EMACO®pro opravy a sanace betonových konstrukcí
Přibližně 2/3 všech poškození betonových konstrukcí jsou způsobeny buď špatným výběrem materiálu nebo nedostatečnou kontrolou při provádění prací. Například příliš vysoký vodní součinitel v/c způsobuje velkou pórovitost betonu, který se tak stává citlivějším vůči agresivním médiím. Navíc při vysoké pórovitosti betonu je betonářská ocel mnohem více vystavena vlivům koroze. Proto je potřeba při opravách poškozených konstrukcí používat maltu nebo beton mnohem vyšší kvality (ve srovnání s původním materiálem), aby se předešlo vzniku stejného procesu degradace v novém materiálu a uvědomit si, že pracovní podmínky při opravných pracích jsou v mnoha případech mnohem obtížnější než při samotných stavebních pracích. Proto je hledisko snadné aplikace materiálu používaného při opravě velmi důležité. Materiál by mělo být možné snadno čerpat a lít do bednění a měl by navíc být relativně vysoce tekutý po poměrně dlouhou dobu. A to samozřejmě s velmi nízkým obsahem záměsové vody. Proto je nezbytné, aby malta a beton pro opravy starých poškozených konstrukcí měly jak nízký vodní součinitel v/c, tak i vynikající zpracovatelnost. Tyto dva protikladné požadavky jsou splněny při používání směsí s nízkým vodním součinitelem v/c, které jsou přesto snadno zpracovatelné díky příměsi účinných plastifikačních přísad. Nicméně i při těchto podmínkách nezaručuje materiál naprosto dokonalý výsledek opravy, a to vlivem nevyhnutelného smrštění jakékoliv směsi. Nízký vodní součinitel v/c sice smrštění snižuje, ale úplně ho neodstraní. Zatímco v původních-poškozených betonových konstrukcích smrštění již proběhlo, v nové maltě nebo betonu použitých pro opravu smrštění teprve nastane. Následný pohyb materiálu, vyplývající z tohoto rozdílu, je hlavní příčinou oddělení obou materiálů. Proto je kompenzace smrštění jednou z nejdůležitější vlastností pro správné přilnutí nového materiálu ke staré konstrukci. Je důležité připomenout, že opravné malty jsou více vystaveny působení vzduchu, a proto více podléhají ztrátám vody odpařováním než zálivkové malty. Z tohoto důvodu (kompenzace většího smrštění) se klade důraz na počáteční vytvrzování vlhkostí a na získávání větší rozpínavosti ve fázi tvrdnutí. Výše zmíněné charakteristiky (nízký vodní součinitel v/c, dobrá zpracovatelnost, kompenzace smrštění) a další vlastnosti, které budou popsány níže, jsou pro maltu nezbytné bez ohledu na příčiny poškození. Jinými slovy, tyto charakteristiky jsou nezbytné pro opravy konstrukcí z betonu nebo zdiva, jejichž poškození bylo způsobeno chemickými vlivy (chloridy, sulfáty, agresivním oxidem uhličitým, atd.), fyzikálními vlivy (střídání promrzání a tání, proces vysychání, atd.) nebo nepředvídanými událostmi (oheň, zemětřesení). Pokud bylo poškození způsobeno nedbalostí při aplikaci (kaverny, hnízda), špatnou konstrukcí stavby nebo přetížením, měl by projektant pověřený opravou posoudit způsob odstranění příčin poškození nebo provedení nezbytných změn v příslušných částech konstrukce.
MALTY PRO OPRAVNÉ A SANAČNÍ PRÁCE
Pro snadnou a spolehlivou konstrukční opravu musí malta splňovat následující požadavky: vysoká tekutost pro zajištění rychlého a úplného vyplnění otvoru, formy či bednění, nízký vodní součinitel v/c pro získání co nejlepších chemických, fyzikálních a mechanických vlastností (nepropustnost, pevnost, přilnutí k oceli a betonu, trvanlivost, atd.), vysoká thixotropie (vysoká tekutost při roztírání, při udržení vysoké viskozity v klidu), aby čerstvá malta přilnula i ke svislým podkladům nebo tunelovým klenbám, a to jak při stříkání, tak při nanášení zednickou lžící, nepřítomnost uvolňující se vody, která by zabránila spojení staré konstrukce s novou maltou, kompenzace smrštění malty, aby nedocházelo k rozpojení s podkladem, stálá kvalita.
PROČ EMACO ?
Všechny směsi na bázi cementu podléhají smrštění a to vlivem odpařování vody. Pokud s cílem snížit smrštění snížíme podíl přidávané vody, stane se malta tužší, bude těžké ji nanášet a upravit a nebude schopna dokonale vyplnit opravovanou konstrukci (a). Nicméně, ke smrštění dojde i v maltě se sníženým obsahem vody. Na druhé straně, přidání většího množství vody s cílem získat tekutou maltu, která je schopna dokonale vyplnit poškozenou konstrukci, značně zvyšuje smrštění a uvolňování vody (b). Navíc má nově vytvrzená směs dosti slabé fyzikálně-mechanické charakteristiky (pevnost, odolnost vůči vodě a olejům, trvanlivost, atd.), a to díky vysoké pórovitosti materiálu, způsobené vysokým vodním součinitelem v/c.
EMACO je zvláštní řada výrobků-systémů, schopných vytvořit rheoplastické malty s kompenzací smrštění, tj. velmi tekuté malty bez uvolňující se vody, a to i při velmi nízkém vodním součiniteli v/c (c). Jejich kvalitu zajišťuje pečlivá a nepřetržitá kontrola jakosti. Vyšší pořizovací cena systémů EMACO je ve srovnání s klasickými systémy "zanedbatelná", pokud se vezmou do úvahy následující kriteria: malá množství malt, která je nutné použít pro opravy konstrukcí (systémová řada S88, SFR) vysoká cena opravovaných konstrukcí ekonomické a technické problémy vyplývající ze špatně provedené opravy při použití malty, která byla buď nevhodná, nebo u které nebyla provedena kontrola kvality při výrobě a balení. Sanace konstrukce či její části - běžnou "tuhou" maltou, která nedokonale vyplní kaverny v betonu (a) - tekutou maltou, která nepřilne dokonale k podkladu vlivem uvolňující se vody a velkého smrštění (b) - systémem EMACO (c)
EMACO
EMACO S88 - THIXOTROPNÍ VARIANTA EMACO S88 je thixotropní, rheoplastická, nesegregující a nepropustná malta kompenzující smrštění, která poskytuje vysokou pevnost a přilnavost k oceli a betonu. Je zvláště trvanlivá, a to i ve vysoce agresivním prostředí. Vyrábějí se dvě varianty, C a D, lišící se pouze dobou zpracovatelnosti. Tato malta se doporučuje pro opravy vertikálních a horizontálních nosných konstrukcí či jejich prvků, zdí nebo kleneb, při mechanickém i ručním nanášení. Výrobek neobsahuje kovové přísady, ani chloridy. EMACO S88 - TEKUTÁ VARIANTA (pro lití) EMACO S 88, tekutá varianta, se doporučuje pro opravy vyžadující sílu vrstvy do 40 mm. Výrobek neobsahuje kovové přísady, ani chloridy. Tekutá varianta EMACO S 88 je rheoplastická malta, tekutá a bez uvolňující se vody, s kompenzací smrštění, vysokou pevností a přilnavostí k oceli a betonu. Je nepropustná a zvláště trvanlivá, a to i ve vysoce agresivním prostředí. EMACO SFR EMACO SFR je thixotropní, rheoplastická malta, s kompenzací smrštění, vysokou přilnavostí k oceli a betonu a velkou trvanlivostí i v agresivním prostředí. Kromě ocelových pozinkovaných vláken neobsahuje výrobek žádný reaktivní kovový prach ani chloridy. EMACO SFR má výjimečné mechanické vlastnosti, mezi nimiž vyniká vysoká rázová pevnost, velká houževnatost po popraskání a vysoká pevnost v ohybu.
HLAVNÍ CHARAKTERISTIKY MALT EMACO
* vysoký stupeň zpracovatelnosti * * absence uvolňující se vody * * kompenzace smrštění * * vysoká pevnost v tlaku a ohybu * * modul pružnosti * * vysoká odolnost vůči únavě materiálu * * vysoká přilnavost ke starému betonu * * vysoká přilnavost k oceli * * nízká kapilární pórovitost a propustnost * * odolnost vůči působení chemických látek * * vysoká rázová houževnatost (EMACO SFR) * * výjimečně vysoká pevnost v ohybu (EMACO SFR) * Zpracovatelnost Byly provedeny testy podle normy ASTM C-230, při kterých se míchaly různé typy výrobků EMACO s požadovaným
množstvím vody. Thixotropní typ EMACO S88 vyžadoval 16% vody, aby získal plastickou konzistenci. Tekutý typ EMACO S88 potřeboval k získání tekuté konzistence 15% vody. Výrobek EMACO S66 potřeboval k získání samonivelační schopnosti (sednutí >200 mm) 8% vody a EMACO SFR k získání tekuté konzistence 16% vody. Rozpínání Byly provedeny testy podle normy ASTM C-878 pro používání rozpínavých cementů. K rozpínání dochází jak v tvárném, tak i tuhém stavu. Největší je však během prvního dne tuhnutí. Uvolňující se voda Byly provedeny testy podle normy ASTM C-232, při kterých nebyla zaznamenána žádná uvolňující se voda. Pevnost Byly provedeny testy pevnostních charakteristik výrobků EMACO podle norem ASTM C-109 a 348. Zkušební vzorky zrály při teplotě 20°C po dobu 5 let (max.). Grafy znázorňují průměrnou pevnost v tlaku a ohybu jednotlivých typů malt EMACO. Typické průměrné pevnosti systémů EMACO (při 20°C)
a) EMACO S88, thixotropní typ, 16% záměsové vody
b) EMACO S88, tekutý typ, 15% záměsové vody
c) EMACO SFR, 16% záměsové vody
Modul pružnosti Byly provedeny testy podle předpisu RILEM (CPC 8) na zkušebních vzorcích o rozměrech 100 x 100 x 200 mm, které byly zatěžovány 5 MPa/sec. Statický modul pružnosti je přibližně 25 000 MPa po 7 dnech a 30 000 MPa po 28 dnech. Dynamický modul pružnosti - určený z rychlosti šíření impulsů ultrazvuku - je 35 000 MPa po 7 dnech a 40 000 MPa po 28 dnech. Tyto hodnoty naznačují, že přes svou vysokou pevnost mají malty EMACO s kompenzací smrštění modul pružnosti podobný jako běžný beton. Zatížení v okamžiku poškození může být přibližně 2-3krát větší než zatížení běžné cementové směsi. Odolnost vůči únavě materiálu Několik krychlových zkušebních vzorků o délce strany 100 mm, vyrobených z malty EMACO S88, bylo po měsíci zrání podrobeno testům na únavu materiálu, při kterých bylo prováděno cyklické zatěžování v rozsahu 20 - 50 MPa při frekvenci
500 cyklů/min. Po provedení těchto testů byly tyto vzorky bez poškození a po provedené zkoušce pevnosti v tlaku byla jejich pevnost vyšší než pevnost souběžně testovaných vzorků, na kterých ovšem nebyly prováděny testy na únavu. Přilnavost ke starému betonu Mezi dva vzorky starého betonu byla nalita nesmrštivá malta EMACO S88. Po 28 dnech byl vzorek zatěžován tahem s cílem rozpojit jednotlivé styčné plochy. Tím byla stanovena vazební pevnost mezi sanační maltou EMACO S88 a stávajícím betonem (přibližně 6,5 MPa). Přilnavost běžné malty, nalité mezi dva vzorky téhož starého betonu, byla přibližně 1,5 Mpa
Přilnavost k oceli Byly provedeny testy tahem, při kterých byly použity hladké a profilované ocelové pruty, osazené v maltě EMACO S88, která byla umístěna do válcového vzorku železového betonu. Přilnavost malty EMACO k oceli, vypočítaná z tahového zatížení prutů a ze styčné plochy malty s ocelí byla 3 MPa po 7 dnech a 14 MPa po 28 dnech u hladkých prutů, a 20 MPa po 7 dnech a 30 MPa po 28 dnech u profilovaných prutů. Kapilární pórovitost a propustnost Pomocí rtuťového porozimetru byla vypočítána hustota malty EMACO a porovnána s obyčejnou maltou. Celková pórovitost a rozložení mikroskopických pórů (o průměru 1 - 0,01 mikronů) v maltě se určí změřením objemu rtuti, která pronikla do malty a to jako funkce tlaku. Celková pórovitost malty EMACO je přibližně 17% objemu, zatímco celková pórovitost běžné malty je 30%. Navíc, nejčastější průměr pórů je 0,05 mikronů u malt EMACO a 0,20 mikronů u obyčejných malt. Díky těmto dvěma skutečnostem, tzn. nižší celkové pórovitosti a menšímu průměru pórů, mají malty EMACO vysokou odolnost vůči pronikání vody, oleje a kapalin obecně. Dokonce i pod tlakem 20 atm nepronikla voda do vzorků malty EMACO.
Odolnost vůči vysokým teplotám Po jednodenním zrání při teplotě 20°C byla část vzorků zhotovených z malty EMACO S88 uložena při teplotě 400°C a část při teplotě 20°C. V různých časech, po dobu 6 dní, byla srovnávána pevnost v tlaku a ohybu všech vzorků. Výsledky testu ukázaly, že malty EMACO jsou schopny odolávat vysokým teplotám (400°C) po velmi dlouhou dobu bez jakéhokoliv závažného poškození. Odolnost vůči nízkým teplotám Zkušební vzorky EMACO S88 byly podrobeny testům podle příslušných norem ASTM při různých teplotách v rozmezí -20°C až +5°C. Po 300 cyklech zmrazování a rozmrazování poklesl modul pružnosti o méně než 5%, čímž bylo prokázáno, že jsou malty EMACO vysoce odolné vůči působení mrazu. Odolnost vůči působení chemických látek Díky odolnosti vůči vodě a olejům jsou malty EMACO účinně chráněny před působením agresivních látek v prostředích s pH vyšším než 5,5. Bylo testováno působení sulfátů, chloridů a minerálních olejů. Míra působení během testování byla mnohem vyšší než v normálních podmínkách a bylo znovu prokázáno, že malty EMACO mají vysokou odolnost vůči těmto chemickým látkám. * Odolnost vůči působení sulfátů: Testy byly prováděny podle normy ASTM C-88. Vzorky, připravené jak v plastické, tak i v tekuté konzistenci (ASTM C-230) byly ošetřovány při 20°C 1 nebo 3 dny. Poté byly ponořeny do nasyceného roztoku síranu hořečnatého (MgSO4), který je vůči cementovým tmelům obzvláště agresivní. Aby byl test ještě náročnější, vzorky byly nejenom ponořeny do síranu hořečnatého po dobu 14 hodin při teplotě 20°C, ale byly také po dobu 10 hodin vystaveny teplotě 90°C. Schnutí tmelu je
velice příznivé pro pronikání agresivního roztoku do vzorků a zároveň umožňuje krystalizování solí v kapilárních pórech. Náročnost testu spočívá v tom, že podle norem ASTM je směs vyhovující jen tehdy, pokud se ani po 7 cyklech ponoření a schnutí neobjeví žádné praskliny. Vzorky zhotovené z malty EMACO S88, z obyčejné malty s kompenzací smrštění a obyčejné cementové malty byly podrobeny 7 a 15 cyklům působení agresivní látky. Poté na nich byly provedeny zkoušky pevnosti v tlaku a byly porovnávány s podobnými vzorky ošetřovanými vodou při 20°C. Z výsledků těchto testů je zřejmé, že ani po pouze 24 hodinách ošetřování malta EMACO S88 neprodělala žádnou podstatnou změnu v důsledku agresivního působení síranu hořečnatého. Pokud před vystavením agresivnímu působení proběhlo třídenní ošetřování, vykazovala malta EMACO vyšší pevnosti v tlaku. Je užitečné připomenout, že u běžných výrobků, zvláště u obyčejné malty, způsobuje střídavé ponořování a vysychání značné poškození materiálu již po 7 cyklech. * Odolnost vůči minerálním olejům: Vzorky byly ošetřovány po 3 dny při teplotě 20°C a poté ponechány po dobu 60 dnů v minerálním oleji při teplotě 40°C. V případě malty EMACO S88 se neprojevila žádná poškození po ponoření v oleji.
EMACO SFR
EMACO SFR je rheoplastická malta s kompenzací smrštění, odolná vůči síranům. Liší se od ostatních malt tím, že obsahuje pozinkovaná ocelová vlákna. EMACO SFR má výjimečné mechanické vlastnosti, získané právě díky přítomnosti ocelových vláken rozptýlených ve vysoce kvalitní základní hmotě. Má vysokou odolnost vůči nárazu, vysokou houževnatost po popraskání, vysokou pevnost v ohybu a výjimečně vysokou mez únavy. Navíc je velkou výhodou systému EMACO SFR v tom, že je dodáván již jako předmíchaná maltová směs včetně pozinkovaných vláken, která je tudíž připravená k okamžitému použití. Proto odpadají problémy s důkladným roztroušením/rozptýlením vláken ve směsi, které se velice často vyskytují u klasických betonů s rozptýlenou výztuží (kde je výztuž dodatečně přidávána na stavbě). Díky výše zmíněným vlastnostem je možné maltu EMACO SFR použít pro všechny konstrukce vystavené nárazům (např. silážní jámy, protinárazové ochranné klenby a valy), protože přenáší zatížení vnesené do konstrukce i po vytvoření prasklin. Díky vynikající houževnatosti (i po popraskání) je možné EMACO SFR použít pro stavby v seizmických oblastech (např. konstrukční prvky spojů sloupů a nosníků). EMACO SFR se může použít pro opravy povrchu vysoce zatížených silnic a letištních ploch a pro obezdívky tunelů, např. ve skalách.
VÝHODY SYSTÉMŮ SANAČNÍCH A OPRAVNÝCH MALT EMACO
(ve srovnání s běžnými hotovými/předmíchanými sanačními a opravnými maltami) Použití předmíchaných sanačních a opravných malt (ready-to-use), které jsou obvykle podstatně dražší než obyčejné cementové malty (připravované přímo na stavbě) je výhodné a ekonomické pouze tehdy, pokud splňují základní požadavky, uvedené v oddíle "Malty pro opravné a sanační práce". Ve srovnání s ostatními běžnými hotovými/předmíchanými sanačními a opravnými maltami poskytují malty EMACO následující výhody: Mají speciální skladbu jednotlivých složek (křivka zrnitosti, poměry frakcí, atestované suroviny). Směs je svým složením předurčena pro opravy povrchů, které je vystaveny přímému působení vzduchu a kde je tudíž třeba více kompenzovat smrštění než při jiných použitích, např. při zálivkách průmyslových soustrojí. Obsahují vysoce jakostní cement, odolný vůči působení sulfátů a vyvíjející podstatně nižší hydratační teplo (pro snížení vnitřního pnutí způsobeného rozdílnými tepelnými pohyby ve vnitřních a vnějších částech konstrukce), než běžné cemnety. Thixotropní čerstvá malta garantuje vysokou přilnavost ke stávajícímu podkladu i bez adhezního (přilnavostního) mostu, a to na svislé i vodorobné povrchy (stropy, klenby), aniž by docházelo ke stékání směsi a následné tvorbě "závěsů". To platí pro ruční i strojní aplikaci. Poskytují záruku vysoké kvality díky systému řízení jakosti na všech stupních. Kompenzují smrštění.
MALTY EMACO A KOMPENZACE SMRŠŤOVÁNÍ
Kompenzace smrštění je jedna z nejdůležitějších vlastností sanačních hmot EMACO. Některé sanační a opravné malty kompenzují pouze smrštění v tvárném stavu, tzn. kompenzují vlivy smrštění pouze do začátku tvrdnutí. Obrázek schematicky znázorňuje působení tzv. rozpínání systémů EMACO ve srovnání s běžnou sanační maltou. Během fáze tvrdnutí dochází u systémů EMACO k předpínacímu efektu. Do malty je chemickou reakcí vneseno napětí opačné polarity, než jakou vykazuje smršťování. Superpozicí těchto napětí dochází k eliminaci trhlinek. K tomuto jevu je ovšem nezbytně nutné, aby oblast "rozpínání" byla pevně ohraničena, jinak by byl kompenzační efekt velice nízký nebo by úplně vymizel. Pokud vykazuje opravovaný povrch dostatečnou drsnost, směs se lije do forem/bednění nebo je povrch konstrukce vyztužen svařovanou sítí, pak je možno garantovat povrch opravovaných částí bez trhlinek.
POKYNY PRO OPRAVNÉ PRÁCE
Následující doporučení a návrhy jsou založeny na praktických zkušenostech při používání výrobků EMACO pro opravy a sanace betonových konstrukcí. Technik, vlastník nebo dodavatel stavebních prací se může těmito návrhy řídit, může je modifikovat nebo odmítnout. Ne výrobce, ale právě tito lidé, jsou bezezbytku odpovědn za projektování a realizaci jednotlivých staveb. 1. Příprava zdiva nebo betonu určeného pro úpravu povrchu Odstraňte poškozený beton a cementové výkvěty otryskáním, pomocí škrabek nebo pikovače povrch zdrsněte tak, aby bylo možné aplikovat maltu v síle vrstvy alespoň 10 mm. Hrany kavern nebo trhlin osekejte, opět do hloubky alespoň 10 mm. Tento krok je velmi důležitý, protože malty EMACO přilnou pouze ke zdrsněnému povrchu. Očištění betonářské oceli pouze abrazivem nedokáže zároveň dostatečně zdrsnit betonový povrch v takové míře, jaká se doporučuje pro nanášení malt EMACO. Očistěte betonářskou ocel od rzi, případně přidejte nové výztužné pruty nebo sítě, pokud není stará ocel staticky dostačující. V případě ztrát nebo prosakování vody opravovaným povrchem je potřeba toto prosakování odstranit pomocí drenáže a aplikací rychleschnoucích cementů. Očistěte podklad od mastnot, olejových skvrn nebo zbytků nátěru, vápna, nečistot a prachu. 2. Osazení přídavné výztuže Pokud má být vrstva silnější než 20 mm a nelze provést bednění, zajistí dodatečná výztuž potřebné zadržení rozpínání. Pokud je nezbytné použít svařovanou výztuž (sítě), je potřeba ji upevnit do stávajícího betonu a ponechat mezi sítí a povrchem určitý prostor. Následné překrytí této sítě maltou EMACO by mělo být v síle alespoň 10 mm. Pokud je požadovaná síla vrstva menší než 20 mm, je možné EMACO nanášet stříkáním nebo litím i bez použití dodatečné výztuže. Musí být ale garantována drsnost povrchu min. 5-8 mm. 3. Nasycení vodou Po uložení výztužných prutů nebo sítě a před aplikací malty nasyťte náležitě betonový nebo zděný povrch vodou. Případnou přebytečnou vodu z povrchu odstraňte pomocí vzduchové hadice nebo vytřením. 4. Bednění/Formy Bednění musí být zhotoveno z pevného materiálu, musí být nepropustné (aby se předešlo unikání vody z malty) a bezpečně ukotvené a podepřené, aby odolalo tlaku malty při nalévání. Aby bylo usnadněno vlévání malty, měly by mít bednící dílce či formy zvláštní otvor. Ten by měl být v případě svislých konstrukčních prvků pouze na jedné straně . V takovém případě má být k dispozici i násypný žlab, s délkou i šířkou asi 150 mm. Pokud se používají dřevěné formy a bednící dílce, je potřeba je před započetím prací nasytit vodou, aby neodsávaly vodu z malty a tak ji nedehydrovaly. 5. Aplikace malty Aplikaci systémů EMACO je možno provádět ručně či strojně v závislosti na druhu malty a účelu použití. Přesné aplikační postupy jsou uvedeny v příslušných technických listech.
Pracovní podmínky a rozsah použití produktů jsou velmi rozdílné. V našich výrobních litech jsou uvedeny pouze všeobecné pokyny ke zpracování, odpovídající současným znalostem. Zpracovatel je povinen přezkoušet vhodnost a možnost použití produktu na zamýšlený účel. U zvláštních požadavků je třeba si vyžádat naši poradu. Porada a doporučení jsou prováděny v rámci předsmluvních / smluvních vedlejších povinností. Platí naše prodejní a dodací podmínky.
