NORMY PRO SANACE BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ Ing. Petr T ma, Ph.D. Klokner v ústav VUT, tel. 724 080 924, e-mail:
[email protected] Anotace:
1.
P ísp vek popisuje aktuální stav evropské normalizace v oblasti sanací betonových konstrukcí. Soubor norem lze rozd lit na skupinu „Definice, požadavky, kontrola kvality a hodnocení shody“ a skupinu zkušebních norem. Uveden je stav p ípravy, p ípadn procesu p ejímání do SN, jednotlivých norem a popsán zp sob jejich tvorby.
ÚVOD
Evropské normy s jednotným názvem „Výrobky a systémy pro ochranu a opravy betonových konstrukcí“, které v sou asné dob postupn vznikají a jsou p ejímány do systému eských norem, si kladou za cíl vytvo it sm rnici pro návrh a provád ní sana ních prací a prací sm ujících k preventivní ochran betonových prvk [1]. V systému eských norem nebyly p ed t mito evropskými normami zavedeny žádné normy pro sanace betonových konstrukcí. D vodem je skute nost, že tento obor je relativn mladý a jeho rozvoj u nás za al až v 90. ledech 20. století. V té dob za aly na trh p icházet první zahrani ní a tuzemské sana ní materiály a spektrum metod sana ních prací se velmi výrazn rozší ilo. Absenci norem se snažilo ešit Sdružení pro sanace betonových konstrukcí vydáním Technických podmínek pro sanace betonových konstrukcí, které shrnují nej ast ji používané zkušební metody diagnostiky konstrukcí a hodnocení kvality sana ních prací a definují obvyklé požadavky. Mimo to uvádí ješt široký p ehled ú el , strategií, p edpoklad a metodik provád ní sana ních prací [2]. Kapitoly zabývající se touto problematikou mají také technické podmínky vydané n kterými velkými investory a vlastníky betonových konstrukcí (nap . SD, eské dráhy, EZ). P ípravu t chto evropských norem provádí subkomise CEN/TC104/SC8, což je subkomise 8 „Výrobky a systémy pro ochranu a opravy betonových konstrukcí“ pat ící do technické komise 104 „Beton a souvisící výrobky“ Evropského výboru pro normalizaci CEN. Subkomisi p edsedá Dr. Davies z Velké Británie a sekretariát zajiš uje francouzský normaliza ní ú ad AFNOR. Pro vypracování jednotlivých norem pak subkomise z izuje ze svých len pracovní skupiny. Obdobn jako v rámci CEN je organizována i práce v rámci eského normaliza ního institutu NI, který z ídil technickou komisi TNK36 „Betonové konstrukce“, do níž pat í i subkomise SK8 „Sanace“. Úkolem subkomise SK8 je zajiš ovat spolupráci s CEN/TC104/SC8 a p ipravovat podklady pro schvalování a p ejímání norem vytvo ených uvedenou „evropskou“ subkomisí. Evropské normy lze do systému SN p ejímat dvojím zp sobem, bu p ejmutím originálního textu normy (nej ast ji v angli tin ), nebo vydáním jejího p ekladu. V systému t ídících znak eských norem lze normy pro sanace nalézt ve t íd 73 a skupin 21.
1
2.
DEFINICE, POŽADAVKY, KONTROLA KVALITY A HODNOCENÍ SHODY
Tuto skupinu dokument pro výrobky a systémy pro ochranu a opravy betonových konstrukcí tvo í 10 norem EN 1504 (viz tabulka 1). Norma EN 1504-1, která uvádí definice používaných pojm . Byla p ipravena jako první a v eském jazyce byla vydána jako SN EN 1504-1 již v roce 1999. Normy EN 1504-2 až EN 1504-7 lze je popsat jako specifika ní dokumenty, protože jejich cílem je definovat klí ové požadavky na výrobky a systémy používané p i opravách a pro ochranu betonových konstrukcí podle zásad uvedených v norm EN 1504-9. Norma
Název
Stav
1504-1
Definice
vydána 6.1999 revize 1.2006
1504-2
Systémy ochrany povrchu betonu
3.2006
1504-3
Opravy se statickou funkcí a bez statické funkce
8.2006
1504-4
Konstruk ní spojování
3.2006
1504-5
Injektáž betonu
7.2005
1504-6
Kotvení výztužných ocelových prut
5.2007
1504-7
Ochrana výztuže proti korozi
4.2007
1504-8
Kontrola kvality a hodnocení shody
7.2005
1504-9
Obecné zásady pro používání výrobk a systém
p edb žná norma vydaná 5.2000
1504-10
Použití výrobk a systém a kontrola kvality provedení
6.2005
Tabulka 1: Normy EN 1504 U jednotlivých požadavk jsou rovn ž odkazy na p íslušné zkušební normy. Normy EN 1504-2 až EN 1504-7 jsou harmonizované. To znamená, že obsahují požadavky, které budou muset výrobky (pro které jsou jednotlivé ásti ur eny) výrobky splnit pro p ipojení evropské zna ky shody CE. Norma EN 1504-8 specifikuje postupy pro odb r vzork a hodnocení shody, v etn pr kazních a kontrolních zkoušek, výrobní kontroly a ozna ování výrobk . 1504-9, která byla zatím vydána jako p edb žná norma SN P ENV 1504-9 definuje obecné zásady používání výrobk a systém pro ochranu a opravy betonu, jako nap íklad následující: Poslední EN 1504-10 se zabývá aplikací t chto výrobk a systém na stavb a kontrolou kvality práce.
2
3.
ZKUŠEBNÍ NORMY
Jednotlivé normy ady EN 1504 odkazují na celkem asi 90 až 100 norem definujících zkušební metody pro stanovení identifika ních vlastností nebo funk ních vlastností [1]. Dosud jich bylo CEN vydáno a p ejato do systému SN 58. Rozsah p ísp vku neumož uje vyjmenovat všechny tyto normy. P ejaté a tedy v R platné lze však snadno nalézt na webových stránkách NI www.cni.cz pomocí t ídícího znaku, t ída 73, skupina 21. Tyto normy jsou velmi d ležité, protože definují metodiky, kterými by m lo být kontrolováno dosažení požadovaných parametr . N které aspekty sana ních prací nejsou dosud zcela známé, i jejich simulace pomocí zkoušek je neúm rn nákladná. Používané zkušební metody se tedy pouze více i mén p ibližují realit a výsledky zkoušek téhož parametru pomocí r zných zkušebních metod tedy m že vést k rozdílným výsledk m. Ke každému požadovanému parametru je tedy t eba vnímat p íslušnou zkušební metodu jako neodd litelnou sou ást tohoto požadavku.
4.
ENV 1504-9 OBECNÉ ZÁSADY PRO POUŽÍVÁNÍ VÝROBK SYSTÉM
A
Tato norma je d ležitá zejména ve fázi p ípravy sana ního zásahu. V kapitole 4 jsou uvedeny minimální požadavky na konstrukci p ed provedením p íslušné ochrany, p ípadn opravy, v kapitole 5 pak definovány cíle zásahu, v kapitole 6 jsou podrobn popsány jednotlivé zásady a metody sana ních prací a v kapitole 7 a v p íloze A jsou definovány požadované vlastnosti použitých výrobk a systém . Vady a poruchy betonové konstrukce jsou rozd leny na dv skupiny. První skupinu tvo í vady a poruchy vlastního betonu, které jsou zp sobené bu mechanickými vlivy, chemickými vlivy, nebo fyzikálními vlivy. Druhou skupinu pak tvo í vady a poruchy související s korozí výztuže, a to karbonatace betonu krycí vrstvy, výskyt bludných proud nebo výskyt korozních kontaminant v betonu (nap . chlorid ). Na tento vý et navazuje podrobný popis zásad sana ních zásah . Celkem je definováno jedenáct zásad sana ních prací, které jsou dále rozd leny na 37 metod sana ních prací. Jednotlivé zásady jsou: 1. ochrana proti vnikání nep íznivých látek, 2. ovlivn ní vlhkosti betonu, 3. obnova betonu, 4. zesílení konstrukce, 5. zajišt ní fyzikální odolnosti, 6. zajišt ní odolnosti v i chemikáliím, 7. ochrana nebo obnovení pasivace výztuže, 8. zvýšení elektrického odporu betonu, 9. úprava katodické oblasti, 10. katodická ochrana, 11. úprava anodické oblasti.
3
V p íloze A jsou pak v n kolika tabulkách vypsány nej ast ji používané metody sana ního zásahu a graficky je vyzna eno, které parametry použitých materiál je t eba sledovat ve všech p ípadech, kdy je použita p íslušná metoda sana ního zásahu, nebo v ur itých uvažovaných p ípadech a nebo pouze p i speciálních aplikacích.
Obrázek 1: Poškozená stropní konstrukce – p íklad použití norem. Využití normy ENV 1504-9 lze nejlépe dokumentovat na p íkladu. Vezm me poškozenou stropní konstrukci komory vodojemu z obrázku 1. Nejprve je t eba na základ výsledk diagnostického pr zkumu definovat poškození konstrukce a identifikovat jeho p í inu. V daném p ípad se jedná o poruchu zp sobenou korozí výztuže po zkarbonatování krycí vrstvy. Krycí vrstva je na velké ásti konstrukce již zcela odpadlá. V ostatních místech již s velkou pravd podobností dochází ke korozi výztuže také. Cílem opravy pak musí být zabrán ní dalšímu postupu degradace konstrukce, protože další korozní oslabování výztuže na spodním líci nosník nebo stropní desky by vedlo k narušení statické zp sobilosti konstrukce. Dle ENV 1504-9 je v tomto p ípad pro dosažení požadovaného cíle t eba provést opravu podle zásady . 7 „Ochrana nebo obnovení pasivace“. Metodou opravy pak je metoda . 7.2 „Náhrada kontaminovaného nebo karbonatovaného betonu“. Z tabulek v p íloze A následn vyplývá, že pro všechna uvažovaná použití, tj. ve všech p ípadech, je t eba sledovat následující vlastnosti a parametry použitých materiál : • • • • • • •
délkové smršt ní malt s hydraulickým pojivem, pevnost v tlaku správkové malty, pH faktor správkové malty, odolnost správkové malty v i karbonataci, soudržnost naneseného souvrství s podkladem (odtrhová zkouška), tlouš ky nanášených vrstev (kontrola tlouš ky krycí vrstvy), vázané smršt ní nanášené malty.
Pro ur itá uvažovaná použití bude t eba sledovat následující vlastnosti a parametry: •
obsah chlorid rozpustných ve vod (v našem p ípad není t eba, protože konstrukce se nenachází v prost edí, které by obsahovalo chloridy), 4
•
• • •
obsah alkálií ve správkové malt (Bylo by t eba sledovat v p ípad , že konstrukce by obsahovala kamenivo náchylné na alkalickou reakci. V p ípad eské republiky by však s nejv tší pravd podobností byl obsah alkálií v samotném betonu konstrukce vysoký a pokud by p i diagnostickém pr zkumu byly zjišt ny projevy alkalické reakce, nebyla by konstrukce dále použitelná.), odolnost v i kapilární absorbci (v p ípad , že bychom pot ebovali zabránit vzlínání vlhkosti), tepelná kompatibilita: reakce na mrazové cykly (v p ípad namáhání mrazovými cykly), tepelná kompatibilita: reakce na teplotní šoky (v p ípad p íslušného namáhání).
Pro speciální aplikace pak mohou být vyžadovány následující vlastnosti nebo parametry: obsah vzduchu, doba tvrdnutí nebo tuhnutí, difúze chloridových iont , zpracovatelnost, únava p i dynamickém zatížení b hem zrání, odolnost v i mo ské vod a/nebo vod s vysokým obsahem síran , odolnost v i rozmrazovacím solím, nízký elektrický odpor správkové malty, odolnost proti skluzu, rozpínání, vhodnost pro aplikaci nad hlavou (tento parametr by v našem p ípad bylo t eba sledovat) a schopnost difúze alkálií. Norma neuvádí p ípady ur itých uvažovaných použití ani speciálních aplikací kdy je t eba uvedené parametry sledovat, a proto záleží na projektantovi sana ního zásahu, který z parametr p edepíše.
5.
EN 1504-10 POUŽITÍ VÝROBK KVALITY PROVEDENÍ
A SYSTÉM
A KONTROLA
Cílem této normy je, co se tý e požadavk , pokrýt provád ní sana ních prací p ímo na stavb . ENV 1504-9 vyjmenovává celkem 37 metod sana ních prací. EN 1504-10 podrobn popisuje 25 nej ast ji používaných metod a v p íloze A této normy jsou popsány další t i metody. Na podrobném popisu zbývajících devíti metod sana ních prací se normaliza ní komise nedokázala shodnout a není tedy v norm uveden. Jedná se v tšinou o speciální a ne p íliš obvyklé sana ní metody. V EN 1504-10 je dále popsáno celkem 45 parametr a postup jejich sledování nebo m ení, provád ných p ímo na stavb . V tabulkách je p ehledn uvedeno, jaké parametry je p i provád ní p íslušné metody sanace t eba sledovat. Náš p íklad, kdy bude provád na náhrada kontaminovaného nebo zkarbonatovaného betonu, je za azen do skupiny „nanášení malty nebo betonu“. V tabulkách v norm pak jsou vyzna eny p íslušné odstavce normy, které je t eba dodržet. V p ípad p edúpravy podklad jsou to ustanovení o išt ní podkladu, o zdrsn ní podkladu a odstavec definující odstran ní betonu. O išt ný povrch musí být soudržný, nesmí obsahovat prach, povrchové zne išt ní a látky, které snižují soudržnost nebo zabra ují nasákavosti nebo navlh ení správkových materiál . Zdrsn ní se ídí požadavky nanášeného materiálu. V p ípad odstran ní betonu nesmí dojít k ohrožení stability konstrukce (a p ípadn musí být konstrukce zajišt na podep ením) a množství odstra ovaného betonu musí být co nejmenší. V p ípad aplikace správkové malty je t eba dodržet požadavky týkající se soudržnosti malty s podkladem, zp sobu jejího nanášení (ru n , nást ik, dobetonování), ošet ování a p ípadn požadavky souvisící s následným nát rem nebo impregnací. V p ípad soudržnosti se EN 1504-10 odvolává na EN 1504-4 „Výrobky a systémy pro ochranu a opravy betonových konstrukcí – Definice, požadavky, kontrola kvality a hodnocení shody – ást 4: Konstruk ní spojování“, kde je uvedeno, že tahové nap tí p i zkoušce soudržnosti odtrhovou zkouškou nesmí být menší než 1,4 MPa. V p ípad ošet ování se norma odvolává na ENV 13670-1 „Provád ní betonových konstrukcí – ást 1: Spole ná ustanovení“, kde je uvedeno mimo jiné, že pro
5
beton ve stupni vlivu prost edí jiném než X0 nebo XC1 musí být ošet ován tak dlouho, dokud pevnost povrchové vrstvy betonu nedosáhne alespo 50 % stanovené pevnosti v tlaku. V p ípad stup vlivu prost edí X0 a XC1 musí být doba ošet ování alespo 12 hodin za p edpokladu, že doba tuhnutí není delší než 5 hodin a teplota povrchu betonu neklesne pod 5 °C. Krom požadavk na vlastní provád ní EN stanovuje 1504-10 také parametry, které je t eba b hem provád ní kontrolovat a popisuje postupy, kterými se tato kontrola provádí. V našem p íkladu by bylo t eba vždy (p i provád ní metody sanace „náhrada kontaminovaného nebo zkarbonatovaného betonu“ na jakékoliv konstrukci) sledovat narušení podkladu, istotu podkladu, teplotu podkladu, ozna ení shody použitých výrobk s p íslušným p edpisem, teplotu okolí, výskyt srážek, konzistenci betonu nebo malty, tlouš ku krycí vrstvy výztuže u podkladu, pevnost v tlaku nanášené malty, výskyt oblastí kde došlo k odd lení nov nanášené malty od podkladu, tlouš ku krycí vrstvy po provedení sanace, objemovou hmotnost zatvrdlé malty, výskyt smrš ovacích trhlin ve správkové malt a soudržnost správkové malty s podkladem. P i ur itých aplikacích (tedy tam, kde je p edepsáno v projektu sanace) je t eba sledovat drsnost nového povrchu, pevnost v tahu povrchových vrstev (tento parametr by m l být požadován vždy kdy se p edpokládá kotvení adhezí), pevnost v tlaku podkladu, obsah vzduchu v erstvé správkové malt , vodonepropustnost nanášeného materiálu, výskyt dutin v souvrství po sanaci (radiograficky apod.) a barva a struktura povrchu. P i speciálních aplikacích, tedy op t pokud by bylo p edepsáno v projektu opravy, je t eba p i náhrad kontaminovaného nebo zkarbonatovaného betonu sledovat pohyb trhlin v podkladu, vibrace konstrukce, tlouš ku zkarbonatované vrstvy v podkladu (v našem p ípad by tak, jako ve v tšin obdobných p ípad tento parametr bylo t eba sledovat a p ihlédnout k n mu p i stanovení tlouš ky odbourávané vrstvy betonu), obsah chlorid , kontaminace podkladu, m rný elektrický odpor podkladu a nového materiálu.
6.
EN 1504-2 AŽ EN 1504-7
Tyto normy uvádí požadavky na stavební materiály, používané p i sanacích betonových konstrukcí. Jsou zde jednak požadavky na funk ní vlastnosti materiál , ímž jsou myšleny užitné vlastnosti jako soudržnost s podkladem, odolnost p i teplotním cyklování apod. a jednak identifika ní požadavky, což jsou parametry p ímo souvisící se složením materiálu (jako nap . granulometrie plniva, barva apod.) a pevnost v tlaku. Dále definují systém ízení výroby ve výrobn (výrobní kontrola), tj. uvádí, jaké zkoušky a jak asto je p i výrob ur itého materiálu t eba provád t. V p íloze ZA všech norem je p edepsáno, kterému systému hodnocení shody p íslušný materiál podléhá a jaké jsou v tom kterém systému hodnocení shody úkoly certifika ního orgánu, notifikované osoby a výrobce. Norma EN 1504-2 (Systémy ochrany povrchu betonu) definuje požadavky na materiály, používané pro povrchovou ochranu betonu, zvýšení trvanlivosti betonových a železobetonových konstrukcí a též pro beton a správkové malty bez další povrchové ochrany (zejména hydrofobní impregnace, impregnace a nát ry). Norma EN 1504-3 (Opravy se statickou funkcí a bez statické funkce) pokrývá správkové malty a betony, které jsou ur ené k obnov a/nebo nahrazení narušeného betonu a k ochran výztuže. Norma EN 1504-4 (Konstruk ní spojování) je ur ena pro materiály, které se používají pro p ipojení zesilujících prvk ke stávající betonové konstrukci. Jedná se tedy zejména o materiály pro lepení vn jších p íložek z oceli nebo jiných výztužných materiál , spojování zatvrdlého betonu se zatvrdlým betonem (nap . p i použití prefabrikát ) a pro aplikaci erstvého betonu nebo malty na zatvrdlý beton. EN 1504-5 (Injektáž betonu) je ur ena pro materiály, používané pro výpl trhlin, dutin a mezer v betonu. EN 1504-6 (Kotvení výztužných ocelových prut ) definuje
6
požadavky na materiály používané pro vlepování ocelové výztuže do p ipravených otvor v betonu a poslední norma EN 1504-7 (Ochrana výztuže proti korozi) je ur ena pro materiály vytvá ející aktivní nebo bariérové nát ry, provád né bu p ímo na ocelovou výztuž, nebo na povrch betonové konstrukce za ú elem ochrany výztuže proti korozi.
7.
ZÁV RE NÉ SHRNUTÍ
Obor sanací betonových konstrukcí prošel v poslední dob bou livým rozvojem. P itom se prokázala nezbytnost všeobecn respektovaných norem, které by definovaly požadavky na celou škálu sana ních materiál a na výsledky sana ních prací. Evropské normy vydané v nedávné dob by tuto mezeru m ly vyplnit. Základem jsou tzv. požadavkové normy EN 1504-1 až EN 1504-10 „Definice, požadavky, kontrola kvality a hodnocení shody“. Jejich velmi d ležitým dopl kem pak jsou zkušební normy, protože definují postupy, kterými by m lo být kontrolováno spln ní jednotlivých požadavk . Vzhledem k ší i záb ru souboru zkušebních norem je velmi pravd podobné, že n které normy budou využívány nejen pro sana ní a ochranné materiály a práce, ale i v dalších stavebních oborech.
8. [1] [2]
LITERATURA MAYS G., DAVIES H: Progress towards European standards for concrete repair products, Concrete, January 2003 DROCHYTKA R., DOHNÁLEK J., BYDŽOVSKÝ J., PUMPR V: Technické podmínky pro sanace betonových konstrukcí TP SSBK II, Brno 2003, ISBN 80-2390516-3
Po et znak : 14 879 (v etn mezer 17 319)
7
