Tam niema soli.

Przyczepno zaprawy do podoa jest badana wg nor-my PN-EN 1542:2000 Wyroby i systemy do ochrony i na-praw konstrukcji betonowych Metody bada Pomiarprzyczepnoci przez odrywanie. Jest to powszechnie sto-sowana metoda pull-off. W normie PN-EN 1542 wprowa-dzono zdaniem autora trzy bdy do tej metody. Po-wszechnie badanie byo wykonywane na pytach chodni-kowych o wymiarach 30 x 30 x 5 cm. Norma wymagapyt 30 x 30 x 10 cm, ktre trzeba wykonywa specjalnie.Gboko nawiercenia bya powszechnie stosowana2 5 mm poniej uoonej warstwy zapraw i grubych po-wok (gruboci powyej 1 mm). Natomiast norma wymaganawiercania na gboko 20 mm w gb podoa, co czstoprowadzi do uszkodzenia nawiercanych rdzeni i wwczaswiercenie i badania trzeba powtarza. Norma wymaga tebardzo precyzyjnego zlokalizowania poszczeglnych na-wierce na badanej pycie. Wykonanie nawierce wg nor-my jest niewykonalne bez precyzyjnej wiertarki stoowejo moliwoci przesuwu gowicy z koronk do nawiercew dwch kierunkach. Wykonanie takich nawierce za po-moc zwykej wiertarki stoowej lub wiertnicy typu Hiltido wiercenia na mokro jest niemoliwe. W praktyce nato-miast laboratoria wykonuj nawiercenia wiertnicami typuHilti z puczk wodn, nie przejmujc si wymaganiaminormy dotyczcymi rozmieszczenia otworw i gbokocinawierce.

Norma PN-EN 1504 wymaga wykonywania bada napodou z betonu kontrolnego MC(0,40) wg normy

PN-EN 1766:2001 Wyroby i systemy do ochrony i naprawkonstrukcji betonowych Metody bada Betony wzorco-we do bada. Betony wg tej normy s okrelane przezwskanik wodno-cementowy w/c. Symbol MC(0,40) ozna-cza, e wskanik w/c = 0,4. Norma nic nie mwi o wytrzy-maoci na ciskanie ani o klasie betonu wzorcowego. Dla-czego beton wzorcowy nie jest okrelany przez klas lub wy-trzymao na ciskanie, tak jak betony konstrukcyjne? Mo-stowe zaprawy i betony naprawcze wykazuj wytrzymaona ciskanie 30 70 MPa. Beton MC(0,4) moe mie wy-trzymao mniejsz i zbadamy jego wytrzymao na roz-ciganie, a nie przyczepno zaprawy do podoa.

Ograniczony skurcz/pcznienie jest badany wg normyPN-EN 12617-4:2004 Wyroby i systemy do ochrony i na-praw konstrukcji betonowych Metody bada Cz 4:Oznaczanie skurczu i wyduenia. Jest to nowa metoda ba-dawcza, polegajca na okrelaniu przyczepnoci zaprawynaprawczej do podoa. Dotychczas skurcz lub pcznieniezaprawy badano na beleczkach 4 x 4 x 16 cm.

Odporno na karbonatyzacj jest badana wg normyPN-EN 13295 Wyroby i systemy do ochrony i napraw kon-strukcji betonowych Metody bada Oznaczanie odpor-noci na karbonatyzacj. Gboko karbonatyzacji ma bymniejsza od gbokoci karbonatyzacji betonu kontrolnego.Badanie gbokoci karbonatyzacji jest konieczne w przy-padku tynkw, ktre po wykonaniu s malowane farb nie-odporn na rodowisko alkaliczne. W przypadku betonwi zapraw naprawczych mamy do czynienia z materiaamio bardzo duej szczelnoci i odpornoci na karbonatyzacj,zwykle wikszej od dobrze wykonanego betonu konstrukcyj-nego. Zaprawy i betony naprawcze maj specjalnie dobra-ny skad, w tym zestaw kruszyw, cementu i pyw, aby uzy-ska materia o wysokiej wytrzymaoci, co jest zwizane zeszczelnoci. W betonie lub zaprawie naprawczej o wytrzy-maoci na ciskanie przekraczajcej 40 MPa gboko kar-bonizacji przekroczy 1 mm po 15 latach. Jest to nowa meto-da badawcza, ktra nie bya dotychczas stosowana do oce-ny zapraw naprawczych.

Kompatybilno cieplna (cz 1), zamraanie-roz-mraanie jest badana wg normy PN-EN 13687-1:2002Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji beto-nowych Metody bada Oznaczanie kompatybilnocitermicznej Cz 1: Cykliczne zamraanie rozmraa-nie przy zanurzeniu w soli odladzajcej (oryg.). Badanie tozastpuje dotychczas stosowane badanie mrozoodporno-ci i wymaga wykonania 50 cykli zamraania rozmraa-nia w roztworze soli nasyconej. Sprawdzana jest przyczep-no do podoa przez odrywanie. Jest to nowa metoda ba-dawcza, ktra nie bya dotd stosowana do oceny zaprawnaprawczych.

Do oceny betonw mostowych stosowano badaniepo 150 cyklach zamraania rozmraania. W przygotowy-wanym rozporzdzeniu ministra infrastruktury o warunkachtechnicznych, jakim maj odpowiada obiekty drogowei mostowe, podwyszono wymagan liczb cykli w bada-niu mrozoodpornoci do 200. W klasycznym badaniu mro-zoodpornoci sprawdzano ubytek masy i wytrzymaocina ciskanie prbki betonowej, a w przypadku zapraw do-datkowo spadek wytrzymaoci na zginanie. W IBDiM pro-wadzilimy badania przyczepnoci zapraw do podoa be-


2 2009 (nr 438)

7tonowego po badaniu mrozoodpornoci F150. Dowiadcze-nia IBDiM wykazay, e groniejsze dla prbek byo badaniemrozoodpornoci w wodzie. Woda zamarza wtedy w caejobjtoci prbki. Badania porwnawcze prbek nasczo-nych 2% roztworem soli (NaCl) wykazay z reguy przyrostmasy i wytrzymaoci po badaniu.

Kompatybilno cieplna (cz 2), zraszanie jest ba-dana wg normy PN-EN 13687-2:2002 Wyroby i systemydo ochrony i napraw konstrukcji betonowych Metody ba-da Oznaczanie kompatybilnoci termicznej Cz 2:Cykliczny efekt burzy (szok termiczny) (oryg.). Badana jestodporno materiau na cykliczne dziaanie deszczy i pod-wyszonej temperatury. Badanie byo stosowane do ocenytrwaoci tynkw. Przed wprowadzeniem normy stosowanoocen wizualn. Obecnie sprawdzana jest przyczepnodo podoa przez odrywanie. Jest to nowa metoda badaw-cza, ktra nie bya dotychczas stosowana do oceny zaprawnaprawczych.

Kompatybilno cieplna (cz 4), cykle suszeniajest badana wg normy PN-EN 13687-2: 2002 Wyroby i sys-temy do ochrony i napraw konstrukcji betonowych Meto-dy bada Oznaczanie kompatybilnoci termicznej Cz 4: Cykle termiczne na sucho. Sprawdzana jest przy-czepno do podoa przez odrywanie. Jest to nowa meto-da badawcza, ktra nie bya dotd stosowana do ocenyzapraw naprawczych.

Odporno na polizg jest badana wg normyPN-EN 13036-4:2004 Drogi samochodowe i lotniskowe Metody bada Cz 4: Metoda pomiaru oporw ruchupolizgu/polizgnicia na powierzchni: prba wahada. Me-toda ta bya dotd stosowana do oceny szorstkoci i zabez-pieczenia przed polizgiem farb do znakowania nawierzch-ni oraz powok izolacyjno-nawierzchniowych i posadzekprzemysowych. Izolacjonawierzchnie i posadzki trzeba by-o czsto uszarstnia przez posypanie grnej warstwy pia-skiem. Nie widz adnego sensu w stosowaniu tej metodydo oceny materiaw naprawczych na bazie cementowej,a take mam due wtpliwoci, czy badanie jest celowew przypadku zapraw ywicznych, ktre zwykle trzebauszarstnia przez posypanie piaskiem. Jest to nowa meto-da badawcza, ktra nie bya dotd stosowana do oceny za-praw naprawczych.

Wspczynnik rozszerzalnoci cieplnej jest badany wgnormy PN-EN 1770:2002 Wyroby i systemy do ochrony i na-praw konstrukcji betonowych Metody bada Oznacza-nie wspczynnika rozszerzalnoci cieplnej. Warto wsp-czynnika rozszerzalnoci cieplnej bya podawana dla niekt-rych zapraw przez producentw i wynosia od 1,3 x 105 1/Cdo 1,8 x 105 1/C. Wspczynnik rozszerzalnoci cieplnej be-tonu wynosi 1,0 x 105 1/C. Mam wtpliwoci, czy celowejest oznaczanie wspczynnika rozszerzalnoci cieplnej za-praw i betonw naprawczych, zwaszcza wykonanych na ba-zie cementowej.

Absorpcja kapilarna (przepuszczalno wody) jestbadana wg normy PN-EN 13057:2004 Wyroby i systemydo ochrony i napraw konstrukcji betonowych Metodybada Oznaczanie odpornoci na absorpcj kapilarn.Norma ustala graniczn warto absorpcji kapilarnejna 0,5 kgm2h0,5. Badanie byo wykonywane w przypad-ku niektrych powok ochronnych. Typowy wynik pomiaru

wynosi 0,02 kgm2h0,5, czyli 25 razy mniej. Jest to nowa me-toda badawcza, ktra nie bya dotd stosowana do ocenyzapraw naprawczych.

Uwagi do metod badawg normy PN-EN 1504-2

Przyczepno powoki do podoa. Uwagi ju omwio-no, ale naley zaznaczy, e okrelenie przyczepnoci po-wok wymaga dalszych bada. S na rynku powoki ela-styczne, ktre wykazuj zerwanie kohezyjne w ba-daniu pull-off przy napreniach ok. 0,3 MPa, wykazujcjednoczenie bardzo trwae poczenie z betonem. Okrela-nie w normie oprcz minimalnej wartoci redniej przyczep-noci oraz wartoci minimalnego odczytu budzi wtpliwoci.Naturalny rozrzut wartoci wytrzymaoci na rozciganie po-wok wynosi ok. 30%, a w czasie bada bardzo czsto po-jawia si jeden odczyt odbiegajcy od redniej in minus,co moe prowadzi do dyskwalifikacji poprawnie wykona-nych powok.

Zdolno mostkowania rys jest badana wg normyPN-EN 1062-7:2005 Farby i lakiery Wyroby lakierowe i sys-temy powokowe stosowane na zewntrz na mury i beton Cz 7: Oznaczanie waciwoci pokrywania rys. W przy-padku obiektw mostowych, zwaszcza spronych, diagno-styka rys jest jednym z waniejszych kryteriw oceny nono-ci i bezpieczestwa konstrukcji. W przypadku, gdy rysy naobiekcie mostowym bd schowane pod powok budow-li mostowych, konstrukcja moe wej w stan awaryjny,a suby utrzymaniowe tego nie zauwa. Jeli rysy pojawisi na powoce mostkujcej, wwczas na napraw moeby za pno. Naley powanie si zastanowi, czy monadopuci powoki mostkujce rysy do stosowania w drogo-wych obiektach inynierskich. Jest to nowa metoda badaw-cza, ktra nie bya dotd stosowana do oceny powokochronnych.


2 2009 (nr 438)

Panu

Aleksandrowi BarszczowiPrezesowi firmy Sopro Polska Sp. z o.o.

wyrazy gbokiego wspczuciaz powodu mierci

Ojcaskadaj pracownicy redakcji

miesicznika Materiay Budowlanei kwartalnika Wok Pytek Ceramicznych


2 2009 (nr 438)

W e wczeniejszych publika-cjach, m.in. na amach mie-sicznika Materiay Budow-lane, byy prezentowane in-formacje o dynamicznym rozwoju zasto-sowania powok z modyfikowanych y-wic metakrylowych w realizacji inynier-skich budowli komunikacyjnych. Wska-zywano na coraz szersz palet rozwi-za technologiczno-materiaowych z wy-korzystaniem tych polimerw w kons-trukcji powok izolacyjno-nawierzchnio-wych, speniajcych wysokie wymaga-nia techniczne i eksploatacyjne.

Celem nadrzdnym zarwno dla kon-struktora, jak i wykonawcy powinno byzastosowanie rozwiza technologicz-nych optymalizujcych procesy aplikacjiprzez minimalizowanie jej czasu, ograni-czanie utrudnie komunikacyjnych i kosz-tw oraz wzrost bezpieczestwa ruchu.Istotnymi, lecz nie jedynymi uwarunko-waniami prawidowej aplikacji i bezawa-ryjnego uytkowania izolacjonawierzchnis warunki termiczne i tempo wykona-nia. Rozwizania technologiczne wyko-rzystujce modyfikowane polimery me-takrylowe s najblisze spenienia tegocelu. Wykonanie tysicy metrw kwadra-towych powierzchni budowli mostowychw peni to potwierdza, a szybkoutwardzal-ne powoki izolacyjno-nawierzchniowestanowice m.in. rezultat wolnorodniko-wego procesu polimeryzacji znajduj co-raz szersze zastosowanie. Izolacjona-wierzchnie systemu o nazwie handlowejDEGADECK ST zostay zastosowanew ostatnich latach w Polsce na podo-ach betonowych i stalowych stacjonar-nych obiektw mostowych, a take obiek-tw zwodzonych m.in. na rzekach Wisa;Szkarpawa i Krlewska. Prowadzonesystematyczne obserwacje tych powokpotwierdzaj wysokie parametry odpor-noci mechanicznej i antykorozyjnej.Warto podkreli, e w przypadku podo-y stalowych warstwa gruntujca syste-

mu z uwagi na specyficzny skad i waci-woci spenia funkcj antykorozyjn.

Majc na uwadze nastpujce oko-licznoci:

Pyta pomostowa DMS-65 ma rozpi-to 1898 mm, szeroko 894 mm i wy-soko 190 mm cznie z przyspawany-mi na grnych krawdziach opornikaminawierzchni (paski z prtw 10 x 10 mm).Do grnej jej powierzchni przyspawa-na jest punktowo siatka metalowa o wy-miarach oczek 35 x 35 z drutu 3,5 mmw celu zapewnienia lepszej przyczep-noci warstwy asfaltu do pyty. Warstwjezdn (cieraln) stanowi asfalt lanygruboci 8 10 mm.

Istota nowej technologiiDziaajc w porozumieniu z General-

n Dyrekcj Drg Krajowych i Autostradoraz Instytutem Badawczym Drg i Mo-stw w Warszawie, stosowano metodkrok po kroku w celu uzyskania mak-simum informacji zarwno technologicz-nych, jak i organizacyjnych. Aplikacjprbn wykonano na wybranych loso-wo, znajdujcych si w skadnicy, dwu-dziestu pytach DMS-65 w obecnociprzedstawicieli GDDKiA, IBDiM i do-stawcy ywic z Niemiec. Uzyskane do-wiadczenia s nastpujce: podczas usuwania z reguy uszko-

dzonego i zdegradowanego materiaubitumicznego (fotografia 2) okazao si,e miejsca pocze siatki stalowejdo podoa stalowego stanowi wyra-ne ogniska zaawansowanej korozji i wy-magaj starannej obrbki ciernej; ze wzgldu na du rnic w g-

stoci konstrukcyjnej ywicy metakrylo-wej i konwertorowego kruszywa hutni-czego w celu uzyskania jednorodnegoprzekroju caej 10 mm powoki systemukonieczne jest prowadzenie aplikacjidwuetapowo ze szczeglnie precyzyj-nym dozowaniem kruszywa; rozpoczcie wszelkich prac aplika-

cyjnych systemu moe nastpowa jedy-nie po dokadnym usuniciu warstwy bi-

Nawierzchnie izolacyjne pyt pomostowychtymczasowych mostw modularnych

z zastosowaniem modyfikowanychpolimerw metakrylowych

skal prowadzonych w kraju pracinwestycyjnych i remontowych i wi-c si z tym potrzeb waciwego roz-wizywania przepraw tymczasowych,np. mosty w Kiezmarku i Chemnie;

obserwowane uszkodzenia stoso-wanego bitumicznego wypenienia pytpomostowych, tworzcych elementyukadu jezdnego mostu modularnego;

celowo ograniczenia skali naprawi remontw pyt pomostowych, a wic re-dukcji kosztw, ale rwnie wydueniaokresw midzyremontowych i zwik-szenia mobilnoci ich stosowania;

pozytywne rezultaty aplikacjina podoach stalowych mostw pod-noszonych-zwodzonych, gdzie zasto-sowano izolacjonawierzchnie grubo-ci 10 mm z wypeniaczami kwarcowy-mi i kruszywem hutniczym konwertoro-wym o uziarnieniu 2 3 mm;

informacje od dostawcy ywic o za-stosowaniu z powodzeniem tego roz-wizania w elementach powierzchni ru-chu koowego i pieszego tymczasowychmostw modularnych Firma GemitePolska Sp. z o.o. podja inicjatywrozwizania problemu, przez zmiantechnologii nawierzchni pyt z bitu-micznej (fotografia 1) na polimerow.

Fot. 1. Wyeksploatowana nawierzchnia bitu-miczna mostu modularnego w Kiezmarku

9Naprawy i wzmacnianie konstrukcji budowlanych TEMAT WYDANIA

2 2009 (nr 438)

tumu, siatki stalowej, przygotowaniupodoa wg wymaga normowych, a tak-e po wszelkich korektach geometrii py-ty niezbdnych do uzyskania jednolitejgruboci powoki na caej jej powierzch-ni gwarantujcej powtarzalno parame-trw fizykomechanicznych; ze wzgldu na specyfik technolo-

gii, w tym krtkie przerwy pomidzy fa-zami technologicznymi aplikacji, ko-nieczne jest opracowanie waciwej or-ganizacji stanowisk pracy; konieczne jest cise przestrzeganie

reimu technologicznego, a szczeglniedokadnoci w odmierzaniu i dozowaniuskadnikw systemu; wadliwe operowa-nie kruszywem prowadzi do braku jedno-rodnoci w przekroju powoki; wykonawca powinien by wyposa-

ony w mobilne urzdzenia techniczne,m.in. dwignice i wzki widowe, pozwa-lajce na zmian pooenia i miejscaaplikacji oraz skadowania pyt; aplikacja moe by wykonywa-

na wycznie przez wykwalifikowanyi przeszkolony personel.

20 szt. pyt pomostowych wykonanychwg przedstawionych wymaga zamonto-wano na modularnym mocie objazdo-wym w Kiezmarku podczas prowadzone-go remontu mostu na Wile. Pyty zosta-y ulokowane w strefie przyczkowej mo-stu, a wic naraonej na ekstremalne wa-runki przecie dynamicznych i statycz-nych i eksploatowane przez sze miesi-cy. Ten specyficzny test wykaza znaczniewiksz odporno na zniszczenie na-wierzchni pyt wykonanych w systemieDEGADECK ST w porwnaniu z pytamiz wypenieniem konwencjonalnymi ma-sami bitumicznymi.

Ocena rozwizaniaPo dokonaniu oceny stanu pyt po ich

demontau, w publikacji dr in. Agniesz-ki Krlikowskiej z IBDiM znalazy si

m.in. nastpujce konkluzje: na mo-stach objazdowych z pytami DMS-65mona zastosowa ten system w cy-klach rocznych, piciokrotnie bez ko-niecznoci remontu. Pomimo wyszejceny pocztkowej ni rozwizania trady-cyjne, system ten wydaje si, zarwnoze wzgldw technicznych jak i wygodyuytkownikw oraz kosztw liczonychna jednostk czasu eksploatacji, rozwi-zaniem bardzo ciekawym. Mimo tak po-zytywnej oceny oraz ogromnej skaliuszkodze pyt pomostowych podjciedecyzji o remoncie z zastosowaniem no-wej technologii ulego znacznemu prze-suniciu w czasie. Naley sdzi, e po-wodem byy zarwno wzgldy ekono-miczne, a wic konieczno wygenero-wania znaczcych rodkw finanso-wych, jak i przeprowadzenie gruntow-nych analiz techniczno-technologicz-nych przez uprawnione instytucje. Osta-tecznie, o czym z przyjemnoci infor-muj, w 2008 r. GDDKiA, a dokadniej jejOddzia w Bydgoszczy ogosi przetargna wykonanie kompleksowego remon-tu, ponad dwustu pyt pomostowych,obejmujcego wykonanie ochrony anty-korozyjnej ich powierzchni stalowychz jednoczesn wymian wypenie bitu-micznych na polimerowe (fotografia 3).

Firma ZUSIM ze Szczecina, ktra za-prezentowaa najkorzystniejsz oferti wygraa przetarg, zaoferowaa wykona-nie nawierzchni pyt pomostowych DMS--65 w Technologii DEGADECK ST. Nale-y podkreli ogromn trosk wykonaw-cy o wykonanie naprawy w wysokimstandardzie. Obserwowalimy to wspl-nie z pracownikami oddziau bydgoskie-go GDDKiA w caym cigu operacji tech-nologicznych, poczwszy od odmierza-nia skadnikw, przez zdejmowanie na-wierzchni bitumicznych pod cinie-niem 2800 barw, stosowanie technikstrumieniowo-ciernych, a do etapowejaplikacji powok, transportu midzyope-

racyjnego i skadowania. Mimo prowadze-nia prac w okresie obnionej temperatu-ry i w obiektach tymczasowych, wyko-nawca zapewni dotrzymanie wymaga-nych parametrw aplikacji oraz warunkwbezpieczestwa pracy.

Wykonanie remontu pyt w trudnychwarunkach i krtkim czasie potwierdziowalory stosowania ywic metakrylo-wych, w tym m.in. wyjtkow szybkoelowania kompozytu polimerowe-go z wypeniaczem mineralnym i moli-wo aplikacji w temperaturze niszejod 10 C (fotografia 4).

Plany na przyszoWypada wyrazi nadziej, e GDDKiA

majc na uwadze potrzeb stosowaniamostw tymczasowych podczas realizo-wania obiektw infrastruktury komunika-cyjnej oraz znajc walory techniczne,eksploatacyjne i ekonomiczno-organiza-cyjne nowego systemu naprawczego pytpomostowych, podejmie decyzje o po-wszechnoci jego zastosowania. W opi-sany sposb ulega rozszerzeniu stoso-wanie modyfikowanych polimerw meta-krylowych, uznanych powszechnie za no-woczesny materia konstrukcyjny. Istnie-j realne przesanki do rynkowego roz-szerzenia zastosowa systemu, zarwnow dziedzinie pyt pomostowych, jaki w wykonawstwie stalowych kadek dlapieszych i rowerw oraz pomostw ru-chomych.

mgr Krzysztof SaramowiczGEMITE POLSKA Spka z o.o.

Wszystkie fot. Autor

Fot. 2. Czyszczenie pyt zdejmowaniedotychczasowej powoki bitumicznej

Fot. 3. Nakadanie nowej powoki z two-rzyw metakrylowych

Fot. 4. Pyty pomostowe z now nawierzchni

Gemite Polska Sp. z o.o.tel. 022 812 12 61

fax 022 812 12 61 w.103www.gemite.com.pl

e-mail: [email protected]

10


2 2009 (nr 438)

Z powodu zwikszajcej siagresywnoci rodowiskaoraz starzenia obiektw beto-nowych i elbetowych corazczciej wymagana jest naprawai ochrona tych konstrukcji. Napra-wa ma na celu przywrcenie pier-wotnego stanu technicznego orazzapewnienie trwaoci. Na jej sku-teczno wpywa zarwno dobrodpowiednich materiaw napraw-czych, ktry zaley od charakteruzniszczenia powierzchni bd struk-tury betonu, jak rwnie sposb ichaplikacji.

Materia naprawczy powinien prze-nosi obcienia w takim samym stop-niu, co zastpiony przez niego beton.Warunki uytkowania oraz czynnikizewntrzne (temperatura, wilgo) po-woduj z upywem czasu zmianwaciwoci materiau naprawcze-go i zmniejszenie adhezji (szczegl-nie w kompozytach ywicznych,a w mniejszym stopniu take w zapra-wach polimerowo-cementowych), comoe prowadzi m.in. do pkni, od-spoje, zmniejszenia waciwoci ba-rierowych. O skutecznoci naprawyw gwnej mierze decyduje przyczep-no materiau naprawczego do beto-nu. Przyjmuje si, e wytrzymaona odrywanie wiksza ni 1,5 N/mm2jest wystarczajca, ale w przypadkuwikszej wartoci ronie tolerancjana bdy kompatybilnoci [Czarnec-ki L., Emmons P. H. Naprawa i ochro-na konstrukcji betonowych, PolskiCement Krakw, 2002].

W artykule przedstawimy zaleno-ci midzy wybranymi parametramibetonu a przyczepnoci powoki sto-sowanej w naprawach niekons-trukcyjnych.

Opis bada przyczepnoci

Do bada wybrano gad cemento-wo-polimerow, stosowan do przy-wracania geometrii powierzchnielementw (naprawy niekonstrukcyj-ne). Wymagana przyczepno po-wok naprawczych wynosi minimalnie0,5 N/mm2, a zalecana > 1,0 N/mm2[Czarnecki L., Emmons P. H. Napra-wa i ochrona konstrukcji betono-wych, Polski Cement Krakw, 2002].Do pomiaru wytrzymaoci na odry-wanie zastosowano metod jedno-osiowej prby rozcigania testpull-off [Czarnecki L., Emmons P. H.Naprawa i ochrona konstrukcji beto-nowych, Polski Cement Kra-kw, 2002; Chmielewska B. Oce-na przyczepnoci materiaw nap-rawczych do podkadu metody labo-ratoryjne i stosowane na placu budo-wy, Materiay Budowlane, 2/2006;Chmielewska B. On the methods ofbond strength measurement in con-crete repair systems, Adhesion in In-terfaces of Building Materials a Mul-ti-scale Approach, Advances in Mate-rials Science and Restoration, AMSRNo. 2/2007, s. 29 46].

Do przygotowania powierzchni be-tonu przed nakadaniem powok na-prawczych stosuje si rne metodyuszorstnienia powierzchni o rnymstopniu efektywnoci, od mao inwa-zyjnych, np. szlifowanie, do bardzodestrukcyjnych, np. frezowanie [Gar-bacz A., Piotrowski T., Courard L. Iny-nieria powierzchni betonu. Cz 1.Struktura geometryczna powierzchni,Materiay Budowlane, 9/2006]. W ba-daniach zastosowano piaskowanie,po ktrym powierzchnia ma du ilonierwnoci (drobnych i pytkich), po-zostaj ostre krawdzie uszkodzo-nych ziaren kruszywa oraz nieregular-na siatka mikropkni (szerokocido 0,1 mm).

Pomiary przyczepnoci powoki na-prawczej do betonu wykonano, rni-cujc klasy i wilgotno betonu, tempe-ratur powietrza (podczas nakadanialub odrywania) oraz przygotowanie po-wierzchni przed nakadaniem powok(piaskowane lub niepiaskowane, po-rwnawcze oraz z lub bez warstwysczepnej). Badany beton by wykony-wany wg opracowywanych receptur lubdostarczany z rnych betoniarni.

Wykonano analiz statystycznwynikw bada przyczepnociw funkcji wytrzymaoci na ciskaniebetonu.

Analiza wynikwbada przyczepnoci

Na podstawie wynikw z wszyst-kich bada wyznaczono zalenopomidzy rednimi napreniami od-rywajcymi od redniej wytrzymao-ci na ciskanie betonu (rysunek 1).Wspczynnik korelacji wynosir = 0,81. Im wysza klasa betonu, tymwiksza bya wytrzymao na po-wierzchniowe odrywanie. Otrzymanlini regresji porwnano z wykresemzalenoci wytrzymaoci na rozci-ganie przy rozupywaniu od wytrzy-maoci na ciskanie [Neville A. M.

* Politechnika Poznaska

Wpyw wybranychparametrw betonu na

przyczepno powok naprawczych

dr in. Monika Siewczyska*prof. dr hab. in. Jzef Jasiczak*

Rys. 1. Zaleno midzy redni wytrzy-maoci na ciskanie betonu a red-nim napreniem odrywajcym przypo-wierzchniowe warstwy betonu

11


2 2009 (nr 438)

Waciwoci betonu, Polski Ce-ment, 2000]. Zaobserwowano, ekrzywe aproksymujce maj podob-ny przebieg. Rnica nachyleniakrzywych wynika z rnego skadubadanego betonu oraz metody ba-dania.

Przyczepno gadzi naprawczejdo powietrzno-suchej (podczas naka-dania powoki) powierzchni betonuwynosia 0,6 2 N/mm2 (rysunek 2).W tym bloku bada celowo nie za-

pewniono waciwej pielgnacji pod-czas wizania i dojrzewania zaprawycementowo-polimerowej. W przypad-ku powierzchni wilgotnej zaobserwo-wano du warto napre odrywa-jcych powok od powierzchni pia-skowanej. Przyczepno miaa war-to 2,6 3,4 N/mm2 i bya znaczniewiksza ni wymagana (0,5 N/mm2).Wilgotna powierzchnia betonu niespowodowaa odcignicia wodyz nakadanej powoki i jednoczeniezapewnia waciwe warunki piel-gnacji zaprawy cementowo-polimero-wej, a piaskowanie dodatkowo zwik-szyo stref kontaktow i wpyw klino-wania mechanicznego. W przypadkupowierzchni wilgotnej niepiaskowanejzauwaono zmniejszenie przyczep-noci. Mogo to by spowodowanezbyt du iloci wody na styku beto-nu i powoki podczas aplikacji. Nale-y wic zachowa ostronoprzy zwilaniu powierzchni gadkich

przed nakadaniem gadzi cemento-wo-polimerowych.

Badanie wpywu obecnoci war-stwy sczepnej nakadanej przed apli-kacj gadzi naprawczej niekonstruk-cyjnej wykazao zmniejszenie przy-czepnoci o 0,5 N/mm2 w stosunkudo przypadku, gdy tej warstwy nie na-oono, jednak materia nadal speniawymagania normowe. Potwierdzonotym samym zalecenia producenta, byten rodzaj gadzi nakada bez war-stwy sczepnej. Podobne badanie wy-konano dla zaprawy naprawczej typukonstrukcyjnego, w przypadku ktrejproducent zaleca stosowanie war-stwy sczepnej. Odnotowano w tymprzypadku zwikszenie przyczepno-ci o ok. 0,5 N/mm2.

Zaobserwowano istotny wpyw wil-gotnoci betonu na przyczepno po-woki badanej w rnej temperaturze(rysunek 3). W przypadku betonuprzechowywanego w temperaturze-18 C nastpi przyrost wytrzymaoci

na odrywanie z 3,1 4,1 N/mm2 do4 5,6 N/mm2. Moe to by spowodo-wane wypenieniem lodem przestrze-ni porw w strefie pkania i ucigle-niem struktury. Wystpuje koniecz-no pokonania nie tylko si adhezjipomidzy gadzi i betonem (lub roze-rwania gadzi), ale rwnie doprowa-dzenie do pknicia lodu. Temperatu-ra -4 C nie wpywaa tak znaczniena przyczepno powoki. Rnicawartoci mieci si w granicach b-du. W przypadku temperatur +25 C,+27 C oraz +40 C i +50 C zauwa-ono zmniejszenie wartoci napre

odrywajcych od betonu wilgotnegow stosunku do powietrzno-suchego, atemperatur +25 C i +27 C zmniejsze-nie przyczepnoci o ok. 1,2 N/mm2. Po-rwnujc naprenia odrywajcegad od betonu wilgotnego i powietrz-no-suchego (w warunkach wysokichtemperatur), zaobserwowano mniej-sz o 2,1 N/mm2 przyczepno do be-tonu wilgotnego. W kilku przypadkachzaobserwowano niewielkie zmniejsze-nie przyczepnoci przy odrywaniu po-wok poddanych dziaaniu tempera-tury powyej +40 C. Wzrost tempera-tury z +25 C do +50 C nie wpywa atak znacznie na wytrzymao.

Wnioski z bada

Rys. 2. Zaleno midzy redni wytrzy-maoci na ciskanie betonu a rednimnapreniem odrywajcym powok gadziod betonu w stanie powietrzno-suchymi wilgotnym

Rys. 3. rednie naprenie odrywajce po-wok gadzi od betonu w stanie powietrz-no-suchym i wilgotnym w rnych tempe-raturach

W celu uzyskania najwikszej przy-czepnoci kompozytw cementowo--polimerowych naley uszorstni po-wierzchni betonu i nawily j w ta-kim stopniu, aby nie powsta film wo-dy na powierzchni podczas nakada-nia materiau naprawczego oraz za-pewni odpowiedni pielgnacj pod-czas wizania i twardnienia zaprawy.Stosowanie warstwy sczepnej nie za-wsze poprawia przyczepno mate-riau naprawczego. Naley w tym przy-padku przestrzega zalece produ-centa lub wykona prbne badanieprzyczepnoci.

Przeprowadzone badania potwier-dziy, e wytrzymao na odrywa-nie gadzi cementowo-polimerowejod betonu zamroonego (-18 C)jest wiksza ni przechowywanegow temperaturze od -4 C do +50 C.Beton wilgotny przed zamroeniemosiga wiksz wytrzymao w te-cie pull-off ni beton w stanie po-wietrzno-suchym.

Sposb przygotowania powierzch-ni betonu, ktra wymaga naprawy lubwzmocnienia, powinien by waci-wie dobrany do rodzaju nakadanegomateriau, take waciwoci podo-a, w tym klasy betonu. Celowe jestsprawdzenie skutecznoci i opacal-noci stosowania warstwy sczepnejprzed jej zastosowaniem. Wykonujcbadanie przyczepnoci in situ, nale-y uwzgldni warunki temperaturo-we i wilgotnociowe, ktre panowayw okresie bezporednio poprzedzaj-cym badanie.

12 2 2009 (nr 438)

Norma PN-EN 1504 obowizujca od1 stycznia 2009 r. okrela wymagane: oce-nyorazpracediagnostyczne,niezbdnewy-roby i systemy, wczajc ich waciwo-ci uytkowe, procedury alternatywne orazmetody aplikacji na budowie.

Oferujemy kompleksow ofert mate-riaw i systemw do rekonstrukcji i zabez-pieczania konstrukcji betonowych, m.in. do-mieszki do betonu, systemy ywicznychposadzek i powok, systemy uszczelnieoraz systemy wzmacniania konstrukcji,m.in. Sika CarboDur. W cigu 100 latobecnoci na rynku firma zdobya ogrom-ne dowiadczenie w zakresie naprawyi ochrony betonu udokumentowane refe-rencjami sigajcymi 1920 r. Sika dyspo-nuje penym zakresem materiaw i tech-

nologii do optymalnej naprawy oraz antyko-rozyjnego zabezpieczenia betonu w zgo-dzie z zasadami i metodami okrelonymiw PN-EN 1504, w tym systemami do napra-wy uszkodze i wad betonu oraz uszko-dze wywoanych przez korozj zbrojenia.

Przez wiele lat dobrze znane byy rnerodzaje uszkodze i podstawowe przyczy-ny ich wystpowania. Jednoczenie opra-cowywano odpowiednie metody naprawyi zabezpieczenia/ochrony konstrukcji. Do-stpna wiedza i dowiadczenie zostay te-raz podsumowane w formie 11 zasad za-mieszczonych w PN-EN 1504-9. Normata wskazuje, jak optymalnie naprawi i za-bezpieczy kade z potencjalnych uszko-dze, ktre moe wystpi w konstruk-cjach betonowych i elbetowych. Zasady 1do 6 dotycz naprawy uszkodze betonu.Zasady 7 do 11 odnosz si do zniszczewywoanych przez korozj zbrojenia. Si-ka opracowaa prosty sposb selekcji od-powiednich zasad i metod naprawy kon-strukcji zalenie od typu i zakresu uszko-dze, wymaga rodowiskowych oraz wa-runkw eksploatacji. W tabeli zamieszczo-no zasady 1 do 6 oraz proponowane roz-

wizania Siki. Analogiczne rozwizaniadla zasad 7 do 11 mona znale w nowejbroszurze Siki powiconej naprawomzgodnie z PN-EN 1504 (fotografia) orazna stronie www.sika.pl.

dr in. Janusz Potrzebowski

Technologie Sika a zasady naprawyi ochrony betonu wg PN-EN 1504

Zasada Opis Metoda Rozwizania Sika

Ochrona przed wnikaniem. Zmniejszenie 1.1 Impregnacja hydrofobizujca Sikagard w zakresie impregnacji hydrofobizujcejlub zapobieganie wnikaniu szkodliwych 1.2 Impregnacja Sikafloor CureHard-24czynnikw, tj. wody lub innych cieczy, par, 1.3 Powoki ochronne Sikagard w zakresie pokry sztywnych i elastycznych, Sikafloor dla podggazw, czynnikw chemicznych i biolo- 1.4 Lokalne scalanie i uszczelnianie rys tamami Sikadur Combiflex System, Sika SealTapegicznych 1.5 Wypenienie rys Systemy iniekcji Sika, Sikadur

1.6 Przeksztacenie rys w zcza Sikaflex, Sikadur Combiflex System1.7 Wykonywanie oson SikaTack-Panel System1.8 Stosowanie membran hydroizolacyjnych Sikaplan membrany hydroizolacyjne, Sikalastic membrany natryskowe

Kontrola zawilgocenia. Dostosowywanie 2.1 Impregnacja hydrofobizujca Sikagard w zakresie impregnacji hydrofobizujceji utrzymywanie wilgoci w betonie na za- 2.2 Impregnacja Sikafloor CureHard-24oonym poziomie 2.3 Ochrona powokowa Sikagard- powoki elastyczne i sztywne

2.4 Wykonywanie oson Sikafloor zastosowanie do posadzek2.5 Ochrona elektrochemiczna SikaTack-Panel System

Odbudowa elementu betonw. Do 3.1 Rczne nakadanie zaprawy naprawczej Sika MonoTop, SikaTop, SikaQuick i SikaRepairpierwotnego ksztatu i przywrcenie pier- 3.2 Naoenie betonu lub zaprawy Sika MonoTop, SikaGrout, Sikacrete, SCC (beton samozagszczalny)wotnej funkcji. Odbudowa konstrukcji 3.3 Natrysk betonu lub zaprawy SikaCem, Sikacrete-Gunite, SikaRepair i systemy Sika MonoTopz betonu poprzez wymian jej czci 3.4 Wymiana elementw Sika podkady wice i technologia betonu Sika

Wzmocnienie konstrukcji. Zwikszenie 4.1 Uzupenienie lub wymiana wewntrznego lub Sikadur systemylub odtworzenie nonoci elementu, kons- zewntrznego zbrojenia stalitrukcji betonowej 4.2 Zamontowanie prtw zbrojeniowych w otworach Sika AnchorFix i systemy SikaGrout i Sikadur

uformowanych lub wywierconych w betonie4.3 Doklejanie pyt Kleje EP Sikadur w kombinacji z materiaami FRP systemw Sika CarboDur i SikaWrap4.4 Naoenie warstwy zaprawy lub betonu Sika warstwy sczepne, zaprawy naprawcze i technologia betonu4.5 Iniekcja rys, pustek lub szczelin systemy iniekcyjne Sika Injection4.6 Wypenianie pustek, rys lub szczelin systemy iniekcyjne Sika Injection4.7 Spranie (w konstrukcjach istniejcych) Sika CarboStress i LEOBA SLC systems, Sika cable grout

Odporno na czynniki fizyczne. 5.1 Warstwy lub powoki ochronne Powoki Sikagard oraz systemy posadzkowe SikafloorZwikszanie odpornoci na oddziaywanie 5.2 Impregnacja Sikafloor CureHard-24fizyczne lub mechaniczne 5.3 Naoenie warstwy zaprawy lub betonu Jak w metodach 3.1, 3.2 i 3.3

Odporno na oddziaywania chemiczne. 6.1 Powoki ochronne Sikagard i Sikafloor powoki i ywice posadzkoweZwikszenie odpornoci powierzchni beto- 6.2 Impregnacja Sikafloor CureHard-24nowych na uszkodzenia pochodzce od 6.3 Naoenie warstwy zaprawy lub betonu Jak w metodach 3.1, 3.2 i 3.3oddziaywa chemicznych

Zasady i metody naprawy konstrukcji w zalenoci od wad betonu wg PN-EN 1504-9

Zasa

da1

(PI)

Zasa

da2

(MC)

Zasa

da3

(CR)

Zasa

da4

(SS)

Zasa

da5

(PR)

Zasa

da6

(RC)

Sika jest jednym z liderw na global-nym rynku w technologii, rozwoju i pro-dukcji specjalistycznych wyrobw orazsystemw chemii budowlanej, stoso-wanych w konstrukcjach budowlanychi w przemyle. Naprawa i ochrona kon-strukcji betonowych to podstawowe ob-szary stuletniej dziaalnoci firmy.

13


2 2009 (nr 438)

Polecamy skuteczne technologiedo napraw konstrukcji

Zaprawy wykonane na bazie wysokiej jakoci cementu i dodatkw, go-towe do uycia jedynie po dodaniu wody. Podczas procesu wizaniapczniej, a po 24 h uzyskuj wysok wytrzymao.Stosowane s wsz-dzie tam, gdzie naley wykona poczenie zamknite siowo, czyli po-midzy elementami stalowymi a betonem lub elementami prefabryko-wanymi.

W skad systemu wchodz: zaprawy naprawcze (PCC I, PCC II, SPCC) nabazie wyselekcjonowanych kruszyw, wysokojakociowych cementwi dodatkw, ktre s gotowe do uycia jedynie po dodaniu wody;materiay do ochrony i zabezpieczenia antykorozyjnego konstrukcji be-tonowych; farby akrylowe; wysokospecjalistyczne produkty na baziedyspersji ywic akrylowych, silanw i siloksanw; zaprawy przeznaczo-ne do suchego natrysku (torkrety).

Zaprawy stosowane w budownictwie komunikacyjnym i kanalizacyjnym.Dodane do zapraw przyspieszacze wizania powoduj szybki przyrostwytrzymaoci i umoliwiaj obcianie obrabianych powierzchni jupo kilku godzinach. Stosuje si je do szybkosprawnych napraw. Nadajsi do prac w niskiej temperaturze. Uzupenieniem technologii Topolitjest asfalt naprawczy stosowany do biecych napraw nawierzchni dro-gowych.

System zapraw do ukadania nawierzchni z kamienia naturalnego i prefa-brykowanych pyt betonowych.W skad systemu wchodz:zaprawy pod-sypkowe na bazie wysokojakociowych cementw oraz mieszanek ce-mentowo-trasowych i wyselekcjonowanych kruszyw; barwne zaprawydo spoinowania nawierzchni brukowych;preparat uszlachetniony tworzy-wem sztucznym poprawiajcy przyczepno midzy kostk brukow a za-praw podkadow.

Specjalne zaprawy do wykonywania i napraw posadzek przemysowychodpornych na cieranie. Charakteryzuj si tym, e obrabiane nimipowierzchnie mog by szybko obciane i uzyskuj bardzo du odpor-no na cieranie.

Uniwersalne dwuskadnikowe ywice epoksydowe, poliuretanowe orazakrylowe stosowane do wykonywania powierzchni chemoodpornych,uszczelniania rys, iniekcji oraz jako powoki ochronne. Przez dodaniewysuszonych mieszanek piasku kwarcowego mona uzyska zaprawyywiczne o konsystencji pynnej lub plastycznej.

HUFGARD POLSKA Sp. z o.o.; tel. +48 34 360 46 94; fax +48 34 360 46 98; www.hufgard.pl

14


2 2009 (nr 438)

Pod tym tytuem zostaa przy-gotowana praca zbiorowapod kierunkiem prof. LechaCzarneckiego przez zespw skadzie: Lech Czarnecki; Agniesz-ka Fleszar; Andrzej Garbacz; AndrzejKrlikowski; Stanisaw Ku; Justy-na Kuziak i Adam Zybura i wyda-na przez Oficyn Wydawnicz Poli-techniki Warszawskiej w 2008 r. Jakzaznaczaj autorzy, jest to praca na-ukowa finansowana ze rodkwna badania w latach 2005 2008 jakoprojekt badawczy nr 4 T07 E 04829.

Przedmiotem pracy s migrujce jonyinhibitorw korozji wprowadzane do be-tonu w celu ochrony przed korozj, np.chlorkow, stalowych prtw zbrojenio-wych. Efektywno takiego zabezpie-czenia zbrojenia budzi nadal wiele dys-kusji, mimo i kilka wiatowych koncer-nw chemicznych od lat lansuje taki spo-sb zabezpieczenia stali i oferuje wielefirmowych produktw. W kraju nad tymizagadnieniami pracuje kilka orodkwnaukowych, a do liczcych si zaliczynaley na pewno Wydzia Inynierii L-dowej Politechniki Warszawskiej. Auto-rzy pracy zajli si okreleniem podsta-wowych czynnikw decydujcych o sku-tecznoci dziaania inhibitorw migruj-cych, tj. szybkoci transportu przez be-ton, skutecznoci inhibicji i progowegostenia chlorkw i inhibitora. Na wybra-nych grupach inhibitorw przeprowa-dzono modelowe badania proceswtransportu i skutecznoci inhibicji, ktrenie maj odpowiednikw w dotychcza-sowych publikacjach. Obszerne, prowa-dzone od kilku lat, badania laboratoryj-ne zaowocoway przygotowaniem opi-niowanej monografii. Praca skada siz 14 rozdziaw, streszcze w jzykupolskim i angielskim, wykazu waniej-szych oznacze i symboli. Zawiera 244strony, na ktrych umieszczono 122 ry-sunki i 52 tabele oraz zacytowano 174pozycje literaturowe. Zamieszczenie ko-lorowych ilustracji znacznie podniosowalory informacyjne podrcznika.

Rozdziay 1 3 maj charakter wpro-wadzajcy i dotycz: krtkiego wprowa-dzenia o koniecznoci ochrony przed

korozj obiektw budowlanych; prze-gldu literatury opisujcej rne inhibi-tory, w tym migrujce, oraz prezentacjicelu, zakresu i metod bada. Rozdzia-y 4 i 5 ujmuj opisy bada wstpnych(pilotaowych), obejmujce zarwnowybr testw, jak i inhibitorw, czniez analizami i prototypem ukadu pomia-rowego. Kolejne rozdziay 6, 7 i 8 po-wicono opracowaniu szczegowegoprogramu badawczego z opisem pr-bek, metodami bada oraz opisem za-projektowanego ukadu badawczego,okreleniu zmian skadu roztworw ko-rozyjnych i modelowych betonw (meto-dyka projektowania membran betono-wych, receptury betonw o rnym w/c).

Nastpnych 5 rozdziaw to obszerneprezentacje wynikw bada wasnych.W rozdziale 9 Badania elektrochemicz-ne skutecznoci dziaania inhibitorwkorozji do modelowych betonw i do r-nych warunkw ekspozycji przedsta-wiono wyniki bada wasnych, zarwnoz ukadu pomiarowego dwukomorowe-go, jak i oryginalnej metody kontrolowa-nego dodawania inhibitorw korozjido roztworu modelowego.

Rozdzia 10 Badania i analiza zmianwaciwoci betonu w nastpstwie eks-

pozycji w roztworach korozyjnychprzedstawia wyniki bada waciwocibetonw w stanie wyjciowym orazpo przejciu inhibitorw oraz zdjciaz bada mikroskopowych.

Rozdzia 11 Analiza wynikw pomia-rw uzyskanych metod elektroche-micznej spektroskopii impedancyjnej dobr i eksperymentalna weryfikac-ja ukadu zastpczego przedstawiai omawia dobr ukadw zastpczychdo uzyskanych wynikw z bada impe-dancyjnych oraz definiuje sposb okre-lania skutecznoci inhibicji na podsta-wie tych bada. W rozdziale 12 Modeltransportu inhibitorw i chlorkw w be-tonie zaproponowano model transpor-tu inhibitora w betonie oraz przedstawio-no uproszczony sposb obliczaniawspczynnika dyfuzji inhibitora. Roz-dzia 13 obejmuje Analiz wynikw ba-da procesw transportu inhibitorw i jo-nw chlorkowych eksperymentalnweryfikacj opracowanego modelu. Po-dano obliczone wartoci wspczynni-kw dyfuzji jonw azotanowych(III)i chlorkowych oraz oszacowano czasosignicia okrelonego stenia inhi-bitora po drugiej stronie membrany.Ostatni rozdzia 14 to Podsumowaniei kompleksowa analiza wynikw bada.Okrelenie przesanek do praktycznegostosowania inhibitorw stali w betonie.

Do niewtpliwych osigni pracy na-ley zaliczy: zaprojektowanie ukadu modelowe-

go do oceny skutecznoci dziaania mi-grujcych inhibitorw korozji stali w be-tonie; wyznaczenie wspczynnika dyfuzji

jonw azotanowych(III) w betonie; opracowanie metodyki kontrolowa-

nego wprowadzania inhibitora do roz-tworu modelowego zawierajcego chlor-ki, pozwalajcej oszacowa wpyw st-enia i czasu dodania inhibitora, niema-jcej swoich odpowiednikw w dostp-nej literaturze przedmiotu; opracowanie trzech procedur ana-

litycznych, pozwalajcych oznaczystenie jonw azotanowych(III) i azo-tanowych(V), grup aminowych oraz jo-nw benzoesanowych.

Ocena skutecznoci dziaania migrujcychinhibitorw korozji stali w betonie

15


2 2009 (nr 438)

Niezalenie od walorw naukowychpracy chciabym take podkreli jejwartoci aplikacyjne, a szczeglnie wy-jtkow zgodno omawianej tematykiz zapisami dopiero co opublikowanej(marzec 2008 r.) prenormy 1504-9Oglne zasady stosowania wyrobwi systemw, w ktrej po raz pierwszywymieniono moliwo stosowania inhi-bitorw nakadanych na powierzchnibetonu w procesie spowalniania korozjiprtw zbrojeniowych. Dziaanie to zo-stao opatrzone w normie nastpujcuwag: inhibitory powinny penetro-wa przez beton do powierzchni sta-li. Nie ma obecnie normy na inhibito-

ry, tak wic ich skuteczno powin-na by okrelana przed zastosowa-niem. Wychodzc naprzeciw tym zapi-som, jeszcze raz przywoa naley roz-dzia 14 pracy, w ktrym w punkcie 14.2pt. Procedura oceny skutecznocimigrujcych inhibitorw korozji sta-li w betonie speniono te oczekiwania,omawiajc, opisujc i podajc: zakresprocedury, normy i dokumenty zwiza-ne, zasad metody, przyrzdy, materia-y do przygotowania prbek betono-wych i metalowych, pomiary szybkociprzenikania inhibitorw, skutecznociinhibicji i efektywnoci metody oraz za-warto raportu z bada.

Oceniajc kompleksowo t pozycjliteraturow, stwierdzam, e zesp pra-cujcy po kierunkiem profesora LechaCzarneckiego przygotowa niezwyklewartociowe opracowanie, w ktrymumiejtnie czy si wtki teoretycznez aplikacyjnymi, co w konsekwencji po-zwala porwna skuteczno migruj-cych inhibitorw korozji stali w betonie,rozszerzy wiedz o mechanizmie ichdziaania oraz sformuowa zaleceniado zwikszenia trwaoci konstrukcjielbetowych.

prof. dr hab. in. Jzef JasiczakPolitechnika Poznaska

II Konferencja Naukowa Trwaoi skuteczno napraw obiektw bu-dowlanych, w ktrej uczestniczy-o 220 osb, odbya si pod konieclistopada 2008 r. w Sielinku k. Pozna-nia. Organizatorami spotkania byy:Politechnika Poznaska, Politechni-ka Wrocawska, Uniwersytet Przy-rodniczy w Poznaniu oraz firmaSchomburg INDUTEC Polska. Prze-wodniczcym komitetu naukowegoby prof. dr hab. in. Mieczysaw Ka-miski, a wiceprzewodniczcymi prof. dr hab. in. Wiesaw Buczkow-ski i prof. dr hab. in. Jzef Jasiczak.Celem konferencji bya prezentacja wy-nikw bada zwizanych z utrzyma-niem, trwaoci i naprawami obiektwbudowlanych oraz przegld stosowa-nych rozwiza. Konferencj podzielo-no na 5 sesji o nastpujcej tematyce: nauka, badania, technologie (2 sesje); konstrukcje elbetowe (2 sesje); budownictwo oglne (1 sesja);

podczas ktrych przedstawiono 34 refe-raty autorw z USA, Niemiec, Ukrainyi Polski.

W sesji Nauka, badania, technolo-gie wiele miejsca powicono materia-om XXI w. Zaprezentowano m.in. che-mi budowlan w XXI w. szanse i wy-zwania w tej dziedzinie oraz izolacjena bazie dodatkw krystalizujcychdo przygotowania nieprzepuszczalne-go i samouzdrawiajcego si betonu.W ramach tej sesji przedstawiono testan normalizacji europejskiej w zakre-sie napraw i ochrony konstrukcji betono-wych, zagadnienia dotyczce diagno-styki obiektw i modelowania zachowa

konstrukcji oraz specyfiki technologicz-nej napraw i starzenia si asfaltw mo-dyfikowanych SBS.

Sesja Konstrukcje elbetowe doty-czya inynierii powierzchni w napra-wach konstrukcji betonowych, naprawi wzmacniania konstrukcji, diagnostykistanu technicznego konstrukcji, nowychrozwiza materiaowych, w tym zasto-sowania fibrobetonu i polimerw w na-prawach, a take numerycznego podej-cia do modelowania trwaoci kon-strukcji przy zagroeniach ekstremal-nych, takich jak uderzenie pociskiem lubobcienie wybuchem.

Podczas sesji powiconej budow-nictwu oglnemu rozwaano proble-my projektowania parkingw, naprawobiektw w warunkach ekstremalnych,wykorzystania zjawisk fotokatalizy, dia-gnozowania konstrukcji przy specyficz-nych warunkach ich pracy, a take za-wilgoce obiektw i efektywnoci hyd-roizolacji.

Na zakoczenie konferencji odbya sidyskusja generalna nad perspektywamiproblematyki trwaoci i napraw konstruk-cji. Dyskutanci zwrcili uwag na potrze-b takich spotka, tym bardziej e trans-fer wiedzy uniwersyteckiej do praktyki na-dal jest do wolny, a wyzwania i potrze-by s coraz wiksze. Sporo spraw ma juuregulowania prawne, przyjto nowe nor-my europejskie, o wielu dyskutuje sina poziomie bada laboratoryjnych, wie-le nie doczekao si syntezy. Bardzo po-zytywnie oceniono pomys organizowa-nia konferencji przez Politechniki i Uni-wersytet Przyrodniczy. Potrzebny jestszerszy kontekst dyskusji i wspdziaa-nie nauk technicznych, nauk przyrodni-czych i nauk podstawowych z jednej stro-ny, a z drugiej przemysu. Pogld ten maprzywieca tematyce konferencji organi-zowanej w 2010 r., take w Poznaniui w obsadzie midzynarodowej.

prof. dr hab. in. Jzef JasiczakPolitechnika Poznaska

Trwao i skuteczno napraw obiektw budowlanych

Komitet organizacyjny konferencji (od lewej): prof. dr hab. in. Jerzy Hoa, prof. dr hab.in. Jzef Jasiczak, dr in. Tomasz Baszczyski, prof. dr hab. in. Wiesaw Buczkowski,mgr in. Czesaw Bazela

16 2 2009 (nr 438)

Naprawa starych murw jest wyzwaniem zarwno dlakonserwatorw, jak i firm wykonawczych zajmujcych sirenowacj zabytkw. Jest te wyzwaniem dla producentwoferujcych materiay do naprawy starych konstrukcji mu-rowych. Liczne s przykady nieudanej renowacji murw.

Za nieudan napraw mona np. uzna pojawienie si na mu-rach wykwitw solnych (fotografia 1), ktre przed renowacj niebyy obecne (fotografia 2). Czasami, po zastosowaniu nowych za-praw, stare cegy ulegaj przyspieszonej degradacji. Zdarza sirwnie, e to wanie nowe cegy nie wytrzymuj prby czasu,gdy tymczasem stare maj si dobrze. Dlaczego tak si dzieje?Konstrukcja murowa powinna by zawsze analizowana pod k-tem interakcji, jakie zachodz pomidzy zaprawami i cegami.Wspczenie produkowane materiay cienne, rwnie zapra-wy, nijak si maj do tego, co byo stosowane chociaby w XIX w.,nie mwic ju o czasach wczeniejszych. Dawniej cegy formo-wano rcznie, a jeli byy formowane w prasach, to stosowanecinienie prasowania byo zdecydowanie nisze ni obecnie.Rwnie temperatura wypalania bya nisza. Te dwa fakty powo-duj, e struktura historycznych cegie jest bardziej luna i poro-wata ni obecnie produkowanych. Przekada si to na ich wik-sz nasikliwo oraz mniejsz mrozoodporno. Z tego powo-du zastosowanie do ich renowacji zapraw cementowych, ktreodwrotnie ni historyczne cegy s mao przepuszczalne dla pa-ry wodnej, bardzo wytrzymae, o wysokim module Younga (ma-ej sprystoci), powoduje ogromne spustoszenia w starychkonstrukcjach murowych. Podczas renowacji murw, nawet tych,ktre maj kilkadziesit lat, naley stosowa zaprawy na baziewapna, ktre niemal od zawsze suyy do murowania orazspoinowania konstrukcji murowych. Jak zatem wybra zapra-w do naprawy starych murw? Ideaem byoby, gdyby skad su-rowcowy i waciwoci nowych zapraw byy takie same jak skadi waciwoci zapraw historycznych. Jeli nie wiemy, jakie zapra-wy byy stosowane w danym konkretnym przypadku, wwczasprzy komponowaniu zapraw do naprawy starych murw mo-na posuy si kilkoma reguami oraz wiedz o rozwoju prze-mysu cementowego na ziemiach polskich.

Naley dodatkowo zaznaczy, e twardo historycznej za-prawy nie moe by traktowana jako wyznacznik jej paroprze-puszczalnoci. Stare zaprawy wapienne s twarde, lecz jedno-czenie maj du paroprzepuszczalno. Z ustaleniem propor-cji pomidzy iloci skadnikw wicych a piaskiem nie po-winno by wikszych problemw. Od czasw rzymskich propor-cja ta jest mniej wicej staa i wynosi 1 : 3, liczc objtociowo.O ile dawniej 1 oznaczao ciasto wapienne, o tyle od pocztkuXIX w. rwnie wapno hydrauliczne, a od poowy tego wiekurwnie wapno+cement. Jeli badania laboratoryjne nie poz-woliy na oznaczenie skadu spoiwa, to w celu ustalenia skadumateriau wicego mona posuy si wiedz o rozwojuprzemysu cementowego na ziemiach polskich. Pierwsz w Pol-sce cementowni wybudowano w 1857 r. na terenie dawnegozaboru rosyjskiego. Mona zatem przyj, e do naprawy kon-strukcji murowych powstaych przed 1857 r., jak rwnie po-wstaych do koca XIX w., powinno si stosowa wycznie za-prawy otrzymywane na bazie ciasta wapiennego. Mona teprzyj, e wprowadzenie do zaprawy sproszkowanej mczkiceglanej, naturalnych lub sztucznych pucolan nie tylko nie po-gorszy jej waciwoci, lecz nada jej cechy zaprawy para-hydraulicznej. Przy stosowaniu zapraw czysto wapiennych,po wykonaniu prac naprawczych, naley utrzymywa wysokwilgotno spoin, aby zapocztkowa proces karbonatyzacjiwodorotlenku wapnia. Jeli o tym zapomnimy, to moe si zda-rzy, e w pierwszym roku od naprawy muru, podczas ostrej zi-my nastpi powierzchniowe uszczenie si spoiny w miejscach,gdzie spoina naraona jest na cige dziaanie wody. W miarupywu czasu bdzie si ona stawaa coraz bardziej mrozood-porna i zjawisko zuszczania nie bdzie ju wystpowa. Nie-wielka skala produkcji cementu, a take jego wysoka cena po-wodoway, e przez dugi okres, pomimo pojawienia si na ryn-ku nowego materiau wicego, nadal podstawowym materia-em wicym byo ciasto wapienne. Przy naprawie spoin w bu-dynkach powstaych w okresie 1900 1939 podstawowym ma-teriaem wicym powinno wic by nadal ciasto wapienne, aledo tych zapraw mona ju dodawa niewielkie iloci cementu.Po II wojnie wiatowej ilo produkowanego cementu systema-tycznie rosa. Do lat dziewidziesitych XX w. powszechniestosowanymi recepturami zapraw cementowo-wapiennych byyproporcje 1 : 1 : 6 (cegy mao i rednio nasikliwe) oraz 1 : 2 : 9(cegy bardzo nasikliwe). Takie zaprawy powinny by stoso-wane przy naprawie starych substancji murowych.

mgr in. Sawomir Gsiorowski

Naprawastarych murw

1. Nowa zaprawa powinna dokadnie naladowa starpod wzgldem koloru, tekstury oraz sposobu obrbki.

2. Zastosowany piasek powinien odpowiada staremu, jelichodzi o uziarnienie, ksztat ziaren (okrge, kanciaste),a take kolor.

3. Nowa zaprawa powinna by rwnie lub bardziej paroprze-puszczalna ni zaprawa historyczna.

4. Nowa zaprawa powinna by mniej wytrzymaa na ciskanieni zaprawa historyczna.

tel. 012/626-18-76; fax 012/626-28-87e-mail: [email protected]; www.wapno-info.pl

Fot. 1. Mury Wawelu porenowacji

Fot. 2. Ten sam fragmentmuru przed renowacj

17

P roblem wzmocnie i naprawkonstrukcji z betonu nabieracoraz wikszego znaczenia zewzgldu na wiek budowli i sta-le zwikszajc si agresywno che-miczn rodowiska zewntrznego. Ob-nienie nonoci konstrukcji nastpujew wyniku dugotrwaej jej eksploatacjiw niekorzystnych warunkach bduszkodze losowych. Przekroczeniestanu granicznego nonoci moe byrwnie nastpstwem zwikszenia ob-cie uytkowych, bdw popenio-nych na etapie projektowania lubwznoszenia obiektu.

Efektywno wzmacniania konstruk-cji z betonu tamami kompozytowymijest badana w wielu orodkach nauko-wych. Duo uwagi powica si anali-zie nonoci zginanych elementw el-betowych wzmocnionych tamami

CFRP.Analizowane s stany graniczneuytkowalnoci: ugi i zarysowania.Wasne, wstpne badania laboratoryjnewskazuj, e przekroczenie granicznejwartoci ugicia i szerokoci rozwarciarys prostopadych do osi elementuwystpuje przy obcieniu znaczniemniejszym od obcienia niszczcegowzmocnione belki elbetowe.

Badania dowiadczalne elementwelbetowych wzmacnianych tamamiCFRP s pracochonne i kosztowne,ale moliwe jest obnienie kosztwprzez zastosowanie analizy numerycz-nej. Nie moe ona jednak zastpi ba-da eksperymentalnych, lecz moe jeuzupenia. Analiza numeryczna umo-liwia uzyskanie wynikw, ktrych niemona zarejestrowa aparatur pomia-row, dostarcza dodatkowych informa-cji o rozwaanym procesie oraz pozwa-la na przeprowadzenie wielu warian-tw bada przy wzgldnie niskim kosz-cie. W efekcie moliwe jest wskazaniekoniecznych obszarw dalszych badaeksperymentalnych lub wprowadzeniazmian w programie bada.

Celem bada dowiadczalnych i nu-merycznych opisanych w artykule byookrelenie efektywnoci wzmocnieniabiernego tamami z wkien wglo-wych zginanych belek elbetowychz uwagi na ugicie i zarysowanie.W zwizku z tym, e realizowany jestobszerny program analiz numerycz-nych, przedstawimy tylko niewielki ichfragment na tle dotychczasowych ba-da dowiadczalnych.

Elementy prbne, materiayoraz stanowisko badawcze

Badano dwanacie belek elbeto-wych o przekroju 120 220 mm i du-goci 3300 mm (rysunek 1), w tymsze wzmocnionych tamami kompo-zytowymi z wkien wglowych i szebez wzmocnienia. Do wykonania mie-szanki betonowej uyto cementu port-landzkiego CEM1 32,5, kruszywa natu-ralnego o ziarnach nieprzekraczaj-

cych 4 mm oraz kruszywa amanegoo ziarnach 4 16 mm.

Elementy wzmocniono tam o prze-kroju: 1,2 50 mm oraz 1,2 80 mm, uzy-skujc dwa stopnie zewntrznegowzmocnienia. W celu oszacowania wpy-wu momentu rysujcego na zachowaniesi belek tamy wglowe naklejonoprzed ich obcieniem. Wzmocnienie ele-mentw belkowych wykonano zgodniez zaleceniami producenta tam CFRP.

Minimaln liczb prbek, niezbdndo okrelenia redniej wartoci bada-nej cechy wyznaczono na podstawiestatystycznej analizy wynikw badawstpnych za pomoc rozkadu t-Stu-denta, przy tolerancji = 10% i pozio-mie istotnoci = 0,10. Tak okrelonaliczba prbek wynosia od 3, w przy-padku badania waciwoci stali zbro-jeniowej, do 18, w badaniach wytrzy-maoci na ciskanie i rozciganie be-tonu przy rozupywaniu.

Metodykabada dowiadczalnych

Belki elbetowe badano jako swo-bodnie podparte, obcione dwiema si-ami skupionymi rozmieszczonymiw odlegoci 1/3 rozpitoci (rysunek 1i fotografia 1). Obcienie przykadanoetapami a do zniszczenia badanegoelementu, dokonujc pomiaru reakcjipodporowych, przemieszcze piono-wych, odksztace tamy, stali zbroje-


2 2009 (nr 438)

* Politechnika Koszaliska

Badania dowiadczalnei numeryczne belek elbetowych

wzmocnionych tamami CFRP

dr hab. in. Wiesawa Godkowska*dr in. Mariusz Ruchwa*mgr in. Mariusz Staszewski*

Rys. 1. Sposb zbrojenia i wzmocnieniabelek tamami CFRP

Obecnie do wzmacniania obiektwbudowlanych czsto stosowane stamy kompozytowe (CFRP) z w-kien wglowych i ywicy epoksy-dowej o rednim lub wysokim modu-le sprystoci. Wzrost zainteresowa-nia tymi kompozytami jest wynikiemduej ich przydatnoci uytkowej.Charakteryzuj si one m.in. kilkakrot-nie wiksz wytrzymaoci na roz-ciganie oraz zmczeniow w porw-naniu ze stal konstrukcyjn poczo-n z dobr odpornoci chemiczn,ok. czterokrotnie mniejszym ciaremjednostkowym w porwnaniu ze sta-l, atwoci wykonania wzmocnieniaczy te niskimi nakadami na utrzyma-nie elementw konstrukcji z kompozy-tw. Modu sprystoci tam CFRPwynosi 150 270 GPa, co umoliwiadobr tam o odpowiedniej sprysto-ci w zalenoci od warunkw pracyprzekroju. Moliwe jest te wstpnespranie tam w celu efektywniej-szego wykorzystania waciwocikompozytu.

18

niowej i powierzchni bocznych belek,a take szerokoci rozwarcia oraz pro-pagacji rys. Kontrolowano je, rejestru-jc warto siy odpowiadajcej reak-cjom podporowym, za pomoc sprz-onych z systemem akwizycji danychSAD-256 tensometrycznych czujnikwsiy CL16 ZEPWN o zakresie pomiaro-wym 100 kN. Do pomiaru przemiesz-cze pionowych uyto siedmiu elektro-nicznych czujnikw przemieszcze li-niowych o dokadnoci 0,01 mm. Podwa czujniki o bazie pomiarowej 20 mmumieszczono w miejscu oparcia belki napodporach, dwa o bazie 50 mm w miej-scu przyoenia si skupionych, nato-miast w rodku rozpitoci belki prze-mieszczenia rejestrowano za pomocczujnika o bazie pomiarowej 100 mm.

Odksztacenia tamy, stali zbrojenio-wej i powierzchni bocznej belek mie-rzono na odcinku wystpowania staejwartoci momentu zginajcego. Od-ksztacenie tamy CFRP rejestrowanotrzema tensometrami elektrooporowy-mi TFs-60/120, stali zbrojeniowej dwo-ma tensometrami TFs-5/120 o dokad-noci odczytu 0,01 mm, a odksztace-nia powierzchni bocznej belek, po obujej stronach, tensometrem nasadowymHuggenbergera o bazie pomiarowej250 mm i dokadnoci pomiaru do0,001 mm. Odczyty reakcji podporo-wych, przemieszcze i odksztace,przy kadym poziomie obcienia, za-pisywano automatycznie za pomocsystemu pomiarowego SAD-256. Mor-fologi oraz propagacj rys prostopa-dych do osi elementu rejestrowano cy-frowo aparatem przy ogniskowej 7 mmz rozdzielczoci 2 MPx. Szerokorozwarcia rys mierzono mikroskopemo 20-krotnym powikszeniu i jednost-kowej dziace 0,02 mm. Waciwociwytrzymaociowe kleju epoksydowe-go i tam wzmacniajcych okrelo-

no zgodnie z BS:2782, natomiast stalizbrojeniowej wg metodyki podanejw PN-EN:10002-1. Badania cech beto-nu przeprowadzono, wzorujc si na wy-tycznych zawartych w instrukcji ITB 194.

Metodykabada numerycznych

Do analizy przyjto model fizycznywielkoci 1/4 rzeczywistej konstrukcji,zgodny geometrycznie z badanymi bel-kami. Wykorzystana zostaa symetriawzgldem paszczyzny pionowej prze-chodzcej przez rodek rozpitoci bel-ki oraz symetria wzgldem paszczyznypionowej przechodzcej przez o po-dun belki, co spowodowao koniecz-no wprowadzenia do modelu warun-kw brzegowych uwzgldniajcych za-rwno sposb podparcia belki, jak i wy-korzystan symetri. Bardzo wanyw rozpatrywanym modelu jest opis ma-tematyczny waciwoci materiau, z ja-kiego wykonana jest konstrukcja.Do opisu waciwoci betonu przyjtomodel sprysto-plastyczny ze znisz-czeniem opracowany przez J. Lubline-ra i rozwijany przez J. Lee i innych.Uwzgldnia on sprysto-plastyczno--kruchy charakter pracy betonu przy ci-skaniu oraz sprysto-kruche zachowa-nie betonu przy rozciganiu. W obu sta-nach obcienia jest uwzgldniony roz-wj uszkodze i degradacja naprenastpujcych w procesie pkania zapomoc zalenych od sposobu obcie-nia parametrw zniszczenia. Model ma-teriaowy zbrojenia opisano jako spry-sto-plastyczny z izotropowym wzmoc-nieniem, a tam kompozytowych, zewzgldu na usytuowanie oraz sposbobcienia, jako liniowo-sprysty.

Analiz numeryczn belek wyko-nano Metod Elementw Skoczo-nych. Tworzc modele numerycznebelek, dokonano dyskretyzacji modelufizycznego za pomoc trzech rodzajwelementw skoczonych. Betonowacz belki bya dyskretyzowana prze-strzennymi, prostopadociennymi ele-mentami o 8 wzach i 24 stopniachswobody, zbrojenie przestrzennymielementami prtowymi o 2 wzach i 6stopniach swobody, a tama kompo-zytowa przestrzennymi, czworobocz-nymi elementami powokowymi o 4 w-zach i 24 stopniach swobody. Kadyz zastosowanych rodzajw elementwumoliwia analiz w zakresie duychprzemieszcze. Wsppraca betonu ze

zbrojeniem zostaa uwzgldnionaprzez osadzenie elementw zbrojeniaw elementach modelujcych beton, na-tomiast wsppraca belki z tam kom-pozytow przez definicj kontaktupomidzy elementami skoczonymibetonu i tamy. Przyjta do analizy siat-ka elementw skoczonych w kadymz modeli skadaa si z ok. 37 tys. ele-mentw skoczonych o cznej liczbiestopni swobody ok. 134 tys. Sposb ob-cienia konstrukcji oraz wartoci ob-cie przyjto zgodnie z rzeczywistymstanem obcie, jakie miay miejscepodczas bada eksperymentalnych.

W tak opisanym modelu numerycz-nym, uwzgldniajcym nieliniowogeometryczn, fizyczn oraz zagadnie-nie kontaktu, napotyka si trudnociw uzyskaniu zbienoci podczas nume-rycznego rozwizywania zagadnieniaprzy zastosowaniu typowych procedurprzyrostowo-iteracyjnych. W zwizkuz tym przyjto strategi oblicze zagad-nienia typu quasi-statycznego, w kt-rym rozwizanie nieliniowych rwnaruchu nastpuje przy zastosowaniuprocedury rnic centralnych. Do bez-porednich oblicze wykorzystano pro-gram Abaqus (Abaqus Inc., USA).

Aby mona byo we waciwy sposbinterpretowa wyniki zoonej analizynumerycznej, prowadzono dodatkowe,wstpne badania porwnawcze, w kt-rych analizowano zgodno wynikw nu-merycznych oraz dowiadczalnych naetapie wyznaczania podstawowych cechmechanicznych betonu. W efekcie okre-lono wszystkie wymagane parametryzastosowane w modelu numerycznym.

Wyniki bada dowiadczalnychi numerycznych

Charakterystyki wytrzymaociowebetonu i stali zbrojeniowej uytychdo wykonania belek elbetowych za-mieszczono w tabeli 1. Wytrzymaona rozciganie kleju epoksydowegowynosia fptm = 27,85 MPa, modu spr-ystoci Eptm = 385 MPa, natomiast od-ksztacenie graniczne przy rozciganiuptm = 7,1%. Modu sprystoci Efmtam CFRP, okrelony na podstawiebada, wynosi 168 GPa.

Przedstawiony fragment bada nu-merycznych dotyczy rozkadu prze-mieszcze, odksztace, napre orazuszkodze (rozwoju rys) w czterech bel-kach elbetowych (N-I, W-I, N-II i W-II).Wszystkie belki elbetowe, niezalenie


2 2009 (nr 438)

Fot. 1. Oglny widok stanowiska badawczegoFot. W. Godkowska i M. Staszewski

od stopnia zewntrznego wzmocnieniatamami CFRP, zarysoway si przy zbli-onej wartoci obcienia. Warto mo-mentu rysujcego wynosia od 5,52 MPa,w przypadku elementw niewzmocnio-nych, do 6,53 MPa, w przypadku be-lek wzmocnionych tam o przekroju1,2 80 mm. Podobne rezultaty uzy-skano w badaniach numerycznych.Istotne rnice wystpiy w propagacjii szerokociach rozwarcia rys prostopa-dych w badanych elementach. Bezpo-rednio po zarysowaniu elementu rysyna obu powierzchniach belek wzmoc-nionych tamami byy niewidoczne nie-uzbrojonym okiem (rednia szerokorozwarcia wsr = 0,02 mm), natomiastw elementach bez wzmocnienia szero-ko rozwarcia rys bya dwukrotniewiksza. Zasig rys prostopadych (bez-porednio po zarysowaniu) w przypad-ku belek niewzmocnionych przekraczapoow wysokoci przekroju elementu.Rysy te byy o 30% dusze od zaobser-wowanych w badaniu belek typu W-I orazo 50% w porwnaniu z belkami W-II.Szeroko rozwarcia rys prostopa-dych (rysunek 2), a take ich roz-staw, byy zdecydowanie mniejszew elementach o wikszym stopniuzewntrznego wzmocnienia tamCFRP. W odniesieniu do wynikwprzedstawionych na rysunku 2 duy ktpomidzy prostymi opisujcymi przyrostredniej szerokoci rozwarcia rys w bel-

kach wzmocnionych typu W-I i W-II orazbez wzmocnienia typu N-I i N-II wskazu-je, e zastosowanie tamy CFRPw znacznym stopniu ogranicza przyrostrozwarcia rys prostopadych. Stan usta-bilizowanego zarysowania w belkachwzmocnionych (rysunek 3) wystpiprzy obcieniu dwukrotnie wikszym(19,5 kNm) ni obcienie powodujceten sam efekt w elementach bezwzmocnienia (9,5 kNm). W belkach bezwzmocnienia redni kocowy rozstaw rysprostopadych srm na odcinku staego mo-mentu zginajcego wynosi 143 mm.

Obserwowany w analizie numerycz-nej rozwj rys by zbliony do zareje-strowanego w badaniach i by silnieuwarunkowany wpywem stopniazbrojenia belek, ktry w przypad-kuelementwwzmocnionychzostazwikszony zbrojeniem zewntrz-nym w postaci tamy CFRP orazsposobem ich wzmocnienia, tj.umiejscowieniem tamy na ze-wntrznej rozciganej powierzch-ni belki. Pojawienie si pierw-szych uszkodze (rys prostopa-dych do osi elementu) reprezen-towanych w modelu numerycz-nym w postaci parametru znisz-czenia betonu w wyniku rozciaga-nia mona byo zauway przymomencie rysujcym 5,5 kNm,w przypadku belki W-I, oraz6,0 kNm w przypadku belki W-II.W elementach typu W-I wzmoc-nionych tam 1,2 50 mmustabilizowany rozstaw rys byo ok. 46% mniejszy ni zaobser-wowany w belkach bez wzmoc-nienia, natomiast w przypadkuelementw typu W-II o ok. 53%.Na odcinkach przypodporowychw badaniach dowiadczalnychi numerycznych rysy w belkachwzmocnionych miay przebiegukony. Szeroko rozwarcia rysoraz ich nachylenie do osi podu-nej elementu zwikszay si wraz

ze wzrostem obcienia, a do odspo-jenia tamy. Wybrane obrazy morfologiirys w belkach elbetowych wzmocnio-nych tam CFRP, uzyskane w analizienumerycznej, przedstawiono na rysun-ku 4. Odspojeniu tamy (fotografia 2)towarzyszyo silne zarysowanie strefyprzypodporowej. Maksymalna po-mierzona szeroko rysy na odcin-ku przypodporowym w belkach ty-pu W-I przekroczya warto 0,38 mm,za w belkach typu W-II bya wikszaod 0,25 mm. Moment zginajcy, przyktrym zosta przekroczony stan gra-niczny zarysowania (wmax = 0,30 mm)wynosi odpowiednio: 70% momen-tu niszczcego w przypadku belektypu W-I oraz 76% dla elementwtypu W-II.

Porwnujc wyniki bada do-wiadczalnych i numerycznych ele-mentw o rnym stopniu wzmoc-nienia zewntrznego stwierdzono,e wraz ze wzrostem przekroju po-przecznego tamy CFRP zwikszasi efekt wzmocnienia belek elbeto-wych ze wzgldu na ugicie, jednakwpyw ten jest nie

materiały budowlane 2-2009

Documents