S A N A C E

3/2009

SANAC E

SVAZ VÝROBCŮ CEMENTU ČR K Cementárně 1261, 153 00 Praha 5 tel.: 257 811 797, fax: 257 811 798 e-mail: [email protected] www.svcement.cz

62/ V

ALERIO

OLGIATI

BETÓNOVÝCH KONŠTRUKCIÍ HOTELA SLOVAN V KOŠICIACH

/16

SANACE

HROMADNÝCH GARÁŽÍ

/20

REKONSTRUKCE A REVITALIZACE BEROLINAHAUSU OD PETERA BEHRENSE

/10

SANÁCIA

30/

ZKUŠENOSTI

S M AT E R I Á LY P R O S A N AC I A OCHRANU BETONU

SVAZ VÝROBCŮ BETONU ČR Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 tel.: 246 030 153 e-mail: [email protected] www.svb.cz

44/ P

ROBLEMATIKA STANOVENÍ PEVNOSTI BETONU NÁDRŽÍ

SDRUŽENÍ PRO SANACE BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ Sirotkova 54a, 616 00 Brno tel.: 541 421 188, fax: 541 421 180 mobil: 602 737 657 e-mail: [email protected] www.sanace-ssbk.cz, www.ssbk.cz

ČESKÁ BETONÁŘSKÁ SPOLEČNOST ČSSI Samcova 1, 110 00 Praha 1 tel.: 222 316 173 fax: 222 311 261 e-mail: [email protected] www.cbsbeton.eu

50/ S

UBSTITUCE POJIVA V CEMENTOVÝCH KOMPOZITECH JEMNĚ MLETOU RECYKLOVANOU SKLOVINOU S OHLEDEM NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

OBSAH Ročník: devátý Číslo: 3/2009 (vyšlo dne 12. 6. 2009) Vychází dvouměsíčně

ÚVODNÍK /2

Jiří Dohnálek

Vydává BETON TKS, s. r. o., pro: Svaz výrobců cementu ČR Svaz výrobců betonu ČR Českou betonářskou společnost ČSSI Sdružení pro sanace betonových konstrukcí

TÉMA D EG R ADAC E

ŽE LEZOB ETONOV ÝC H KONSTR U KC Í

A J E J IC H DIAG NOSTI K A

Rostislav Drochytka, Jiří Bydžovský

/3

Vydavatelství řídí: Ing. Michal Števula, Ph.D. Šéfredaktorka: Ing. Jana Margoldová, CSc. Produkce: Ing. Lucie Šimečková

P RO F I LY ITC I NTE R NATIONAL

S TAV E B N Í

SP OL . S R . O .

/8 S U BSTITUC E

KONSTRUKCE

R E KONSTR U KC E A R EVITALIZ AC E B E ROLI NAHAUSU OD P ETE R A B E H R E NSE Oskar-Henri Pekoll, Ralf Glasenapp /10

VD V R A N É

/16 /20

–

DIAG NOSTIC KÝ PR ŮZKU M ,

P OR U C HY STARŠÍC H B ETONOV ÝC H KONSTR U KC Í

/23

Tomáš Míčka R E KONSTR U KC E MOSTŮ C201 NA SI LN IC I II/602 Daniel Foltýn

M AT E R I Á L Y Z KUŠE NOSTI

A

C202 /26

S MATE R IÁLY PRO SANAC I A OC H R AN U

/30

I N J E KTÁŽ TR H LI N A DUTI N V B ETON U Č ÁST 1: V L ASTNOSTI B ETON U A I N J E KTÁ ŽN Í TEC H N I KY

Holger Graeve

/34

Jan Gemrich

/39

B ETONOV ÝC H KONSTR U KC Í

–

EMACO Adam Kaštovský

/40

A VÝZKUM

P ROB LE MATI K A STANOVE N Í PEVNOSTI Jiří Habarta, Antonín Vykydal

B ETON U NÁDRŽÍ

/44

F YZI K Á LN Ě C H E M IC KÝC H M ETOD PŘ I

HODNO C E N Í STAVU ŽE LEZOB ETONOV ÝC H KONSTR U KC Í A NÁVR H U J E J IC H SANAC E

Amos Dufka

D OTA Z Y ,

/56

REAKCE A PŘIPOMÍNKY

ČTENÁŘŮ

D OPLN Ě K K Č L ÁN KU R. W ASSE R BAU E R A A R. Z IG LE R A „B IODEG R A DAC E B E TO N U PŮ DN Í M I BAKTE R I E M I “ Alain Štěrba

V ALE R IO O LG IATI Jana Margoldová

Grafický návrh: DEGAS, grafický ateliér, Heřmanova 25, 170 00 Praha 7 Sazba: 3P, s. r. o., Radlická 50, 150 00 Praha 5

/60

/62

AKTUALITY R EŠE RŠE

/47

/68

ZE Z AH R A N IČ N ÍC H ČASOPISŮ

M EZI NÁRODN Í KO N FE R E NC E N E ROSTN É SU ROVI NY PRO E VROPU

/70

R EC E NZE

/71

S E M I NÁ Ř E ,

/72

KON FE R E NC E A SYM P OZIA

FIREMNÍ

SANAČ N Í

SYSTÉ M

V YUŽITÍ

O D B O R NÁ KON FE R E NC E

Tisk: Libertas, a. s. Drtinova 10, 150 00 Praha 5 Adresa vydavatelství a redakce: Beton TKS, s. r. o. Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 www.betontks.cz

A TECHNOLOGIE

Radomír Šotola

VĚDA

/50

SPEKTRUM

B ETON U

S ANAC E

Pavla Matulová, Tomáš Melichar, Jan Přikryl DOKTORSKÉ HO STU DIA

GAR Á ŽÍ

N A D VLTAVOU

S OH LE DE M NA ŽIVOTN Í PROSTŘ E DÍ

J U N IORSTAV 2009 – 11.

S ANÁC IA B ETÓNOV ÝC H KONŠTR U KC I Í HOTE L A S LOVA N V K OŠIC IAC H Tibor Ďurica, Stanislav Tury S ANAC E H ROMADNÝC H Vítězslav Vacek

P OJ IVA V C E M E NTOV ÝC H KO M P OZITEC H

J E M N Ě M LETOU R ECYKLOVA NOU SKLOVI NOU

Redakční rada: Doc. Ing. Vladimír Benko, PhD., Doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc., Ing. Jan Gemrich, Prof. Ing. Petr Hájek, CSc. (předseda), Prof. Ing. Leonard Hobst, CSc. (místopředseda), Ing. Jan Hrozek, Ing. Jan Hutečka, Ing. arch. Jitka Jadrníčková, Ing. Zdeněk Jeřábek, CSc., Ing. Milan Kalný, Ing. arch. Patrik Kotas, Ing. Jan Kupeček, Ing. Pavel Lebr, Ing. Milada Mazurová, Doc. Ing. Martin Moravčík, Ph.D., Ing. Hana Némethová, Ing. Milena Paříková, Petr Škoda, Ing. Ervin Severa, Ing. arch. Jiří Šrámek, Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA, Prof. Ing. RNDr. Petr Štěpánek, CSc., Ing. Michal Števula, Ph.D., Ing. Vladimír Veselý, Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc.

P R E Z E N TAC E

Betosan Ing. Software Dlubal ITA-AITES Mott MacDonald SMP CZ PODLAHY 2009 BASF FIBRE CONCRETE 2009 LIAPOR VSL SYSTÉMY (CZ) MC-Bauchemie SVB ČR

BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

/7 /13 /15 /25 /29 /39 /43 /61 /70 /3. /3. /4 .

STR. OBÁLKY STR. OBÁLKY STR. OBÁLKY

3/2009

Redakce, objednávky předplatného a inzerce: tel.: 224 812 906, 604 237 681, 602 839 429 e-mail: [email protected] [email protected] Roční předplatné: 540 Kč (+ poštovné a balné 6 x 30 = 180 Kč), cena bez DPH 21 EUR (+ poštovné a balné 7,20 EUR), cena bez DPH, studentské 270,- Kč (včetně poštovného, bez DPH) Vydávání povoleno Ministerstvem kultury ČR pod číslem MK ČR E-11157 ISSN 1213-3116 Podávání novinových zásilek povoleno Českou poštou, s. p., OZ Střední Čechy, Praha 1, čj. 704/2000 ze dne 23. 11. 2000 Za původnost příspěvků odpovídají autoři. Označené příspěvky byly lektorovány. Foto na titulní straně: Interiér budovy finského senátu v Helsinkách, Heikkinen@Komonen Architects, foto: Jussi Tiainen BETON TKS je přímým nástupcem časopisů Beton a zdivo a Sanace.

1

ÚVODNÍK EDITORIAL

VÁŽENÍ

PŘÁTELÉ,

sanace betonu a železobetonu jsou nedílnou součástí stavební technologie již více než dvacet let. Jejich nástup byl nenápadný a v evropském nebo celosvětovém měřítku ho lze zachytit v odborné literatuře v sedmdesátých letech minulého století. Příčina, proč se obor sanací konstituoval více než sto let po aktivním inženýrském využívání betonu a železobetonu, je dobře pochopitelná z historických souvislostí. Cementy v druhé polovině devatenáctého století a první polovině století dvacátého byly velmi hrubě mleté a i když byly standardně hodnoceny ve 28denním stáří tak, jak je tomu i v současnosti, docházelo v čase k nárůstu vaznosti a následně pevnosti betonu v řádu desítek až stovek procent. Beton z hlediska trvanlivosti byl tedy materiálem, jehož pevnost v čase nejen že neklesala, ale naopak významně stoupala. Teprve pokrok ve výpočetních metodách, obecné okouzlení tenkostěnnými konstrukcemi, např. skořepinami, na přelomu prvé a druhé poloviny dvacátého století vedlo k navození situace, kdy s ohledem na karbonataci betonu a současně nedostatečnou tloušťku krycí vrstvy betonu nad výztuží docházelo k rozběhu elektrochemické koroze výztuže již po deseti i patnácti letech. Moderní technologie betonu i návrhové metody na to reagují zvyšováním tloušťky krycích vrstev a hutnosti betonu (používáním vyšších tříd betonu), současně se však velmi okrajově řeší riziko vzniku trhlin, jejichž výskyt může ochranu poskytovanou

2

zvětšenou tloušťkou krycí vrstvy zcela eliminovat. Proto je zájem o sanace v posledních desetiletích zcela přirozený a bude mít nepochybně spíše narůstající tendenci. Současně však, byť krátké, zkušenosti ukazují, že i v oblasti sanací se mnozí dopouštějí závažných pochybení jak při jejich návrhu, tak provádění. Proto je snahou investorů co nejpečlivěji definovat požadavky na provádění sanací i kvalitové parametry, které je nezbytné kontrolovat. Tuto situaci zdaleka nevyřeší jen nové evropské normy v oblasti sanací. Stále nezastupitelnou roli mají proto Technické podmínky, které v 90. letech minulého století vydalo mimo jiné Ředitelství silnic a dálnic, ČEZ, a. s., a zejména pak Sdružení pro sanace betonových konstrukcí. To vydalo svoje první Technické podmínky již v roce 1996 (TP SSBK I) a následně pak v roce 2003 významně inovované a rozšířené TP SSBK II. Vzhledem k tomu, že vývoj v oboru stále pokračuje, připravuje rozšířený kolektiv autorů vydání Technických podmínek SSBK III, a to koncem tohoto roku. Jedná se o pomůcku, která investorům, projektantům, ale i dodavatelům umožní rychlou orientaci v problematice, odkáže je případně na další literární prameny a umožní tak další rozvoj oboru sanací. Doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc.


3/2009

TÉMA TOPIC

DEGRADACE

ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ A JEJICH

DIAGNOSTIKA DEGRADATION OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES AND THEIR DIAGNOSTICS R O S T I S L AV D R O C H Y T K A , J I Ř Í B Y D Ž O V S K Ý Betonové konstrukce jsou v rámci své exploatace ovlivňovány mnoha faktory, které snižují jejich životnost. V příspěvku jsou uvedeny informace o majoritních degradačních vlivech a základních metodách průzkumu betonových konstrukcí pro určení mechanických i fyzikálně-chemických parametrů zabudovaných materiálů tak, jak byly prezentovány na semináři pod záštitou WTA CZ a FAST VUT v Brně v lednu 2009. Exploitation of concrete structures is affected by a number of factors shortening their durability. This paper informs on major degradation effects and basic methods of research into concrete structures for determination of mechanical, as well as physical and chemical parameters of built-in materials, as presented at the seminar held under the auspices of WTA CZ (Scientific and Technical Society for Rehabilitation of Constructions and Monuments Preservation) and Faculty of Civil Engineering, Technical University Brno in January 2009. Jedním z nejrozšířenějších stavebních materiálů současnosti je bezesporu beton (pro konstrukce namáhané pouze tlakem) a železobeton (pro konstrukce namáhané tahem, ohybem, smykem resp. kombinací těchto zatížení) s pojivem na bázi portlandského cementu. Ve srovnání s ostatními typy materiálů (keramika, dřevo, ocel atd.) zaujímá beton více než 65 % z celkového objemu stavebních konstrukcí. Základní požadavky na beton jsou uvedeny v ČSN EN 206-1 Beton – Část 1: Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda. Právě k rozšíření znalostí o tomto materiálu, o jeho trvanlivosti ve stavebních konstrukcích, a možnosti diagnostiky jeho vad a poruch, jsou ve spolupráci WTA CZ a Fakulty stavební VUT v Brně organizovány odborné semináře. V L I V Y L I M I T U J Í C Í Ž I V OT N O S T B E T O N O V Ý C H K O N S T R U K C Í Beton, jehož matrice je tvořena hydratačními produkty cementu, patří mezi látky silně zásadité. Míra bazicity zdravého, nekorodovaného betonu vyjádřená hodnotou pH může být vyšší než 12. Právě díky vysoké bazicitě patří beton mezi látky, které jsou schopny velmi účinně pasivovat ocelovou výztuž vůči korozi. Tato skutečnost je jedním ze základních aspektů umožňujících masivní využívání železobetonu. Další velmi podstatnou okolností umožňující využívání železobetonu je fakt, že součinitele teplotních roztažností ocele a cementového betonu jsou velmi blízké, tzn. působení teplot nemá za následek vznik tahových napětí, který by mohl způsobit pokles soudržnosti mezi cementovým kamenem a výztuží. V důsledku vysoké alkality ovšem beton velmi snadno reaguje s látkami s nízkou hodnotou pH, kdy dochází v podstatě k neutralizačním reakcím, jejichž důsledkem je degradace betonu doprovázená poklesem jeho užitných parametrů. U reálných konstrukcí je rychlost degradace vyvolávané působením agresivBETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

ních chemikálií navíc umocňována též působením dalších vlivů, jako např. pronikáním vlhkosti, působením mrazu apod. Principielně lze vlivy, které působí na stavební konstrukce dle jejich charakteru, rozdělit do dvou skupin: • vlivy fyzikálně-mechanické (vliv zatížení, působení vlhkosti a mrazu, gradient teplot atd.), • vlivy fyzikálně-chemické (agresivní látky /kapaliny, plyny, pevné látky, biogenní vlivy atd.). V praxi jsou stavební konstrukce vystaveny synergickému působení těchto vlivů. V obecném povědomí, a to i u odborné veřejnosti, je stále rozšířen trend zohledňovat při posuzování vad a poruch železobetonových konstrukcí především vlivy, které patří do první z citovaných skupin, tzn. vlivy fyzikálněmechanické. Zkušenosti získané při monitorování stavu a sledování rozvoje poruch nejrůznějších železobetonových konstrukcí (např. chladících věží, továrních komínů, silničních mostů atd.) však jednoznačně prokázaly, že vlivy působení agresivních látek vyskytujících se v prostředí exploatace stavby nelze v žádném případě přehlížet či podceňovat. Z hlediska životnosti stavby naopak v mnoha případech hrají tyto faktory zcela klíčovou roli. ZÁKL ADN Í ROZDĚ LE N Í VAD A P OR UC H B ETON Ů U čerstvého betonu nejčastěji diagnostikujeme tyto vady: • chybné složení betonu (nekvalitní suroviny, špatný poměr jednotlivých složek, resp. chybné dávkování apod.), • technologická nekázeň při zpracování (dodatečné ředění betonu vodou, nedostatečné zhutnění, rozmísení směsi při ukládání, chybně provedené nebo nedostatečně ošetřené pracovní spáry, špatné ošetřování apod.). U ztvrdlého betonu nejčastěji diagnostikujeme tyto vady a poruchy: • nedostatečná pevnost, • nedostatečná vodotěsnost, • nedostatečná mrazuvzdornost resp. nízká odolnost vůči působení chemických rozmrazovacích solí, • nízké krytí výztuže, • nevhodné užívání konstrukce, • degradace vlivem agresivních činitelů, • vznik trhlin apod. V A DY Č E R S T V É H O B E T O N U Mezi možné nedostatky ve složení betonové směsi patří použití nekvalitního kameniva (např. jeho nízká mrazuvzdornost, vysoká humusovitost nebo obsah jílů, případně vyšší obsah amorfního SiO2 – viz níže alkáliové rozpínání). Častou vadou, mající zásadní vliv na nedosažení projektované pevnosti betonu, je nedostatečná dávka cementu, resp. použití cementu nižší než navržené pevnostní třídy. Rovněž tak i dnes zcela běžně využívané přísady při špatném dávkování mohou způsobit problémy, např. s tuhnutím cementu apod. 3/2009

3

TÉMA TOPIC

2

1 3a

4 Obr. 1 Fig. 1

Závislost pevnosti betonu na vodním součiniteli Dependence of concrete strength on the water-cement ratio

Obr. 2 Vznik smršťovacích trhlin Fig. 2 Origination of shrinkage cracks

3b

Obr. 3 Degradace betonu karbonatací a), b) Fig. 3 Degradation of concrete by carbonation a), b) Obr. 4 Degradace betonu sulfatací Fig. 4 Degradation of concrete by sulphation Obr. 5 Princip rozpínání: a) vápenatého, b) hořečnatého Fig. 5 Principle of expansion: a) calcium, b) magnesium Obr. 6 Princip rozpínání: a) síranového, b) alkáliového Fig. 6 Principle of expansion: a) sulphate, b) alkali 5a

4


3/2009

TÉMA TOPIC Zdrojem vad je rovněž vysoká dávka vody v čerstvé betonové směsi, která může být výhodná pro snadnější uložení betonu, ale následně je příčinou zvýšených objemových změn. Pro ověření správné dávky vody je třeba při přejímce betonové směsi sledovat její konzistenci, u transportbetonu nejčastěji metodou sednutí kužele. Zcela nepřípustné je dořeďování betonové směsi na staveništi vodou, jehož důsledkem je výrazné snížení pevnosti ztvrdlého betonu (obr. 1). V rámci ukládání betonové směsi je důležité její dobré zhutnění, což má bezprostřední vliv na dosažení předpokládané pevnosti ztvrdlého betonu, a dostatečná hutnost má rovněž značný vliv na odolnost betonu (hutný materiál s minimem pórů neumožňuje pronikání agresivních médií do betonu). Pro bezchybnou pokládku betonu je nutná správná organizace betonáže tak, aby betonáž nebyla přerušována a nedocházelo k tvorbě nechtěných spar v místě navázání betonu. Rovněž je vhodné provádět betonáž při příznivých klimatických podmínkách tak, aby nedošlo k promrznutí betonu, ale ani k jeho nadměrnému vysušování (intenzivní sluneční osvit, vítr apod.). Pro minimalizaci objemových změn je nezbytné následné správné ošetřování uloženého betonu, v rámci kterého je třeba provést opatření zajišťující betonu potřebné podmínky z hlediska teploty a vlhkosti. Neprovedení těchto opatření může mít za následek vznik smršťovacích trhlin (obr. 2). V A DY

ZTVRDLÉHO BETONU

Degradace betonu způsobená karbonatací a sulfatací V důsledku působení CO2 a vlhkosti dochází k reakci CO2 s hydratačními produkty cementu a vznikají různé modifikace objemově rozměrnějších uhličitanů (vaterit, aragonit, kalcit). Kromě toho, daleko více nebezpečné je snížení alkality betonu pod hodnotu

5b

pH 9,6 a v důsledku toho ztráta ochrany výztužné oceli v betonu (obr. 3). Obdobný je princip sulfatace, jejíž příčinou je působení plynného SO2 (obr. 4), přičemž tato reakce je daleko agresivnější a krystaly sádrovce, resp. při působení kapalné vody – ettringitu, jsou nepoměrně větší a nebezpečnější. Rozpad působením mrazu Mrazové narušení betonu vzniká v důsledku opakovaného zamrzání vody obsažené v pórové struktuře betonu. Po nasycení pórů vodou se pak při následném zamrznutí vody a přeměně v led zvyšuje její objem o cca 10 %. Tím vznikají značné parciální expanzní tlaky uvnitř betonu, které narušují strukturu cementového kamene. Při dalším opakování vznikají působením tahových sil mikrotrhlinky, do kterých při rozmrznutí a tání může vnikat voda, která při opětovném zamrznutí způsobí další narušení betonu a rozšíření trhlinek. Při mnohonásobném opakování (obvykle 50 až 200 zmrazovacích cyklů) dochází k postupnému snižování pevností (tlak i tah za ohybu) a později k úplnému rozpadu betonu. Nejprve zamrzá voda v povrchových vrstvách betonu. Při skupenské změně vody na led doprovázené zvětšením objemu nevyhnutelně dochází v povrchové zóně k zatlačení kapalné vody hlouběji do betonu. Tato vyplňuje i menší kapiláry a nastává stav napjatosti. Dalším postupným mrznutím vody od povrchu se zvětšuje i prostor zabraný ledem a na vodu pod ním je vyvíjen tlak. Takto vzniklý hydraulický tlak vody taktéž způsobuje porušení betonu. Poruchy betonu v důsledku rozpínání složek v betonu Mezi další, i když ne již tak časté příčiny poruch, podobné zmrznutí betonu, patří objemové změny betonu v důsledku rozpínání některých jeho složek. Principem těchto poruch je vznik novo-

6b

6a


3/2009

5

TÉMA TOPIC

tvarů ve ztvrdlém betonu, doprovázený zvětšením jejich objemu. Při tomto jevu dochází k tahovému namáhání betonu velikými silami (podle typu rozpínání mohou být síly v desítkách i stovkách MPa) a jeho následnému porušení, neboť pevnost betonu v tahu dosahuje přibližně pouze 10 % jeho pevnosti v tlaku. Mezi možné mechanizmy rozpadu betonu patří např. rozpínání vápenaté, hořečnaté, síranové a alkáliové. Principem vápenatého resp. hořečnatého rozpínání je reakce CaO resp. MgO s vodou za vzniku Ca(OH)2 resp. Mg(OH)2. Síranové rozpínání závisí na míře obsahu C3A v cementu, při reakcích dochází ke vzniku ettringitu. Principem alkáliového rozpínaní anebo také alkalické reakce kameniva, jsou reakce mezi amorfním oxidem křemičitým z kameniva a sodnými příp. draselnými ionty obsaženými v cementové matrici za přítomnosti vody. Produktem těchto reakcí je sodný příp. draselný gel kyseliny křemičité. Vznikající gel je příčinou objemových změn, které generují expanzní tlaky v mikrostruktuře betonu. Důsledkem expanzních tlaků je vznik trhlin narušujících beton. Eroze a kavitace K poruše dochází v případě, kdy betonové konstrukce (betonové potrubí, přívodní betonové monolitické kanály, přepady jezů atd.) jsou vystaveny působení rychle tekoucí vody, která navíc může obsahovat jemnozrnné abrazivní částice. Rychle proudící voda může za pomoci abrazivních částic obrušovat a posléze hloubkově narušovat povrch betonové konstrukce (obr. 7). Principem kavitace je zhroucení vzduchových bublinek, které se vytváří změnami tlaku při proudění kapaliny o vysoké rychlosti. Když se bublinky dostanou do oblasti o vyšším tlaku, zhroutí se (praskají) s velkým rázem. Koroze výztužné oceli v betonu Čerstvý beton je vysoce alkalický materiál. Hodnota pH čers7

tvě uloženého betonu je v rozmezí 12 až 13. V tomto rozsahu alkality je zabetonovaná ocel chráněna před korozí pasivačním filmem vázaným na povrch výztuže. Hovoříme o alkalické pasivaci výztuže betonem. Když se však pasivační film poruší, může nastat koroze výztuže. Koroze výztuže je elektrochemický proces, který potřebuje anodu, katodu a elektrolyt. Aby reakce mohla probíhat, musí být přítomny voda (elektrolyt) a kyslík. V betonu dobré kvality bude průběh koroze velmi pomalý. Zrychlená koroze nastane, když se pH sníží (např. karbonatací či sulfatací), nebo když se do betonu zavedou agresivní chemikálie nebo výztuž tvoří různé kovy. Další příčinou koroze výztuže mohou být bludné proudy a místní koncentrační články dané nerovnoměrným chemickým prostředím. V důsledku koroze výztuže v betonu dochází k tvorbě objemově větších produktů rzi, které vyvolávají vznik trhlin a odlupování krycí vrstvy betonu (obr. 8). DIAG NOSTI K A VAD A P OR UC H B ETON U V technické praxi je nezbytné nejen zachytit rozsah vad a poruch materiálů, ale také jednoznačně identifikovat příčinu (obvykle spíše několik příčin a jejich kombinace) jejich vzniku. Zde již jen málokdy vystačíme s posouzením fyzikálně-mechanických parametrů hodnocených materiálů. Pro objektivní určení příčin vzniku vad a poruch jsou nezbytné komplexní analýzy, zahrnující zjištění nejen fyzikálně-mechanických, ale také fyzikálně-chemických parametrů vadných materiálů. Mezi základní metody pro posouzení fyzikálně-mechanických parametrů patří především stanovení: • objemové hmotnosti, • pevnosti v tlaku, tahu, tahu za ohybu, • modulu pružnosti, • mrazuvzdornosti betonu, • odolnosti vůči působení chemických rozmrazovacích látek,

8

Obr. 7 Eroze a kavitace Fig. 7 Errosion and cavitation Obr. 8 Výrazně zkorodovaný výztužný prut Fig. 8 Highly corroded reinforcing bar

6


3/2009

TÉMA TOPIC Literatura: [1] Drochytka R., Dohnálek J., Bydžovský J., Pumpr V.: Technické podmínky pro sanace betonových konstrukcí TP SSBK II. 1. vydání. Brno: Sdružení pro sanace betonových konstrukcí, 2003, 210 stran, ISBN 80-239-0516-3 [2] Emmons P. H., Drochytka R., Jeřábek Z.: Sanace a údržba betonu v ilustracích. 1. vydání. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 1999, 334 stran, ISBN 0-87629-286-4 [3] Matoušek M., Drochytka R.: Atmosférická koroze betonů. 1. vydání. Praha: IKAS, 1998, 171 stran, IBSN 80-902558-0-9 [4] Drochytka R., Bydžovský J., Brožovský J. a kol.: Stavební vady od A do Z. Software pro prevenci stavebních vad. Odborné nakladatelství stavební literatury Verlag Dashöfer, 2004, ISSN 1214-7076 [5] Drochytka R., Bydžovský J.: Vady a poruchy stavebních materiálů a jejich vliv na stanovení slevy z díla. Soudní inženýrství. 2004. 15(1). p. 50 – 55. ISSN 1211-443X

• narušení povrchových vrstev betonu včetně lokalizace trhlin, • rozmístění a míry koroze výztuže apod. Pro korektní posouzení stavu betonu, míry jeho kontaminace cizorodými látkami či stanovení dalších specifik je nezbytné realizovat komplex fyzikálně-chemických stanovení, přičemž výsledky jednotlivých analýz se vzájemně doplňují a rozšiřují. Mezi fyzikálně-chemické analýzy, na základě kterých lze posoudit stav hodnoceného betonu, patří především: • chemický rozbor – slouží pro stanovení obsahu jednotlivých prvků či sloučenin v hodnoceném betonu, • rentgenová difrakční analýza (RTG analýza) – metodou lze identifikovat přítomnost krystalických fází (minerálů) v hodnoceném betonu, • diferenční termická analýza (DTA analýza) – slouží především pro kvantifikaci obsahu jednotlivých fází hodnoceného betonu,


• stanovení pH betonu ve výluhu – hodnota pH je jednou z veličin, dle níž lze posoudit míru degradace betonu, má význam především z hlediska schopnosti betonu pasivovat výztuž vůči korozi, • snímkování mikrostruktury rastrovacím elektronovým mikroskopem (REM) – používá se především pro upřesnění údajů zjištěných výše uvedenými analýzami, • infračervená spektroskopie – analytická metoda určená především pro identifikaci a strukturní charakterizaci organických sloučenin. Výstupem procesu diagnostiky je posouzení stavu konstrukce jako celku (statika), u zabudovaných materiálů (beton, výztužná ocel) zejména míry jejich degradace resp. koroze, pevností apod. Důležitým výstupem je rovněž stanovení majoritních degradačních vlivů tak, aby při následné sanaci na tyto vlivy byl vzat ohled při návrhu sanačních hmot a technologií.

Článek vznikl za podpory výzkumného záměru MSM 0021630511 „Progresivní stavební materiály s využitím druhotných surovin a jejich vliv na životnost konstrukcí“ a projektu MPO FT-TA5/036 „Management rizika, spolehlivosti a životnosti železobetonových konstrukcí“.

Prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc. e-mail: [email protected] Doc. Ing. Jiří Bydžovský, CSc. e-mail: [email protected] oba: Vysoké učení technické v Brně Fakulta stavební Ústav technologie stavebních hmot a dílců Veveří 95, 602 00 Brno

3/2009

7

PROFILY PROFILES

ITC INTERNATIONAL SPOL. S R. O. Převzetím výhradního obchodního a servisního zastoupení firmy VANDEX pro Českou republiku v roce 1994 se ze společnosti ITC International, spol. s r. o., stal jeden z dominantních dodavatelů systémů izolací proti vodě inženýrských a průmyslových staveb, utěsnění, ochrany a sanace vodohospodářských objektů, sanací betonových konstrukcí a sanací starých staveb. TR ADIC E FI R MY Více jak šedesát let zkušeností firmy VANDEX po celém světě a více jak patnáct let zkušeností společnosti ITC International, spol. s r. o., v České republice vytváří základnu pro dlouholetou kompetenci v oblasti stavební chemie a především při utěsňování betonu a ochraně staveb. Naši podnikatelskou filosofii definuje dlouhodobé stanovení cílů a strategií, které budou i v budoucnosti rozhodující. Naším cílem je podat důkaz o vysoce hodnotném technickém řešení problé-

mů v úzké spolupráci s našimi zákazníky. S mimořádným nasazením na všech stupních chceme pohotově řešit také budoucí úkoly a jejich řešení přizpůsobit našim zákazníkům. S T R AT E G I E F I R M Y Základními strategickými rysy společnosti jsou: • špičková kvalita dodávaných technologií, • vysoká technická úroveň, • optimální návrh dodávané technologie, • trvalá péče o zákazníky. OBLASTI POUŽITÍ • konstrukční inženýrské stavby (zakládání a utěsnění inženýrských staveb, tunely, kolektory), • sanace a ochrana vodojemů a nádrží pitných vod s atestem pro přímý styk (zásobníky, rezervoáry, potrubní vedení), • čistírny odpadních vod včetně ochrany proti komunálním a průmyslo-

1

vým odpadním vodám (ČOV, kanalizace, záchytné nádrže, šachty), • sanace betonu (reprofilace, sanace, ochrana betonu), • sanace starých staveb (utěsnění proti vzlínající vlhkosti, sanace, ošetření proti působení solí. P E R S O N Á L N Í V Y B AV E N Í F I R MY Všichni naši spolupracovníci na všech úrovních jsou odborně proškoleni u dodavatelů technologií tak, abychom splnili naše strategické cíle. Dlouhodobé zajištění jejich odborného růstu se kladně projevuje vztahem k firmě, zákazníkům a kvalitním zpracováním zakázek.

ITC International, spol. s r. o. B. Smetany 2520/63, 370 01 České Budějovice tel: 387 311 409, fax: 387 311 902 kontaktní osoba: Ing. Ivan Vovesný tel: 602 443 200 www.vandex.com , www.itc-cb.cz e-mail: [email protected]

2 Obr. 1 Izolace sklepů v Písku-Portyči proti tlakové vodě z řeky Otavy, VANDEX SUPER, VANDEX QUELLBAND

3

Obr. 2 Izolace kmenové stoky v Brně, VANDEX BB 75Z Obr. 3 Izolace komor a tubusu kolektoru města Ostravy, stavba II Kolektor Centrum, VANDEX UNIMOERTEL, VANDEX BB 75Z

4

8

Obr. 4 Reference na stavbu Izolace kolektoru Ostrava centrum


3/2009

PROFILY PROFILES

5 Obr. 5 Sanace ČOV Mladá Boleslav, VANDEX CRS 05, VANDEX UNIMOERTEL, VANDEX BB 75 Obr. 6 Sanace ČOV Trutnov, VANDEX UNIMOERTEL, VANDEX POLYCEM Z Obr. 7 Sanace VDJ Brno Myslivna, 2 x 4 000 m3, VANDEX UNIMOERTEL, VANDEX BB 75 Obr. 8 Sanace VDJ Brno, Palacký vrch, 2 x 17 500 m3, VANDEX UNIMOERTEL, VANDEX BB 75 Obr. 9 Sanace žebírkového stropu úpravny vody Rečkov, VANDEX UNIMOERTEL, VANDEX WHITE Obr. 10 ITC- servis, s. r. o., Certifikát ISO 9001 Obr. 11 VANDEX BB 75 – VANDEX UNIMOERTEL, sanační materiál roku 2002

6

7

8

9

10 BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

11 3/2009

9

STAVEBNÍ

KONSTRUKCE STRUCTURES

REKONSTRUKCE A REVITALIZACE BEROLINAHAUSU OD PETERA B E H R E N S E (NA ALEXANDROVĚ NÁMĚSTÍ 1 V CENTRU BERLÍNA) RECONSTRUCTION AND REVITALIZATION OF PETER BEHRENS’ „B E R O L I N A H A U S “ (AT ALEXANDERPLATZ 1 IN THE CENTER OF BERLIN – GERMANY)

OSKAR-HENRI PEKOLL, RALF GLASENAPP Během rekonstrukčních prací na Alexandrově náměstí v centru Berlína na počátku třicátých let 20. století navrhnul známý architekt Peter Behrens budovu „Berolinahaus“, která dodnes obohacuje místo svým jedinečným vzhledem, díky němuž se dostala i na seznam staveb, které stojí za to vidět. Výšková budova má železobetonovou rámovou nosnou konstrukci, což byla v době jejího vzniku konstrukční novinka. Při současné revitalizaci budovy byl pro spodní čtyři podlaží vyhražené maloobchodnímu prodeji i pro vyšší podlaží využívané pro administrativu přijat nový koncept. V článku je představena metoda přesunu zatížení ze stávajícího statického systému na novou konstrukci v nižší úrovni, zatímco horní čtyři podlaží zůstávají stále neporušená. Komplexnost návrhu, jeho realizace za minimalizovaných deformací, času a nákladů je ukázaná na ambiciozní konstrukci založené na konstrukční analýze pro speciální postup výstavby. During a reconstruction phase of Alexanderplatz in the center of Berlin in the early 1930s, the famous architect Peter Behrens designed the building „Berolinahaus”, which till now gives the place its unique appearance and is therefore a listed building. The high-rise building has a reinforced concrete

skeleton-frame structure, which was really innovative and one of the first at all at the time of its construction. Now a new concept with retail stores in the lower four floors and office space in the upper floors was created to revive the “Berolinahaus”. The method of shifting loads from the existing static system to the new construction in the lower levels, while the upper four floors are still intact, is presented. The complexity of the design and its application, while minimizing deformations, time and costs, is shown by ambitious constructions based on a structural analysis in special construction phases. Berolinahaus byl na své exponované poloze na Alexandrově náměstí v centru Berlína ve středu pozornosti od svého dokončení a otevření v roce 1932. Společně s Alexanderhausem byly dílem uznávaného architekta Petera Behrense a tvořily dominantní objekty náměstí. Budovy, původně navržené jako kancelářský a obchodní komplex, byly během II. světové války poničeny požárem. Do roku 1950 však byly opraveny a navráceny k původnímu využití. V roce 2004 se investor na základě nového konceptu využití s uvážením jejich chráněné historické konstrukce rozhodl pro jejich revitalizaci a posun do středu dění.

1

10


3/2009

STAVEBNÍ

Obr. 1 Návrh nové nosné konstrukce přestavované budovy Fig. 1 Structural design of the reconstruction Obr. 2 Půdorys 1. NP (návrh nové nosné konstrukce přestavované budovy) Fig. 2 Overview 1st floor (structural design of the reconstruction) Obr. 3 Porovnání metod navrhování (dle německých norem) Fig. 3 Comparison of the dimensioning methods (notation after German Code) Obr. 4 Návrh vodorovného ztužení v rekonstruované budově Fig. 4. Design of the horizontal bracing after reconstruction

N ÁV R H


2

KONSTRUKCE

Stávající nosná konstrukce Stávající nosná konstrukce z roku 1930 byla navržena jako příčný systém třípolových železobetonových rámů s osmi nadzemními podlažími a dvěma podzemními zapuštěnými do železobetonového základového boxu. Rozpětí všech tří polí příčného rámu bylo 7,2 m, takže celková šířka konstrukce byla přibližně 22 m. Rámy byly usazeny v patnácti osách po 5,3 m, délka budovy přesáhla tedy 75 m. V podélném směru byly rámy propojeny průvlaky po obvodu a mezi středními podporami. Horizontální konstrukce byly tvořeny trámovými stropy se zásypem, které byly namáhány ve směru kolmém na rámy. Ve vodorov-

ných rovinách byla konstrukce ztužena v podélném i příčném směru pouze prostřednictvím rámů. Budova byla založena v typických místních základových poměrech v „Berlínském písku“ na spojité železobetonové desce silné 1 m s postupným zesílením až na 1,6 m pod sloupy rámů. Jako novinky byly na stavbě použity věžový jeřáb výšky 35 m pro zvedání prvků bednění a stacionární pumpa na beton umístěná v suterénu schopná vytlačit beton až do výšky 45 m. Jedině díky nim se podařilo i přes velmi nepříznivé počasí a obtížnou ekonomickou situaci dokončit hrubou stavbu během pouhých čtyř měsíců. S výškou 30 m nad terénem byla budova dle Berlínského stavebního zákona zařazena do kategorie „vysokých budov“.

3


3/2009

11

STAVEBNÍ


5

6

Obr. 5 a 6 Momentky z přestavby (1. a 2. podlaží) Fig. 5 and 6 Impressions during the construction phase (1st and 2nd floor) Obr. 7 Nýtovaný ocelový nosník přes tunel metra: a) řez, b) půdorys 1. PP Fig. 7 Riveted steel beams over subway tunnel: a) cross section, b) overview 1st basement level

Obr. 8 a) Statický model s tokem vnitřních sil pro stabilizaci nosníků, b) konstrukční detail Fig. 8 a) Static model with force flow for stabilization of the beams, b) construction detail Obr. 9 Připevnění tažených ocelových tyčí přes příložky k původním nosníkům Fig. 9 Rear mounting Obr. 10 Spojení dvojice nosníků k sobě Fig. 10 Coupling of the beams

7a

7b

8a

12

8b BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

3/2009

STAVEBNÍ

kameniva obsaženého v betonu dle předepsané křivky zrnitosti. Při přepočtu existující nosné konstrukce dle současných norem byly pro prokázání dostatečných kvalit konstrukce i s místy betonu nízké kvality využity všechny rezervy materiálu i konstrukčního systému. V souladu s [5] byla nosná konstrukce nejprve posouzena z hlediska norem platných v době její výstavby s dovoleným namáháním betonu σB = 7 MPa a výztužných prutů σB = 16 MPa. Po srovnání s dnešním návrhem dle mezního

RSTAB RFEM Program pro výpočet rovinných i prostorových prutových konstrukcí

Program pro výpočet konstrukcí metodou konečných prvků

Řada přídavných modulů Rozsáhlá knihovna profilů Snadné intuitivní ovládání 6 500 zákazníků ve světě Nová verze v českém jazyce Zákaznické služby v Praze

Ing. Software Dlubal s.r.o. Anglická 28,120 00 Praha 2 Ing. Software

Dlubal

Tel.: +420 222 518 568 Fax: +420 222 519 218 E-mail: [email protected]

B E T O N • T E C H N O L O G I E • K O N S T R U K C E • S A NInzerce A C E 96,5x132 3 zrcadlo / 2 0(Beton 0 9 CZ 2009)_01.indd

1

Statika, která Vás bude bavit ...

Navrhování podle nových evropských norem

www.dlubal.cz

Úpravy konstrukčního systému pro přestavbu Jak je vidět z obrázku 1 návrh nového konstrukčního systému vychází z požadavků na moderní prodejní plochy s dostatkem volného prostoru. V 1. PP a prvních třech nadzemních podlažích bylo sedm dvojic rámů sdruženo vždy v jednu řadu sloupů na dvojnásobný rozpon. Sdruženy byly pouze rámy se středními řadami sloupů (B a C), obvodové řady (A a D) zůstaly na původních místech. Od 4. NP dále nahoru zůstalo uspořádání nosné konstrukce nezměněné. Pro přenos svislého zatížení z mezilehlých sloupů v horních podlažích slouží dva vložené příhradové nosníky na výšku celého čtvrtého podlaží. Nový konstrukční systém využívá původní způsob založení. S cílem omezit rozsáhlé zpevňování základových a svislých nosných prvků je na úrovni 2. PP nový nosný systém převeden opět do původního rastru. Pod nové sdružené sloupy jsou vloženy šikmé vzpěry, které přenášejí svislé zatížení ze sloupu v 1. PP vždy do pat dvou původních sloupu v 2. PP a do základové desky. Aby zůstala zachována původní rovnováha sil v konstrukci a přitom nedošlo ke zvýšení napětí ve svislých konstrukčních prvcích a nebyla ohrožena použitelnost základové konstrukce, která je ještě v suterénu sevřena tlakovou podzemní vodou, přetížením, byly do obchodních prostor navrženy lehké ocelo-kompozitní stropní konstrukce dostatečně únosné pro přenos provozního zatížení. V důsledku požadavků na dostatečnou světlou výšku podlaží pro instalaci výkonné vzduchotechniky bylo třeba otočit směr nosného systému stropních konstrukcí. Stropní konstrukce je v ploše fasády podpírána vnějšími kompozitními prvky, které přenášejí zatížení do stávajících meziokenních pilířů. Po posouzení různých variant studií se vybraný koncept ukázal jediný, který mohl vyhovět napjatým termínům i omezenému finančnímu rozpočtu. Kompletní „vykuchání“ budovy by vyžadovalo přídavné přechodné zatížení, které by zajistilo konstrukci proti působení vztlaku podzemní tlakové vody, než by byla vestavěna nová nosná konstrukce. I přes velké logistické úsilí nebylo toto řešení zvládnutelné během pouhého roku. Po rozhodnutí využít horní podlaží budovy v nezměněném schématu jako kanceláře pro náročnou klientelu, bylo nezbytné zajistit splnění vysokých požadavků na pronajímané prostředí. Rekonstrukce začala průzkumem stavu materiálu nosné konstrukce. Po vyhodnocení zkoušek krychelné pevnosti betonu v tlaku bylo shledáno, že kvalita použitého materiálu je velmi nevyrovnaná. Byly naměřeny pevnosti od 5 do 35 MPa. Poměr počtu nevyhovujících zkušebních krychlí k vyhovujícím zhruba 1 : 5 byl vysvětlován nevyrovnaným chemickým složením

10

Demoverze zdarma ke stažení

9


13

27.3.2009 10:16:36

STAVEBNÍ


11

zatížení byly určeny rezervy, neboť výzkum a vývoj během let umožnil lepší poznání materiálových vlastností vyztuženého betonu. Současné návrhové metody pro vyztužený beton dle mezních stavů lépe využívají tlačenou zónu betonových prvků ve srovnání s trojúhelníkovým rozdělením napětí dle metody dovolených namáhání, které právě bylo zcela nahrazeno parabolickým tvarem plochy tlakových napětí. Dále jsou dnes uvažovány vyšší dovolené hodnoty namáhání betonu v tlaku při porušení, protože jsme schopni mnohem přesněji určit vlastnosti konstrukčního materiálu než ve třicátých letech. Pro zmírnění napětí ve stávající rámové konstrukci, zvláště v místech s betonem nízké kvality, byly mobilizovány rezervy konstrukčního systému snížením ohybových napětí v rámech od působení vodorovných zatížení budovy vložením přídavné smykové stěny a jader. Železobetonová smyková stěna procházející 1. až 3. NP po linii osy 8 byla pevně spojena se stropními deskami. Tím, že byl zajištěn přenos zatížení z konstrukčních rámů do nových prvků, bylo zajištěno příčné ztužení budovy a současně uleveno stávajícím rámům. Pro optimalizaci návrhu vyztužení smykové stěny byla celá konstrukce včetně nových ztužujících prvků analyzována. Bylo uvažováno vodorovné zatížení konstrukce větrem a různé rozdělení tuhostí mezi ztužující prvky, smykovou stěnu, jádra a rámy. Výsledky studie ukázaly, že lze dosáhnout takového přerozdělení vnitřních sil v konstrukci, že až 70 % namáhání stávajících rámu od vodorovného zatížení větrem mohou převzít nově navrhované ztužující prvky. Na obr. 4 je znázorněn princip nového vodorovného ztužení celé budovy. V horních patrech jsou využity stávající rámy, do kterých byly v ose 8 vestavěny smykové stěny. Protože v nižší patrech byly rámy zcela vybourány, byla zde postavena přes tři podlaží nová smyková stěna. Ve 4. NP v přechodové oblasti dvou nosných systémů s podpůrnými nosníky od úrovně stropu nad 3. NP je vodorovné zatížení horních rámů přenášeno tuhým stropem do smykové stěny. V pravé části obr. 4 je ukázáno rozdělení vnitřních sil (smyková 14

Obr. 11 Pohled na rekonstruovaný Berolinahaus Fig. 11 View of “Berolinahaus” after reconstruction

Literatura: [1] Behrens P., Domány F. and Dürbeck A.: „Technisches vom Bau der Hochhäuser am Alexanderplatz in Berlin“, DBZ Deutsche Bauzeitung, 1. Halbjahr, Jahrgang 67, 1933, pp. 355–362 [2] Behrens P.: „Die neuen Hochhäuser am Alexanderplatz in Berlin“, Der Bauingenieur, Heft 1/2, Jahrgang 13, 1932, pp. 10–12 [3] Salkind: „Die Tragkonstruktionen der Hochhäuser am Alexanderplatz“, Der Bauingenieur, Heft 1/2, Jahrgang 13, 1932, pp. 12–15 [4] Dürbeck A.: „Die Stahlkonstruktion im Hochhaus „Alexander“ am Alexanderplatz zu Berlin“, Der Stahlbau als Beilage zu Die Bautechnik, Jahrgang 6, 1933, pp. 102–104 [5] Löser B.: „Bemessungsverfahren, Zahlentafeln und Zahlenbeispiele zu den Bestimmungen des deutschen Ausschusses für Eisenbeton 1932“, Verlag Ernst und Sohn, pp. 46–47 [6] Ahnert R. and Krause K. H.: „Typische Baukonstruktionen von 1860 bis 1960“, Band 2, 6. Auflage 2001, Verlag Bauwesen, p. 66

síla a moment) na zjednodušeném modelu budovy působícím jako konzola při vodorovném zatížení větrem. P R O C E S V Ý S TAV BY Přestavba budovy dle vybraného konceptu začala výstavbou nových svislých nosných prvků od 1. PP do 3. NP bez narušení stávající nosné konstrukce. Po jejich dokončení byly opět uzavřeny i otvory ve stropech, kudy nové sloupy procházejí. Stávající stropy sloužily jako dočasná ochrana proti vybočení sloupů, ke kterému by mohlo dojít po jejich zatížení horními patry budovy. Před vybouráním původní konstrukce 1. PP až 3. NP bylo třeba dovnitř naopak vestavět dočasné ztužující prvky, které by zajišťovaly stabilitu budovy po čas přestavby. Předpjaté svislé výztužné prvky ukotvené do stropu nad 3. NP a do základové desky umístěné mezi nové vnitřní sloupy stejně jako dočasné vodorovné ztužení zůstaly na místě po většinu doby přestavby. Po instalaci a aktivaci dočasných ztužujících konstrukcí se začalo s vybouráváním stávajících rámů ve 3. NP a postupným přenášením zatížení z horních podlaží na nové konstrukční prvky. V tuto chvíli se také mohlo začít s postupnou výměnou stávajících betonových trámových stropů ve 3. NP až 1. PP za nové lehčí kompozitní konstrukce s opačnou orientací nosného systému. V každém kroku přestavby musela být bezpečně zajištěna stabilita konstrukce ve svislém i vodorovném směru, zejména nových relativně štíhlých sloupů proti vybočení. Pro zrychlení stavebních prací byl připraven koncept a po té statický i prováděcí projekt současné výměny stropů nad 2. NP


3/2009

STAVEBNÍ


a 1. PP. K uskutečnění navrženého kroku musely být velmi detailně sledovány všechny okrajové podmínky postupně se při výstavbě měnící a koordinovány i drobné zásahy do konstrukce, aby se zabránilo jakémukoliv ohrožení její stability. Současně s přestavbou spodních podlaží budovy probíhaly sanační a rekonstrukční práce v 5. až 8. NP.

Hledání vhodného řešení při omezení prostorovém, prováděcím, časovém i finančním bylo velkou výzvou. Dokončený úspěšný projekt ukazuje, že návrh a dle něj realizovaná přestavba konstrukce jsou vyváženým systémem ekonomických prostředků a inženýrského umu.

O C E LO V É N O S N Í K Y P Ř E S T U N E L M E T R A Pod jihozápadním rohem budovy prochází tunel metra (obr. 7). Pro podporu nově navržených nosných prvků fasády bylo třeba nově využít čtyři dlouhé a pět kratších tuhých, nýtovaných, plnostěnných ocelových nosníků vysokých až 1,8 m. Nosníky byly spřaženy po dvojicích předpjatými ocelovými tyčemi a prostor mezi nimi byl vybetonován. Největší vyložení nosníku podpírajících fasádu je zhruba 3,5 m. Proti zvedání je nosník v druhé řadě podpor přikotven předpínacími tyčemi. Mezi nosníky a nosnými prvky fasády bylo nalezeno kloubové připojení, které mělo zřejmě redukovat nebo zcela vyloučit nechtěná zatížení fasády během výstavby původní budovy. Vzhledem k nové koncepci nosné konstrukce ve spodních podlažích budovy mohly být přímé svislé síly bránící zvedání nosníku vyvolanému vybouráním svislých nosných prvků v prvním podlaží zanedbány. Návrh nové nosné konstrukce byl použitelný pouze za podmínky, že zatížení z nových podpor mezi stávajícími podporami bude převedeno do konzolových nosníků takovým způsobem, aby byla nejen zachována statická rovnováha sil uvnitř konstrukce, ale aby bylo současně zabráněno překlopení nosníků a došlo k minimálnímu nárůstu jejich deformací . Obr. 8 ukazuje princip konstrukce. Nové podpory jsou již podepřeny v úrovni stropu nad 1. PP na železobetonových nosnících přes původní podpory. Zatížení je tedy nosníky přenášeno do stávajících podpor a jimi pak do základové desky. Když byly v původní konstrukci dvojce ocelových nosníků uložené rovnoběžně vedle sebe nad tubusem metra, nebylo jasné, zda je možné je asimetricky zatížit silou z podpěry přemístěné ve vyšším podlaží. Z dvojic nosníků byly jejich spřažením ocelovými tyčemi vytvořeny sdružené nosníky a znovu přikotveny do základů taženými tyčemi, které byly připevněny k nosníkům přes příložky. Tažené tyče umístěné podél stávajících sloupů byly předepnuty na provozní zatížení a obetonovány spolu se sloupy. Pro připojení příložek k původním ocelovým nosníkům, na které se nedalo vařit, byly nosníky i s betonovou výplní provrtány otvory, jimi prostrčeny tažené tyče a otvory po celé délce zainjektovány. Pro postupnou přestavbu nosného systému budovy bylo důležité zajistit stabilitu konzolových nosníků nad tubusem metra před vybouráním stávajících podpor a instalací nového roznášecího systému ve 4. NP.

Dipl.-Ing. Oskar-Henri Pekoll Managing Director e-mail: [email protected]

Z ÁV Ě R V realizovaném projektu byla ověřena myšlenka návrhu úpravy části stávající nosné konstrukce budovy tak, aby její rozšířený vnitřní prostor mohl být využit dle nových požadavků. Celý projekt byl podřízen proveditelnosti dispozičních změn nosného systému ve spodních podlažích objektu při zachování stávajícího systému v horní polovině objektu. BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

Dipl.-Ing. Ralf Glasenapp Project Manager e-mail: [email protected] oba: GuD Planungsgesellschaft für Ingenieurbau mbH Dudenstraße 78 10965 Berlin, Germany tel.: +49 30-789089-0 fax: +49 30-789089-89 www.gudconsult.de

Česká tunelářská asociace ITA-AITES pořádá

11. mezinárodní konferenci

PODZEMNÍ STAVBY PRAHA 2010 Termín: 14. až 16. června 2010 Místo: Clarion Congress, Hotel Prague Hlavní téma konference:

DOPRAVNÍ A MĚSTSKÉ TUNELY Témata: Navrhování a realizace podzemních staveb – konvenční tunelování a hloubené tunely ● Navrhování a realizace podzemních staveb – mechanizované tunelování ● Geotechnický průzkum, monitoring a řízení rizik ● Modelování podzemních staveb ● Vybavení, bezpečnost a údržba podzemních staveb ● Smluvní vztahy, financování a pojištění podzemních staveb

Výzva k přihlášení příspěvků: Termín pro zaslání abstraktů příspěvků: do 30. 6. 2009

Více na: 3/2009

www.ita-aites.cz 15

STAVEBNÍ


SANÁCIA BETÓNOVÝCH V KOŠICIACH

KONŠTRUKCIÍ HOTELA

SLOVAN

THE REHABILITATION OF THE CONCRETE STRUCTURES OF THE HOTEL SLOVAN IN KOŠICE T I B O R Ď U R I C A , S TA N I S L AV T U RY V príspevku je uvedený postup sanácie železobetónových konštrukcií hotela Slovan v Košiciach počas jeho obnovy. This papers describes process of rehabilitation of concrete structures of hotel Slovan in Košice during the time of its renewal.

Cieľom nových vlastníkov hotela Slovan v Košiciach bolo zvýšiť kvalitu ubytovania a poskytovaných služieb a získať nové priestory pre kongresovú turistiku. Týmto novým požiadavkám pôvodné stavebné riešenie nevyhovovalo a bolo potrebné zabezpečiť statickú únosnosť betónových konštrukcií v súlade s požiadavkami zákazníka a požiadavkami technických špecifikácií.

1a

1b

16

2a

2b

3

4

5

6

POPIS

P O R Ú C H A Z H O D N OT E N I E

ODOLNOSTI OBJEKTU

Pri podrobnej prehliadke objektu v štádiu búracích prác (obr. 1a, b) priečok, obkladov stien a obvodového plášťa boli zistené badateľné trhliny nad nadpražiami viacerých dverných otvoroch (obr. 2a) v nosných paneloch (najmä pri chodbových) ako aj trhliny mimo otvorov na koncových stenových paneloch chodieb ubytovacej časti. Pri predchádzajúcej rekonštrukcii výškovej časti boli niektoré pôvodné dverné otvory zamurované tehlovým murivom a niektoré dverné otvory boli rozširované z pôvodných 800 na 900 mm sekaním. Po odstránení zárubní je badateľný neodborný zásah do stavby (obr. 2b). Bez statického posúdenia bola odstránená hlavná výstuž ostení i nadpraží nosných panelov pri dverných otvoroch, čím následne došlo ku redistribúcií síl statického pôsobenia v stenovej konštrukcií, v dôsledku čoho vznikli v nadpražiach dverných otvorov trhliny (obr. 2a). Viaceré stropné panely mali v dôsledku nízkej technologickej disciplíny pri výstavbe (malá hrúbka krycej betónovej vrstvy) obnaženú spodnú výstuž. Počas užívania objektu dochádzalo v dôsledku korózie oceľovej výstuže ku odlupovaniu krycej betónovej vrstvy. Pri schodisku pre personál na 13. nadzemnom podlaží bola zistená zreteľne roztvorená styčná škára chodbových stenových panelov (obr. 3), čo je sčasti výsledok nedostatočnej kvality stavebných prác počas výstavby a sčasti ide o dôsledok statického a dynamického namáhania konštrukcie počas užívania objektu. Pod stropnou doskou strojovne výťahov a ventilačného kanála bola zistená súvislá horizontálna trhlina, ktorá pravdepodobne vznikla ako dôsledok napätí od zaťaženia a od objemových zmien v dôsledku teplotných zmien dosky. Murivo obslužného schodiska nad 13. nadzemným podlažím bolo značne vychýlené do exteriéru vplyvom nedostatočnej súdržnosti s prefabrikovaným plášťom a zlého kotvenia o skelet (obr. 4).


3/2009

STAVEBNÍ

Výpočtom lôžkovej časti hotela sa preukázali citlivé miesta stenovej konštrukcie. V dôsledku reologického priehybu roznášacieho roštu „A“ časti objektu s moduláciou 6,02 m pod „B“ časťou objektu s moduláciou 3,14 m sú všetky chodbové panely citlivé na nové otvory, ktoré bolo potrebné zosilniť. Podobne bolo potrebné na základe výpočtov zosilniť aj niektoré jestvujúce otvory a tiež panely, ktoré vykazovali statické trhliny. Podlahy nad suterénom, prízemím a poschodím boli pôvodne dimenzované na úžitkové normové zaťaženie 5 kN/m2, podlahy lôžkovej časti „B“ na 1,5 kN/m2 a strešné dosky na 1 kN/m2. Nedostatkom objektu boli nadmerné priehyby okrajov dosák, pri ktorých absentujú lemujúce nosníky. Ostatné hlavné nosné prvky skeletu boli v súlade s požiadavkami platných STN dostatočne únosné.

7a

7b

8a

8b

8c

8d

8e

8f


Obr. 1 Celkový pohľad na hotel Slovan pri demontáži obvodového plášťa a búracích prácach a), b) Fig. 1 General view of hotel Slovan during removal of the external skin and demolition works a), b) Obr. 2 Detailný záber na: a) trhlinu v nadpraží, b) na obnaženú výstuž nadpražia dverí po zväčšení dverného otvoru Fig. 2 Detailed view of: a) a crack in the header, b) a view of the exposed reinforcement of the door header after blow-up of the door opening Obr. 3 Detailný záber na trhlinu medzi dvomi panelmi Fig. 3 Detailed view of a crack between two slabs Obr. 4 Detailný záber na trhliny muriva Fig. 4 Detailed view of wall cracks Obr. 5 Záber na trhlinu po zlomení nosnej strešnej konštrukcie Fig. 5 View of a crack after fracture of the roof structure Obr. 6 Detailný záber na polohu utopenej nosnej výstuže v strešnej konštrukcii Fig. 6 Detailed view of the poorly placed main bars in the roof structure Obr. 7 Detailný záber na poruchy železobetónových stĺpov skeletu a), b) Fig. 7 Detailed view of faults of reinforced concrete pillars of the skeleton a), b) Obr. 8 Záber na priebeh zosilňovanie stĺpov skeletu pridaním oceľovej výstuže a obetónovaním a) až f) Fig. 8 View of the strengthening of pillars by added steel reinforcement and concrete casing a) to f) BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

3/2009

17

STAVEBNÍ


ZOSI LŇOVAN I E

NOSNÝCH

ŽELEZOBETÓNOVÝCH KONŠTRUKCIÍ

Vyššie uvedené skutočnosti získané stavebno-technickým prieskumom objektu si vynútili zmeny a doplnky pôvodného projektového riešenia. Počas priebehu samotnej rekonštrukcie objektu boli naviac zistené ďalšie nedostatky, ktoré vyplývali predovšetkým z nízkej kvality stavebných prác pri zhotovovaní a z prirodzenej degradácie technicky významných vlastností použitých stavebných materiálov počas doby exploatácie objektu. Zosilňovanie vodorovných dosiek podpornou oceľovou konštrukciou a uhlíkovými lamelami Na základe výsledkov merania bolo konštatované, že krytie hornej výstuže v streche sa v priemeroch pohybuje od 42 do 55 mm, pričom v projektovej dokumentácii bola predpísaná hodnota krycej betónovej vrstvy oceľovej výstuže 20 mm. Po kontrolnom zameraní strešnej dosky sa jej hrúbka pohybuje od 130 do 150 mm, pričom projektová dokumentácia predpisovala hodnotu 150 mm. Pri statickom posúdení bola konštatovaná slabá nadpodporová výstuž a jej utopená poloha. Za predpokladu vzniku plastických kĺbov v doskách nad prievlakmi pri vyžadovanom plošnom zaťažení dosky majú rezervu iba 5 %, pričom všetky vzduchotechnické jednotky, ako aj nové otvory budú podopierané oceľou. V streche časti „D“ pri osi 19 došlo k zlomeniu strešnej dosky z dôvodu utopenej hornej výstuže dosky 9a

10

18

smerom k osi 18, a tým nastal pokles jej obvodu o 90 mm nižšie ako je strecha „C“ časti (obr. 5). Vzhľadom na uvedené skutočnosti bolo rozhodnuté zosilniť strešnú železobetónovú dosku uhlíkovými lamelami Sika Carbo Dur S512. Na prichytenie lamiel ku podkladovému betónu (zhora na strešnú dosku) bolo použité lepidlo Sikadur 31. Obdobný problém bolo nutné riešiť aj v „E“ a „F“ časti na streche. Pri stropných doskách na „D“ a „F“ časti na +4,6 a „E“ časti na +7,6 je krytie hornej výstuže (obr. 6) v priemere 51 mm (projektová dokumentácia vyžadovala 20 mm) a hrúbka dosky je 150 až 180 mm (projektová dokumentácia vyžadovala 180 mm). Výstuž nad prievlakmi je nedostatočná a pri uvážení vzniku plastických kĺbov nad prievlakmi je celková únosnosť stropov 13,8 kN/m2, čo po odrátaní stálych zaťažení (vrátane tiaže sadrokartónových priečok) dáva úžitkovú normovú únosnosť 4 kN/m2. Táto úžitková únosnosť je pre prevádzku hotela podľa príslušných noriem dostatočná. Jeden nájomca na časti stropu 2. NP však požadoval normovú úžitkovú únosnosť 5 kN/m2. Únosnosť stropu v tejto časti sa zvýšila podpornou oceľovou konštrukciou IPE č. 220 umiestnenou pod stropnou doskou. Zosilňovanie stĺpov zväčšením prierezu V dôsledku zmenených zaťažení na nosné rámy (odstránenie opláštenia a skrátenie konzol) a prerozdelení momentov na rámoch a v dôsledku vybúrania časti 9b

11

stopu s prievlakmi (väčšie vzperné výšky) bolo potrebné zosilňovať železobetónové stĺpy jestvujúcich častí. Po vyčistení objektu od priečok boli badateľné značné zvislé excentricity stĺpov, ktoré boli geodeticky zamerané, a ich nízka kvalita zhotovenia na jednotlivých podlažiach (obr. 7a, b), Po vyhodnotení bolo navrhnuté obetónovanie stĺpov o 120 mm (obr. 8a až f). Sanácia prefa stien uhlíkovými lamelami a podopieranie nadpraží pri výrezoch prefa stien oceľovými stojkami Vzhľadom na skutkový stav bolo rozhodnuté zosilniť nadpražie dverných otvorov nalepením uhlíkových lamiel Sika Carbo Dur S512. Na prichytenie lamiel ku podkladovému betónu bolo použité lepidlo Sikadur 31 (obr. 9a, b), pričom uhlíkové lamely sú z hľadiska požiarnej bezpečnosti chránené obkladmi zo sadrokartónu. Pri zhotovovaní všetkých nových stenových otvorov boli uhlíkové lamely najprv nalepené na betón a až následne boli vyrezávané otvory. Pri rozširovaní jestvujúcich otvorov sa nadpražia pôvodných otvorov zabezpečili oceľovými stojkami, ktoré boli v stenách zamurované. Potrebné predpätia do nadpražia boli vnesené podľa predpísaného uťahovacieho momentu. Pri rezaní otvorov v stenových konštrukciách sa postupovalo zhora nadol. Zosilnenie murív výstužou Helifix Murivo obslužného schodiska na 13. nadzemnom podlaží bolo vzhľadom na jeho značné vychýlenie do exteriéru potrebné sčasti odstrániť a nahradiť ho novým murivom a sčasti ho reparovať pomocou tmelov a vloženia výstuže do škár muriva (technológia Helifix). Obvodový plášť Pôvodný obvodový plášť bol zhotovený ako prefabrikovaný na báze ľahkého betónu, kde plnivom bola ľahčená trosková pemza. Prvý návrh pri sanácií bol taký, že troskopemzobetónové panely budú ponechané a na ne sa zavesí nový fasádny plášť. Pri overovaní vlastnosti troskopemzobetónu sa však zistilo, že jeho kvalita sa v dôsledku degradácie počas doby užívania značne znížila (obr. 10) a nie je možné s vyžadovanou spoľahlivosťou s týmto návrhom reálne uvažovať. V dôsledku toho boli všetky troskopemzobetónové panely obvodového plášťa demontované. Nové


3/2009

STAVEBNÍ


Obr. 9 Záber na zosilňovanie prefa stien – nalepené uhlíkové lamely SIKA Carbo Dur nad dverné otvory a), b) Fig. 9 View of reinforced prefab walls – attached carbon fibres SIKA Carbo Dur above the door openings a), b) Obr. 10 Detailný záber na vývrt z troskopemzobetónového panela Fig. 10 Detailed view of the borehole of a slag- pumice concrete slab Obr. 11 Detailný záber na montáž nového obvodového plášťa na konzoly Fig. 11 Detailed view of the assembly of the new external skin onto cantilevers Obr. 12 Pohľady na obnovený hotel „Double Tree“ by Hilton v Košiciach a) až d) Fig. 12 Views of the regenerated hotel “Double Tree“ by Hilton in Košice a) to d)

12a

12b

12c

12d

riešenie spočívalo v tom, že na nosné železobetónové stenové panely boli ukotvené oceľové konzoly, na ktoré bol zavesený nový fasádny plášť (obr. 11). POUŽITÉ

M AT E R I Á LY A K O N T R O L A

KVALIT Y SANÁC I E

Pri sanácii železobetónových konštrukcií boli použité materiály firmy Baumit. Na očistenú oceľovú výstuž bol nanesený náter Carbo Amastic 15 LT. Ako adhézny mostík bol použitý náter Beton Contact. Malé nerovnosti na plochách betónu boli vyrovnávané sanačným materiálom Baumit systém Sanova. Nerovnosti väčšieho rozsahu na plochách betónu boli reprofilované materiálom Baumit MVR-UNI. Na zálievky menšieho rozsahu bol použitý materiál Vusokret a na zálievky väčšieho rozsahu sa na stavbe vyrobila zmes obyčajného jemnozrnného cementového betónu. Kontrola kvality sanačných prác bola vykonávaná vizuálne a odtrhovými skúškami. Pred lepením uhlíkových lamiel na strešnú konštrukciu a na stenové prefabrikované panely boli po očistení podkladu vykonané odtrhové skúšky na stanovenie pevnosti podkladového betónu v ťahu s cieľom zabezpečiť spoľahlivé spolupôsobenie uhlíkových lamiel s podkladovým betónom. Na strešnej konštrukcii sa hodnoty pevnosti povrchových vrstiev podkladového betónu v ťahu stanovené odtrhom pohybovali od 1,5 do 3,7 MPa, pričom priemerná hodnota bola 2,75 MPa. Porušenie pri skúške odtrhom v prevažnej miere nastalo v hmote podkladového betónu. Uvedené hodnoty preukázali dostatočnú pevnosť podkladového betónu. Na stenových prefabrikovaných pane-

Literatúra: [1] Bilčík J., Dohnálek J.: Sanace betonových konstrukcí, JAGA, Bratislava, 2003, ISBN 80-88905-24-9 [2] Tury, s. r. o., Košice: Realizačný projekt – sanácia nosných prvkov. Projektová dokumentácia rekonštrukcie hotela Slovan v Košiciach [3] Žilinská univerzita v Žiline – Stavebná fakulta: Protokoly o výsledkoch odtrhových skúšok betónových konštrukcií hotela Slovan v Košiciach [4] Združenie pre sanácie betónových konštrukcií: „Technologické podmienky pre sanácie betónových konštrukcií“, Bratislava, 2003

loch sa hodnoty pevnosti povrchových vrstiev podkladového betónu v ťahu pohybovali od 1 do 6,7 MPa, pričom priemerná hodnota bola 3,12 MPa. Porušenie pri skúške odtrhom v prevažnej miere nastalo v hmote podkladového betónu. Uvedené hodnoty preukázali dostatočnú pevnosť podkladového betónu. Z ÁV E R Sanáciou a obnovou hotela Slovan v Košiciach boli splnené požiadavky zákazníka. Kvalita pôvodného betónu stenových konštrukcií a strešnej konštrukcie bola aj po rokoch exploatácie objektu na relatívne dobrej úrovni. Nepriaznivé skutočnos-


3/2009

ti zistené počas búracích prác si vyžiadali zosilňovanie nosných železobetónových konštrukcií v relatívne značnom rozsahu. Výsledky odtrhových skúšok preukázali, že podkladový betón splňuje požiadavky kladené pre sanácie betónových konštrukcií [1] a [4] a projektovej dokumentácie. Obnova hotela bola úspešne ukončená (obr. 12a až d) a obnovený hotel pod názvom „Double Tree“ by Hilton v Košiciach bol uvedený do prevádzky. Investor Hlavní dodavatel rekonstrukcie Zosilovaní žlb. konstrukcií Realizacia

Interhouse Košice, a. s. Zipp, spol. s r. o., Bratislava Bavex K2.SK, s. r. o., Košice 2008

Poznámka: Okrem fotografií autorov boli v príspevku použité aj niektoré fotografie pracovníkov firmy ZIPP, spol. s r. o., Bratislava, za čo autori ďakujú. Prof. Ing. Tibor Ďurica, CSc. Žilinská univerzita v Žiline Stavebná fakulta Komenského 52, 010 26 Žilina e-mail: [email protected] Ing. Stanislav Tury Tury, s. r. o., Košice Južná Trieda 93, 040 01 Košice e-mail: [email protected]

19

STAVEBNÍ


SANACE

HROMADNÝCH GARÁŽÍ REHABILITATION OF CAR PARKS V Í T Ě Z S L AV V AC E K Článek se zabývá příčinami vzniku některých opakujících se typických poruch železobetonových konstrukcí hromadných garáží a možnostmi jejich eliminace prostřednictvím správného technického řešení. These paper discussed analyze of the source some typical frequent faults of garage reinforced concrete constructions and possibility their elimination by right technical design.

1

2

Hromadné parkovací garáže s železobetonovou nosnou konstrukcí nejsou jako typ stavby u nás úplnou novinkou, ale jejich masový rozvoj nastal zejména ve dvou posledních desetiletích. Za dobu své historie prodělal i u nás tento typ konstrukce řadu vývojových změn. První železobetonové paláce budované na úsvitu rozvoje této stavební technologie garáže nemívaly. Postupně se však garáže v podzemí velkých objektů sporadicky vyskytly, především v centru Prahy, ale postaveny byly např. i známé Novákovy garáže v Hradci Králové (obr. 1) a některé další podobné objekty. Často bývaly spojeny i s prodejem nových automobilů a jejich servisem. Bývaly navrhovány vcelku prostorné a z provozního hlediska zde nebývala příliš velká obrátkovost vozidel. Konstrukce jejich podlah byla původně klasiky uspořádaná, tzn. podlaha oddělená mezilehlou hydroizolací od nosné stropní konstrukce. Toto uspořádání znamenalo nejen velkou stavební výšku stropu, ale i jeho zatížení balastní podlahovou skladbou, která se přímo nepodílela na statické funkci nosné konstrukce. Vzhledem k malé frekvenci vozidel a používání inertních posypových materiálů na komunikace v zimním období nedocházelo tak často k poruchám charakterizovaným průsakem vody mezi podlažími. V této souvislosti se většinou ani neprojevila konstrukční nedůslednost tohoto řešení skladby podlah, kdy nebyla odvodněna hydroizolační vrstva. Projektant předpokládal zadržení vody na povr-

Obr. 1 Novákovy garáže v Hradci Králové, postaveny v roce 1932, sanovány v 90. letech minulého století Fig. 1 Novák‘s car park in Hradec Králové built in 1932, rehabilitated in the 1990‘s Obr. 2 Prolomená stropní deska hromadné garáže v důsledku koroze výztuže Fig. 2 Ruptured floor slab of the car park as a result of reinforcement corrosion Obr. 3 Komplexní sanace poškozeného stropu garáže zespodu, kdy zásah byl proveden až za nosnou výztuž a deska je reprofilována za použití technologie mokrého torkretu Fig. 3 Complex rehabilitation of the damaged ceiling of the car park seen from underneath performed farther than the main bars, the slab is reprofiled using wet gunite technology Obr. 4 Schéma rozvoje koroze ocelové výztuže pod trhlinkou v betonu při působení CHRL a) až c) Fig. 4 Scheme of development of corrosion of steel reinforcement below a crack in concrete under the influence of chemical defrosting agents a) to c)

20

chu podlahy, ale pokud voda pronikla až k hydroizolační vrstvě, nemohla z ní dále odtéci a zůstala tak v konstrukci, částečně zvyšovala vlhkost souvrství podlahy, částečně se odpařovala atd. Se vzrůstajícím tlakem na cenovou náročnost garážových objektů přišly racionální pozitivní trendy v odlehčení konstrukce od balastních vrstev a postupně se objevil koncept tzv. nulové podlahy. Její definice, myslím, nebyla nikdy dostatečně precizována, ale obecně je takto označena situace, kdy je pojížděn přímo upravený horní povrch nosné konstrukce. Za negativní trendy bych označil snižování světlosti a větší štíhlost, tzn. také menší tuhost průřezů navrhovaných konstrukcí. Tato záležitost přináší problémy zejména u stropů, protože s rozšířením „nulových podlah“, nebylo důsledně dořešeno jejich začlenění do konstrukce, především geometrické tolerance, průhyby atd. Stává se tak dnes bohužel poměrně často, že objednatel trvá na dodržení geometrických parametrů pro podlahy, aniž by však předtím úměrně tomu zvýšil požadavky na tvar nosné konstrukce, která je nadále budována jako hrubá. Konstrukce stropu, jenž má v poli průhyb řádově 30 mm, může sotva splnit požadovanou rovinnost, nebo dokonce vodorovnost podlahy – 5 mm pod dvoumetrovou latí. Na takových podlahách vznikají za provozu samozřejmě louže, hluboké i 20 mm, a tyto problémy se ještě umocní, když projektanti navrhnou podlahu garáže jako vodorovnou konstrukci. Stává

3b

3a


3/2009

STAVEBNÍ

se to bohužel i v plošně velmi rozlehlých objektech s velkou frekvencí střídání vozidel (obchodní centra, letiště atp.), kde účinné odstranění vody vysavači je pouhou teoretickou fikcí. Voda ve všech svých formách se prosazuje i u garáží, stejně jako u ostatních staveb, jako hlavní degradační síla. Zde je navíc především v zimním období ještě chemicky obohacena rozmrazovacími prostředky. Koroze oceli za přítomnosti chloridových iontů je poměrně rychlý proces, a pokud není včas eliminována, vede k velkým škodám spojeným s nákladnými sanacemi a provozními problémy, nebo i přímo ke kolapsu nosné konstrukce.

4a

Z projekčního hlediska je tedy, myslím, třeba mít na paměti, že především hromadná garáž není suchým ani vlhkým, ale určitě mokrým provozem. Už při návrhu je tedy třeba věnovat patřičnou pozornost jejímu funkčnímu a spolehlivému odvodnění. Naklonit stropní desku znamená nejen získat jednoduše potřebný sklon, ale i zbavit se nepříjemně těžkých spádových vrstev, které by jinak nerovnoměrně přitěžovaly stropní konstrukci. Dalším důležitým momentem je řešení těsnosti detailů. Rozměrná železobetonová konstrukce podléhá působení vlastní tíhy, provozního zatížení včetně jeho dynamických účinků, ale i objemovým změnám od střídavé teploty nebo vlhkos-

4b

5

Obr. 5 Průsak smršťovací trhlinou na podhledu železobetonového stropu při volbě nevhodného nátěru podlahy garáže Fig. 5 Underseepage through the shrinkage crack on the ceiling of a reinforced concrete ceiling in conditions of an unsuitable coating choice of the car park floor Obr. 6 Typická zimní situace o patro výše, viditelná otevřená trhlina od prostupu potrubí u obvodové stěny Fig. 6 Typical winter situation on one floor above, a visible open crack from the pipe hole close to the peripheral wall Obr. 7 Z hlediska ochrany konstrukce dobře a důsledně řešená novostavba garáže v Brně u Výstaviště, realizovaná 1999 Fig. 7 Well and consistently designed new construction of a car park, given protection of the structure, in Brno near the Expo, built in 1999


ti. Z tohoto hlediska jsou pro trvanlivost důležité nejen trhliny, ale i pracovní spáry, styky konstrukčních částí, samozřejmě dilatace atp. Konstrukce garáže nemůže být za provozních podmínek nehybná a samotný železobeton při obvyklém návrhu neumí zajistit její spolehlivou těsnost. Zde musím, bohužel, s lítostí poznamenat, že se ještě dnes objevují i mezi jinak odborně zdatnými investory názory, že konstrukce garáže provedená z vodostavebního betonu by měla být sama o sobě těsná a dostatečně odolná. Pochopitelně tomu tak není a tato pomýlená představa je, myslím, živena hlavně neustávajícím tlakem na snížení stavebních nákladů a hledání rozpočtových

4c 6

7


3/2009

21

STAVEBNÍ


rezerv bez ohledu na vznikající provozní problémy a náklady na budoucí údržbu objektu. Jak plyne z uvedeného, i při správném návrhu dobře odvodněného tvaru konstrukce garáže je potřeba věnovat pozornost také správné volbě sekundárního ochranného systému podlahy. Přední světoví výrobci již řadu let nabízejí v tomto specifickém segmentu průmyslových podlah pružné přímo pojíždění stěrky s hydroizolační funkcí. Jedná se o vícevrstvé systémy, tvořené většinou epoxidovou penetrací, polyuretanovou vysoce elastickou izolační membránou a obrusnou vrstvou na bázi polyuretanu nebo elastifikovaných epoxidů se zdrsňujícím pískovým vsypem. Taková podlaha je schopna při správných dimen-

zích překlenout pohyby trhlin nosné konstrukce, ale i pracovních spár. Systematicky vyřeší napojení na různé vodotěsné dilatační profily a dovede ošetřit i pohyblivé oblasti styků železobetonových konstrukcí. Zahraniční zkušenosti potvrzené i na našich aplikacích ukazují, že pokud je tento systém vyveden na 100 mm vysoký soklík na všech svislých konstrukcích, procházejících vedeních apod., vznikne ve spojení s podlahou mělká elastická vana schopná pohltit pružně objemové změny železobetonové konstrukce a svou celistvostí ji tak chránit proti uvedeným nepříznivým účinkům. Z hlediska ochrany podlahy resp. horní plochy stropu pak již není velkým rozdílem, jestli se jedná o pojížděnou střechu, na kterou navíc ještě prší, nebo „jen“

o mezistrop garážového objektu. Důležitou podmínkou pro správné fungování takového ochranného systému v podzemní části objektu je funkční vnější hydroizolace. Pokud by totiž stěrková podlaha byla vystavena tlaku vody zvenčí objektu, je schopna mu odolávat jen do úrovně vlastní soudržnosti s podkladem a při překročení této meze dochází ke vzniku puchýřů nebo i větších poruch. Hromadná garáž je svým charakterem možná ne zcela obvyklý typ objektu, ale při správném zvážení všech působících okolností je možno jej už dnes navrhnout správně, tzn. tak, aby dlouho a spolehlivě fungoval, bez nepřiměřených nákladů na údržbu, nebo dokonce zásadní sanace. Naše společnost, která působí jak v oblasti výstavby železobetonových konstrukcí, tak jejich sanací a také v oboru průmyslových podlah, má za sebou již řadu úspěšných sanací starších, ale i poměrně nových garážových objektů. V drtivé většině případů jim bylo možné bez zásadních problémů předejít a všude tam, kde byly provedeny, znamenaly podstatné prodloužení životnosti a zvýšení funkční spolehlivosti těchto konstrukcí. Ing. Vítězslav Vacek, CSc. CSI group, a. s. Hrusická 3454, 251 66 Mirošovice tel.: 323 601 426, fax: 323 601 427 e-mail: [email protected]

8

9

10

11a

11b

22

Obr. 8 Jedna z úspěšně opravených garáží v objektu společnosti EŽ v Praze Fig. 8 One of the successfully repaired garages within the complex of the EŽ company (Electrification of Railways) in Prague Obr. 9 Charakteristické projevy koroze výztuže pod nevhodně zvolenou podlahou vjezdové rampy podzemní garáže, stav před opravou Fig. 9 Characteristic effects of corrosion of reinforcement under unsuitably selected floor of the entrance ramp of the underground garage, condition prior to the repair Obr. 10 Trhliny a odlupování starého nátěru podlahy v garáži Fig. 10 Cracks and flaking of the old coating of the garage floor Obr. 11 Srozumitelné signály pro správce, že se něco nepatřičného v garáži děje a) b) Fig. 11 Clear signals for the garage caretaker to show that something inappropriate is going on in the garage a), b) BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

3/2009

STAVEBNÍ


VD VRANÉ

N A D V LTAV O U – D I AG N O ST I C KÝ P R Ů Z K U M , PORUCHY STARŠÍCH BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ V R A N É N A D V LTAV O U WAT E R DA M – D I AG N O ST I C I N V E ST I G AT I O N , FAU LT S O F O L D E R C O N C R E T E ST R U C T U R E S TOMÁŠ MÍČKA Text přibližuje problematiku diagnostického průzkumu starších betonových konstrukcí, v daném případě konstrukcí vodního díla. S ohledem na zjištěné závady byl průzkum dominantně zaměřen na přítomnost reakce ASR v jednotlivých posuzovaných konstrukčních dílech. Mezi doprovodnými zkušebními metodami je nutné zmínit chemický rozbor, kterým byla analyzována přítomnost hlinitanového cementu v použitých betonech. The text outlines diagnostic investigation of older concrete structures, specifically structures of a water dam. The investigation was focused on the presence of alkali-silicate reaction in individual examined structures viewing the identified faults. Accompanying testing procedures included, among others, chemical analysis used to find out about the presence of aluminous cement in the concretes exploited. V roce 2008 byl na elektrárenské části vodního díla Vrané nad Vltavou proveden diagnostický průzkum, kterým byl ověřen stávající stav některých železobetonových konstrukcí vodního díla a na jehož základě by bylo možno rozhodnout o způsobu opravy těchto konstrukcí. Diagnostický průzkum byl dle zadání investora zaměřen na ověření stávajícího stavu vytipovaných betonových konstrukcí hráze, jmenovitě na: konstrukci hrubých česlí, horní návodní trám jemných česlí, střední pilíř na dolní vodě a lávku pod 10t jeřábem na dolní vodě tak, aby mohl být dostačujícím podkladem pro projektovou dokumentaci opravy dotčených prvků hráze předmětného vodního díla. V rámci diagnostického průzkumu byly provedeny tyto práce: • zjištění kvality betonu nosné konstrukce včetně analýzy některých vybraných vzorků pro zjištění odolnosti vůči zmrazovacím cyklům, • stanovení hloubky neutralizace (karbonatace) betonu,

1

• zjištění tloušťky krycí vrstvy betonu, • analýza přítomnosti reakce ASR, • potápěčský průzkum konstrukce pilířů hrubých česlí a středního pilíře na dolní vodě, • statické posouzení lávky 10t jeřábu na dolní vodě, • dodatečně byl na některých úlomcích z odebraných vývrtů proveden chemický rozbor, jehož cílem byla identifikace přítomnosti hlinitanového cementu. Sondy a zkoušky, které mohou objasnit mechanizmy poškození, byly prováděny v místech typických závad v přístupných oblastech. Záměrem při rozmístění zkušebních míst bylo rovněž přímo porovnat jednotlivé zkušební metody a jejich zjištění. V rámci provádění průzkumu bylo zajištěno zpřístupnění konstrukce pomocí potápěčů, horolezeckou technikou apod. Poskytnutá původní projektová dokumentace a podklady z doby stavby (např. stavební deník) byla pro provedení průzkumu i pro návrh rekonstrukce dostatečná. Zpracování odebraných vzorků bylo provedeno v laboratořích firmy Betonconsult, s. r. o., (Doc. Dohnálek) a na Pří-


3/2009

Obr. 1 Pohled na vodní dílo Vrané nad Vltavou Fig. 1 View of the Vrané nad Vltavou water dam

rodovědecké fakultě UK (Prof. Pertold). S předními odborníky těchto pracovišť byly konzultovány výsledky laboratorních zkoušek i výsledky průzkumu konstrukce a později také návrhy opatření. POPIS DÍLA Vodní dílo bylo realizováno firmou ing. B. Hlava – ing. J. Domanský v letech 1930 až 1936 na základě projektu: Kamila Roškota (architekt), Stanislava Bechyněho (návrh železobetonových konstrukcí) a Karla Domanského. Vzdouvacím objektem vodního díla je jez se čtyřmi přelivnými poli, oddělenými gravitačními pilíři šířky 4,2 m. Světlá šířka polí je 4 x 20 m, celková délka jezové stavby je 96,8 m. Vodní elektrárna se dvěma nízkotlakými Kaplanovými turbinami je umístěna v samostatné budově u pravého břehu a osově navazuje na stavbu jezu. Vtoky do turbin jsou chráněné hrubými česlemi a strojně stíranými jemnými česlemi. 23

STAVEBNÍ


Každý vtok je zvlášť hrazený tabulovým rychlouzávěrem. Provizorní hrazení vtoků je hradidly, osazovanými do drážek jeřábem. Savky turbin jsou proti dolní vodě provizorně hrazeny tabulemi, osazovanými jeřábkem z plošiny nad výtoky. A N A LÝ Z A P Ř Í T O M N O S T I R E A K C E AS R Kromě klasických poruch vybraných konstrukcí jako jsou nedostatečná odolnost betonu vůči mrazu, degradace betonu a koroze výztuže vlivem průsaků či nedostatečné tloušťky krycí vrstvy, poruchy vzniklé špatným návrhem, provedením či nedostatečnou údržbou, jejichž analýza bývá běžnou součástí diagnostických průzkumů, byly zkoumány zejména poruchy, jejichž dominantní příčinou byly reakce ASR a přítomnost hlinitanového cementu v betonu. Analýza vlivu alkalicko-silikátové reakce (ASR) na beton zkoumaných prvků byla zpracována ve spolupráci s Ústavem geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy

v Praze, jmenovitě Prof. RNDr. Zdeňkem Pertoldem, CSc. V rámci dané části průzkumu byly řešeny následující problémy: • zda části betonové konstrukce situované nad a pod vodní hladinou obsahují stejné typy kameniva, • porovnání projevů ASR v různých vývrtech a v jednotlivých částech vývrtů, • chemismus alkalických silika-gelů s ohledem na poměr CaO/ Na2O+ K2O a dále na obsah SiO2, • dilatace těles upravených z odebraných vývrtů v mlžné komoře s ohledem na případný potenciál další expanze v důsledku ASR (tato část průzkumu byla řešena ve spolupráci s laboratoří ŘSD ČR, jmenovitě s Ing. Janem Hromádkem), • jako doplňující problém byla dodatečně řešena i zjištěná přítomnost ettringitu v betonu. Vývrty byly fotograficky zdokumentovány. Nejdelší zachovaná část vývrtů byla kolmými řezy zarovnána a po stranách oříznuta tak, aby vznikl trámeček se dvěma paralelními rovnými plochami, který byl později použit k měření expan-

ze v mlžné komoře. Trámečky byly makroskopicky pozorovány a popsány s ohledem na kamenivo a trhliny v betonu. Z krajových odřezků každého vrtného jádra byly zhotoveny tři výbrusy pro mikroskopii. Výbrusy byly nejprve digitálně skenovány, zhotoveny jejich fotografie a dále předběžně pozorovány v optickém mikroskopu v neleštěném stavu, aby nebyly případně vydroleny gely při jejich leštění. Výbrusy byly pokoveny a pozorovány v elektronovém mikroskopu s přídavným zařízením EDAX, ve kterém bylo pátráno zejména po přítomnosti alkalicko-silikátových gelů a ettringitu, a analyzovány na základě bodového chemického složení na některé horninové minerály, gely a ettringit. Po této fázi výzkumu byly výbrusy naleštěny, opět pozorovány v optickém mikroskopu (nyní vzhledem k naleštění již podrobněji), znovu pokoveny a některé z nich opět analyzovány v elektronovém mikroskopu se zařízením EDAX. Paralelně s těmito pracemi byla zajišťována možnost měření expanze betonu Obr. 2 Pohled na hrubé česle Fig. 2 View of the course rack Obr. 3 Reakce ASR na lomových plochách vývrtů Fig. 3 Alkali-silicate reaction on fracture areas of cores Obr. 4 Gel ASR v trhlině pronikající úlomkem droby Fig. 4 Alkali-silicate gel in a crack going through a fragment of graywacke

2

3

24


3/2009

v mlžné komoře. Po úpravě čel betonových trámečků bylo přistoupeno k jejich měření. Nejprve v suchém stavu, potom nasycených vodou za laboratorní konstantní teploty a dále v týdenních intervalech po jejich přechovávání v mlžné komoře za teploty 40 °C a 98% vlhkosti. Projevy degradace betonu, alkalicko-křemičité gely, ettringit, trhliny a kalcitem bohaté lemy byly v odebraných vzorcích jednoznačně identifikovány. Převládajícími projevy degradace betonu je přítomnost ettringitu a trhlin. Přítomnost alkalicko-křemičitých gelů je jen podružná. Ettringit vznikl jako druhotný, během tzv. DEF (delayed ettringit formation). Síra nutná k jeho vzniku pochází velice pravděpodobně ze sulfátů obsažených již v původní betonové směsi. Je víceméně jisté, že ettringitu předcházela poměrně výrazná reakce ASR se vznikem alkalicko křemičitých gelů, které jsou již v současnosti zčásti vyluhovány a karbonatizovány. Tím lze vysvětlit neúměrnou přítomnost trhlin ve zkoumaných vzorcích. A N A LÝ Z A P Ř Í T O M N O S T I H L I N I T A N O V É H O C E M E N T U Na základě dodatečných informací o možné přítomnosti hlinitanového cementu v betonech použitých pro výstavbu VD Vrané nad Vltavou byly vzorky z odebraných jádrových vývrtů podrobeny chemickému rozboru za spolupráce zkušební laboratoře firmy Betonconsult pod vedením Doc. Ing. Jiřího Dohnálka, CSc. Chemický rozbor se soustředil pouze na stanovení oxidu vápenatého a oxidu hlinitého, jejichž množství, resp. poměr je jednou z možností, jak rozlišit portlandský a hlinitanový cement. Obecně se uvádí, že obsah oxidu vápenatého (CaO) se v portlandském cementu pohybuje od 61 do 69 % a obsah oxidu hlinitého od 8 do 4 %. Naopak u hlinitanového cementu se uvádí typický interval obsahu oxidu vápenatého 25 až 23 %, naopak obsah oxidu hlinitého 71 až 69 %. Z výsledků provedených rozborů je zřejmé, že zjištěné poměry se u některých hodnocených vzorků blíží spíše poměru typickému pro hlinitanový cement. Na základě provedeného chemického rozboru nelze tedy vyloučit, že ke zhotovení vybraných partií vodního díla Vrané byl použit hlinitanový cement. Jeho použití v některých konstrukčních prvcích je doloženo ve stavebním deníku. Z ÁV Ě R V návrhu typu zkušebních metod a rozsahu diagnostického průzkumu musí být zohledněn skutečný stav posuzovaných konstrukcí na základě jejich podrobné prohlídky a analýzy všech dostupných podkladů. Zkoumání daných konstrukcí z hlediska reakce ASR, resp. z hlediska přítomnosti hlinitanového cementu objasnilo mnoho závad a poškození, které by nemohly být běžnými zkušebními metodami identifikovány. Provedený komplexní diagnostický průzkum je plnohodnotným podkladem pro návrh opravy jednotlivých prvků. Některé z nich již nelze vůbec opravit a je nezbytné je nahradit. Ing. Tomáš Míčka Pontex, spol. s r. o. Bezová 1658, 147 14 Praha 4-Braník tel.: 244 062 244, fax: 244 461 038 e-mail: [email protected]

síla zkušenosti Mott MacDonald Ltd. je jedna z nejvĚtších svĚtových multi-disciplinárních projektovĚ inženýrských konzultaþních spoleþností Mott MacDonald Praha, s.r.o. je þeská poboþka mezinárodní spoleþnosti Mott MacDonald Ltd. Naše organizace poskytuje služby v mnoha oblastech inženýrského poradenství a projektového managementu. Jedná se o poradenské služby, zpracování studií ekonomického hodnocení, zpracování a posuzování všech stupŁŢ projektové dokumentace, Őízení a supervize projektŢ. Tyto þinnosti zajišŘujeme v tĚchto oblastech: Silnice a dálnice Železnice Mosty a inženýrské konstrukce Tunely a podzemní stavby Vodní hospodáŐství Životní prostŐedí Geodetické práce GraӾcké aplikace Inženýring a konzultaþní þinnost Kontakt: Mott MacDonald Praha, spol. s r.o. Ing. JiŐí Petrák Národní 15, 110 00 Praha 1 tel.: +420 221 412 800, fax: +420 221 412 810 www.mottmac.com, e-mail: [email protected]

STAVEBNÍ


REKONSTRUKCE

MOSTŮ C201 A C202 NA SILNICI II/602 R E C O N S T R U C T I O N O F T H E B R I D G E S C 201 A N D C 202 O N T H E R OA D I I /602 D A N I E L F O LT Ý N Článek popisuje rekonstrukci dvou mostů na silnici II/602 spojující Jihlavu s dálnicí D1 přes obec Malý Beranov. V rámci rekonstrukce objektů byly sanovány spodní stavby, zesíleny nosné betonové konstrukce mostů a rozšířeny mostovky. The reconstruction of two bridges on the road II/602 linking Jihlava and the motorway D1 is described in the article. The project contained maintenance of the supporting structures, strenghtening of superstructures and widening of the roadways. V období od dubna do srpna roku 2008 byly rekonstruovány dva mostní objekty na silnici II/602, která spojuje Jihlavu s dálnicí D1 přes obec Malý Beranov. MOST C202 Stávající třípolový most postavený ve 40. letech 20. století převádí silnici II/602 přes místní komunikaci (obr. 1). Původní šířka mostu 7 m mezi obrubami byla při rekonstrukci rozšířena na 8,5 m. Navr-

žený most respektuje šířkové uspořádání silnice v trase intravilánu. Nosnou konstrukci jednotlivých polí tvoří železobetonový šestirám o rozpětí 4,93 + 6,468 + 4,646 m. Z důvodů nevyhovujícího stavu byla navržena rekonstrukce a zesílení mostu. Po odbourání stávajícího zařízení mostu bylo instalováno dodatečné předpětí, nadbetonována spřažená železobetonová deska a sanovány spodní části stavby. Rekonstrukce mostu Odbouraná plocha závěrných zídek opěr byla očištěna, byly vyvrtány otvory pro spřažení ∅ 20 mm a délky 160 mm a do nich byly chemicky kotveny trny ∅ 16 mm (např. Hilti Hit-RE 500). Odbouraný objem byl doplněn betonem C30/37 XF2 do nové výšky a tvaru. Veškeré betonové povrchy opěr, podpěr a křídel byly očistěny vodním paprskem (100 MPa), obnažená výztuž opískována do stříbrné barvy (Sa 2,5) a opatřena pasivačním nátěrem. V místě větších poruch byla provedena reprofilace maltami hrubší zrnitosti v prvním kroku a v druhém kroku celoplošná sanace

v tloušťce dle projektové dokumentace. Horní část úložných prahů byla pomocí sanační malty vyspádována 2 % k líci úložného prahu. Během sanace bylo zhruba 50 % povrchu opraveno hrubou sanační maltou a 100 % povrchu jemnou sanační maltou. Celý povrch stativ byl opatřen ochranným (proti karbonataci) a sjednocujícím nátěrem barvou RAL 7032. Sanační práce byly provedeny v systému Redrock, maltami Permapatch T5 a T20. Zasypané lícní části opěr a křídel (obr. 2) byly opatřeny izolačními nátěry jednou vrstvou ALP a dvěma vrstvami ALN, rub opěr jednou vrstvou ALP a jednou vrstvou NAIP a pokryty geotextiliemi 600 g/m2 dle TKP. Nátěry v místech styku se zeminou byly ochráněny vrstvou geotextilie 600 g/m2. Hranice lícních nátěrů je 250 mm pod povrchem terénu. Pod římsami byla izolace ochráněna vrstvou asfaltového pásu s hliníkovou vložkou s hrubým posypem přesahujícím 250 mm vnitřní obrys římsy. Všechny části mostního svršku (stávající římsy, zábradlí na mostě, vozov-

1

3

26


3/2009

STAVEBNÍ

kové vrstvy, izolace a spádový beton) byly ubourány až na horní povrch stávající nosné konstrukce. Po očištění povrchu desky byly navrtány otvory ∅ 20 mm délky 80 mm (pro OMO hmoždinky M12 mm) a ∅ 25 mm délky 90 mm, navařena pásová ocel směrem do středu rozpětí (až po položení KARI sítě) a trubičky odvodnění izolace. Před betonáží spřažené desky byla konstrukce zesílena lepenými uhlíkovými lamelami. Na očištěnou desku vybavenou spřahujícími prvky byla položena nová spřahující železobetonová deska z betonu C30/37 XF1. Horní povrch desky je ve spádu vozovky 2,5 % s protispádem u říms 4 %. V desce byly vynechány kapsy pro mostní závěry. Uhlíkové lamely jsou základní součástí systému zesílení konstrukcí externě lepenou výztuží. Na mostě bylo použito dvanáct lamel šířky 50 mm, tloušťky 1,2 mm a dvanáct lamel šířky 80 mm a tloušťky 1,2 mm (obr. 3). Povrch betonu pro lepení lamel byl dobře očištěn, degradovaná vrstva betonu byla mechanicky odstraněna. Požadavek na odtrhovou pevnost podkladu byl 1,5 MPa. Nerovnosti podkladu byly vyrovnány plastmaltou. Lepidlo se nanášelo na lamelu v tloušťce 2 mm, protažením jednoduchým zařízením. Minimální tloušťka naneseného lepidla byla 1 mm, max. 3 mm.

M O S T C 2 01 Stávající dvoupolový most byl postaven ve čtyřicátých letech 20. století. Hlavní pole tvoří železobetonový čtyřtrám o rozpětí 31,2 m, vedlejší pole železobetonová deska o rozpětí 4,13 m (obr. 4). Z důvodů nevyhovujícího stavu byla navržena rekonstrukce mostu. V rámci rekonstrukce bylo navrženo odbourání mostního svršku a vybavení mostu, zesílení nosné konstrukce dodatečným předpětím a spřaženou železobetonovou deskou, nový mostní svršek a vybavení. Překračovanou překážkou na trase je řeka Jihlava a polní cesta. Most převádí silnici II/602 se stávající šířkou 7 m mezi obrubami, která se rekonstrukcí rozšiřuje na 8,5 m. Navržený most respektuje šířkové uspořádání silnice v trase intravilánu. Rekonstrukce mostu Odbouraná plocha čelních a závěrných zídek byla očištěna, vyvrtány otvory ∅ 20 mm a délky 160 mm pro spřažení a do nich chemicky kotveny trny ∅ 16 mm (např. HILTI HIT-RE 500). Odbourání bylo dobetonováno betonem C30/37 XF2 do nové výšky a tvaru. Do očištěné plochy pod ložisky byly vyvrtány otvory ∅ 20 mm, délky 160 mm, a do nich chemicky zakotveny trny ∅ 16 mm (HILTI HIT-RE 500),


vytvořen spojovací můstek a vybetonovány nové úložné bloky. Ložiska byla uložena do předepsané výšky do plastmalty. Veškeré betonové povrchy opěr, podpěr a křídel byly očistěny vodním paprskem (100 MPa), obnažená výztuž opískována do stříbrné barvy (Sa 2,5) a opatřena Obr. 1 Most C202 před opravou Fig. 1 Bridge C202 before reconstruction Obr. 2 Zasypané lícní části opěr a křídel mostu C202 Fig. 2 Backfilled face parts of supports and wings of bridge C202 Obr. 3 Rámy mostu C202 zesílené nalepenými pásy uhlíkové výztuže Fig. 3 Frames of the bridge C202 strenghtened by strips carbon reinforcement Obr. 4 Most C201 přes řeku Jihlavu před opravou Fig. 4 Bridge C201 over the Jihlava river before reconstruction Obr. 5 Sanovaná opěra mostu C201 Fig. 5 Abutment of the bridge C201 after maintenance Obr. 6 Celkový pohled na sanovaný a rekonstruovaný most C201 Fig. 6 General view of the bridge C201 after maintenance

4

5

6


3/2009

27

STAVEBNÍ


pasivačním nátěrem (obr. 5). V místě větších poruch byla provedena reprofilace maltou hrubší zrnitosti. Horní část úložných prahů byla pomocí sanační malty vyspádována 2 % k líci úložného prahu. Sanační zásah byl proveden v systému Redrock, maltami Permapatch T5, T20. Zasypané lícní části opěr a křídel byly opatřeny izolačními nátěry jednou vrstvou ALP a dvěma vrstvami ALN. Na rubu opěr a čelních zídek byl proveden ochranný obsyp štěrkopískem a byly natřeny jednou vrstvou ALP a jednou vrstvou NAIP. Nátěry byly v místech styku se zeminou ochráněny vrstvou geotextilie 600 g/m2. Hranice lícních nátěrů je 250 mm pod povrchem terénu. Izolace na nadbetonávce pole 1 a opěry 1 je chráněna cementovou maltou tloušťky 40 mm. Na rozhraní opěry 1 a pole 1, a pole 1 a pilíře 2 byl položen 0,5 m široký pás izolace s průtažností zvýšenou o 30 %. Pod římsami byla izolace ochráněna vrstvou asfaltového pásu s hliníkovou vložkou s hrubým posypem přesahujícím 250 mm vnitřní obrys římsy. Po odbourání všech částí mostního svršku (stávající římsy, zábradlí na mostě, vozovkové vrstvy, izolace a spádového betonu) až na horní povrch stávající nosné konstrukce byl most zaměřen a hodnoty byly předány projektantovi k ověření předpokladů projektu. Nosná konstrukce pole 2 byla synchronně zvednuta hydraulickými lisy. Lisy byly uloženy na úložných prazích. Po dosažení dostatečné výšky cca 0,6 m byla nosná konstrukce montážně podepřena. Po vytvrdnutí úložných bloků a uložení sanovaných ložisek bylo montážní podepření odstraněno a nosná konstrukce byla synchronně spuštěna na rektifikovaná sanovaná ložiska. Na očištěnou železobetonovou desku pole 1 byl položen spádový beton C30/37 XF1 v min. tloušťce 60 mm ve sklonu 2 % od pilíře 2.

Také v poli 2 byl povrch desky očištěn a do desky byly navrtány otvory ∅ 20 mm, délky 80 mm (pro OMO hmoždinky M12 mm) a ∅ 25 mm, délky 90 mm (pro OMO hmoždinky M16 mm), navařena pásová ocel směrem do středu rozpětí a navrtány otvory pro betonáž deviátorů, odvodňovače a trubičky odvodnění izolace. Dále byly do desky a příčníků navrtány šikmé kanálky pro kabely volného předpětí ∅ 40 mm, u krajních trámů měly vrty ∅ 80 mm. Na očištěnou desku vybavenou spřahujícími prvky byla nabetonována nová železobetonová deska z betonu C30/37 XF1. Horní povrch desky je ve spádu vozovky 2,5 % s protispádem u říms 4 %. V desce byly vynechány kapsy pro mostní závěry a kabely předpětí. Nosná konstrukce byla dodatečně předepnuta osmi celozapouzdřenými předpínacími lany DYWIDAG ∅ 15,7. Lana jsou vedena šikmo vyvrtanými otvory ∅ 40 mm deskou a příčníky. Jejich směr je měněn prostřednictvím deviátorů na stěnách hlavních trámů. Lana jsou jednostranně napínaná, kotevní napětí 1 300 MPa, podržení 2 min. Deviátor tvoří zámečnický výrobek a betonové bloky kotvené do hlavních trámů a příčníků osmi OMO hmoždinkami M16 mm do vývrtu ∅ 25 mm hloubky 90 mm. Betonáž deviátorů proběhla před betonáží spřažené železobetonové desky. Pro deviátor byl použit drátkobeton s vlákny Benesteel 80/55 v množství 5 kg/m3 čerstvého betonu. Po deseti dnech od betonáže spřažené desky po dosažení 80% pevnosti betonu v tlaku bylo vneseno předpětí. Kotvy předpínacích lan jsou osazeny do předem vynechaných kapes v nové spřažené desce. Na mostě zůstala zachována původní ložiska, která byla sanována otryskáním a natřením grafitem. U podpěry 2 byl

Tab. 1 Skladba vozovky na mostě C201 Tab. 1 Skladba vozovky na mostě C201 Vrstva Asfaltový beton střednězrnný modif. ABSM I Spojovací postřik z modif. kationaktivní emulze v mn. 0,2 kg/m2 Asfaltový beton hrubý ABJ I Izolace asfaltovými pásy jednovrstvá Pečetící vrstva Celkem

28

Dle normy ČSN 73 6121 ČSN 73 6129 ČSN 73 6121

Tloušťka [mm] 50 45 5 100

vybetonován nový úložný blok a ložiska uložena do předepsané výšky do plastmalty. U opěry 3 byla ložiska uložena do předepsané výšky do plastbetonu. Podhled a boční povrchy byly tryskány vysokotlakým vodním paprskem (100 MPa), obnažená výztuž byla opískována do stříbrné barvy (Sa 2,5) a opatřena pasivačním nátěrem. V místě větších poruch byla provedena reprofilace maltou. Následně byl proveden adhezní můstek a celoplošná reprofilace sanační maltou Permapatch T5. Podhled i boční povrchy nosné konstrukce byly opatřeny sjednocujícím nátěrem barvou RAL 7032. Izolace a ochrana povrchu nosné konstrukce Na spádový beton v poli 1, očištěný povrch rubu opěr a čelních zídek byla aplikována celoplošná izolace proti vodě tloušťky 5 mm. Svislé plochy izolace byly chráněny geotextilií o hmotnosti 600 g/m2, vodorovné plochy cementovou maltou tloušťky 40 mm. Místa dilatací čelních zídek byla upravena dle detailu projektové dokumentace. Prostor je odvodněn odvodňovací drenáží ∅ 150 mm obalenou geotextilií. Drenáž má sklon 3 % a je vyvedena za křídly opěr. Dva odvodňovače mostovky jsou umístěny v nadbetonávce čelních zídek. Voda z nich je svedena potrubím a skluzem podél pilíře 2 přes kamenný zához do řeky. Na železobetonovou desku pole 2 je aplikována celoplošná izolace jednovrstvého izolačního pásu tloušťky 5 mm na pečetící vrstvě. V prostoru pod římsou +0,25 m je navržena ochrana izolace, např. Foalbit. Izolace je odvodněna odvodňovacími trubičkami průměru 40 mm a odvodňovači umístěnými v lomu sklonu železobetonové desky. Povrch betonu byl před zahájením izolatérských prací očištěn a povrchová vrstva vykazuje pevnost v odtrhu min. 1,5 MPa. Mostní závěry U pilíře 1 a 3 je povrchový mostní závěr Maurer D80. U opěry 3 bude před mostním závěrem drenážní profil, vyústěný do odvodňovacích trubiček. Vozovka Skladba vozovky na mostě (tab. 1) je navržena v celkové tloušťce 100 mm.


3/2009

Římsy Na mostě jsou osazeny monolitické železobetonové římsy z betonu C30/37 XF4 s lícním prefabrikátem šířky 90 mm a výšky 600 mm. Celá římsa má šířku 800 mm. Mezi římsovým lícním prefabrikátem a monolitickou římsou je proveden spojovací můstek. Výška obruby je 0,15 m. Horní povrch říms je ve sklonu 4 % k vozovce. Hrany jsou zkoseny 20/20 mm, popř. 100/100 mm u obruby. Římsa je opatřena ochrannými nátěry proti chloridům a povětrnostním vlivům (nátěr typ OS-A). Římsy jsou kotveny po 1 m pomocí zámečnického výrobku Z1 do předvrtaného otvoru zalitého zálivkovou hmotou. Lícní prefabrikáty jsou kotveny vlastním kotevním přípravkem. Mostní odvodňovače a rigoly Odvodnění mostu bylo řešeno hydrotechnickým výpočtem. Vozovka se střechovitým sklonem 2,5 % a podélným 0,3 % je odvodněna odvodňovači s mříží 530 x 330 mm. Voda do nich je přiváděna podél obrub střechovitým odvodňovacím žlábkem (zřízené také protispády) šířky 500 mm, sklonem 0,5 % a proměnnou hloubkou do 25 mm. Žlábek je vytvořen z litého asfaltu. Za opěrou 3 navazuje dvouřádek ze žulových kostek 100 x 100 mm, který přechází do skluzu za křídly zaústěnými do vývařišť v patě svahu a z něj do kamenného záhozu s proklínováním. Před podpěrou 2 je proveden žulový dvouřádek zaústěný do odvodňovače s lapačem nečistot. Voda je odvedena svislým potrubím podél pilíře 2 a skluzem z betonových tvárnic přes kamenný zához s proklínováním do řeky. Hlavní pole má šest odvodňovačů. Čtyři odvodňovače jsou vyústěny nad tokem a pod dvěma u opěry 3 bude proveden kamenný zához s proklínováním 3 x 3 m. Před začátkem říms u opěry 1 je proveden skluz s vývařištěm a zaústěním do vsakovací jímky. Skluzy jsou vedeny mimo vzrostlé stromy tak, aby nedošlo k jejich poškození.

Oprava Karlova mostu v Praze

Rekonstrukce mostu v Protivíně

Z ÁV Ě R Rekonstrukce mostů C201 a C202 byla provedena v období duben až srpen 2008 střediskem SMP CZ, a. s., 3200 – sanace. Stavba byla součástí většího souboru oprav na komunikaci II/602, která spojuje Jihlavu s dálnicí D1 přes obec Malý Beranov. Hlavní stavbyvedoucí Ladislav Mucha předal toto dílo objednateli v termínu, kvalitě a ke spokojenosti objednatele. Především bych chtěl vyzdvihnout řemeslné zpracování sanací, o kterém se můžete přesvědčit při výjezdu z Jihlavy, uděláte-li si zastávku za Malým Beranovým (obr. 6). Investor Správce mostu Projektant Zhotovitel Realizace

Krajský úřad kraje Vysočina Správa a údržba silnic Jihlava Dopravoprojekt Ostrava, s. r. o. SMP CZ, a. s. duben až srpen 2008

Rekonstrukce mostu ve Žďáru nad Sázavou

www.smp.cz

Daniel Foltýn Vedoucí střediska 3200 – sanance SMP CZ, a. s. Evropská 1692/37, 160 00 Praha 6 e-mail: [email protected]


3/2009

29

M AT E R I Á LY M AT E R I A L S

A TECHNOLOGIE AND TECHNOLOGY

ZKUŠENOSTI

S M AT E R I Á LY P R O S A N AC I A O C H R A N U B E TO N U EXPERIENCE WITH MATERIALS FOR REHABILITATION AND PROTECTION OF CONCRETE R A D O M Í R Š OT O L A

P O Ž A D AV K Y

NA SANAČ N Í

A OC H R AN N É SYSTÉ MY

Cílem článku je seznámit odbornou veřejnost s možnostmi použití materiálů pro sanaci a ochranu degradovaných betonových povrchů v závislosti na požadavcích ochrany a vlastnostech materiálů. This article is aimed to inform the professional community about potential uses of materials for rehabilitaion and protection of degraded concrete surfaces depending on requirements for the protection and material properties.

Materiály pro sanaci a ochranu betonových povrchů musí splňovat několik různých požadavků v závislosti na stupni degradace betonového povrchu a podmínkách, kterým je betonový povrch vystaven. Kromě působení běžné povětrnosti, které je vystavena většina konstrukcí, působí na mostní konstrukce rozmrazovací sůl, na průmyslové objekty, jako jsou elektrárenské komíny, sila, záchytné jímky apod., působí nejrůznější chemické látky.

Hlavní funkcí sanačního a ochranného systému je, kromě antikorozní ochrany odhalené výztuže a obnovení původního tvaru betonového povrchu správkovou maltou, také vytvoření účinné bariéry proti vnějším vlivům vhodným ochranným systémem. Velmi důležitou vlastností ochranného systému je schopnost vytvořit protikarbonatační bariéru. I poměrně tenká vrstva kvalitního nátěru dlouhodobě ochrání sanovaný betonový povrch proti pronikání oxidu uhličitého, který způsobu-

Obr. 1 Elastická stěrka Zentrifix F 92 použitá na střeše liaporbetonových domů v Brně navržených a realizovaných firmou Makovský & partneři, s. r. o. Fig. 1 Elastic spreaded plaster Zentrifix F 92 employed on the roof of Liapor concrete houses in Brno designed and built by Makovský & Partners, LLC Obr. 2 Ochrana bazénu elastickou stěrkou Zentrifix F 92 v rozvodně ČEPS v Hradci u Kadaně Fig. 2 Protection of a pool using elastic spreaded plaster Zentrifix F 92 in a Czech Power Transmission System switch plant in Hradec near Kadaň Obr. 3 Elektrárna ČEZ Dětmarovice: a) ochrana nového a sanovaného komína ochranným systémem Emcecolorflex, b) ochrana sanovaných vnějších povrchů chladicích věží ochranným systémem Emcecolorflex, c) ochrana vnitřního povrchu chladicí věže polyuretanovým nátěrem MC-DUR VS-PUR (v horní třetině) a epoxidovým nátěrem MC-DUR VS (v dolní části) Fig. 3 Czech Power Engineering Company (ČEZ) power plant Dětmarovice: a) protection of a new chimney and a rehabilitated one using the Emcecolorflex protection system, b) protection of rehabilitated external surfaces of cooling towers using the Emcecolorflex protection system, c) protection of the internal surface of a cooling tower using polyurethane coating MC-DUR VS-PUR (in the upper third) and epoxy coat MC-DUR VS (in the lower part) Obr. 4 Sanace a ochrana vnějších povrchů jaderné elektrárny ČEZ Temelín ochranným systémem Emcecolorflex Fig. 4 Rehabilitation and protection of external surfaces of the nuclear power station ČEZ Temelín using the Emcecolorflex protection system

1

30


3/2009

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y

3a

je ztrátu alkality betonu, a tím udrží jeho schopnost chránit ocelovou výztuž proti korozi. Tomuto nebezpečí jsou vystaveny zejména subtilní konstrukce s malým krytím výztuže. Mimořádný význam má difuzní odpor sanačního a ochranného systému pro vodní páry. Pro některé konstrukce, např. chladicí věže, je tento parametr jedním z nejdůležitějších, protože pro vnitřní povrch je požadován parotěsný ochranný systém a na vnější povrch nátěr s minimálním difuzním odporem, který umožní, aby vodní páry v betonu pod nátěrem nekondenzovaly a nepoškozovaly povrch při mrazech. Přídržnost správkových malt k podkladu je do značné míry ovlivněna přípravou betonového podkladu. Nejenže musí být z povrchu odstraněny všechny nesoudržné částice, které by se mohly oddělit i se správkovou maltou, betonový povrch musí mít také vhodnou, drsnou strukturu. Degradované vrstvy betonu je nutno odstranit do té míry, aby odtrhová pevnost povrchu byla aspoň 1,5 MPa. Přídržnost správkových malt na správně připraveném podkladu potom snadno přesahuje často uváděnou minimální hodnotu 1,5 MPa. Pro elastické ochranné nátěry postačují nižší hodnoty, např. v Rakousku se považuje postačující hodnota 0,4 MPa, v našich prováděcích podmínkách je často uváděna hodnota 0,8 MPa. Dobrý penetrační nátěr pod ochranným nátěrem značně zvýší přídržnost k podkladu tím, že eliminuje případné nedostatky správné přípravy podkladu pod ochranný systém. Betonové povrchy bývají často poškozeny smršťovacími trhlinkami, které jsou při změnách teplot aktivní a při ochra-

3b

3c

4


3/2009

31



ně povrchu běžným nátěrem se prokopírují a není zajištěna celistvost povrchu. Vhodnou volbou ochranného systému, se schopností překlenout trhlinky v povrchu, je možno zajistit těsnost povrchu a zabránit vnikání vody a dalších chemických látek (solí) do betonu. Neméně důležitou funkcí ochranných systémů je jejich estetický vzhled. Nejen barevnost nátěru, ale i struktura povrchu hraje důležitou roli pro celkový dojem sanovaných povrchů. Proto je vhodné použít správkové malty s plynulou křivkou zrnitosti, jemné stěrky na PCC-bázi, elastické disperzní stěrky na akrylátové bázi a ochranné strukturované systémy, které skryjí nedostatky v přípravě rovnoměrné struktury podkladu. Je ještě mnoho dalších specifických požadavků na správkové a ochranné systémy povrchu, které závisí na konkrétní funkci konstrukce, např. členění zón ochrany vysokých komínů na odsířené spaliny, záchytné jímky, chladicí věže apod. Často je významným požadavkem jednoduché

zpracování správkových malt ručně, nebo strojním nástřikem při větších plochách. V neposlední řadě je při výběru materiálů nutno brát ohled na požadovanou životnost sanační úpravy. P Ř Í P R AVA

POVRCHU POD OCHRANNÉ

SYSTÉ MY

Pro všechny systémy povrchové ochrany betonů je nejdůležitější správně připravený podklad. Zvláště důležitá je jeho jednotná struktura. Jestliže chceme docílit kvalitní, celistvý ochranný povlak, podklad musí být bez lunkrů, pórů, trhlinek, nesoudržných hnízd, výstupků a ostrých hran. Správkové malty zpravidla nenanášíme celoplošně, ale vyspravují se pouze lokální poškození. Správkové PCC malty s plynulou křivkou zrnitosti lze upravit tak, že už není nutno je stěrkovat jemnou PCC stěrkou. Ale otryskaný betonový povrch bez reprofilace vykazuje mnoho lunkrů a jamek, které je nutno zatřít jemnou PCC stěrkou, nebo plněnou elastickou akrylátovou stěrkou. Výhodou disperzní akrylátové stěrky je

její snadné nanášení, schopnost překlenout trhlinky v podkladu, bez nutnosti ochrany povrchu proti rychlému vysychání a možnost nanášet barevný elastický disperzní ochranný nátěr bez penetrace. Pro ošetření sanovaného, nebo stěrkovaného povrchu PCC maltami lze použít ochranné systémy používané pro ošetření čerstvých betonů při technologii tažených konstrukcí (MC-702 transparentní, nebo šedý), nebo přímo ochranné disperzní akrylátové systémy (Betonfair, nebo Emcecolorflex). I čerstvé povrchy, které je nutno chránit epoxidovými, nebo polyuretanovými nátěry, je možno ošetřit epoxidovou penetrací, snášenlivou s čerstvým, vlhkým betonovým povrchem (MC-DUR 1277 WV, MC-DUR 1177 WV-A). Zvláště kvalitního vystěrkování betonového podkladu docílíme použitím jemné epoxi-cementové stěrky (Zentrifix EC 6). Její velkou předností je nenáročnost na ošetření čerstvé vrstvy proti rychlému vysychání, rychlá a snadná přetíratelnost ochrannými systémy na epoxido-

5

6

7

32


3/2009

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y vé a polyuretanové bázi a schopnost eliminovat osmotické projevy paronepropustných nátěrových systémů a stěrek na betonovém podkladu ohroženém pronikáním vlhkosti z rubové strany. Pro některé typy konstrukcí, jako je komínová hlava chráněná chemicky vysoce odolnými epoxidovými nátěry nebo záchytné jímky a podlahy chráněné paronepropustnými stěrkami, je použití epoxi-cementové stěrky nezbytností. Zvláštní místo má mezi stěrkami pro ochranu povrchů jemná elastická stěrka (Zentrifix F 92). Vytváří dostatečně pružný povrch se schopností překlenout trhlinky v podkladu. Má vynikající protikarbonatační schopnosti, které lze využít zejména u konstrukcí s nízkým krytím výztuže. V kombinaci s elastickým disperzním akrylátovým ochranným nátěrem tvoří dokonalou ochranu betonových konstrukcí proti nejrůznějším vlivům (ochrana mostních říms a betonových svodidel proti působení rozmrazovacích solí). Odolnost elastické stěrky proti ropným produktům a její dostatečná paropropustnost se s úspěchem využívá pro ochranu záchytných jímek ropných produktů, izolací betonových střech apod. DRUHY

S P R ÁV K O V Ý C H

A OC H R AN NÝC H SYSTÉ M Ů

Pro reprofilaci betonových povrchů se v současnosti používají téměř výhradně jednosložkové polymercementové (PCC) správkové malty pro tloušťku vrstvy do 50 mm, v některých případech lokálně až 100 mm. Nanáší se většinou ručně, ale pro sanaci větších rozsahů je lze stříkat čerpadlem na maltu jako mokrý, nebo suchý torkret (např. Zentrifix GM 25, Nafufill KM 250, Nafufill GTS).

8

Jemné malty a stěrky jsou také na PCC bázi, ale se zrnitostí do 1 mm se nanáší do tloušťky vrstvy ca 10 mm (Nafufill KM 103 a 110). Pro zatření pórů a lunkrů v povrchu se začínají prosazovat disperzní elastické stěrky na akrylátové bázi (Zentricryl GS 2000, Zentricryl RBS). Jejich významnou předností je jednoduchý způsob zpracování, bez nutnosti ošetření čerstvé vrstvy proti rychlému vysychání. Tvoří dobrý podklad pro následné ochranné systémy, bez nutnosti použít penetrační nátěr. Nátěrové systémy, používané pro ochranu sanovaných betonových konstrukcí, je praktické dělit podle základní materiálové báze ochranného nátěru, ze které vyplývají základní vlastnosti nátěrového systému: • V současnosti zřejmě nejrozšířenější nátěry na ochranu betonových povrchů jsou na akrylátové bázi, vyznačující se dobrou odolností proti povětrnostním vlivům. Doposud se využívají praktické vlastnosti rozpouštědlových nátěrů, ale na významu nabývá použití disperzních, ekologicky výhodnějších, nátěrů. Po vytvrdnutí můžou být tvrdé (Betonflair W), nebo elastické, se schopností překlenout smršťovací trhlinky v betonovém podkladu a vytvořit tak celistvý ochranný systém, odolný povětrnostním vlivům a karbonataci betonu (Emcecolorflex). • Pro náročnější požadavky na ochranný systém, s odolností proti chemickým a mechanickým vlivům se používají ochranné systémy na epoxidové nebo polyuretanové bázi (MC-DUR 1800 TX, MC-DUR VS, MC-DUR VS-PUR). Uplatňují se při ochraně hlav komínů pro odsířené spaliny, chladicí věže, záchytné jímky apod. Většina ochranných systémů se skládá z několika vrstev jednotlivých nátěrů. Velmi důležitou roli pro dokonalou přídržnost povlaku k podkladu plní penetrační nátěr. Nevytváří zpravidla měřitelnou vrstvu nátěru, ale zajistí dokonalé ukotvení následných vrstev k podkladu tím, že částečně vsákne do podkladu, částečně jej zpevní a eliminuje nedostatky při přípravě podkladu. Nanášení ochranných nátěrů se na menších plochách provádí válečkem, větší plochy, jako jsou chladicí věže, sila apod., se stříkají vysokotlakou airess-pumpou. Omezujícím faktorem bývá pouze minimální teplota pro nanášení, která nemá klesnout pod +5 °C, maximální relativ-


3/2009

ní vlhkost vzduchu, která nemá překročit 85 %, a odstup od rosného bodu aspoň 3 K. Tyto omezující podmínky pro nanášení mohou ovlivnit vysychání disperzních nátěrových hmot, reakci dvousložkových epoxidů a jejich přídržnost k podkladu. Také prudký déšť může poškodit čerstvě nanesený nátěr. Proto volíme pro aplikaci vhodné počasí, nebo musíme zajistit ochranu čerstvého nátěru zakrytím. Z ÁV Ě R Přestože se i v současnosti některé nové betonové povrchy ochrannými nátěry nechrání, sanované betonové povrchy se ochranným systémem musí opatřit v každém případě. Vhodným ochranným systémem docílíme požadované životnosti sanačního opatření a vhodným barevným ztvárněním může i stará betonová konstrukce dostat nejen nový kabát, ale i novou, často nečekanou tvář. Fotografie: 1 – firma Makovský & partneři, s. r. o., 2 až 8 – archív autora Ing. Radomír Šotola Protection Technologies MC-Bauchemie, s. r. o. Průmyslová zóna Sever Skandinávská 990, 267 53 Žebrák tel.: 311 545 155, 602 207 013 fax: 311 537 118 [email protected] www.mc-bauchemie.cz

Obr. 5 Sanace a ochrana 300 m vysokého komína elektrárny ČEZ Chvaletice ochranným systémem Emcecolorflex Fig. 5 Rehabilitation and protection of a 300 m high chimney of ČEZ Chvaletice using the Emcecolorflex protection system Obr. 6 Ochrana vnitřního povrchu prefabrikovaných záchytných jímek Dywidag epoxidovým nátěrem MC-DUR 1277 WV a MC DUR VS Fig. 6 Protection of the internal surface of prefabricated storage cofferdams Dywidag using epoxy coating MC-DUR 1277 WV and MC DUR VS Obr. 7 Sanovaná stěna v rozvodně ČEPS Hradec u Kadaně s nátěrem Emcecolorflex Fig. 7 Rehabilitated wall in a Czech Power Transmission System switching plant, Hradec near Kadaň using Emcecolorflex coating Obr. 8 Sanace pilíře jeřábové dráhy v Prefě Dywidag Lysá nad Labem PCC maltami Nafufill Fig. 8 Rehabilitation of a pillar of the craneway in Prefa Dywidag Lysá nad Labem using PCC mortars Nafufill

33



INJEKTÁŽ TRHLIN A DUTIN V BETONU – ČÁST 1: VLASTNOSTI BETONU A INJEKTÁŽNÍ TECHNIKY INJECTION OF CRACKS AND VOIDS IN CONCRETE PA RT 1: P R O P E RT I E S O F C O N C R E T E A N D I N J E C T I O N TECHNOLOGY H O LG E R G R A E V E I přes dokonalé provádění stavebních prací se u betonové stavební konstrukce nelze vyvarovat neplánované tvorbě trhlin – na rozdíl od dutin, které vznikají při betonáži a jsou přímým důsledkem chybného provádění. Příspěvek je věnován popisu trhlin i dutin, jejich zjišťování v konstrukci a jejich utěsňování injektáží přes pakry. Despite perfect construction technology, building structures tend to develop unplanned cracks, in contrast to voids arising during concreting that ensue from faulty construction technology. This paper describes both the cracks and the voids, their detection in the structure and packing by injection using packers. Vysoká pevnost, dobrá tvárnost a hospodárnost činí z betonu dominantní stavební materiál pro stavební konstrukce s mimořádnou funkčností. Je třeba si však všimnout jedné zvláštnosti tohoto univerzálního stavebního materiálu – beton může praskat. Jelikož lze fakto-

ry specifické pro pokládku betonu, jako je uvolňující se hydratační teplo a vnější teplotní vlivy, ve fázi plánování jen obtížně zohlednit, je vznik trhlin nevyhnutelný. Trhliny se mohou vyskytnout v betonu jakéhokoliv stáří. Naproti tomu dutiny vznikají při betonáži a jsou přímým důsledkem chybného provádění. Ve stavební praxi patří lokální injektáž trhlin a dutin k běžným činnostem spojeným s betonem. Úspěšné použití injektážních systémů vyžaduje, abychom se hlouběji zabývali vlastnostmi stavebních hmot a injektážními technologiemi. TRHLINY V BETONU Betonový stavební dílec nelze z hlediska efektivnosti nákladů vyrobit zcela bez trhlin. Vynucené namáhání stavební konstrukce účinkem zatížení nelze ve fázi plánování zcela stanovit. Zohledňované předpoklady se mohou měnit. Proto v praxi nejde o zabránění trhlinám, nýbrž o jejich omezení na neškodnou dimenzi, šířku. Základem navrhování železobetonu je kombinace všech možných vlivů. Matematické hodnocení však nedovolu-

Tab. 1 Druhy trhlin Tab. 1 Types of cracks Druhy trhlin v betonu vzhledem k průřezu stavebního dílce Hloubka trhliny < průřez stavebního dílce Hloubka trhliny > průřez stavebního dílce

je žádnou „exaktní“ předpověď a omezení šířky trhlin. Trhliny se v betonu mohou tvořit již v prvních dnech po betonáži, jestliže vzniklým hydratačním teplem a ochlazením povrchu dochází k vlastnímu pnutí. Slabinami v homogenní betonové struktuře jsou například pracovní spáry, které k vzniku trhlin v betonu přispívají. Mikrotrhliny, povrchové trhliny nebo dělicí trhliny ovlivňují vlastnosti betonu rozdílně (tab. 1). Mikrotrhliny, které na povrchu betonu není vidět, ovlivňují pevnostní vlastnosti betonu pouze nepatrně. Mohou však i přes svoji malou šířku ≤ 0,01 mm a délku od 50 do 100 mm vést ke dvakrát až třikrát vyšším hodnotám permeability v zóně trhliny, a tím přispívat k prosakování vody betonem. Povrchové trhliny prochází z povrchu konstrukce pouze do minimálních hloubek. Mohou být široké i několik milimetrů. Jejich výskyt v betonové krycí vrstvě má zanedbatelný dopad na nosnost a vodotěsnost (nepropustnost) betonu. Ovšem za určité historie zatěžování je

Obr. 1 Vadná místa a hrubozrnné shluky na betonářských záběrech u stěny tunelu Fig. 1 Faulty spots and coarse-grained clusters in concreting advances on the tunnel wall Obr. 2 Transport vody podél betonářské výztuže u podkladního betonu Obr. 2 Water transport along reinforcement in the ground concrete Obr. 3 Provlhlý beton (opatřený pakry) Fig. 3 Damp concrete (with packers)

mikrotrhliny

dělící trhlina s konstantní šířkou

Obr. 4 Obraz trhlin na stropním podhledu s výraznými charakteristikami Fig. 4 Cracks pattern on the ceiling with striking characteristics Obr. 5 Trhliny na ostění tunelu s různými stavy vlhkosti Fig. 5 Cracks on lining of the tunnel with various states of moisture

povrchové trhliny

dělící trhlina s různou šířkou

Obr. 6 Průběh trhliny z povrchu směrem dovnitř do stěny Fig. 6 Course of a crack from the surface in direction to the inside of the wall Obr. 7 Omezení užívání v průmyslovém zařízení způsobené trhlinami Fig. 7 Limitations in the use of an industrial facility caused by cracks

dělící trhliny (neprocházející celým průřezem)

34

přetlačená dělící trhlina

Obr. 8 Dělicí trhlina způsobená vodou Fig. 8 Dividing crack caused by water


3/2009


1

2

3

4

5

6

7

8


3/2009

35



třeba kriticky zhodnotit ochranu výztuže betonu proti korozi. Dělicí trhliny postihují velké části průřezu stavebního dílce nebo stavební dílec zcela protínají. Tím se přenos síly v betonu přeruší. Prosakování vody je možné přímo nebo nepřímo. Trhliny snižují účinnou tloušťku stavebního dílce, a tím i nosnost a/nebo vodotěsnost betonu. K obnově předpokládaných vlastností betonu musí být trhliny, které přesahují přípustnou míru, uzavřeny. Za přípustné se obecně považují trhliny o šířce do 0,3 mm a pro stavební objekty s vyšší expozicí namáhání trhliny o šířce 0,2 mm a menší. DUTINY V BETONU Dutiny jsou vadnými místy ve struktuře stavebního materiálu vznikající během betonáže. Je třeba je vyvozovat z nevhodného složení betonu, příliš velkých výšek dopadání čerstvého betonu do bednění, nedostatečného zhutnění nebo podobných vlivů. Obr. 1 ukazuje souvislost mezi betonářskými záběry a vznikem štěrkových hnízd. Na této stavbě tunelu bylo příčinou poruch použití nevhodného kameniva z blízkého okolí stavby. Betonová směs s nevhodným tvarem zrn kameniva se špatně zhutňovala. Nehomogenní beton se může vyskytovat i na styčných plochách s výztuží. Kvůli těsně uložené výztuži, vibraci výztuže při zhutňování betonu, sedání čerstvého betonu nebo podobným vlivům může dojít ke ztrátě spojení mezi ocelí a betonem. Na obr. 2 je jasně vidět transport vody podél betonářské výztuže v podkladní betonové desce dopravní stavby. Dutiny vzniklé při výstavbě se obecně vyskytují jen v omezeném prostoru. S rostoucím rozpínáním dovolují vodě, aby se její prostup konstrukcí zvyšoval, takže lze pozorovat velké provlhlé plochy (obr. 3). ZJ IŠŤOVÁN Í TR H LI N A DUTI N Utěsňující injektáž trhlin a dutin propouštějících vodu vyžaduje od injektážních systémů využití jejich maximálních možností. Plánování a provádění sanačních prací musí být realizováno odborným způsobem a s ohledem na specifické podmínky dané situace. Při plánování injektáže na konkrétním objektu je třeba stanovit: • cíl • druh výplně • injektážní tlak 36

• uspořádání pakrů • množství výplně • vliv na okolní prostředí K posouzení propustnosti betonových konstrukcí způsobené trhlinami je důležité znát kromě příčiny vzniku trhlin i určité charakteristiky trhliny. Sem patří: • šířka trhliny • hloubka trhliny (zahrnuje druh trhliny) • průběh trhliny • změna šířky trhliny (krátkodobá, denní, dlouhodobá) • stav trhliny (zejména stav vlhkosti) • předchozí opatření • přístupnost Charakteristiky trhliny lze částečně zjistit vizuálně. Podhled stropní konstrukce na obr. 4, který je shora vystaven pouze povětrnostním vlivům, vykazuje síť dělicích trhlin. Lze rozpoznat koncentraci trhlin. Šířka trhlin je evidentně minimální. Protékání trhlin vedoucích čas od času vodu lze vyloučit stejně jako změnu šířky trhlin, a to vzhledem k tvorbě stalaktitů, které by se v případě trvalého zatížení trhlin vodou nebo při pohybech trhlin neměly šanci vytvořit. Příčinou tvorby trhlin byla zátěž z opěrné konstrukce nad deskou. Oprava popraskaného stropu této ochranné konstrukce není nutná, protože není ohrožena stabilita (minimální šířka trhlin, bez stop koroze, nezávadný scénář expozice). Jinak by bylo třeba hodnotit situaci, kdyby se jednalo o střechu parkovacího domu, kde se s vodou dostávají do betonu i chloridy. Další příklad ukazuje trhlinu na ostění tunelu, kterou protéká voda (obr. 5). Pravděpodobně došlo k deformacím vícevrstvého stavebního objektu. Tahová napětí z neplánované kombinace vlivů zatížení nedokázala výztuž převzít a rozdělit. Injektážní opatření k vytvoření smluvně přislíbených vlastností betonové stavby byla nutná, aby se stavební objekt dodatečně utěsnil. Trhliny viditelné na povrchu nemají pravoúhlý průběh směrem do hloubky. Jak ukázal odběr vzorku jádrovým odvrtem, mají trhliny v hloubce neočekávaný průběh (obr. 6). Uspořádání pakrů muselo být přizpůsobeno průběhu trhlin. Obr. 7 dokumentuje průmyslový objekt, pro který byl převzat prováděcí projekt z analogického objektu. Zvláštnosti základové půdy však nebyly na novém místě výstavby dostatečně zohledněny. Důsledkem byla silná tvorba trhlin ve stěně a na podlaze. Lze zřetelně rozpoznat

stopy průniku vody. Pravidelně se opakující trhliny na stěnách ukazují na souvislost s fázemi betonáže. Lze pozorovat korozi výztuže díky rezavým skvrnám na povrchu konstrukce. Zde jsou nutná injektážní opatření k vytvoření vodonepropustné konstrukce (obr. 8). Lokalizace dutin začíná vizuálním posouzením betonového povrchu. Pouze v případě podezření, např. na betonovém povrchu se rýsují provlhlá místa, budou provedena šetření jdoucí do větší hloubky. Porucha struktury materiálu může být zjištěna po odběru jádrových vývrtů a jejich posouzení v laboratoři. Vypovídací schopnost výsledků však zůstává omezena na místo odběru. Dodatečné odběry vzorků vrtného jádra k posouzení poruch ve struktuře betonu a rovněž ke stanovení pevnosti v tlaku by však měly zůstat kvůli svému destruktivnímu účinku omezeny na reprezentativní vzorky. Jako alternativu či doplnění lze provést endoskopické vyšetření přes otvory vrtané menším průměrem. Ze známých zkušebních metod bez destruktivního účinku stojí za zmínku radiolokační a ultrazvuková metoda. Ve stavebnictví se úspěšně používá impulsová radiolokace pro zjišťování struktur železobetonu. Takto lze v mnohých případech lokalizovat vadná místa, například štěrková hnízda. Rovněž lze určit závady ve zhutnění na značně provlhlých stavebních dílcích s hustě uloženou výztuží pomocí ultrazvukové metody. Protože radiolokační metoda stejně jako ultrazvuková metoda jsou nepřímými metodami měření, je nutná kalibrace výsledků cíleným dodatečným odběrem vzorků vrtného jádra. Při zjišťování dutin by měly být vyjasněny tyto charakteristiky: • poloha a rozměry • průchodnost pro výplňový materiál • stav (zejména stav vlhkosti) • předchozí provedená opatření Způsob a rozsah šetření se řídí aplikačními cíli výplně. Beton bohatý na dutiny lze injektovat pouze tehdy, když dutiny vykazují velkou míru průchodnosti, propojenosti. Průchodnost se vztahuje na injektáž, zejména na chování při šíření injektážního prostředku ve stavebním dílci. Dutiny musí vykazovat dostatečnou průchodnost jako cesty pro transport injektážního prostředku. Jsou-li spojeny pouze nejjemnějšími kapilárami, které neumož-


3/2009

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y ňují injektážním prostředkům dostatečný rádius šíření, nebude injektáž úspěšná. V těchto případech je třeba prověřit jako alternativu účinnou injektáž do základové půdy za rubem stavebního dílce. I N J E K TÁ Ž T R H L I N P Ř E S PA K RY Injektážemi označujeme naprosto srozumitelně metody, pomocí kterých je injektážní materiál pod tlakem vpraven do stavebního dílce. Rozlišujeme nízkotlakou injektáž s injektážním tlakem do 1 MPa a vysokotlakou injektáž s injektážním tlakem až několik desítek megapascalů. Pro injektáž proti vodě je zpravidla nutný vysoký injektážní tlak. Přitom nesmí být překročena tahová pevnost betonu, aby se zabránilo poškození betonové struktury. V zásadě platí, že nejlepších výsledků plnění lze dosáhnout delšími časy injektování při nízkém tlaku. Jako vysokotlaké injektážní zařízení se používají pístové a membránové pumpy, které pracují buď na jednosložkovém (1-K-pumpa, obr. 9) nebo dvousložkovém principu (2-K-pumpa, obr. 10). Před injektáží jednosložkovou pumpou se složky injektážního prostředku smíchají a poté se zpracovávají pumpou během doby zpracování dané reaktivitou prostředků. U dvousložkové pumpy se jednotlivé složky injektážního materiálu nasávají a dopravují přes pumpu odděleně, teprve krátce před jejich výstupem z injektážní pistole dojde k jejich smíchání (obr. 11). Přístup k trhlině či stavebnímu dílci a připojení injektážní pumpy zajišťují lepené nebo vrtané pakry. Lepené pakry se lepí nad trhlinu a celá oblast mezi pakry se dočasně povrchově zatěsní. Lepené pakry mohou být kovové nebo plastové. Rozhodující význam pro úspěch má lepený spoj mezi pakrem a stavebním dílcem. Závisí na odtrhové pevnosti betonu, vlastní pevnosti betonu a vlastnostech lepidla. Lepené pakry odolávají injektážnímu tlaku cca 5 až 6 MPa. V závislosti na šíření injektážního materiálu v trhlině se lepené pakry umisťují ve vzdálenosti rovnající se hloubce trhliny přímo na povrch probíhající trhliny (obr. 12). Vrtané pakry se ukotvují ve vyvrtaných otvorech mechanicky. Potřebné vyvrtané otvory fungují jako injektážní kanály, které kříží injektovanou trhlinu. Běží-li vyvrtané kanály k trhlině pod úhlem 45° a odpovídá-li jejich vzdálenost od trhliny přibližně

9 Obr. 9 Jednosložková injektážní pumpa MC-I 500 Fig. 9 One-part grouting pump MC-I 500

10 11

Obr. 10 Dvousložková injektážní pumpa MC-I 700 Fig. 10 Two-part grouting pump MC-I 700 Obr. 11 Principy jednosložkových a dvousložkových pump Fig. 11 Principles of one- and two-part pumps

poloviční hloubce trhliny, lze se domnívat, že trhlina bude s dostatečnou jistotou zasažena v polovině své hloubky. Vzájemná vzdálenost vyvrtaných kanálů má rovněž odpovídat polovině hloubky trhliny. Střídavým uspořádáním lze zachytit i stupňovitě uspořádané trhliny (obr. 13). Dle zkušeností je třeba tyto principy omezit na stavební dílce s tloušťkou do 600 mm. S narůstající šířkou trhliny jsou však možné i větší hloubky průniku. Většinou se používají vrtané pakry, které


3/2009

se ukotvují rozpínáním těsnící gumy pevně a těsně ve vyvrtaném kanálu. Tento druh pakrů poskytuje i při vysokém injektážním tlaku dostatečnou funkční bezpečnost. Jiným druhem vrtaných pakrů jsou narážecí (natloukací) pakry. Tyto pakry se zarážejí do vyvrtaných otvorů. Průměr vyvrtaného otvoru musí být menší než vnější průměr narážecího pakru. Pakry se při zaražení díky své deformaci a třecímu odporu zakotví ve vyvrtaném otvoru. Při špatném zakotvení, například v nerov37

M AT E R I Á LY SCIENCE

A AND

TECHNOLOGIE RESEARCH

Literatura: [1] ČSN EN 1504-5: Výrobky a systémy pro ochranu a opravy betonových konstrukcí, Definice, požadavky, kontrola kvality a hodnocení shody – Část 5. Injektáž betonu Obr. 12 Uspořádání lepených pakrů u dělicí trhliny Fig. 12 Arrangement of adhesion packers close to the dividing crack Obr. 13 Uspořádání vrtaných pakrů u dělicí trhliny Fig. 13 Arrangement of drilling packers close to the dividing crack Obr. 14 Principiální uspořádání vrtaných pakrů v rastru Fig. 14 Principal arrangement of drilling packers in the grid

12

13

14

38

noměrně vytvarovaném otvoru, může dojít vlivem vysokého injektážního tlaku k náhlému selhání pakrů. Povrchové dočasné zatěsnění trhlin je nutné, jestliže existuje nebezpečí, že by injektážní materiál mohl ze stavebního dílce vytékat. Pro princip injektáže pomocí lepených pakrů je dočasné povrchové zatěsnění trhlin nutné vždy. Injektáž se v zásadě provádí přes plnící maznice pakrů zdola nahoru nebo při horizontálním průběhu jednosměrně tak dlouho, dokud z vedlejšího pakru nevytéká injektážní materiál, dokud není spotřebováno plánované množství nebo není dosaženo maximálního přípustného injektážního tlaku. Výtok materiálu z vedlejšího pakru ukazuje na šíření se plnícího materiálu stavebním dílcem. Proces injektáže sestává z hlavní injektáže a dodatečné injektáže (doinjektáž) během doby zpracování injektážního materiálu. Dodatečná injektáž je nutná k tomu, aby se doplnil materiál, který vnikl do kapilárního systému betonu nebo nekontrolovaně odtekl. Jestliže se při utěsňující injektáži proti tlakové vodě může ještě nevytvrzený injektážní materiál vyplavovat, je nutné jeho rychlé vytvrzení případně v kombinaci s opatřeními na snížení tlaku vody. Takovým opatřením je např. předinjektáž trhliny pomocí rychle pěnících pryskyřic před samotným utěsněním elastomerovými pryskyřicemi. Reakce rozmíchaných injektážních pryskyřic začíná po iniciační době dané složením tvrdidla. Během této doby zůstává tekutost téměř konstantní. Po uplynutí iniciační doby, která trvá u běžných injektážních pryskyřic v závislosti na teplotě několik minut, začíná reakce tvrdnutí se značným nárůstem viskozity. Současně se zhoršuje tekutost. Pro injektáž jednosložkovou injektážní pumpou je proto nutná minimální doba zpracovatelnosti cca 20 min, která je omezena dosažením viskozity 1 000 mPa s. Minerální suspenze vykazují podstatně delší doby zpracování. Během doby zpracovatelnosti v trvání cca 1 až 4 h je však třeba chemicky nebo fyzikálně čelit přirozenému sklonu pojiva k sedání. I N J E K TÁ Ž D U T I N P Ř E S PA K RY Injektáž dutin se v zásadě provádí pomocí vrtaných pakrů. Jejich plošné uspořádání probíhá v rastru rozmístěném nad poškozeným místem (obr. 14). Potřebné

hloubky vyvrtaných otvorů je třeba stanovit dle způsobu poškození a rovněž přizpůsobit danému místu. Injektážní tlak během provádění musí být omezen více než při provádění injektáže trhlin, protože pomocí injektážního materiálu může dojít ke vzniku plošně působícího tlaku ve stavebním dílci. Pokud se použijí reakční pryskyřice, musí být prověřen vliv injektážního materiálu na tuhost stavebního dílce. Injektážní pěny zastavující vodu nejsou příliš vhodné pro injektáž dutin, protože silně brání účinnému zatěsnění dutin nepěnící, trvale těsnou pryskyřicí. Dále je pro průnik materiálu do dutiny předem vyplněné pěnou nutný vysoký injektážní tlak, který může stavební dílec poškodit. Tomu je třeba zabránit. Injektážní materiály, injektážní pumpy a příslušenství se používají stejné jako u injektáže trhlin, přičemž lze obecně upustit od povrchového dočasného zatěsnění. V případě velkého výtoku materiálu z povrchových průsaků lze provést dočasné povrchové zatěsnění. K tomu se přednostně používají minerální hmoty (např. rychle tvrdnoucí rozpínavý cement). SHRNUTÍ I přes dokonalé provádění stavebních prací u betonové stavební konstrukce se nelze vyvarovat neplánované tvorbě trhlin – na rozdíl od dutin. Nato je nepostižitelnost ve stavebnictví příliš rozmanitá. Trhliny a vadná místa nebudou mít za následek žádné škody, jestliže budou dodatečně sanovány a utěsněny injektážními systémy. K dispozici jsou různé druhy injektážních systémů. Základem je výběr injektážního materiálu, který musí trvale opravit a utěsnit poškozenou strukturu stavebního dílce. Informace o výběru a použití injektážních materiálů jsou předmětem druhé části článku. Druhá část příspěvku bude uveřejněna v Beton TKS 4/2009 (pozn. redakce).

Dipl. Ing. Holger Graeve MC-Bauchemie Müller GmbH & Co. KG Am Kruppwald 1-8 46238 Bottrop, Německo tel: +492 041 101 10 [email protected]


3/2009


DOBRÝ

DEN,

zkusme se v tomto čísle časopisu podívat na využívání betonu z pohledu plánovité udržitelné výstavby jako reakce na neplánované klimatické změny. V současné době je všeobecně vnímáno, že klimatické změny mají celosvětový vliv. Sternova zpráva vydaná roku 2007 Mezivládním panelem pro klimatické změny (The Intergovernmental Panel on Climate Change IPCC) zhodnotila roky 1995 až 2006 jako dvanáct nejteplejších let od roku 1850. Jako důkaz jsou předkládány vzestupy hladin moří, snižování sněhové pokrývky hor a dosud trvalého ledu na pólech. Velmi pravděpodobně se vyskytnou častější vlny veder a teplejšího počasí. Sternova zpráva předpokládá, že klimatické změny budou mít vážné důsledky na světovou ekonomiku, jestliže se světové společenství nestihne adaptovat. Za adaptaci nelze však považovat pouze prosté snižování emisí skleníkových plynů, ale i další opatření vedoucí ke zmírňování následků předpokládaných nastupujících změn. Přestože v Evropě samé nejsou klimatické změny zatím výrazné, za jejich projevy lze považovat významné prohlubování srážkových stínů v obvyklých regionech až po náhlé vydatné deště či průtrže způsobující lokální povodně, dále teplejší zimy a sušší letní období a další extrémní projevy počasí. Zda je to trvalá změna podnebí, je ještě obtížné kvalifikovaně říci, nicméně některé projevy počasí jsou již dnes varovné. Jako možný nástroj na postupné zmírňování jednoho ze vstupních činitelů klimatických změn, produkce emisí skleníkových plynů, byl v Evropě zaveden do praxe, řekněme, že zatím spíše administrativní, mechanizmus Kjótského protokolu. Tento administrativní systém přímo reguluje dotčené průmysly, které při své výrobě vypouští oxid uhličitý, a nutí je tyto emise snižovat; zejména v materiálových oborech prostým snižování výroby. Nicméně a hlavně, kromě samotného snižování emisí v období reality klimatických změn se společnost potřebuje chránit a současně adaptovat na podnební projevy v budoucnu. Technická a ekonomická řešení však musí rovněž být celosvětového


charakteru a musí být tedy uplatňována nejen v rozvinutých, ale i dosud rozvojových částech světa. Odborníci předpovídají, že extrémní projevy počasí, např. povodně, vzestup hladin moří či snižování hladin spodních vod, mohou mít nedozírné následky a vliv na společnost. Evropské stavebnictví se v současnosti domnívá, že jednou z možných cest adaptace je i přijímání nových nařízení a norem platných např. pro výstavbu a provoz budov. Beton, jako cementový materiál, bude hrát klíčovou roli v uvažovaném adaptačním a ochranném postupu. Betonové stavby mohou pomoci v boji a ochraně proti zhoubným změnám, trvalým následkům a projevům klimatických změn – tedy chránit lidi, majetek a životní prostředí. Jako robustní a všestranný materiál, beton může poskytnout požadovaný stupeň ochrany proti klimatickým změnám, když se stane obligatorním pro určité části staveb v národních stavebních normových předpisech. Navíc je beton neuvěřitelně trvanlivý. Kvalitně navržené a provedené obytné budovy, školy, nemocnice či přehrady nabízí řešení nejen pro současnost, ale i pro příští generace. Další ochranu beton poskytuje díky značné tepelné setrvačnosti při kombinaci pasivní setrvačné cirkulace vzduchu a vhodné architektury stavby. Veškeré výhody tohoto materiálu je třeba vyhodnotit při přípravě nové evropské legislativy, např. Energy Performance of Buildings Directive (EPBD). Výroba cementu je a vždy bude energeticky náročnou výrobou s výraznou počáteční uhlíkovou stopou (carbon footprint). Nicméně dlouhodobá trvanlivost a ekologická užitečnost cementových výrobků v reálných aplikacích je zúročena ve výrazných energetických a emisních (CO2) úsporách. Beton tak je schopen sehrát strategickou a nezastupitelnou roli při adaptaci na klimatické změny. Ing. Jan Gemrich, Svaz výrobců cementu ČR

3/2009

39



SANACE

BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ – SANAČNÍ SYSTÉM EMACO REPAIR OF CONCRETE STRUCTURES – EMACO REPAIR SYSTEM ADAM KAŠTOVSKÝ Na konkrétním příkladu sanace suterénních betonových konstrukcí v areálu teplárny Karviná je představen sanační systém Emaco. The Emaco repair system is introduced using an example of basement concrete structures located in the Karvina heating plant buildings. Odhaduje se, že přes 50 % ročního rozpočtu stavebnictví v Evropě je použito na opravy a rekonstrukce stávajících kon-

1a

strukcí, budov a zařízení. Tato hodnota bude v budoucnu ještě narůstat, neboť infrastruktura stárne a snižování rozpočtů a omezování zdrojů na nové stavby bude ještě výraznější. Opravy poškozených železobetonových konstrukcí jsou velmi důležitou a nedílnou součástí celého komplexu. Ne jinak tomu je i u popisované sanace betonových konstrukcí v areálu teplárny Karviná. Jedná se o objekt hlavního výrobního bloku, který byl realizován ve třech etapách v průběhu 40., 50. a 60. let. Konstrukční systém objektu je železobeto-

nový skelet, vertikální nosné prvky tvoří železobetonové pilíře, horizontální nosné konstrukce jsou železobetonové stropní desky. Předmětem veškerých prací byly suterénní prostory. PRŮZKUM

A DIAG NOSTI K A

KONSTRUKCÍ

V první fázi bylo provedeno posouzení stávajícího stavu konstrukce vycházející z vizuální prohlídky posuzované části objektu, zjištění rozsahu, míry a určení příčin poškození nosných železobetonových konstrukcí.

1b Obr. 1 a) Původní stav stropní desky a průvlaku, b) hrubá reprofilace sanačního systému, v následné vrstvě obnovení krytí výztuže, c) reprofilované plochy a sjednocující nátěr Fig. 1 a) Floor slab and girder initial condition, b) rough repair system application, renovation of reinforcement coverage in subsequent layer, c) reprofiled areas and unified coat Obr 2

Fig. 2

1c

40

Sloup: a) půdorys, b) původní stav, c) zesílení vložením armatury, d) aplikace sanačního systému do posuvného bednění, e) posuvné bednění po výšce sloupu Column: a) top view, b) initial condition, c) inserted bars reinforcement, d) repair system application into the sliding formwork, e) sliding formwork along the column height


3/2009

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y Vizuální prohlídka Míra narušení dle kategorizace – poškození betonů se vyznačovalo nejčastěji narušením krycí vrstvy betonu, způsobené korozí výztuže. Tento typ poškození byl zjištěn v mnoha místech, kde byly prováděny stavební úpravy, zejména prostupy, které nebyly řádně ošetřeny. Některá místa byla opravena nevhodnou technologií. Ostatní konstrukce byly narušeny trhlinami vlivem přetížení a nerovnoměrných pohybů základů. Vzhledem ke složitým geologickým podmínkám byl v místě dilatací zjištěn svislý posun způsobený nerovnoměrným sedáním jednotlivých dilatačních celků. Zkoušky odebraných vzorků Z výsledků zkoušek na hloubku zkarbonatované vrstvy (tab. 1) byly stanoveny

2a

Zkouška Hloubka karbonatace Pevnost Chemická analýza Obsah cementu v betonu Diferenční termická analýza Alkalicko křemičitá reakce

Sloupy 5 až 60 mm B15 až B35 Portlandský, struskoportlandský cement Min. zjištěná hodnota 240 kg/m3 Beton téměř zkarbonatován, ochrana výztuže nulová Nebyla zjištěna

Průvlaky 25 až 50 mm Portlandský, struskoportlandský cement Beton téměř zkarbonatován, ochrana výztuže nulová Nebyla zjištěna

Tab. 1 Přehled výsledků zkoušek odebraných vzorků Tab. 1 Taken samples tests results overview

hodnoty 5 až 60 mm u sloupů, u trámů a průvlaku byla naměřena hodnota v rozmezí 25 až 50 mm. Značný rozptyl hodnot tloušťky karbonatace byl způsoben rozdílnou kvalitou betonové směsi a kvalitou zpracování jednotlivých konstrukčních celků.

2b

2c

2d BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

Pro zjištění kvality betonů zkouškou pevnosti betonu v tlaku byly provedeny odvrty vzorků. Chemickou analýzou byl na všech vzorcích zjištěn cement portlandského typu, u žádného ze vzorků se neobjevil ani náznak cementu hlinitanového.

2e 3/2009

41

S TAATV EE RB INÁ ÍL YK OA N TS ET CR H M UN KC O EL O G I E M AT E R I A L S

AND

TECHNOLOGY

Diferenční termickou analýzou bylo zjištěno, že beton je téměř zkarbonatován a ochrana výztuže je tak nulová. Provedenými zkouškami nebyla prokázána alkalicko-křemičitá reakce. PŘÍČINY PORUCH K poškození betonových konstrukcí došlo vlivem několika faktorů. Zásadní příčinou byla zatékající voda z technologie, jejíž složení akcelerovalo proces degradace betonu. S tím souvisela zvýšená míra karbonatace betonu (degradovaný beton ochotněji a do větší hloubky reagoval s CO2), jejíž nepříznivé účinky se projevovaly zejména u prvků s malou krycí vrstvou výztuže. Na poškození betonu se rovněž podílely teplotní vlivy (rozsah teplot v objektu) a působení páry unikající z technologického zařízení. Nemalý podíl na stávajícím špatném stavu konstrukcí měla i nedostatečná kontrola a údržba objektů.

Jelikož byl předpoklad plnění funkce konstrukce dalších cca dvacet pět let, bylo nutno zajistit jejich nosnou způsobilost

Sanace železobetonových desek, nosníků a průvlaků Před aplikací sanačního systému bylo nutné připravit podklad konstrukce, což je pro realizaci sanace klíčové. Po mechanickém odstranění nesoudržných krycích betonových vrstev byl povrch otryskán tlakovou vodou, aby byly odstraněny karbonatací degradované vrstvy až na únosný betonový podklad (obr. 1). V dalším pracovním kroku byly ocelovými rotačními kartáči očištěny obnažené výztužné pruty na požadovaný stupeň SA 2,5 a aplikován 3násobný ochranný cementový lokálně pasivační nátěr Emaco Nanocrete AP. V místech značného korozivního úbytku výztužných prutů byla doplněna a provařena

Tab. 2 Technická data – Emaco S20B Tab. 2 Emaco S20B technical data

Tab. 3 Technická data – Emaco S88C Tab. 3 Emaco S88C technical data

N ÁV R H

SANAC E B ETONOV ÝC H

KONSTRUKCÍ

Materiálová báze

Spotřeba Sypná hmotnost Velikost zrna Objemová hmotnost Teplota zpracování Množství vody na 40 kg směsi Přídržnost Pevnost v tlaku po 28 dnech Pevnost v tahu za ohybu po 28 dnech Max.tloušťka při nástřiku 1 vrstvy Spad při nástřiku – zpětný odraz Nanášení (stříkací zařízení)

42

pro požadované období provozu a navrhnout způsob sanace narušených prvků konstrukce. S ohledem na různou míru a způsoby narušení konstrukcí bylo třeba pro jednotlivé případy narušení navrhnout odpovídající způsob sanace. Jednalo se o sanace železobetonových desek, železobetonových nosníků a průvlaků (obr. 1) a sloupů (obr. 2).

Směs cementů, vláken a přísad, neobsahuje azbest. Při zpracování nevzniká zdraví škodlivý silikonový prach. cca 2,1 kg/m2/mm tloušťky vrstvy cca 1,7 kg/dm3 max. 4 mm

Tloušťka vrstvy (pro pracovní krok) Teplota zpracování

- minimální - maximální

Množství záměsové vody (pro pracovní krok)

- minimální - maximální

Doba míchání Doba zrání Doba zpracovatelnosti

cca 2,1 kg/dm3 + 5 až + 30 °C cca 4 až 4,5 l (dle podmínek stavby) min 1,5 MPa min 30 MPa cca 5 MPa cca 10 až 80 mm cca 5 až 10 % (dle způsobu nástřiku) všechny stroje pro suché stříkání

- při + 5 °C - při + 20 °C - při + 30 °C

Spotřeba

Toušťka vrstvy

10 mm 30 mm 40 mm

Teplotní odolnost Mrazuvzdornost Pevnost v odtrhu (po 28dnech) Pevnost v tahu za ohybu (po 28 dnech) Pevnost v tlaku (po 28 dnech) Odolnost povrchu proti působení vody a CHRL Modul pružnosti (dynamický)

10 mm 40 mm +5 až +30 °C 1 kg prášku 25 kg pytel 140 ml 3,5 l 160 ml 4l cca 3 min žádná cca 90 min cca 45 min cca 20 min cca 1,9 kg/m2 suché malty/ mm tloušťky spotřeba vydatnost suché malty 25 kg pytle 19 kg/m2 1,3 m2 57 kg/m2 0,45 m2 76 kg/m2 0,35 m2 -30 až + 80 °C odolná (>100 ASTM c 666) <1,5 MPa 8,5 MPa 55 MPa cca 50 g/m2 po 150 cyklech 29 000 MPa

armatura. Po přípravě bylo možno přistoupit k reprofilačním pracem a navrátit tak betonovým konstrukcím původní tvar. Jelikož sanační systém Emaco je aplikovatelný bez adhezních můstků, lze ušetřit jeden pracovní krok, a tedy nemalé finanční prostředky a zároveň získat časovou úsporu. Před aplikací hrubé reprofilační hmoty Emaco S88C je nutné pouze zabezpečit důkladné provlhčení podkladu a v době aplikace malt udržovat podklad matně vlhký. Sanační maltu Emaco S88C lze aplikovat v jednom pracovním kroku při tloušťce 10 až 40 mm. Na hrubou reprofilaci byla nanesena jemná reprofilační malta Emaco R305 s obdobnými požadavky na přípravu podkladu. Sanovaná konstrukce byla dále plošně ošetřena nízkoviskózním inhibitorem koroze Protectosil CIT, který penetruje do hloubky konstrukce a zastavuje aktivní korozi ve výztužných prvcích, které nebyly přístupné pro lokální pasivaci výztužných prutů. Reprofilace byla dokončena ochranným protiimisním sjednocujícím nátěrem Masterseal 367. Sanace železobetonových sloupů Protože sloupy byly ze všech konstrukcí zasaženy nepříznivými vlivy nejvíce a projevila se u nich nejvyšší míra karbonatace, byl navržen systém sanace s použitím sanační cementové směsi Emaco S20B. Jedná se o materiál určený pro suché stříkání na mostech a inženýrských objektech s obsahem PP vláken. Aplikaci systému předcházela opět důkladná příprava povrchu, otryskání, zesílení konstrukce a řádné provlhčení (obr. 2). Z důvodu stísněných prostor byl pro provádění navržen systém lití do posuvného bednění po výšce sloupu místo aplikace stříkaných betonů. Celý pracovní postup byl rozdělen do tří kroků po výšce sloupu a každý pracovní krok byl z důvodu technologické přestávky pro tuhnutí směsi přerušen na 24 h. Po zesílení konstrukce byl každý sloup celoplošně nastříkán inhibitorem koroze a natřen ochranným sjednocujícím nátěrem. TECHNICKÉ

P O Ž A D AV K Y

N A V Ý R O B K Y A H M OT Y P R O S A N AC E BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ

Hmoty a výrobky určené k opravě betonových konstrukcí musejí splňovat základní požadavky ověřené kontrolními zkouškami. Vlastnosti těchto materiálů závise-


3/2009

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y jí především na tom, jde-li o reprofilační hmoty, nebo o povlaky a nátěry. Hmoty pro opravu betonových povrchů a vrstev (reprofilační hmoty) nezatížených provozem vyžadují: • soudržnost jednotlivých vrstev hmot pro opravy podle ČSN EN 1504-3, • odolnost proti působení chemických rozmrazovacích látek (CHRL), • pevnost v tlaku – min. 30 MPa pro opravy nosných prvků, min. 25 MPa pro opravy ostatních konstrukčních částí, • pasivační účinek na ocel (pH > 11), • min. objemová hmotnost hmoty po vytvrdnutí 1 800 kg/m3, • vodotěsnost hmot pro opravy podle ČSN P ENV 206, • hmoty pro opravy nesmějí být při zrání ani po vytvrzení náchylné ke vzniku trhlin, • variační koeficient souboru hodnot objemových hmotností zkušebních těles zhotovených z jednoho druhu hmoty pro jeden objekt musí být větší než 4 %,

• variační koeficient souboru pevností v tlaku správkových hmot na jednom objektu musí být menší než 15 %, • pevnost v tahu za ohybu musí být větší než 5,5 MPa, • smršťování během tvrdnutí nesmí překročit hodnotu 0,5 %, • koeficient délkové teplotní roztažnosti může být maximálně 14.10-6, • statický modul pružnosti musí být menší než 30 GPa, není-li stanovena pro konkrétní případ hodnota vyšší (doložena výpočtem). Z ÁV Ě R Základem úspěchu v oblasti sanací betonových konstrukcí je správná volba sanačního systému v návaznosti na provedenou diagnostiku, průzkum stávající konstrukce spolu s identifikací příčin poruch a jejich maximální eliminací optimálním návrhem a kvalitou provedení. Uvedený sanační systém splňuje požadavky norem a technických předpisů pro sanace betonových konstrukcí jak v oblasti pozemní-

ho stavitelství, tak i v oblastech dopravních, vodohospodářských a inženýrských staveb. V popsaném případě došlo k vzájemné synchronizaci uvedených aspektů a výsledkem je kvalitně provedená sanace, která zaručuje plnohodnotnou funkčnost prostor po několik dalších desetiletí. Stavba Zpracovatel stavebně technického průzkumu Zpracovatel odborného posudku a návrhu technologie sanace Zhotovitel Dodavatel stavebních hmot Termín zahájení Termín dokončení

Sanace železobetonových konstrukcí, stropů a sloupů na TČA GEMA, s. r. o., Praha, Ing. Tomáš Hrabě Ing. Karel Kubečka, Ph.D. AmpluServis, a. s. BASF Stavební hmoty ČR, s. r. o. červenec 2006 prosinec 2008

Ing. Adam Kaštovský BASF Stavební hmoty Česká republika, s. r. o.

EMACO® NanoCrete

Nanotechnologie pro snadné a účinné opravy betonů dle EN 1504 - část 9

BASF Stavební hmoty Česká republika s.r.o., K Májovu 1244, 537 01 Chrudim tel.: 469 607 111, fax: 469 607 112, email: [email protected], www.basf-sh.cz


3/2009

43

VĚDA

A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

PROBLEMATIKA

STANOVENÍ PEVNOSTI BETONU NÁDRŽÍ MEASURING STRENGTH OF CONCRETE IN WATER RESERVOIRS J I Ř Í H A B A R TA , A N T O N Í N V Y K Y D A L Nedokonalé provedení stavebně technického průzkumu pro stanovení pevnosti betonu může nepříznivě ovlivnit projekt a provedení sanace. Příspěvek předkládá poznatky z provedených průzkumů. Inadequate technical investigation when measuring concrete strength may have adverse effects on the renovation project and the renovation itself. This paper describes observations from the tests. Během sanačních prací nastává občas situace, kdy se nedaří provést předúpravu povrchu betonu tak, jak předpokládal projekt a jak to vyžadují technické podmínky pro použití sanačních materiálů. Důvodem pro tuto nepříjemnou situaci může být nedokonale provedený průzkum. Například materiálové vlastnosti jsou stanoveny jen v jedné pohodlně přístupné úrovni. Anebo jsou podklady pro projekt sanace odvozeny z původní pro-

jektové dokumentace stavby bez ověření jejich skutečných hodnot. Pro zjištění, jaký skutečný vliv takový postup má, byl proveden informativní průzkum pevností betonu usazovací nádrže v čistírně odpadních vod. Obdélníková nádrž měla půdorysné rozměry 6 x 23 m. Výška stěny byla 3,45 m. Vnitřní povrch nádrže byl očištěný, připravený pro sanační práce. Vizuální prohlídka neindikovala žádné poruchy, povrch betonu byl homogenní bez hnízd, stejnorodý. Pro stanovení pevností bylo na betonu nádrže upraveno čtyřicet zkušebních míst. Úprava zkušebních míst, měření i vyhodnocení byla provedena podle ČSN 73 1373. Pro měření byl použit přístroj Schmidt typu N. Zkušební místa byla v deseti svislých řezech – vždy dva na kratších stranách nádrže a tři na delších stranách nádrže. Jsou dále označeny 1, 2 až 10. Na každém řezu byla čtyři zkušební místa ve výškách nade dnem nádrže 0,5 m (A), 1,45 m (B), 2,7 m (C)

a 3,45 m (D). Poslední byla na horní ploše stěny, takže toto zkoušení bylo provedeno ve směru shora dolů. Vyhodnocené informativní pevnosti v tlaku byly upřesněny podle zkoušek vývrtů z betonu stěn nádrže. Pro tuto konstrukci byl použitý koeficient upřesnění 0,7. Přehled upřesněných pevností v tlaku získaných z popisovaného měření je uveden v tab. 1. Pro jednotlivé výškové úrovně i pro celou konstrukci byly vyhodnoceny statistické charakteristiky (tab. 2) a z nich byly podle ČSN ISO 13822 vyhodnoceny charakteristické pevnosti. Pro jejich zařazení do pevnostních tříd byla použita kritéria ČSN EN 206-1. Vzhledem k tomu, že vizuálně byl beton hodnocený jako homogenní, je výsledek překvapující. Různé výškové úrovně jsou charakterizovány různými pevnostními třídami. Dokumentují to i dále zpracované histogramy, ze kterých jsou rozdíly pevností v různých výškových úrovních zcela zřejmé (tab. 3).

Tab. 1 Pevnost betonu v tlaku v MPa upřesněné koeficientem 0,700 (upřesněné = násobené) Tab. 1 Strength of concrete in compression in MPa multiplied by coefficient 0.700 Řez D C B A

1 26,46 31,22 37,38 29,54

2 23,52 30,52 37,59 36,75

3 33,32 30,52 35,21 38,22

4 30,87 25,76 32,97 38,71

5 32,62 32,13 33,39 38,15

Tab. 2 Statistické charakteristiky pevnosti betonu v tlaku, pevnostní třídy Tab. 2 Statistic characteristics of concrete strength in compression, strength classes Úroveň průměr [MPa] sm. odch [MPa] min [MPa] max [MPa] počet hodnot kn [1] fck(Rbg) [MPa] pevnostní třída

A 36,25 2,73 29,54 38,71 10 1,92 31 C25/30

B 36,69 2,30 32,97 39,69 10 1,92 32,26 C25/30

C 31,51 2,55 25,76 34,65 10 1,92 26,62 C20/25

D 27,73 3,63 22,05 33,32 10 1,92 20,76 C16/20

ABCD 33,04 4,62 22,05 39,69 40 1,64 25,46 C20/25

Tab. 4 Pevnost betonu v tahu v různých hloubkách Tab. 4 Tensile strength of concrete in various depths Vývrt Povrch Upravený povrch Konec vývrtu

44

1 0,96 MPa -50 mm 0,61 MPa -150 mm 2,37 MPa

2 0,77 MPa -50 mm 0,77 MPa -145 mm 2,28 MPa

3 0,38 MPa -70 mm 1,03 MPa -150 mm 1,69 MPa

6 27,72 32,06 35,77 37,52

7 27,23 30,45 39,69 37,1

8 26,81 34,3 37,31 36,05

9 26,74 34,65 38,22 36,61

10 22,05 33,46 39,34 33,81

Tab. 3 Histogram upřesněných pevností betonu v tlaku v jednotlivých úrovních Tab. 3 Histogram of the specified compressive strengths of concrete at individual levels MPa 38–40 36–38 34–36 32–34 30–32 28–30 26–28 24–26 22–24 4 0,87 MPa -5 mm 2,12 MPa -155 mm 2,05 MPa

A XXX XXXXX X

B XXX XXX XX XX

C

D

XX XXX XXXX

XX X

X XXXXX X XX 5 1,11 MPa -10 mm 0,8 MPa -135 mm 1,45 MPa

6 0,72 MPa -5 mm 1,65 MPa -145 mm 2 MPa


ABCD XXXXXX XXXXXXXX XXXX XXXXXXXX XXXXX X XXXXX X XX 7 0,49 MPa -5 mm 1,62 MPa xx

3/2009

VĚDA SCIENCE

Pro provedení sanace povrchu železobetonové konstrukce jsou důležité pevnosti v tahu povrchových vrstev betonu stanovené obvykle odtrhovými zkouškami. Na výše popsané konstrukci tento parametr i přes rozdíly v pevnostech tlaku vyhověl požadavkům. Na jiných stavbách ale vznikl problém, že ani po opakované úpravě povrchu nedosahovaly výsledky odtrhových zkoušek hodnoty nutné pro navrženou technologii opravy. Takový problém byl sledován na sanovaném vodojemu. Pro jeho objasnění bylo odebráno sedm vývrtů ze stěn nádrže. Odtrhové zkoušky byly na každém vývrtu provedeny na povrchu, obvykle upraveném pro sanaci. Další zkoušky byly provedeny v určité zvolené hloubce pod povrchem stěny. Z vývrtu byla tedy část odřezána a byla provedena další odtrhová zkouška. Třetí zkouška byla provedena na konci každého vývrtu. Tento původně odlomený konec byl řezáním zarovnán a byla na něm provedena odtrhová zkouška. Uvedené výsledky (tab. 4) ukazují, že na polovině vybraných míst není možné dosáhnout požadovanou pevnost v tahu povrchových vrstev ani po odebrání 50 mm betonu, pokud by to bylo proveditelné a možné z hlediska umístění výztužných prutů. Aplikaci opravných malt na povrch takové konstrukce nelze doporučit.

Přitom je možné orientačně ověřit pevnost v tahu povrchových vrstev na vývrtech odebraných pro zkoušky pevnosti betonu v tlaku. Na upraveném čele vývrtu je možné provést odtrhovou zkoušku, porušenou část odříznout a vývrt dále upravit na zkušební vzorek pro zkoušku pevnosti v tlaku (obr. 1). U nádrží se ale často vyskytují poruchy, které je nutno vzít v úvahu a posuzovat samostatně, mimo standardně provedená měření a zkoušky. Nejvýraznější byl případ, kdy horní část nádrže byla poškozena rozpadem betonu působením minerálu ettringit, který vzniká přeměnou cementového tmele (obr. 3 a 4). Někdy je označován jako „cementový bacil“. Způsobí úplný rozpad betonu a řešením je pouze úplné odstranění napadeného betonu a jeho nahrazení novým betonem. Při diagnostice betonových konstrukcí je nutno brát v úvahu i „menší“ poruchy, které se mohou projevovat např. následujícími způsoby: • část stěny je provedena z betonu odlišné barvy – to může a nemusí indikovat jinou pevnost (obr. 5), • porucha u dilatační spáry, kde je beton více namáhán, není-li řešení dilatační spáry správně ošetřeno (obr. 6). Samostatný problém představují vodojemy, které je možné kontrolovat jen

1

3a

AND

A VÝZKUM RESEARCH

výjimečně. Mezi časté poruchy patří: • výztuž trámů, která neměla dostatečné krytí, je napadena korozí (obr. 7), • výluhy mezi stropními panely indikují nefunkční hydroizolaci stropu, který může být poškozený mrazem (obr. 7), • bílé výluhy indikující výskyt trhlin (obr. 8). Z ÁV Ě R Stanovení pevnosti betonu nádrží je nutný podklad pro spolehlivé zpracování projektu sanace objektu. Není vhodné Obr. 1 Ilustrační sestavení terčů a částí vývrtů po odtrhových zkouškách Fig. 1 Illustrative layout of discs and concrete core parts after tear-off tests Obr. 2 Vývrty připravené pro informativní odtrhové zkoušky Fig. 2 Cores prepared for informative tearoff tests Obr. 3 Rozpadající se části betonové konstrukce a), b) Fig. 3 Disintegrating parts of a concrete structure a), b) Obr. 4 Detailní pohled, beton rozpadající se působením ettringitu Fig. 4 Detail of concrete disintegration caused by ettringite

2

3b


4 3/2009

45

VĚDA


5

6

7

8

Obr. 5 Část stěny je provedena z betonu odlišné barvy, to může a nemusí indikovat jinou pevnost Fig. 5 Part of the wall is built from different-colour concrete, that may suggest different strength – but it is not always the case Obr. 6 Častá porucha u dilatační spáry, kde je beton více namáhán, není-li řešení dilatační spáry správně ošetřeno Fig. 6 Frequent deterioration near incorrectly designed construction joints where the concrete is subject to larger stress Obr.7

Fig. 7

Výztuž trámů je napadena korozí, neměla dostatečné krytí, výluhy mezi stropními panely indikují nefunkční hydroizolaci stropu, který může být poškozený mrazem The beam reinforcement without cover is corroded, the leaches between the floor slabs indicate non-functional floor water-proofing (possibly damaged by frost)

Obr. 8 Část stropu vodojemu, bílé výluhy indikují výskyt trhlin Fig. 8 Part of the reservoir ceiling with white leaches indicating cracks

ZA JÍMAVÉ

vycházet jen z vizuálního dojmu, protože zkoušky mohou na rozdíl od něho prokázat poměrně velkou variabilitu hodnot pevností. V extrémních případech je potom nutné v průběhu sanace měnit technologii, a to se projeví negativně nejen v délce času potřebného pro odstavení a sanaci nádrže, ale i ve finančních nákladech. Ing. Jiří Habarta, CSc. Zkoušení a diagnostika staveb Pellicova 5d, 602 00 Brno tel.: 602 136 986, fax: 541 236 943 e-mail: [email protected] Ing. Antonín Vykydal VYKO-stavební, spol. s r. o. Komenského 285/20, 571 01 Moravská Třebová tel.: 603 158 137, fax: 461 318 295 e-mail: [email protected]

INTERNETOVÉ ADRESY

Ve dnech 19. a 20. června proběhne již 12. ročník regaty betonových kanoí v Essenu v Německu. Více podrobností na www.betonkanu-regatta.de. Na stránkách www.maisonradieuse.org můžete navštívit Le Corbusierův „panelák“ La Maison Radieuse dostavěný v roce 1955 v Rezé ve Francii.

46


3/2009

VĚDA SCIENCE

AND

A VÝZKUM RESEARCH

VYUŽITÍ

FYZIKÁLNĚ CHEMICKÝCH METOD PŘI HODNOCENÍ STAVU ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ A NÁVRHU JEJICH SANACE APLLICATION OF PHYSICO-CHEMICAL METHODS FOR EVALUATION OF THE REINFORCED CONCRETE STRUCTURES AND DESIGN OF THEIR RECONSTRUCTION AMOS DUFKA Zkušenosti ze stavební praxe dokazují, že při posuzování a hodnocení stavu železobetonových konstrukcí je i odbornými firmami jednoznačně kladen důraz především na stanovení pevnostních charakteristik betonu, posouzení míry koroze a rozmístění výztuže v hodnocených prvcích. Zjištění těchto údajů je nezbytné pro statické posouzení konstrukce. Z hlediska komplexního posouzení stavu konstrukce jsou ovšem tyto poznatky zcela nedostatečné, a to například proto, že je zcela opomenuto posouzení stavu resp. míry degradace betonu působením chemicky agresivních látek z vnějšího prostředí. Na základě skutečností zjištěných pouze zkouškami pevnostních charakteristik betonu není např. možno relevantním způsobem predikovat další životnost konstrukce. The experience from practice shows that evaluation of reinforced concrete structures is based on detection of strength characteristics of concrete, evaluation of corrosion of steel members etc. Notwithstanding some their aspects are marginalized in many cases even by specialized companies. This approach can lead to misleading or to entirely wrong conclusions in some situations because the influence of aggressive matters from environs is ignored. It is impossible to predict lifetime of the structure without knowledge of the results of physicochemical analyses. Velmi častým požadavkem stavební praxe je zhodnocení reálného stavu železobetonové konstrukce a prognóza její další životnosti. V tomto kontextu má zásadní význam posouzení betonu nejen z hlediska mechanických vlastností, ale též stanovení míry jeho degradace působením agresivních látek z vnějšího prostředí. Z hlediska stavu konstrukce, a především její další životnosti, je jednou z podstatných vlastností betonu schopnost

pasivovat výztuž vůči korozi. Tato schopnost je dána zejména alkalitou cementové matrice (tj. veličinou, jejíž hodnota může v důsledku působení agresivních látek výrazně klesat), případně pronikáním agresivních látek do struktury betonu. Korektní posouzení uvedených jevů je možné pouze na základě souboru fyzikálně-chemických analýz. Využití fyzikálně-chemických metod má nezastupitelnou roli nejen v obdobných případech, ale např. také při zhodnocení dávky pojiva v betonu a míry jeho hydratace. Významnou roli sehrávají fyzikálněchemické analýzy rovněž v oblasti sanace železobetonových konstrukcí. Z uvedeného tedy jednoznačně vyplývá význam fyzikálně-chemických analýz. Mezi typické příklady, se kterými se v praxi velmi často setkáváme a které bez využití fyzikálně-chemických metod nelze relevantním způsobem řešit, patří zejména: • posouzení míry degradace betonu působením agresivních látek (např. oxidem uhličitým – karbonatace, oxidem siřičitým – sulfatace), • posouzení, zda je beton kontaminován cizorodými látkami (např. chloridy – riziko enormní koroze výztuže, oleji – riziko nízké adheze správkových hmot k podkladu), • stanovení, zda se jedná o beton na bázi portlandského či hlinitanového cementu, • stanovení dávky cementu a míry jeho hydratace. Koncepční přístup k řešení některých z uvedených problémů je uveden v kapitole Využití fyzikálně-chemických analýz ve stavební praxi. METODIC KÉ P OSTU PY F Y Z I K Á L N Ě - C H E M I C K Ý C H A N A LÝ Z Cementová matrice betonu je složitým komplexem jak z hlediska chemického, tak mineralogického. Rovněž tak procesy, ke kterým dochází, je-li tato matrice vystavena působení chemicky agresivních látek, mohou být poměrně složité. Pro korektní stanovení míry degradace


3/2009

betonu, posouzení jeho kontaminace cizorodými látkami či stanovení dalších specifik je nezbytné realizovat komplex fyzikálně-chemických stanovení. Výsledky jednotlivých analýz se vzájemně doplňují a rozšiřují. Volbu, které z uvedených analýz budou při posuzování hodnocené konstrukce použity, je nutno provést s ohledem na charakter prostředí, v němž se daná konstrukce nachází (zejména s ohledem na koncentraci a druh agresivních látek v prostředí atd.) a specifika konstrukce (tzn. konstrukční uspořádání, materiálovou skladbu apod.). Příprava vzorků Mají-li být fyzikálně-chemickými analýzami získávány relevantní údaje skutečně vypovídající o reálném stavu hodnoceného materiálu či konstrukce, jednou ze základních podmínek je volba vhodné metodiky odběru a přípravy vzorků. Vzhledem ke specifikům a šíři problematiky hodnocení stavu stavebních konstrukcí nelze stanovit obecně platný předpis pro odběr vzorků z dané konstrukce. V případě hodnocení železobetonových konstrukcí lze s výhodou aplikovat postupy deklarované v odborné literatuře, např. v TP SSBK II [1], případně v [4]. V každém případě je nutno metodiku volby míst odběru vzorků z jednotlivých konstrukčních prvků a jejich četnost citlivě modifikovat s ohledem na charakter hodnocené konstrukce. V naprosté většině případů je logickým požadavkem stanovit nejen stav povrchových vrstev konstrukce, ale též hloubku narušení betonu, a to zejména stav betonu v bezprostředním okolí výztuže apod. V těchto případech lze vzorky pro fyzikálně-chemické analýzy velmi výhodně připravovat z jádrových vývrtů rozdělených na dílčí vzorky reprezentující beton z předem zvolených „hloubek“ od povrchu hodnocené konstrukce. Analogickým způsobem lze připravovat vzorky pro stanovení míry kontaminace materiálu cizorodými látkami. Metoda, kdy jsou vzor47

VĚDA


ky z hodnocené konstrukce odebírány ve formě prášku vrtáním pomocí vidiového vrtáku z definovaných hloubek, je výhodná svou operativností a nízkými nároky na vybavení. Tato metoda je však limitována faktem, že tímto způsobem odebraný vzorek nemusí zcela reprezentovat hodnocený materiál (např. neadekvátní obsah kameniva ve vzorku). F Y Z I K Á L N Ě - C H E M I C K É A N A LÝ Z Y Vzhledem ke složitosti problematiky hodnocení stavu resp. míry degradace železobetonu je velmi obtížné striktně formulovat rozsah a druhy fyzikálně-chemických analýz, které by byly obecně platné pro všechny typy stavebních konstrukcí. Metodiku a rozsah zkoušek je třeba vždy vhodným způsobem modifikovat s ohledem na charakter hodnocené konstrukce. Mezi základní fyzikálně-chemické analýzy, na základě kterých lze posoudit stav hodnoceného betonu, patří především: • chemický rozbor – skupina metod sloužících pro stanovení obsahu jednotlivých prvků či sloučenin v hodnoceném betonu, • rentgenová difrakční analýza (RTG analýza) – lze jí stanovit přítomnost krystalických fází (minerálů), případně krystalických korozních novotvarů vznikajících v mikrostruktuře hodnoceného betonu, • diferenční termická analýza (DTA analýza) – slouží především pro kvantifikaci obsahu jednotlivých fází v hodnoceném betonu, • stanovení pH betonu ve výluhu – hodnota pH je jednou z veličin, dle níž lze posoudit míru degradace betonu. Má význam především z hlediska schopnosti betonu pasivovat výztuž vůči korozi. Uvedené metody patří mezi základní analýzy při hodnocení stavu a míry korozního narušení betonu. Při predikci životnosti železobetonových konstrukcí v daných podmínkách sehrává rovněž významnou roli kapilárně pórovitá struktura betonu, jejímž charakterem je determinováno pronikání agresivních látek do struktury betonu, resp. jejich účinek na beton. Pro hodnocení kapilárně pórové struktury lze využít např. metody vysokotlaké rtuťové porozitmetrie. Praktické zkušenosti ovšem ukazují, že v oblasti hodnocení cementových kompozitů lze výhodněji využít metod optické příp. konfokální mikroskopie. Význam48

nou roli při hodnocení stavebních materiálů rovněž v mnoha případech sehrává rastrovací elektronová (metoda REM), případně transmisní elektronová (metoda TEM) mikroskopie. Předností této metody je schopnost analyzovat materiál s extrémním zvětšením a současně získávat údaje o prvkovém složení daného vzorku. Prakticky nezastupitelnou roli tato metoda sehrává např. při identifikaci drobných cizorodých částic znehodnocujících povrchy stavebních výrobků. V případě hodnocení míry degradace cementových kompozitů má význam spíše doplňkového stanovení. VYUŽITÍ

FYZIKÁLNĚ-CHEMICKÝCH

A N A LÝ Z V E S T A V E B N Í P R A X I

Význam fyzikálně-chemických analýz v oblasti posuzování stavu, resp. životnosti, případně zpracování návrhu jejich sanace lze ilustrovat na následujících příkladech. Posouzení míry degradace betonu a predikace jeho další životnosti Vody s vysokým obsahem síranů způsobují u železobetonových konstrukcí tzv. korozi II., příp. korozi III. typu. Z hlediska životnosti železobetonových konstrukcí v mnoha případech mívá razantnější důsledky koroze III. typu. Tento typ koroze je charakterizován vznikem korozních novotvarů (především ettringit, příp. monosulfát, v extrémních případech sádrovec) v mikrostruktuře betonu. V počátečních fázích jsou korozními novotvary postupně vyplňovány dutiny a póry, čímž se zvyšuje hutnost betonu, a tím vzrůstají jeho pevnostní charakteristiky (zejména pevnost betonu v tlaku). Nárůst pevností je ovšem limitován okamžikem, kdy jsou póry zcela vyplněny a vznikající novotvary počnou ve struktuře betonu generovat expanzní tlaky, které jsou následně příčinou vzniku mikrotrhlin v materiálu a v extrémních případech pak mohou být příčinou jeho destrukce. Pokud by byla takto zasažená konstrukce posuzována pouze na základě stanovení pevnostních charakteristik, reálně může nastat tato situace: zkoušky budou realizovány v okamžiku, kdy korozními novotvary bude právě zaplněna pórová struktura, tj. beton bude dosahovat de facto svých maximálních pevností. Konstrukce tedy bude hodnocena jako vyhovující. Zcela opominuto zůstane riziko, že další působení síranů z vnějšího prostředí se již pro-

jeví poklesem pevnosti, v extrémních případech dokonce destrukcí betonu. Tento případ tedy jednoznačně dokumentuje situaci, kdy posouzení konstrukce pouze na základě stanovení pevnostních charakteristik může vést ke zcela nepřesným závěrům. Rovněž je zřejmé, že predikce další životnosti konstrukce je bez realizace fyzikálně-chemických analýz prakticky nemožná [2]. Posouzení, zda je beton na bázi hlinitanového, či portlandského cementu V období třicátých až šedesátých letech 20. století byl v Československé republice při výstavbě železobetonových konstrukcí používán hlinitanový cement. Zcela zásadní nevýhodou tohoto cementu je ovšem skutečnost, že vznikající hydratační produkty jsou za běžných atmosférických podmínek nestabilní a dochází k jejich tzv. „konverzi“ (této problematice je v řadě publikací věnována značná pozornost, proto zde není detailně popisována). Důsledkem konverze je pak pokles pevnostních charakteristik betonu, který může vést až ke kolapsu celé konstrukce. Matrice vznikající hydratací hlinitanového a portlandského cementu se vzájemně liší jak chemickým, tak mineralogickým složením. Z hlediska chemického složení je v hodnocených betonech významný zejména obsah resp. poměr oxidu vápenatého (CaO) a oxidu hlinitého (Al2O3). Obsah těchto oxidů je stanovován chemickým rozborem. Dominuje-li v hodnoceném betonu oxid vápenatý, byl pravděpodobně použit portlandský cement. V případě, že je obsah oxidu vápenatého přibližně srovnatelný s obsahem oxidu hlinitého, lze předpokládat, že byl použit hlinitanový cement. Toto zjištění formulované na základě chemického rozboru se jeví korektní pouze zdánlivě, a to např. vzhledem k následujícím okolnostem: v betonu mohlo být použito kamenivo s vysokým obsahem uhličitanu vápenatého (např. dolomitické kamenivo). Obsah CaO v tomto případě nesouvisí pouze s druhem a dávkou cementu, ale především s typem použitého kameniva. Eventuálně mohlo být použito kamenivo s vysokým obsahem jílových minerálů (tj. minerálů s relativně vysokým obsahem Al2O3). Analogicky jako v předchozím případě i zde obsah Al2O3 nesouvisí pouze


3/2009

VĚDA SCIENCE

s druhem a dávkou cementu, ale především s typem použitého kameniva. Z uvedeného je zřejmé, že při hodnocení, zda je beton na bázi portlandského, či hlinitanového cementu, je chemický rozbor v mnoha případech nedostatečný a musí být doplňován analýzami umožňujícími posoudit též mineralogické složení matrice betonu. K tomuto účelu se využívá rentgenová difrakční analýza. V případě, že je nutno u hlinitanového cementu kvantifikovat obsah fází, vznikajících konverzí matrice (tzv. stupeň konverze), je nutno též stanovit obsah jednotlivých minerálů ve vzorku např. pomocí diferenční termické analýzy [2]. Posouzení dávky a míry hydratace cementu V některých případech nastává problém, kdy po provedené betonáži beton neodpovídá požadované pevnostní třídě. Jednou z možných příčin této skutečnosti je podkročení deklarované dávky cementu, případně v důsledku působení nepříznivých vlivů (příliš rychlé „vyschnutí“ betonu, mráz apod.) nedošlo k jeho řádné hydrataci. Základní charakteristikou pro stanovení velikosti dávky cementu je chemický rozbor, především stanovení obsahu oxidu vápenatého v betonu. Pouze na základě chemického rozboru ovšem nelze množství použitého cementu jednoznačně určit, neboť analogicky jako v předchozím případě by obsah CaO mohl být zkreslen použitím kameniva s vysokým obsahem oxidu vápenatého. Pro stanovení míry hydratace cementu je nezbytné určit přítomnost slínkových minerálů, resp. kvantifikovat jejich obsah. K tomuto účelu je využívána rentgenová difrakční analýza (kvalitativní stanovení) doplněná diferenční termickou analýzou (kvantitativní stanovení) [2]. Posouzení míry kontaminace betonu ropnými látkami (oleji) Některé železobetonové konstrukce jsou vystaveny působení ropných látek (olejů). Typickým příkladem tohoto typu konstrukcí jsou podlahy v průmyslových halách. Při provozu haly dochází k únikům olejů z nainstalovaných technologií. Beton je tedy vystaven dlouhodobému působení olejů, které pronikají do jeho struktury. V extrémních případech je beton (zejména beton tvořící povrchové vrstvy podlah) těmito oleji zcela saturován. Oleje

pronikající do betonu (resp. některé látky v nich obsažené) mohou způsobovat postupnou degradaci cementové matrice spojenou s destrukcí povrchových vrstev betonu. Sanace takto zasažených konstrukcí je významným problémem. Je nezbytné stanovit obsah ropných látek v betonech, a to jednak z důvodu zařazení odstraňovaných vrstev betonu do příslušné kategorie odpadu, ale především s ohledem na fakt, že beton kontaminovaný oleji musí být před aplikací správkových materiálů adekvátním způsobem ošetřen v závislosti na míře zasažení oleji, eventuálně musí být použity materiály vhodné na takto zasažený podklad. Posouzení přítomnosti resp. míry kontaminace betonu oleji je možno provést buď chemickým rozborem, případně pomocí diferenční termické analýzy. Stanovení obsahu olejů v betonu chemickým rozborem má vysokou míru citlivosti, nevýhodou této metody je relativně vyšší časová náročnost. Naopak stanovení obsahu olejů v betonech diferenční termickou analýzou je vysoce operativní. Toto stanovení je založeno na detekci typické exotermní prodlevy související s oxidací („vyhoříváním“) olejů přítomných v analyzovaném betonu. Velmi výhodné je používat obě uvedené metody, přičemž jejich výsledky se vzájemně kombinují a doplňují. Stanovení původu cizorodých částic v betonu Jedním z defektů, jehož příčinu nelze bez využití fyzikálně-chemických metod spolehlivě a korektně stanovit, jsou závady, kdy povrch konstrukce příp. výrobku je znehodnocen výskytem cizorodých částic. V některých případech (např. jsou-li tyto částice malých rozměrů) je zásadním problémem z hodnoceného povrchu cizorodý materiál odebrat a získat tak dostatečně reprezentativní („čistý“) vzorek. Při odběru vzorku dochází ke kontaminaci okolním materiálem a tato okolnost ztěžuje identifikaci cizorodých částic a určení jejich původu. Metodou, která tyto negativa eliminuje, je elektronová rastrovací mikroskopie. Její extrémní rozlišovací schopnost umožňuje identifikovat i velmi drobné cizorodé částice a současně stanovit jejich prvkové složení bez toho, aby tyto částice bylo nutno separovat z okolního materiálu. Z povrchu znehodnoceného výskytem cizorodých částic postačí tedy vyjmout (např. vyříznout)


3/2009

AND

A VÝZKUM RESEARCH

Literatura: [1] Drochytka R., Dohnálek J., Bydžovský J., Pumpr V.: Technické podmínky pro sanace betonových konstrukcí TP SSBK II, Sdružení pro sanace betonových konstrukcí, Brno 2002 [2] Bydžovský J., Dufka A: Využití fyzikálně chemických diagnostických postupů při hodnocení stavu železobetonových konstrukcí, Sanace a rekonstrukce staveb 2007, konference WTA, p. 178-185, Ostrava 2007 [3] Dobrý O., Palek L.: Koroze betonu ve stavební praxi, Praha 1998 [4] Matoušek M., Drochytka R.: Atmosférická koroze betonů, IKAS Praha 1998

vzorek materiálu vhodné velikosti včetně cizorodé částice a přímo jej podrobit elektronové mikroskopii. Z ÁV Ě R Tématem předkládaného článku je využití fyzikálně-chemických metod v oblasti diagnostiky stavebních materiálů. Na praktických příkladech je dokumentován význam a nezastupitelná role těchto analýz při hodnocení stavu a míry degradace stavebních materiálů. Fyzikálně-chemické analýzy mají význam nejen při posuzování reálného stavu konstrukcí, ale též při predikci jejich životnosti, a to zejména u konstrukcí, které jsou vystaveny chemicky agresivním prostředím. Podstatnou roli sehrávají výsledky těchto analýz také při optimalizaci technologie sanace s ohledem na reálné podmínky využití konstrukce.

Práce byla řešena s podporou VVZ MSM 0021630511 „Progresivní stavební materiály s využitím druhotných surovin a jejich vliv na životnost konstrukcí“, GAČR 103/08/0145 „Vývoj stříkaných betonů určených pro expozici v extrémních podmínkách“. Text článku byl posouzen odborným lektorem.

Ing. Amos Dufka, Ph.D. Vysoké učení technické v Brně Fakulta stavební Ústav technologie hmot a dílců tel.: 541 147 514, fax: 541 147 502 e-mail: [email protected]

49

VĚDA


SUBSTITUCE

POJIVA V CEMENTOVÝCH KOMPOZITECH JEMNĚ MLETOU RECYKLOVANOU SKLOVINOU S OHLEDEM NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ CEMENT COMPOSITES BINDING AGENT SUBSTITUTION WITH M AT E R I A LS F R O M A LT E R N AT I V E R E S O U R C E S – R E C YC L E D GLASS – AND ENVIROMENTAL ASPECT P A V L A M AT U L O V Á , TOMÁŠ ME LIC HAR, JAN PŘ I KRYL V posledních letech je pozornost v oblasti spotřeby druhotných surovin směřována také na silikátové suroviny amorfního charakteru, mezi něž se řadí různé formy skel. Snad nejznámější z nich je recyklát pocházející z čirého či barevného obalového skla, jež se částečně uplatňuje při opětovné výrobě skleněných obalů. Zdrojů odpadního skla, kterých není dále využíváno, je ovšem mnoho, za zmínku stojí tabulové sklo či autosklo. Většina skel se vyznačuje poměrně vysokým obsahem amorfního SiO2, což je charakteristické především pro pucolánově aktivní, popř. latentně hydraulické látky. Charakteristickou vlastností těchto materiálů je jejich schopnost podílet se na tvorbě hydratačních produktů během fyzikálně-chemických pochodů vedoucích ke zkompaktnění matrice cementových kompozitů. Na základě již provedených výzkumů v této problematice vyvstává negativní jev limitující použitelnost skla v cementových kompozitech, a to možnost průběhu tzv. alkalicko-křemičité reakce (AKR), jež má za následek tvorbu nežádoucích produktů, které vyvolávají objemové změny popř. až destrukci matrice. Je tedy nasnadě ověřit tuto zajímavou možnost skýtající vysoký potenciál ve formě nadbytku zmíněných druhotných surovin, popř. odpadů s ohledem na případný vznik AKR. The technical article deals with study of basic parameters of cement composites, in which bindings agent was partially replaced with raw material from alternative sources. Especially, it concerns cement mortars, of which the compound was modified with ultra fine grained filler, which comes from the salvage of hollow glassware. A granulometric compound of recycled product was compiled to the three basic fractions, which ware tested in three different amounts in binder. By this way produced samples was tested. 50

The acquired collection of results was consequently analyzed. Through that, positive results were found, prompting further research in this way. ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI SKEL Sklo je pevnou amorfní látkou, jež vzniká obvykle tuhnutím taveniny bez krystalizace, přičemž ztuhnutí je způsobeno plynulým růstem viskozity na tak vysokou hodnotu, že se materiál jeví pevným. Na rozdíl od krystalů postrádá struktura skla pravidelné uspořádání (translační souměrnost) na delší vzdálenosti, odpovídající několikanásobku rozměrů atomů. Tento základní rozdíl mezi strukturou skel a krystalických látek lze dobře demonstrovat na SiO2, který je znám ve stavu skelném i krystalickém. V obou případech jsou základní stavební jednotkou tetraedry (SiO4)4-, v nichž vzdálenost atomů křemíku a kyslíku je 0,16 nm, avšak ve skle se podle rentgenografických studií ve vzdálenostech větších než cca 1 nm objevují odchylky od pravidelného vzájemného uspořádání tetraedrů, charakteristického pro krystal. Současně má vzdálenost atomů Si-O ve skelném SiO2 určitý rozptyl [3]. Teorii tzv. nahodilé sítě navrhl poprvé Zachariasen (1932), který předpokládal náhodnou strukturu na základě již známých zákonů krystalové chemie. Zachariasen také uvedl řadu pravidel, jež specifikují podmínky potřebné k tomu, aby chemická sloučenina mohla existovat ve sklovitém stavu. Pokud tyto podmínky nejsou splněny, není možná existence náhodně uspořádané sítě mnohostěnů, skládajících se s kationtů a aniontů [4]. Pokud existuje látka AnOm, kde A je nějaký prvek a O je kyslík, schopná tvořit sklo, pak musí být splněny následující podmínky: • obsah vnitřní energie skelného AnOm může být pouze nepatrně vyšší, než je energie krystalického AnOm, což v podstatě znamená, že tepelné zabarvení přeměny (AnOm)sklo → (AnOm)kryst. + Q

nesmí být příliš velké, • atom kyslíku nesmí být spojen s více než dvěma atomy A, • koordinační číslo atomu A musí být ve srovnání s atomem kyslíku malé (3 až 4), • elementární mnohostěny ve strukturní mřížce skla mohou mít pouze společné vrcholy, nesmějí mít společné plochy nebo hrany. Tvorba nepřetržité prostorové mřížky vyžaduje, aby nejméně tři vrcholy v každém mnohostěnu byly společné se sousedními mnohostěny [4]. Existuje celá řada anorganických i organických látek, jež utvoří sklo, jestliže je ochlazujeme z kapalného stavu tak rychle, že se nestačí vytvořit pravidelná strukturní mřížka. Z anorganických látek lze uvést následující: • prvky: S, Se, Te, P, • oxidy: B2O3, SiO2, GeO2, P2O5 aj., • boritany a křemičitany: Na2B4O7, Na2Si2O5 aj., • jiné sloučeniny: BeF2, AlF3, ZnCl2, KHSO4 aj. Prakticky používaná skla anorganická nejsou až na výjimky stechiometrickými sloučeninami, nýbrž složitějšími systémy s variabilním poměrem složek, k nimž přistupují i látky, jež samy o sobě sklo netvoří. Tím dostáváme rozsáhlou paletu složení, obvykle uvnitř jednotlivých typů sloučenin. Nejběžněji vyráběna jsou skla oxidová a z nich dle převažující složky skla křemičitá a borito-křemičitá. Pro speciální účely se používají v menším množství skla fluoridová, fosforečná, chalkogenidová (na bázi S-Se-Te) aj. Dnešní komerčně vyráběná skla lze z hlediska chemického složení rozdělit do těchto typů: • sodno-vápenaté sklo, • olovnato-alkalické sklo, • boro-silikátové sklo, • hliníko-silikátové sklo, • silikátové sklo (96 %), • složené sklo [5].


3/2009

VĚDA SCIENCE

MOŽNOSTI

V Y U Ž I T Í O D PA D N Í H O S K L A

Pucolánová aktivita skla Pucolány jsou přírodní nebo průmyslové křemičité, hlinito-křemičité látky nebo směsi těchto látek. Po smíchání s vodou samy netvrdnou. Jsou-li však jemně semlety, reagují v přítomnosti vody za normální teploty s rozpuštěným hydroxidem vápenatým za tvorby sloučenin vápenatých silikátů a vápenatých aluminátů, které jsou nositeli postupně narůstající pevnosti. Tyto sloučeniny jsou podobné těm, které vznikají při tvrdnutí hydraulických látek. Pucolány musí v podstatě obsahovat aktivní oxid křemičitý a oxid hlinitý. Ve zbytku pak oxid železitý a další oxidy. Obsah aktivního oxidu vápenatého je zanedbatelný. Obsah aktivního oxidu křemičitého musí být nejméně 25 % hmotnostních. Skleněný pucolán je vyráběn mletím odpadního skla do jemného prášku, který je pak přidáván do betonové směsi jako možná náhrada části cementu, což nesníží 28denní pevnosti dosažené s obyčejným portlandským cementem. Jemně mleté sklo má vhodné chemické složení pro reakci s alkáliemi v cementu a vlastní formování cementových produktů, které je známo jako pucolánová reakce (Byars). Sklo má vysoký obsah SiO2, což ho činí vhodným pro použití jako pucolánový materiál. Jeho částice jsou amorfní křemen (85 % SiO2) s extrémně velkým měrným povrchem, chemicky reagují s hydroxidem vápenatým z cementu a tvoří CSH gel. C – S – H je hydratační produkt obsažený v zatvrdlé cementové pastě. Použitím recyklovaného skla jako pucolánového materiálu se zvyšuje tvorba CSH gelu, což vede k snižování množství pórů, čímž se snižuje propustnost betonu, zároveň roste pevnost, a tak se zvyšuje kvalita a trvanlivost betonu. Možnost použití skla jako náhrady cementu Dřívější laboratorní práce ukazují uspokojivé technické parametry skleněného prachu v betonu jako pucolánového materiálu. Při podobné velikosti částic má mletý skelný prach vyšší měrný povrch podle Blaina než portlandský cement. Toto je způsobeno díky ostrohranné morfologii skleněných částic. Jemně mleté skelné prachy vykazují velmi vysokou pucolánovou aktivitu. Zvýšení vytvrzovací teploty urychluje aktivaci pucolánové reaktivity skelného prachu v rámci vývoje pevnosti.

AND

A VÝZKUM RESEARCH

Obr. 1 Tetraedrické znázornění nahodilé struktury sodno-silikátového skla (šedá – křemík, červená – kyslík, fialová – sodík) [6] Fig. 1 Tetrahedral visualisation of sodasilicate glass accidental structure (grey-silica, red-oxygen, violetsodium) [6]

Negativním faktorem je možnost vzniku alkalicko-křemičité reakce. Toto riziko lze ovšem eliminovat velikostí částic použitého skelného recyklátu. A pokud i přesto k reakci dojde, tak objemové změny u takto malých částic jsou tak nepatrné, že nedochází k narušení struktury kompozitu [7]. Další možnou negativní stránkou je ekonomická náročnost mletí, ale ta je do jisté míry eliminována možností náhrady cementu.

1

OMEZENÍ

VZNIKU ALKALICKO-

KŘEMIČITÉ REAKCE

Použití odpadního skla jako náhrady jemného kameniva V současné době se zkoumají možnosti znovupoužití odpadního skla z rozdrcených obalů a stavebního odpadového skla jako kameniva pro přípravu malt a betonu. Nyní toto opětovné použití ještě není běžné kvůli rizikovosti alkalicko-křemičité reakce mezi alkáliemi z cementu a oxidem křemičitým z odpadního skla. Tato expanzivní reakce může zapříčinit značně velké problémy způsobené postupným vznikem trhlin, což může být extrémně škodlivé pro trvanlivost malty a betonu. Nicméně některé literatury uvádí, že pokud je odpadní sklo jemně mleté, pod 75 μm, k tomuto efektu nedochází a trvanlivost malty je zaručena [8]. U velmi jemných částic dochází k alkalicko-křemičité reakci stejně jako u hrubších zrn, tlak při bobtnání zůstává ale vlivem menší velikosti zrn tak malý, že nevznikne žádné poškození ve formě trhlin. Pokud je tento materiál vhodně mletý, může být použit v maltách a betonu jako velmi jemný přídavek bez problémů vztahujících se k alkalicko-křemičité reakci [9]. Navíc se zdá, že odpadní sklo pozitivně přispívá k mikrostrukturně-technickým vlastnostem malty, což má za následek očividné zlepšení jejich mechanických vlastností [7]. Je důležité si uvědomit, že reaktivita skla závisí na jeho konstrukčním typu, složení a fyzických parametrech, jako je přítomnost pórů a oddělených pevných fází ve skle. Bylo zjištěno, že skla obsahující bor, jako je pyrex sklo, jsou z hlediska alkáliového rozpínání více reaktivní než sodno-vápeno-křemičité sklo [11].


3/2009

Pokud beton obsahuje plnivo s obsahem amorfního SiO2, není v podstatě možné vzhledem k alkáliím obsaženým v cementu alkalicko-křemičité reakci zabránit. Je třeba ovšem vyloučit, aby alkalicko-křemičitá reakce – podmíněná odpovídajícím reaktivním plnivem a pojivem – mohla proběhnout tak rychle, aby během předpokládané doby životnosti betonového prvku vedla k masivní tvorbě gelu, a tudíž i k poškození. Aby se této škodlivé alkalicko-křemičité reakci předešlo, musí být omezeny alespoň některé z uvedených předpokladů nutných pro její vznik. V suchých vnitřních prostorách je zpravidla vlhkost vzduchu tak malá, že se zde vzhledem k chybějící vlhkosti alkalickokřemičitá reakce prakticky nevyskytuje. Naproti tomu ve venkovních prostorách je prakticky nemožné této reakci zabránit cíleným zadržováním vlhkosti. Při výrobě betonu zaujímá cement malý hmotnostní podíl. Jedna z možností, jak zabránit alkalicko-křemičité reakci cementu, je omezit obsah alkálií v cementu. Podle příslušných předpisů – pokud je v betonu obsaženo plnivo citlivé na alkálie – je třeba použít cement s nízkým obsahem účinných alkálií. E X P E R I M E N TÁ L N Í Č Á S T Jak v ČR, tak v zahraničí již proběhly či stále probíhají výzkumné práce týkající se zužitkování skelného recyklátu. Jedním z dominantních problémů, kterými se tyto práce také zabývají, je již zmíněná AKR. Podstata této reakce spočívá v dlouhodobém působení alkálií (Na2O, K2O) na aktivní SiO2, čímž dochází k reakcím doprovázeným 51

VĚDA


objemovými změnami (tvorba gelu alkalických křemičitanů), které způsobují postupnou destrukci cementového kompozitu. Alkalicko-křemičitou reakci lze zjednodušeně popsat vzorcem: SiO2 + Na20 → Na2SiO3 × nH2O Pro stanovení AKR existuje několik metod, které jsou v praxi využívány, např. dle ASTM C1260, ASTM C227 a ASTM C1293. Z dostupných zahraničních zdrojů bylo zjištěno, že k AKR nemusí vždy dojít, přičemž hlavním faktorem ovlivňujícím tuto skutečnost je velikost samotných částic, které jsou výchozí látkou pro AKR, tj. v našem případě skelného recyklátu. Na základě různých autorů je uvedena limitní hodnota velikosti částic 75 μm, avšak dle [5] lze použít i zrna o velikosti až do 100 μm. S úvahou výše uvedeného byla provedena předúprava velikosti a granulometrického zastoupení skloviny. Mletí výchozího netříděného čirého skelného recyklátu se tedy uskutečnilo ve vibračním mlýnu, který je využíván pro dosažení velmi vysoké jemnosti výsled-

2

3

ného produktu. Na základě empirických zkušeností byla zvolena doba mletí cca 120 s a dotřídění frakcí bylo provedeno sítovým rozborem za pomocí sít s čtvercovým průřezem ok. Pro účely výzkumu byly uvažovány tři frakce jemně mletého čirého skelného recyklátu, a to: • 0,000 až 0,045 mm (dále označováno jako S1), • 0,045 až 0,063 mm (dále označováno jako S2), • 0,063 až 0,100 mm (dále označováno jako S3) [8]. Na obr. 2 až 4 jsou uvedeny výsledky stanovení velikosti částic jednotlivých typů sklovin dle velikosti frakce. Tyto analýzy byly realizovány v přístroji Malvern Mastersizer 2000E System EPA5011, který pracuje na principu laserové difrakce. Z uvedených grafů (obr. 2 až 4) je patrné zastoupení jednotlivých jemných frakcí skleného recyklátu ve zkoumaných vzorcích, v popisu obrázků jsou uvedeny stanovené měrné povrchy, jež taktéž vypovídají o zrnitosti materiálu. V rámci dalších

analýz ještě před samotnou aplikací skelného recyklátu do cementových kompozitů byla stanovena pucolánová aktivita a proveden chemický rozbor zkoumané skloviny. Výsledky pucolánové aktivity jsou konfrontovány s běžně užívanými příměsmi v cementových kompozitech. Výstupy analýz jsou uvedeny v tab. 1 až 3. Z výsledků chemické analýzy je patrné, že vzorky obsahují vysoké procento oxidu křemičitého, což je pro spolupůsobení v cementové matrici jedním z podstatných kritérií. Dále pak zvýšené množství alkálií a jisté procento organických látek, což by mohlo představovat zbytky etiket a lepidel. Postup stanovení pucolanity probíhal v souladu s interní metodikou VÚSTAH, a. s., a dle francouzské podnikové normy pro výrobu metakolinů tzv. Chapelle test. Výsledky stanovení jsou uvedeny v tab. 2. Společně s mletými skelnými recykláty byly zkoušeny mikrosiliky od čtyř různých výrobců (prášková mikrosilika od firmy Chryso – ChrysoSilica, prášková mikrosilika od firmy AVAS, prášková mikrosiliObr. 2 Histogram velikosti částic frakce 0,000 až 0,045 mm – S1, měrný povrch byl stanoven na 253 m2kg-1 Fig. 2 Particle size histogram of fraction 0.000 up to 0.045 mm – S1, 253 m2kg-1 specific surface area value was determined Obr. 3 Histogram velikosti částic frakce 0,045 až 0,063 mm – S2, měrný povrch byl stanoven na 136 m2kg-1 Fig. 3 Particle size histogram of fraction 0.045 up to 0.063 mm – S2, 136 m2kg-1 specific surface area value was determined Obr. 4 Histogram velikosti částic frakce 0,063 až 0,100 mm – S3, měrný povrch byl stanoven na 130 m2kg-1 Fig. 4 Particle size histogram of fraction 0.063 up to 0.100 mm – S3, 130 m2kg-1 specific surface area value was determined Obr. 5 Grafické porovnání dosažených pevností v tlaku a tahu za ohybu po 28 dnech zrání Fig. 5 Graphic confrontation of mortar compressive and bending tensile strength values after 28 days

4

52

Obr. 6 Difraktogramy reprezentativních vzorků: a) referenční, b) S1/40 Fig. 6 Diffraction analysis of representative samples: a) reference, b) S1/40 BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

3/2009

VĚDA SCIENCE

kaolinu z produkce Českých lupkových závodů. Jak je patrno z hodnot uvedených v tab. 2, vykazují mleté skelné recykláty poměrně dobré výsledky. Míra pucolánové aktivity je srovnatelná s některými druhy běžně používaných příměsí, jako jsou např. hnědouhelné a černouhelné popílky či některé druhy mikrosiliky. Pro účely výzkumu v oblasti substituce pojiva v cementových kompozitech bylo vyrobeno celkem třicet zkušebních těles. '

%"

#

$

$ #

# &

& #

& "

&

& #

& $

& #

" !

A!

A!

A

A

"

#

# A!

A

"

#

#

" A

A

A

4

#

#

@SQS^bc`O >Sd\]abdbOVchO]VgPcI;>OK

5

Měrný povrch [m2kg-1] 22000 23000 27000 23000 25000 220 254 391 287 439 253 136 130

Mikrosilika Norsko Mikrosilika Chryso Mikrosilika AVAS Mikrosilika Degussa Metakaolin Odprašky Mokrá Popílek Dětm. Popílek Dětm. ml. Popílek Chval. Popílek Chval. ml. S1 S2 S3

!& !

!!

!

Tab. 2 Výsledky stanovení pucolánové aktivity – Chapelle test Tab. 2 Results of pozzolana activity determination – Chapelle test Označení vzorku

!$ %

"

!& '

"

"

3 71,05 0,64 0,14 0,11 8,97 4,11 13,6 0,24 0,08

@3

SiO2 Al2O3 Fe2O3 BaO CaO MgO Na2O K2O Org. látky

"

Vzorek 2 71,66 0,57 0,17 0,02 9,11 4,27 13,3 0,33 0,09

1 71,2 0,55 0,17 0,09 9,22 4,27 13,1 0,11 0,05

bPQI<[[ K

Složka [%]

#

"

Tab. 1 Chemická kompozice recyklované skloviny Tab. 1 Chemical composition of the recycled glass

Základním výchozím předpokladem pro návrh receptur byl normativní dokument ČSN EN 196-1 a ČSN EN 450-1. Byla provedena substituce 5, 25 a 40 % dávky cementu pro všechny tři frakce skelného recyklátu. Dle takto navržených receptur byla vyrobena zkušební tělesa v souladu s ČSN EN 196-1. Příprava zkušebních těles (trámečky 40 × 40 × 160 mm) spočívá v promíchání komponent dle předepsaného postupu. V drtivé většině normativních dokumentů týkajících se sta-

&

ka od firmy Degussa, prášková mikrosilika od norského výrobce a mikrosilika vyráběná jako vodní suspenze 1:1 opět od firmy Degussa), dva druhy popílků, přičemž každý z nich byl použit v původní a mleté podobě (černouhelný popílek Dětmarovice, původní od výrobce a mletý na kulovém mlýnu po dobu dvou hodin, a hnědouhelný popílek Chvaletice, původní od výrobce a mletý na kulovém mlýnu po dobu dvou hodin), by-pass odprašky z cementárny Mokrá a jeden druh meta-

A VÝZKUM RESEARCH

AND

Objemová hmotnost [kgm-3] 2800 2100 2150 2170 2430 3000 2340 2340 2250 2250 2400 2400 2400

>Sd\]abdbZOYcI;>OK

Tab. 3 Specifikace jednotlivých komponent receptur Tab. 3 Specification of particular batchs’ components

Míra pucolánovéaktivity1 mg Ca(OH)2 [g-1] 278 429 999 337 921 0 278 329 344 703 342 264 175

Složka cement kamenivo voda S1 S2 S3

Specifikace CEM I 42,5 R normalizovaný křemičitý písek dle ČSN EN 196-1 standardní voda z vodovodního řádu zkoumaný skelný recyklát frakce 0–45 μm zkoumaný skelný recyklát frakce 45–63 μm zkoumaný skelný recyklát frakce 63–100 μm

Pozn. 1 Míra pucolánové aktivity metodou Chapelle test – metoda slouží pro určení relativní schopnosti pucolánů absorbovat Ca(OH)2. Jedná se o reakci vlastního pucolánu s přesně definovaným množstvím Ca(OH)2 po dobu 16 h. Reakce probíhají za zvýšené teploty, a výsledek zkoušky je uváděn jako množství Ca(OH)2 absorbované 1 g pucolánového materiálu.

$

$ ?

?

"

?

"

?

/=;]

&

&

?1

/=;] $

α1 A

>] >]

"

$ 9

1!A

>] α1 A

>]

>]

?1

"

?

α1 A

1!A

9

>] 9 α1 A

?

9

#

#

#

!

!#

"

"#

#

##

$

6a BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

#

#

#

!

!#

"

"#

#

##

$

6b 3/2009

53

VĚDA


54

novení parametrů cementových kompozitů je udáváno rozhodující kritérium stáří 28 dní. Ani v tomto případě tomu nebylo jinak. Po 28 dnech zrání byla zkušební tělesa vyňata z vodního uložení, byly stanoveny rozměry, provedena vizuální prohlídka, zda nedošlo k výrazným negativním objemovým popř. jiným změnám a následně bylo uskutečněno stanovení pevnostních charakteristik. Pevnosti v tahu za ohybu a tlaku byly stanoveny v souladu s ČSN EN 196-1, jejich průběh je zachycen na obr. 5. Vzhledem k tomu, že modifikace složení cementových kompozitů byla provede-

na běžně nepoužívanou surovinou, bylo třeba také ověřit fyzikálně-chemické charakteristiky vyrobených vzorků, zejména mineralogické složení. V praxi je pro tento účel běžně užíváno rentgenové difrakční analýzy, jež pomáhá objasnit mikrostrukturální chování zejména krystalických silikátových materiálů (beton apod.). Vzhledem k tomu, že byl analyzován poměrně velký soubor dat, jsou zde uvedeny pouze dva ze zpracovaných difraktogramů (obr. 6). Vyhodnocení RTG difraktogramů dokazuje skutečnost, že po 28 dnech zrání cementových kompozitů s částečnou substitu-

7a

7b

7c

8a

8b

8c

9a

9b

9c

10a

10b

10c

cí pojiva nedochází k žádným negativním změnám a jevům během hydratačních reakcí. Všechny nalezené minerály jsou běžné a typicky se vyskytující v cementové matrici např. malt a betonů. Další metodou, která hraje významnou roli v problematice popisu mikrostruktury cementových kompozitů, je elektronová rastrovací mikroskopie. Elektronová mikroskopie umožňuje sledovat mikrostruktury analyzovaných materiálů při zvětšení a rozlišení, jež se vymyká možnostem optického mikroskopu. Monitorování mikrostruktury probíhalo po 28 dnech zrání v režimu sekundárních elektronů s dosa-


3/2009

VĚDA SCIENCE

Literatura: [1] Matoušek J.: Anorganické nekovové materiály, VŠCHT v Praze, 1992 [2] Fanderlik I.: Vlastnosti skel, INFORMATORIUM Praha, 1996 [3] Hlaváč J.: Základy technologie silikátů, SNTL Praha, 1988 [4] Brandštetr J., Šauman Z.: Teorie struktury stavebních látek, Ediční středisko VUT Brno, 1979 [5] Bodnárová L.: Kompozitní materiály ve stavebnictví, Akademické nakladatelství CERM, s. r. o., Brno, 2002 [6] www.vscht.cz/sil/sem/gallery.html

[7] Corinaldesi V., Gnappi G., Moriconi G., Montenero A.: Reuse of ground waste glass as aggregate for mortars. Waste Management 25 (2005) pp. 197–201 [8] Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, 1st ed., 1993, reprint 1995, Int. Org. for Standardization (Geneva, Switzerland) [9] Meyer C., Baxter S.: Use of recycled glass and fly ash for precast concrete, Final Report to New York State Energy Research and Development Authority, Rep. 98–18, Albany, NY, Oct. 1998

žitelnou rozlišovací schopností 9 nm, při zvětšeních 400, 1000 a 2000×, popř. doplňkových 3000× apod. Cílem této studie bylo exaktně posoudit a prokázat, zda se jemně mletý skelný recyklát aktivně uplatní jakožto substituent pojiva v cementových kompozitech při hydratačních procesech, jež jsou základem tvorby minerálů cementové matrice, či poslouží pouze jako plnivová složka (jemné podíly). Chemickým rozborem bylo stanoveno množství oxidů charakteristických pro sklo. Základním předpokladem pucolanity je přítomnost aktivního SiO2 v amorfní formě, jako je tomu např. u popílků. Skelný recyklát se vykazuje vysokým obsahem tohoto oxidu, čímž je tedy splněn základní předpoklad pro jeho pucolánové vlastnosti. Na základě provedených rešerší a stávajících poznatků v oblasti použití skla v cementových kompozitech byla provedena předúprava skelného recyklátu ve vibračním mlýně, následně byly vytříděny zájmové frakce, jejichž distribuce včetně velikosti částic byla stanovena na přístroji Mastersizer 2000E. Pucolánová aktivita, jež je podstatnou informací o tom, zda je daná látka schopná reagovat a účastnit se reakčních pochodů vedoucích ke zkompaktnění struktury, byla stanovena metodou Chapelle test. S přihlédnutím k dosaženým výsledkům

a porovnání s hodnotami jiných pucolánových materiálů se lze domnívat, že skelný recyklát vykazuje jisté pucolánové schopnosti, v některých případech se dokonce vykazuje vyšší mírou pucolánové aktivity než popílek nebo mikrosilika. Z ÁV Ě R Tři frakce skloviny (tj. S1, S2 a S3), jež byly podrobeny uvedeným analýzám, byly aplikovány jakožto částečná náhrada cementu, a to v dávkách 5, 25 a 40 %. Nejprve byly stanoveny pevnostní parametry po 28 dnech zrání zkušebních těles dle ČSN EN 196-1, jimiž bylo jednoznačně prokázáno následující: Substituce pojiva cementových kompozitů jemně mletým skelným prachem se jeví jako výhodná zejména při dávce 5 % a to o velikosti frakce 0 až 45 μm. Jakožto nejméně vhodné se jeví receptury S2/40, S3/25 a S3/40. Dále je patrné, že s přídavkem skelného recyklátu dochází k větším rozptylům hodnot v případě pevnosti v tlaku, než je tomu u pevností v tahu za ohybu. Tato skutečnost se projevila zejména u pevnostních charakteristik receptur vyrobených s použitím recyklované skloviny frakce 63 až 100 μm (S3). V oblasti studia mineralogické kompozice cementové matrice RTG analýzou nebyly zjištěny žádné výrazné odchylky

Obr. 7 Mikrostruktura referenčního vzorku zvětšená: a) 400×, b) 1000×, c) 2000× Fig. 7 Microstructure of reference sample, enchanced: a) 400×, b) 1000×, c) 2000× Obr. 8 Mikrostruktura vzorku S1/40 zvětšená: a) 400×,b) 1000×, c) 2000× Fig. 8 Microstructure of S1/40 sample, enchanced: a) 400×, b) 1000×, c) 2000× Obr. 9 Mikrostruktura vzorku S2/40 zvětšená: a)390×, b) 1000×, c) 2000× Fig. 9 Microstructure of S2/40 sample, enchanced: a) 390×, b) 1000×, c) 2000× Obr. 10 Mikrostruktura vzorku S3/40 zvětšená: a) 390×, b) 1000×, c) 2000× Fig. 10 Microstructure of S3/40 sample, enchanced: a) 390×, b) 1000×, c) 2000× BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

3/2009

AND

A VÝZKUM RESEARCH

[10] www.concrete-decor.net [11] Figg J. W.: Reaction between cement and artificial glass in concrete, Proc. 5th Int. Conf. on AAR in concrete, Cape Town, South Africa, 1981, paper S252/7 [12] THE WASTE AND RESOURCES ACTION PROGRAMME. Recycled glass market study and standard review – 2003 update, WRAP, 2003 (available for download from www.wrap.org. uk/publications/ RecycledGlassMarketSt udyStandards2003.pdf).

od složení běžných cementových kompozitů (receptura REF). Vizuální posouzení mikrostruktury cementové matrice bylo provedeno REM analýzou, přičemž bylo prokázáno (obr. 7 až 10), že částice skla se uplatňují spíše jako plnivo, pouze v případě receptury S2/40 (obr. 9b) byl zjištěn výskyt pravděpodobně zreagované částice skla. S přihlédnutím k výsledkům pevností betonu v kombinaci s Chapelle testem lze usuzovat na jisté pucolánové vlastnosti mletých odpadních skel, což je evidentní z provedeného porovnání s některými druhy běžně používaných příměsí, jako jsou např. hnědouhelné a černouhelné popílky či některé druhy mikrosiliky. Příspěvek byl vytvořen v rámci výzkumného záměru MSM 0021630511 „Progresivní stavební materiály s využitím druhotných surovin a jejich vliv na životnost konstrukcí“ a za finanční podpory společnosti EKO-KOM, a. s., v rámci projektu HS 12835147 „Ověření možnosti alternativního využití skla pocházejícího z odděleného sběru obcí“.

Ing. Pavla Matulová e-mail: [email protected] tel.: 541 147 511 Ing. Tomáš Melichar e-mail: [email protected] tel.: 541 147 463 Ing. Jan Přikryl e-mail: [email protected] tel.: 541 147 468 všichni: VUT v Brně Fakulta stavební, ÚTHD Veveří 95, 602 00 Brno www.fce.vutbr.cz/thd

55

VĚDA


JUNIORSTAV 2009 – 11.

ODBORNÁ KONFERENCE

DOKTORSKÉHO STUDIA

Dne 4. února 2009 proběhl na Stavební fakultě VUT v Brně již 11. ročník konference s mezinárodní účastí Juniorstav 2009. Záštitu převzali Prof. Petr Štěpánek, děkan fakulty, a Prof. Rostislav Drochytka, vedoucí Ústavu technologie stavebních hmot a dílců. Organizaci zajistili studenti doktorského studia oboru Fyzikální a stavebně materiálové inženýrství. Jednou z nejvýznamnějších součástí tvůrčí činnosti je odborná činnost na projektech v odborných týmech a z toho vyplývající publikační aktivita. Hlavním cílem konference je umožnit mladým a perspektivním vědeckým pracovníkům prezentaci výsledků jejich práce: naučit se prezentovat své názory a výsledky, a v neposlední řadě získat i nová přátelství a odborné kontakty. Diskuze v odborných sekcích nepochybně přispěje k získání nových poznatků, které bude možné konkrétně využít při vypracování disertačních prací i v rámci zapojení studentů doktorského studia v grantových projektech národního a mezinárodního významu. Samostatnou tvůrčí činnost studentů naší fakulty, zahrnující zejména výzkumnou a vývojovou činnost, považujeme za zásadní oblast vědecké výchovy ... z úvodního slova děkana Stavební fakulty Prof. Petra Štěpánka. Na závěr konference byly v každé sekci vybrány tři nejlepší příspěvky. Ty z nich, které se týkají betonu, v krátkosti představujeme.

SANAC E

VNĚJŠÍ ŽELEZOBETONOVÉ VRSTVY P A N E L U D O D AT E Č N Ý M P Ř I K O T V E N Í M

3. nejlepší článek v sekci Konstrukce pozemních staveb V poslední době se běžně setkáváme s regenerací bytových domů postavených panelovou technologií, jejímž účelem je prodloužení životnosti panelových konstrukcí a odstranění doposud se vyskytujících vad a poruch. Příspěvek pojednává o dodatečném přikotvení vnější železobetonové vrstvy panelu k její vnitřní železobetonové vrstvě u stavební soustavy P 1.11 z důvodu zajištění dostatečného spřažení obou vrstev a prodloužení celkové životnosti obvodových stěn panelového domu. Dodatečné přikotvení zvyšuje celkové náklady na regeneraci panelového domu, ale v případě degradace spojovacích prvků (např. vlivem kondenzace vodní páry, netěsnosti spár mezi panely, chyb při výrobě panelů) by finanční náklady na opravu vycházely několikanásobně vyšší. V druhé části se příspěvek zabývá tepelně-technickým posouzením obvodového sendvičového panelu z hlediska kondenzace vodních par. Zateplením obvodového pláště tepelným izolantem o požadované tloušťce dochází k vyloučení kondenzace vodní páry uvnitř panelu a odstranění případně se vyskytujících netěsností spár mezi panely. Současně jsou proti degradaci dostatečně chráněny i spojovací prvky, ať už stávající či dodatečné.

S A M O K OT V E N É

VISUTÉ KONSTRUKCE

Nejlepší článek v sekci Konstrukce betonové a zděné Úkolem předložené studie je vyzkoušet a ověřit efekt tzv. samokotvení na reálných visutých konstrukcích. Pro řešení byla použita lávka přes řeku Váh v Trenčíně na Slovensku. Lávku celkové délky 390 m tvoří visutá konstrukce o třech polích s rozpětím hlavního pole 138 m a navazujícími rampami o délce 24 m, sestavená z prefabrikovaných segmentů tloušťky 0,54 m. Chování konstrukce bylo sledováno na zjednodušených prutových modelech v programu ANSYS (obr. 1). Nejdříve byly ověřeny základní vlastnosti na výpočtovém modelu s rovnou mostovkou. Podstatnou část práce přitom tvořilo hledání výslednicového tvaru a ujednocení postupu výstavby. Model s rovnou mostovkou byl dále geometricky zpřesněn o parabolické zakřivení mostovky. Závěrem byly testovány modely se zakřivenou mostovkou doplněné o proměnné průřezy. Veškeré varianty výpočetních modelů byly dále děleny na případy s předpětím a bez předpětí a na případy samokotvené a klasické visuté. Výpočtové modely dokázaly, že samokotvenou konstrukci lze navrhnout pouze s předpětím mostovky. Při využití korýtkových průřezů lze vhodným natrasováním kabelů ovlivnit napětí v dolních i horních vláknech. Další variantou je využít zábradlí jako součást nosné konstrukce a vytvořit tak spřaženou konstrukci, např. betonový průřez s malou výškou doplnit o ocelovou konstrukci zábradlí. Ze závěrů této studie je patrné, že samokotvené konstrukce mají reálné využití, a proto má smysl pokračovat v jejich dalším studiu. Ing. Jan Koláček VUT v Brně, Fakulta stavební Ústav betonových a zděných konstrukcí e-mail: [email protected] Recenzent a školitel: Ing. Radim Nečas, PhD.

1

Ing. Marek Jašek e-mail: [email protected] Ing. Pavel Oravec e-mail: [email protected] oba: VŠB-TU Ostrava, Fakulta stavební Katedra pozemního stavitelství Recenzent a školitel: Doc. Jaroslav Solař, PhD.

56

2


3/2009

VĚDA SCIENCE

E X P E R I M E N TÁ L N A

A N A LÝ Z A V O P R E D P R E D PÄT Ý C H N O S N Í K O V V Y R O B E N Ý C H Z V Y S O K O H O D N OT N É H O B ETÓN U

2. nejlepší článek v kategorii Konstrukce betonové a zděné Použitie prefabrikovaných nosníkov pri výstavbe mostných konštrukcií má v súčasnej dobe stúpajúcu tendenciu, hlavne z dôvodu urýchlenia doby výstavby, ale aj s ohľadom na zvyšovanie životnosti a trvanlivosti betónových mostných konštrukcií. Experimentálna analýza prezentovaná v tomto článku bola vykonaná v rámci výskumného programu zameraného na overenie vhodnosti použitia nosníkov z VHB pri výstavbe prefabrikovaných mostných konštrukcií. Pre experimentálne testovanie bol navrhnutý zmenšený model mostných nosníkov s využitím základných poznatkov o VHB. Experimentálna analýza je rozdelená do dvoch častí. Prvá časť sa zaoberá základnými mechanickými vlastnosťami VHB a obyčajných betónov (OB). V laboratórnych podmienkach sa monitorovali mechanické vlastnosti betónov v rôznom čase. Namerané hodnoty boli porovnané s normovými hodnotami odpovedajúcimi pre použité triedy betónov. Druhá časť analýzy sa zaoberá realizáciou a vyhodnotením statickej zaťažovacej skúšky predpätých nosníkov. Nosníky dĺžky 5 m vyrobené z VHB a OB betónu boli podrobené skúške trojbodovým ohybom (obr. 2). Pre numerickú analýzu skúšaných nosníkov bol použitý výpočtový program ATENA 2D. Namerané hodnoty kockovej pevnosti betónu v tlaku potvrdzujú, že navrhnuté triedy betónov spĺňajú normou stanovené požiadavky na tieto triedy. Ale samotná dosiahnutá pevnosť betónov ešte nie je zárukou kvalitnej výroby VHB nosníkov. Dôležité sú aj pretvárne vlastnosti týchto betónov. Pevnosť vysokohodnotných betónov v tlaku narastá v prvých dňoch rýchlejšie oproti obyčajným betónom, čo umožňuje urýchliť dobu predpínania nosníkov a tým skrátiť čas výroby jedného prefabrikovaného nosníka. Skúšané nosníky spĺňajú normové kritéria, ani po prekročení medze únosnosti nedošlo ku kolapsu nosníkov. Vzhľadom na medzný stav používateľnosti, vznik trhlín korešponduje s vypočítanými hodnotami. Priebeh a šírenie trhlín počas experimentu zodpovedá numerickému modelu v ATENA 2D. V súčasnosti sa pracuje na vyhodnotení deformačných vlastností nosníka. Ing. Petra Bujňáková Žilinská univerzita, Stavebná fakulta Katedra stavebných konštrukcií a mostov e-mail: [email protected] Recenzent a školitel: Ing. Peter Koteš, PhD.

AND

A VÝZKUM RESEARCH

V Z O P ÄT I A

PR E FAB R I KOVANÝC H MOSTNÝC H N O S N Í K O V S H Y B R I D N Ý M P R E D P ÄT Í M

3. nejlepší článek v kategorii Konstrukce betonové a zděné Článok sa zaoberá výskumom príčin rozdielov medzi teoretickými a skutočnými vzopätiam tyčových prefabrikátov s kombinovaným predpätím, ktoré je tvorené vopred predpínanými lanami s transferom predpätia 18 h po betonáži a dodatočne predpätými káblami napínanými najskôr mesiac po betonáži. Viacpoľové spojité mosty vyrobené z tyčových prefabrikátov so spriahnutou mostovkovou doskou a železobetonovými nadpodperovými priečnikmi patria k najpoužívanejším spôsobom výstavby dlhých cestných estakád na Slovensku. Rozdiely medzi projektovanými a skutočnými vzopätiami predpätých nosníkov sú veľmi časté a ešte častejšie sú rozdiely vzopätí medzi jednotlivými vyrobenými nosníkmi. Príčiny možno rozdeliť do dvoch veľkých oblasti. Prvé sú statické a obyčajne sú spojené s veľkosťou vnesenej predpínacej sily do prvku. Druhé možno nazvať technologické a súvisia s dosiahnutými vlastnosťami betónov. Napr. nízke moduly pružnosti môžu byť príčinou nadmerných vzopätí a naopak vysoké moduly pružnosti môžu viesť k menším vzopätiam v porovnaní s teoretickými hodnotami. V prípade nosníkov DPS VP I04, ktoré patria k najčastejšie používaným prefabrikovaným nosníkom, sa na betonáž používajú vysokohodnotné betóny C55/67 a dlhodobo priemerná hodnota modulu pružnosti 28dňového betónu sa pohybuje v rozmedzí 42 až 50 GPa, kým normová hodnota podľa EC2 je len 38 GPa. Väčšinou sú však obe oblasti vzájomne previazané, napr. horšie reologické vlastnosti betónov (väčšie zmrašťovanie alebo dotvarovanie) sa prejavia väčšími stratami predpätia, väčším poklesom predpínacej sily a takto samozrejme menšími vzopätiami. Vykonaný monitoring ukázal, že problémy so vzopätiami nosníkov DPS VP I04 sú spojené najmä s technologickými aspektmi výroby. Spôsob zhutňovania čerstvého betónu nosníkov vo forme sa vykonáva veľmi intenzívnou vibráciou, ktorá vedie ku nehomogénnosti betónov po výške prierezu nosníka. Najhutnejší betón s najmenším zmrašťovaním sa koncentruje v spodnej prírube a naopak horné vrstvy sú viacej zavodnené a obsahujú menej hrubých frakcií kameniva. Nerovnomerné zmrašťovanie sa takto stáva asi najvýznamnejším faktorom menších vzopätí nosníkov v porovnaní s teoretickými hodnotami. Ak si uvedomíme, že teoretické vzopätia od prvej fázy predpätia sú na úrovní len +7 mm zatiaľ čo namerané krivosti u nezaťažených segmentov v zimnom období zodpovedali priehybu 9 až 11 mm, nebude prekvapujúci ani veľký rozptyl nameraných vzopätí u jednotlivých monitorovaných nosníkov v tomto štádiu výroby. Zistené krivosti na segmentoch a tomu zodpovedajúce priehyby veľmi dobre korešpondovali aj s priemernou hodnotou nameraných vzopätí nosníkov na stavbe cca +24 mm, čo je o 11 mm menej ako teoretická hodnota +35 mm stanovená na základe skutočných časových údajov pre nosníky použité na stavbe. Ing. Andrej Prítula STU v Bratislave, Stavebná fakulta, Katedra betónových konštrukcií a mostov e-mail: [email protected] Recenzent a školitel: Ing. Viktor Borzovič, PhD.


Obr. 1 Model konstrukce v programu ANSYS Obr. 2 Pohľad na skúšobnú zostavu Obr. 3 Zaťažovacia skúška nosníka 3/2009

57

VĚDA


OPTI MALIZ AC E

N ÁV R H U O C E LO B E T O N O V Ý C H S L O U P Ů Z M AT E R I Á L Ů V Y Š Š Í C H P E V N O S T Í

Z ÁV I S LO S T

3. nejlepší článek v kategorii Konstrukce kovové, dřevěné a kompozitní Dnešní trend navrhování nosných konstrukcí je zaměřen především na hospodárnost a optimalizaci návrhu konstrukce. U reálných tlačených prutů se nevyhneme imperfekcím a právě u těchto konstrukcí vede užití kombinace oceli a betonů vyšších jakostí ke zvýšení vzpěrné pevnosti a únosnosti prutu. Další z aspektů, který zvyšuje efektivitu návrhu, je především snížení hmotnosti konstrukce a vzájemné spolupůsobení betonu a oceli před negativními vlivy, které snižují únosnost a použitelnost konstrukce, např. koroze oceli nebo vliv požáru. U těchto typů konstrukcí má rozhodující roli štíhlost, která redukuje vzpěrnou únosnost dle ČSN EN 1993, a velikost kritické síly Proto je třeba optimalizovat návrh konstrukce vzhledem k plnému využití vlastností materiálů vyšších pevností. Rozhodujícím faktorem v návrhu těchto konstrukcí je také cena materiálů, která se zvyšuje úměrně s rostoucí jakostí (obr. 4). Zásady pro optimalizaci návrhu je nutné formulovat nejen z hlediska ceny, ale i z hlediska environmentálních aspektů konstrukce (svázané emise CO2 a SOx , svázaná spotřeba energie). Koncepce výroby nových stavebních konstrukcí, ocelobetonových sloupů z materiálů vyšších pevností, koresponduje s požadavky udržitelné výstavby, jež jsou založeny na redukci čerpání primárních neobnovitelných surovin. Konstrukční prvky je třeba navrhovat tak, aby byla snížena spotřeba materiálů a dosažena maximální využitelnost za minimální výsledné ceny konstrukce. Avšak takto navržený prvek musí splňovat všechny podmínky spolehlivosti z hlediska únosnosti a použitelnosti. Užití materiálů vyšší pevnosti v tlačených prutech vede ke snížení hmotnosti konstrukce při zachování předepsaných kritérií a užitných vlastností, zvyšuje se efektivita návrhu a cena konstrukce jako celku je nepoměrně menší. Primární spotřeba surovin a užití částečně recyklovaných materiálů snižuje dopad na životní prostředí a uspokojuje požadavky trvale udržitelného rozvoje.

2. nejlepší článek v kategorii Stavební zkušebnictví Fyzikálně mechanické vlastnosti betonu a jiných stavebních materiálů jsou jedny z nejsledovanějších charakteristik. Podobně jako v minulém století je i dnes přední vlastností betonu jeho pevnost v tlaku. Zavedením normy ČSN EN 206-1 (rok vydání 2001) se do popředí dostaly i trvanlivostní vlastnosti a zpracovatelnost. Tyto charakteristiky hrají také velice důležitou úlohu. Tak trochu v ústraní však stále zůstávají přetvárné vlastnosti betonu, které jsou neméně důležité. Mezi ně patří především statický modul pružnosti v tlaku, který však ve zmiňované normě týkající se specifikací, vlastností a výroby betonu, není vůbec uvažován. Tento příspěvek je věnován porovnání směrných hodnot modulu pružnosti uvedených v normě ČSN EN 1992-1-1 a skutečných naměřených dat.

Ing. Václav Röder VUT v Brně, Fakulta stavební, Ústav kovových a dřevěných konstrukcí e-mail: [email protected] Recenzent a školitel: Doc. Ing. Marcela Karmazínová, CSc.

MODULU PRUŽNOSTI NA PEVNOSTI BETONU V TLAKU

Celý text článku byl uveřejněn v Beton TKS 2/2009 s názvem Modul pružnosti vs. pevnost v tlaku, str. 58 (pozn. redakce). Ing Petr Misák e-mail: [email protected] Ing. Tomáš Vymazal, PhD. e-mail: [email protected] oba: VUT v Brně, Fakulta Stavební Ústav stavebního zkušebnictví Recenzent a školitel: Ing. Barbara Kucharczykova, PhD.

SM RŠŤOVÁN Í

A VZN I K SM RŠŤOVAC ÍC H TR H LI N L E H K É H O B E T O N U V Z ÁV I S LO S T I N A U LO Ž E N Í

3. nejlepší článek v kategorii Stavební zkušebnictví V současné době je budována řada konstrukcí z lehkého betonu. Nejčastěji se používá při rekonstrukcích, ale najde uplatnění i v mostním stavitelství (např. přemostění Vltavy v Českých Budějovicích). Betonové konstrukce obecně jsou náchylné na objemové změny a jejich životnost závisí také na jejich trvanlivosti, tj. schopnosti odolávat agresivním vlivům prostředí. Nejčastější příčinou poruch bývá nedostatečná nepropustnost konstrukcí. Proto je důležité prozkoumat vrstvu betonu, která chrání výztuž před agresivitou prostředí, tzv. krytí, jež zabraňuje pronikání agresivních látek k výztuži, a tím ji chrání před korozí. Vlivem plastického a autogenního smršťování vznikají v krycí vrstvě mikrotrhliny. Jsou to místa oslabení konstrukce, ve kterých při působení zatížení mohou vzniknout viditelné trhliny. Hlavní příčinou smršťování je odpařování volné vody z pórů cementového tmelu. Experimentální práce byly zaměřeny na stanovení objemo-

a[`Èb\I[[[K

$

ÐZOP

#

@Ý\O

ÐZOP

"

@Ý\O

3<''

@Ý\O! 3<''

ÐZOP!

!

4

58

5

#

#

#

xOaIR\gK


3/2009

VĚDA SCIENCE

vých změn a sledování vniku a rozvoje trhlin v období tuhnutí a tvrdnutí lehkého betonu. Hlavním cílem experimentů bylo získání kontinuálního záznamu podélných deformací způsobených objemovými změnami betonu a jeho porovnání s teoretickou křivkou určenou dle normy EN 1992-1-1 [1] (obr. 5). V rámci experimentů byla vyrobena zkušební tělesa pro stanovení kontrolní pevnosti v tlaku ve stáří 28 dní (krychle o hraně 150 mm) a hodnoty modulu pružnosti (hranoly 100 x 100 x 400 mm). Pro kontinuální záznam průběhu smršťování byla čerstvá směs uložena do měřících žlabů o délce 1 000 mm a příčném průřezu 100 x 60 mm, jejichž čela byla na obou koncích opatřena kotvou v ose žlabu, jednalo se tedy o částečně zadržené smršťování. Vnitřek žlabů byl vyložen neopreonovou fólií, která slouží k eliminaci tření betonu o stěny formy. Vzhledem k tomu, že vlivem nedostatečného či nevhodného způsobu ošetřování konstrukcí z lehkého betonu nastává poměrně vysoké riziko vzniku smršťovacích trhlin, byly zahájeny experimenty zaměřené na sledování vlivu způsobu ošetřování zrajícího betonu na vznik a rozvoj trhlin na povrchu vyrobeného prvku. Pro účely měření byl čerstvý beton uložen do tří forem trojúhelníkového průřezu rozměrů 50 x 50 x 75 mm, délka formy činila 1 000 mm. Vnitřní povrch forem byl před plněním opatřen tenkým povlakem odbedňovacího přípravku. Na čelech forem nebyly žádné kotvy. V tomto případě se jednalo o nezadržené smršťování. Smršťování a vznik smršťovacích trhlin jsou jevy závislé na způsobu ukotvení, prostředí uložení a způsobu ošetřování betonu. V případě lehkých betonů je tento jev značně ovlivněn mírou nasycení zrn pórovitého kameniva vodou, množstvím a druhem plastifikačních přísad a skutečnou hodnotou vodního součinitele. Výzkum bude pokračovat ve snaze co nejpřesněji postihnout celkový průběh objemových změn lehkého betonu ve fázi jeho tuhnutí a tvrdnutí. V rámci experimentů budou modifikovány současné přípravky pro účely simulace vázaného smrštění. Cílem bude identifikace a zhodnocení míry vlivu jednotlivých faktorů ovlivňujících průběh objemových změn u hutných betonů vyrobených z lehkého pórovitého kameniva. Ing. Petra Odehnalová e-mail: [email protected] Ing Barbara Kucharczyková, PhD. [email protected] obě: VUT v Brně, Fakulta stavební Ústav stavebního zkušebnictví Recenzent a školitel: Prof. Ing. Jiří Adámek, CSc.

6a

6b


AND

A VÝZKUM RESEARCH

S L E D O VA N I E

P OVRC HOV ÝC H ZM I E N B ETÓNOV ÝC H V Z O R I E K V D Ô S L E D K U B I O D E T E R I O R ÁC I E S P Ô S O B E N E J V P LY V O M V Y B R A N Ý C H M I K R O O R G A N I Z M O V Z K Y S LÝ C H B A N S K Ý C H V Ô D

Nejlepší článek v kategorii Fyzikální a chemické vlastnosti stavebních hmot Starnutie a deteriorácia prírodných i syntetických materiálov je prirodzený a nezvratný proces v prírode, ktorý môže urýchľovať alebo spomaľovať viacero činiteľov. Okrem fyzikálno-chemických faktorov, ktoré sú závislé od klimatických, geografických a topografických podmienok, sa v praxi často zabúda na ďalší veľmi významný faktor – biologický. Pojem biodeteriorácia bol definovaný ako každá nežiaduca zmena vlastností materiálu spôsobená činnosťou živých organizmov. Všetky typy mikroorganizmov – baktérie, sinice, riasy, prvoky, plesne a lišajníky – sa značnou mierou podieľajú na degradácii a znehodnocovaní stavebných materiálov. Z hľadiska biodeteriorácie betónových materiálov hlavne baktéria Acidithiobacillus thiooxidans, Acidithiobacillus ferooxidans a síran-redukujúce baktérie sú významné a veľmi dôležité. V pôde prevládajúcim mikroorganizmom vyvolávajúcim oxidáciu sulfidu na elementárnu síru je rod Acidithiobacillus, ktorý je schopný života aj vo vodnom prostredí, hlavne v kyslých banských vodách. Síran-redukujúce baktérie sa v prírode vyskytujú v anaeróbnych zónach: pôdy, termálnych a netermálnych sírnych prameňov, banských vôd, ložísk ropy, stôk a odpadových vôd, stojatých sladkých vôd a tiež aj na dne morí a oceánov, ale aj v črevách človeka a zvierat. V príspevku sa sledovali povrchové zmeny štruktúry betónových vzoriek po časovom pôsobení baktérií Acidithiobacillus thiooxidans a síran-redukujúcich baktérií rodu Desulfovibrio nachádzajúcich sa prevažne v kyslých banských vodách. Kontrolami boli betónové vzorky, ktoré boli ponorené do destilovanej vody a do kultivačného média pre rod Acidithiobacillus. Do týchto médií bola ponorená každá vzorka iba do polovice, z dôvodu simulácie prostredia banských ložísk, kde v anaeróbnych podmienkach (pod vodou, pôdou) pôsobia síran-redukujúce baktérie, ktoré produkujú sulfát a ten je pôsobením aeróbnych baktérií rodu Acidithiobacillus oxidovaný na kyselinu sírovú, ktorá spôsobuje výrazne poškodenie stavebných materiálov, v našom prípade betónu. Povrchové zmeny boli sledované stereo-mikroskopom so zväčšením 20 x 4,5. Preukázalo sa, že povrch betónových vzoriek ponorených do kyslej banskej vody bol najviac poškodený (obr. 6). Cieľom ďalšieho výskumu v tejto oblasti bude študovať priebeh a rozsah biodeteriorácie betónu nielen účinkom kyslých banských vôd, ale aj vplyvom odpadových vôd, v ktorých sa tieto baktérie tiež nachádzajú. Rovnako sa bude študovať aj biodeteriogénny vplyv na betóny vyrobené podľa rozličných receptúr. Ing.Vlasta Harbuláková TU Košice, Stavebná fakulta Katedra materiálového a environmentálneho inžinierstva Ústav budov a prostredia e-mail: [email protected] Recenzent a školitel: RNDr. Adriana Eštoková, PhD.

Obr. 4 Sledovaný poměr únosnosti kompozitního sloupu dle EN 1994 a ceny Obr. 5 Porovnání smršťování jednotlivých vzorků a smršťování vypočteného dle EN 1992-1-1 Obr. 6 Povrch betónovej vzorky pri kyslej banskej vode: a) pred experimentom, b) po 60 dňoch připravila Lucie Šimečková

3/2009

59

DOTAZY,

REAKCE A DISCUSSION BOARD

PŘIPOMÍNKY

ČTENÁŘŮ

DOPLNĚK K ČLÁNKU R. WASSERBAUERA A R. ZIGLERA „BIODEGRADACE BETONU PŮDNÍMI BAKTERIEMI“ BETON TKS 1/2009, STR. 66 AŽ 68 V závěru autoři uvádějí, že „zabránit, nebo alespoň zmenšit mikrobní aktivitu je možné jedině tak, že se co nejvíce zamezí přístup vody do betonových konstrukcí.“ Základní požadavek, zamezit přístupu vody, je samozřejmě prioritní. Obvyklé jsou však i případy, kdy beton je vystaven jak účinku půdních bakterií, tak i vlivu prostředí XC4, tedy střídavě mokrému a suchému prostředí. V těchto případech je třeba využít dostupné možnosti, jak zvětšit odolnost betonu proti biodegradaci půdními bakteriemi (pro návaznost na citovaný článek nejsou uvedena specifická opatření pro jiné druhy biokoroze). V prvé řadě je nutno respektovat požadavky ČSN EN 206-1 na vlastnosti a složení betonu. Náročnost těchto požadavků je větší než v článku specifikovaná „třída pevnosti 25 MPa“ zkoušených vzorků betonu (vzhledem k současné praxi v ČR tedy třída pevnosti v tlaku C20/25). Podle tabulky NA.F.1 (změna normy Z3), platné pro obvyklé betony s předpokládanou životností padesát let, se požaduje pevnostní třída alespoň C25/30 a ekvivalentní vodní součinitel maximálně 0,50. Podle tab. NA.F.2 (předpokládaná životnost betonu sto let) se požaduje dokonce pevnostní třída C30/37. Beton, který splňuje uvedené mezní požadavky, běžnému působení půdních bakterií vyhovuje, dokonce i ve venkovním prostředí ovlivněném zmrazováním a rozmrazováním. Pod pojmem běžné působení je vzhledem k zaměření citovaného článku uvažováno hlavně působení veškerých půdních složek a vlhkosti na venkovní svislé stěny. Při zvýšených nárocích (např. na pohledovost) a při současných technických a ekonomických podmínkách (daných např. stále účinnějšími superplastifikačními přísadami) může být účelné nárokovat ve specifikaci vyšší než uvedené minimální požadavky. Odolnosti proti biodegradaci přispěje použití vhodnějšího pojiva. Portlandský cement CEM I, použitý při publikovaných zkouškách, je při sledované biokorozi nevýhodný. Produktem jeho hydratace jsou kromě vápenatých křemičitanů a hlinitanů i nedostatečně odolné sloučeniny vápníku. Jejich obsah lze omezit buď vhodnou příměsí (pucolánem a/nebo granulovanou vysokopecní struskou) nebo použitím cementu obsahujícího některou v závorce uvedenou složku. Výsledné zplodiny hydratace a karbonatace pak lépe odolávají kyselinám, proto i organickým a anorganickým kyselinám, které jsou výslednými produkty biologicky iniciovaných chemických pochodů. K zabezpečení odolnosti betonu proti biokorozi je třeba zpravidla přizpůsobit i volbu dalších složek betonu. Při nebezpečí biodegradace vlivem kyselého prostředí je třeba dát např. přednost nerozpustnému kamenivu s převládajícími křemičitany. Dále je třeba omezit obsah složek s vysokým obsahem organických látek. Z plastifikačních i dalších přísad je proto účelné použít především přísady, kterými se dosahuje vysoké účinnosti i při jejich nízkém dávkování. Biodegradaci lze dále omezit větší nepropustností betonu. Proto je třeba mimo jiné dodržet výše uvedenou horní mez vodního součinitele (0,50). Při něm vzniknou sice i kapiláry, jejichž rozměr je poněkud větší než minimální rozměr bakte60

rií (30 μm), jejich pronikání se však významně omezí. Z uvedených důvodů a s cílem omezit pronikání kyselin je dále neméně důležité vyloučit nebo omezit odlučování vody. Zde nezáleží pouze na průměrném vodním součiniteli, ale i na hutnosti kontaktní vrstvy na styku pojivového tmelu s kamenivem, proto i na zrnitosti nejjemnějších zrn kameniva a na zrnitosti pojiva (cementu a příměsí). Odlučování vody významně omezuje i provzdušnění. Biokorozi betonu významně ovlivňují i vlastnosti povrchu betonu (viz Aïtcin a jeho „pokožka“ betonu, která má jiné vlastnosti než vnitřní část betonu). Pro škodlivý vliv některých separačních prostředků může být např. účelné použití „umělohmotného“ bednění, nebo alespoň bednění opatřeného plastovou povrchovou vrstvou. Ve výjimečných případech připadá v úvahu i sekundární úprava povrchu, např. penetračními látkami neorganického původu. Důležité je i nejvyšší dosažitelné omezení vzniku a šířky trhlinek. Kromě konstrukčních opatření (dimenzování výztuže, dilatace) je třeba při navrhování a provádění (ošetřování betonu) usilovat o minimalizaci smršťování betonu. K omezení biodegradace je v technické literatuře doporučováno i použití biocidních přísad (bakteriocidních, fungicidních). Na jejich pomoc však nelze v současnosti spoléhat. Jedním z důvodů je široké spektrum druhů biologické agrese, a tím i náročnost na široké spektrum toxického působení. Jiným důvodem je rozpustnost účinných složek, tím jejich vyplavování a přechodnost jejich účinnosti. Dalším velmi závažným důvodem jsou paralelní škodlivé vlivy: na beton, na životní prostředí a na zdraví pracovníků zúčastněných na výrobě a manipulaci. Z toho a ze zpřísněných nároků na zacházení s jedy pravděpodobně pramení zcela nedostatečná internetová nabídka sledovaných přísad. Domácím příkladem je ukončení výroby dříve doporučované protiplísňové přísady Lastanox. Z uvedených důvodů lze obecně doporučit biocidní přípravky jen pro sanaci biologicky napadených ploch. Tuto funkci plní např. nový přípravek Sanatop Alga určený k likvidaci bioorganismů (řas, mechů, lišejníků, hub, plísní) ze stavebních materiálů (mimo jiné i z betonu). Jako prevenci lze případně použít další nový přípravek Sanatop Super, který se buď přidává do stavebních hmot (hlavně do nátěrů a omítek), nebo se jím v neředěném stavu impregnují čisté suché povrchy. Podobně lze použít i speciální protiplísňové přípravky. K likvidaci slouží např. Fungispray (s bělícím účinkem dosahovaným ne vždy přípustným chlornanem sodným) nebo Fungispray Super, jehož výhodou je absence chloru. Preventivně lze použít Fungisan Super, který pro obsah povolených látek nahradil dřívější výrobek Fungisan. Bližší údaje jsou uvedeny na www.stachema.cz. Další možnosti použití biocidů (čtyř ftalocyaninových derivátů) sledovali Ledererová, Chromková a Leber (8. konference Technologie betonu, Pardubice, 7. dubna 2009). Výše bylo uvedeno, že beton, který splňuje citované mezní požadavky, běžnému působení půdních bakterií vyhovuje. Bylo by účelné, aby uvedené tvrzení bylo podloženo systematickým


3/2009

DOTAZY,

REAKCE

A

PŘIPOMÍNKY ČTENÁŘŮ DISCUSSION BOARD

průzkumem provedených betonových objektů, při kterém by se provedl průzkum staveb ve stáří kolem deseti let (dostatečně dlouhá doba pro vznik biokoroze, větší stáří je nevýhodné pro příliš malou pravděpodobnost zjistit parametry receptur a pro větší změny vlastností složek betonu). Jeho výsledkem by byl především popis konstrukce (hlavně svislé venkovní stěny ve styku s vegetací), dále charakteristiky prostředí (vedle biologických vlivů i možné chemické a fyzikální vlivy) a hlavních současných charakteristik betonu (jakost povrchu, pevnost na vývrtech malého průměru, Schmidt); cenné by byly i údaje o receptuře a výrobě betonu. Požadovaným cílem by bylo potvrdit (nebo vyvrátit) názor, že při dodržení požadavků vyplývajících z požadavků na odolnost proti vlivu prostředí XC4 není třeba normativně uplatňovat další požadavky. Toto zaměření je důležitější než výzkum zaměřený na jednotlivé druhy a podmínky biokoroze (těch je příliš mnoho). Závěrem několik slov k budoucí novelizaci technických norem, konkrétně k potřebě zahrnout biokorozi betonu do ČSN EN 206-1. V této základní normě není o biokorozi zmínka ani v popisu vlivů prostředí. Vliv prostředí je definován pouze jako „souhrn chemických a fyzikálních vlivů, kterým bude vystaven beton spolu s výztuží …“. Protože se většina autorů shoduje v tom, že biologická koroze betonu je specifickým druhem chemické koroze iniciované živými organismy, lze uvedený formální nedostatek tolerovat, alespoň do doby plánované evropské novelizace. Při ní přicházejí v úvahu např. následující malé úpravy: • termín „chemické působení“ (XA) nahradit termínem „chemické a biologické působení“, • požadavky na vliv prostředí XA1 sjednotit s požadavky na vliv prostředí XC4 (dosavadní mezní hodnotu ekvivalentního vodního součinitele 0,55 snížit na hodnotu 0,50), při současném stavu techniky není tento požadavek nadbytečně přísný, • stanovit, aby při možném vlivu běžné biologické koroze byly plněny alespoň požadavky na odolnost proti vlivu prostředí XA1. Ing. Alain Štěrba Loudin a spol., s. r. o. Křivá 8, 130 00 Praha 3 tel.: 266 314 854 e-mail: [email protected] www.loudin.eu

O M LU VA V 1. čísle časopisu v článku autorů A. López, J. M. Tobes, R. Zerbino a B. Barragán „Barevný samozhutnitelným beton – receptura a charakterizace“ jsme otiskli chybný obr. 7 na straně 47. Zde uvádíme jeho správnou podobu. Za chybu se Vám omlouváme.

L* L* White -b*

+b*

+a*

C* h*

-a*

L*: light/darck -b*/+b*: bluer/yellower -a*/+b*: greener/redder

+a*

+b*

-a*

Blue L*

-b*

L* Black

Obr. 7 Systém CIELAB BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

3/2009

61

SPEKTRUM SPECTRUM

VALERIO OLGIATI JANA MARGOLDOVÁ Valerio Olgiati vyhledává napětí mezi matematikou a emocemi, provokuje architekturou a je fascinován betonem. Jeden z nejuznávanějších současných švýcarských architektů Valerio Olgiati se narodil roku 1958. Po studiu architektury na ETH v Curychu nejprve několik let pracoval v různých ateliérech v Curychu a v Los Angeles, než si otevřel v roce 1996 v Curychu, 2005 v Churu a naposled v roce 2008 ve Flimsu vlastní architektonický ateliér. Jeho nejznámější projekty jsou: škola v Paspels, malý dům v německém Rottenburgu, Žlutý dům ve Flimsu, dům K+N ve Wollerau, projekt pro jezero Cauma, dům pro hudebníka v Scharans a výstavní budova Švýcarského národního parku v Zermez. O projektech Valeria Olgiatiho bylo vydáno přes půl tuctu monografických

knih. Roku 1993 byl oceněn německou cenou za architekturu, jeho projekty získaly třikrát cenu „Nejlepší budova ve Švýcarsku“ a v roce 2001 obdržel i švýcarskou betonářskou cenu. Jako hostující profesor vyučuje na ETH v Curychu, AA v Londýně a na Cornel University v New Yorku. Od roku 2002 je řádným profesorem na Akademii architektury v Mendrisio na Universita della Svizzera italiana (University of Italian speaking Switzerland). „Dobrý architekt přináší s každou novou budovou něco, co před jejím dokončením neexistovalo.“ (Valerio Olgiati) Každý projekt architekta Olgiatiho je prototypem, originálem už svým novátorským přístupem. Stejný přístup očekává od svých studentů, protože za nejdůležitější považuje kreativní motivaci. Jeho stavby jsou radikální, často až monumentální. Jaká je však za nimi myšlen-

ka? Architekt odpovídá, že vychází ze studia místa, kde má nový objekt stát, měl by ho doplňovat, zvýrazňovat a vstupovat s ním v dialog. Obvykle zde již bývají stavby jiných architektů, kteří do nich vložili své principy, kostely, chrámy nebo stáje. Přemýšlí o nich a automaticky ho napadají myšlenky na izolované stavby, které mohou být přijímány jako radikální až monumentální. Základním materiálem významné části Olgiatiho tvorby je beton, režný, barvený nebo lehký izolační. Na otázku, proč je pro velkou část veřejnosti beton tak obtížně přijatelný, odpovídá, že dle jeho názoru to není materiálem. Často se mluví o betonovém prostředí v negativním významu i když ve skutečnosti v daném místě beton není vůbec přítomen, nebo v úplně minimální míře. Architekt se domnívá, že pojem beton je přijímán negativisticky z doby, kdy beton byl dominantním sta-

1 Přízemí

1. patro

3

62

Obr. 1 Vstupní chodba Obr. 2 Obývací pokoj Obr. 3 Severní fasáda domu s otevřeným oknem BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

3/2009

SPEKTRUM SPECTRUM

vebním materiálem, ale jeho kvalita bývala nedostatečná. Kritik architektury Christoph Hackelsberger před dvaceti lety řekl, že beton je „kámen filosofů“ a architekt Olgiati to dále rozvíjí: „To jde mnohem dál, protože beton je neuvěřitelně různorodý. V betonu je tolik potencionálu, že člověk, který stojí mimo obor, nemůže vůbec pochopit, jak úžasný ten materiál je. Jako architekt přemýšlím v pojmech prostor a konstrukce a nakonec všechny technické problémy vyřeším v betonu“. Rád kombinuje beton s bronzem a je přesvědčen, že spojení s bronzem katapultuje beton do vyšších sfér, že společně mají kvalitu šperku. DŮM K+N Za prostým, skromným vstupem následuje zvláštní klikatá matně osvětlená chodba s několika stupni dolů, jako bychom scházeli do jeskyně. Potom se otevřou dveře a stojíte v úžasu beze slov. Před vámi je čtvercová prostorná místnost zalitá světlem. Čtyři velká obdélníková okna stejné

velikosti „rámují“ čtyři různé obrazy a transformují obývací pokoj domu na zahradní pavilon. Tento vjem ještě zesílí, když se při pěkném počasí všechna okna zasunutím do země zcela otevřou a lehký průvan protahuje volným prostorem. Obývací pokoj však nesestává pouze ze stěn s velkými okenními otvory. V rohu je průhledem vidět zalomené schodiště ukryté v nejasném objemu ve stěně nebo z vnějšku připojeném k hlavní mase domu. Stěny nepůsobí jako tenké slupky, plochy obalující prostor, ale naopak pokoj se zdá být součástí organického celku. Jsou to ty rozměry a jejich poměry, které dávají domu jeho sílu, jeho téměř nadměrný účinek, a očekávání čehokoli. Dům není skládán dohromady, je to prostor ulity. Každý pokoj, jedno jak velký, je samostatnou jednotkou. Všechny vnitřní železobetonové stěny mají stejnou tloušťku. Tím, že jsou postaveny ze stejného světle šedobílého ničím nezakrytého betonu, barevně stavbu sjednocují. Dům rozhodně nepa-

tří do světa obratlovců, je z rodu korýšů. Objem a kompaktnost budovy jsou působivé, stejně jako střet vnitřního a vnějšího prostředí odstraněním oken, světelné efekty a různé charaktery hlavních místností. Ale kontrast, který však zdaleka nevede k fragmentaci celku, ale naopak ho upevňuje, dává domu vlastnosti živého organizmu. [text: Jacques Lucan] Stavebník Architek Projektový manažer Stavební dohled Statika Materiály Projekt Realizace Objem Plocha

soukromý Valerio Olgiati, Architect ETH/SIA, Flims Pascal Flammer Peter Diggelmann, Archobau AG, Chur Patrick Gartmann, Conzett Bronzini Gartmann AG, Chur bílý monolitický beton, ořechové dřevo 2001 2003 až 2005 1 900 m3 520 m2

2


3/2009

63

SPEKTRUM SPECTRUM

4

ATELIER BARDILL V SCHARANS Dům s ateliérem pro hudebníka Bardilla stojí na místě staré stodoly v chráněném historickém centru švýcarské vesnice Scharans v údolí horního Rýna. Místní samospráva povolila výstavbu nového domu s podmínkou, že nepřesáhne objem původní stodoly. Stavebník pan Linard Bardill, který má dům jen pár kroků odtud, potřeboval jen jednoduchý prostor pro svou práci. Prostor nového ateliéru nezabírá ani třetinu vymezeného objemu. Zbytek tvoří vnitřní dvůr zdůrazněný oválným okrajem červených betonových obvodových stěn s množstvím kruhových obtisků. Je to další místnost s obrovským průhledem k obloze. Dům vyjadřuje prostornost a čistotu v kontrastu k „náladové“ geometrii jeho vnějšího vzhledu a malému měřítku podhorské obce. Ateliér je vytápěn solární energií, vnitřní prostor je vybaven řízenou ventilací. Atelier Bardill je otevřen veřejnosti vždy v pátek odpoledne mezi 13 až 17 hod. Stavebník Architek Spolupráce Stavební dohled

Linard Bardill, hudebník a básník Valerio Olgiati, Architect ETH/SIA, Flims Nathan Ghiringhelli (projektový manažer kanceláře Olgiati), Nikolai Müller, mario Beeli Linard Bardill Patrick Gartmann, Conzett Bronzini Gartmann AG, Chur červený monolitický beton, ocel, měď 2002 červenec 2006 až srpen 2007 665 m3 ateliér 70 m2, dvůr 150 m2

Statika Materiály Projekt Realizace Objem Plocha

půdorys

5

Obr. 4 Obr. 5 Obr. 6 Obr. 7

Vstup do Atelieru Bardill Boční fasáda z červeného betonu s ornamentem Vnitřní dvůr Detail ornamentu

64


3/2009

SPEKTRUM SPECTRUM

6

NOVÉ pohled


ŠVÝCARSKÉHO ZERMEZU Návštěvnické středisko Švýcarského národního parku v Zermezu poskytuje na třech podlažích přístřeší příležitostným i stálým výstavám, v suterénu se nacházejí vedlejší (provozní) místnosti. Přes mírně zvýšený venkovní prostor vcházejí návštěvníci do foyer. Všechny výstavní místnosti spojuje rozvětvený systém schodišť a chodeb, který přesahuje více podlaží. Vnitřní uspořádání i celkový objem budovy jsou definovány ideou stejně velkých výstavních místností navazujících na sebe v pravidelném sledu. Výsledkem jednoduché základní koncepce dvou do sebe zasunutých krychlí je formální logika, která budově propůjčuje čistý a universální vzhled. Budova je symetrická podle více os a zakládá se na přísných geometrických pravidlech. Z venku vyhlíží pravidelně a uspořádaně. Vnitřní dispozici lze však naproti tomu jen stěží rozluštit. Návštěvník prochází opakovaně stejnými místnostmi. To jsou centrální místnosti s výhledem na všechny světové strany. Spojeny jsou skrytým systémem schodišť a chodeb. Prohlídka centra končí ve foyer na stejných vstupních schodech, na kterých začala. Jasný, přehledný a uspořádaný vnější vzhled vystupuje nad nelehce srozumitelným vnitřním uspořádáním. Exteriér ukazuje a zároveň zahaluje interiér. Typologie budovy vyjadřuje spojení stejně jako rozdělení jedN ÁV Š T Ě V N I C K É C E N T R U M

NÁRODN Í HO PAR KU V

3/2009

65

SPEKTRUM SPECTRUM

ho materiálu – světlého izolačního betonu. Je jedinečným organismem, ve kterém se vše spojuje do jednoho nedělitelného celku. Stavebník architek

Spolupráce Stavební dohled Statika Materiály Projekt Realizace Objem Plocha Náklady

7

notlivých základních forem. Velikost místností, materiál i uspořádání jsou voleny tak, aby výstavní budova byla obecně

použitelná a nabízela budoucím výstavám dostatečný prostor. Budova je postavena výlučně z jedno-

Švýcarský národní park, Zermez Valerio Olgiati, Architect ETH/SIA, Flims Aldo Duelli (projektový manažer kanceláře Olgiati), Fabrizio Ballabio, Theo Barmettler, Pascal Flamer Herwig Lins, Sara Wiedenbeck Ricco Stupan + Claudio Bulfoni Jon Andrea Könz + Dr. Schwarz bílý izolační beton (system Liapor), bronz únor 2003 duben 2006 až květen 2008 9 100 m3 1 780 m2 9,4 mil. CHF

Fotografie: 1 až 6 archív Atelieru Olgiati, 7 až 11 Javier Miguel Verme Půdorysy a pohledy Atelier Olgiati

10

66


3/2009

SPEKTRUM SPECTRUM

pohled

suteren

8 9

1. patro

2. patro

Obr. 7 Severní fasáda Výstavního centra Švýcarského národního parku v Zermezu Obr. 8 Zadní fasáda Obr. 9 Vnější schodiště ke vstupu do Výstavního centra Obr. 10 Jedna z výstavních místností Obr. 11 Vnitřní větvené schodiště


3/2009

67

AKTUALITY TOPICAL

SUBJECTS

REŠERŠE

ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ

NĚKTERÁ

P OZOROVÁN Í T ÝK A J ÍC Í SE U Ž I T N Ý C H V L A S T N O S T Í F O T O K AT A L I T I C K Ý C H (SAMOČISTÍCÍCH) POVRCHŮ VEŘEJNÝCH PROSTOR

V současnosti jsou v některých zemích, zejména v Evropě, Japonsku a Severní Americe, pro povrchy veřejných prostor často užívány betonové povrchy s fotokatalitickou povrchovou úpravou. Od roku 2008 bylo jen v Itálii takových povrchů položeno více než 1 mil. m2. Působením slunečního světla dochází ke snížení oxidů dusíku ve vzduchu nad takovým povrchem, a tím se v místě výrazně zlepšuje životní prostředí. Samozřejmě vystupuje otázka odhadu udržení vysoké úrovně užitných vlastností tohoto inovativního materiálu v závislosti na intenzitě dopravního provozu, koncentraci znečištění a klimatických podmínkách v daném místě. Článek sleduje a vyhodnocuje vývoj užitných vlastností betonové zámkové dlažby s fotokatalitickým povrchem, která byla nedávno v délce 500 m položena na rušné ulici v italském Bergamu. Měření ukázala, že znečištění povrchu usazováním prachu na betonu s fotokatalitickou úpravou snižuje jeho schopnosti. Stačilo však povrch umýt, opláchnout vodou a schopnost vázat plynné oxidy dusíku ze vzduchu nad ním byla opět zcela obnovena. Stejným způsobem účinkovala na povrch betonu i dešťová voda. Proto bylo doporučeno povrch komunikace dvakrát týdně stříkat vodou, aby byla zaručena stálá vysoká úroveň čištění vzduchu nad povrchem. Dále byl sledován vliv obrušování povrchu na fotokatalitickou reakci. Z rozboru naměřených hodnot bylo zřejmé, že obroušení povrchu zámkové dlažby nemělo vliv na množství oxidů dusíku nad ní. Cuerrini G. L.: Some observations regarding in-service performance Photocatalytic paving block surfaces, BFT International 05/2009, pp. 16–25

VLIV

GEOMETRIE VÝZTUŽE N A P R AV D Ě P O D O B N O S T V Z N I K U K O R O Z E V ŽELEZOBETONOVÝCH PRVCÍCH

Během posledního desetiletí byl uskutečněn rozsáhlý výzkum trvanlivosti železobetonových konstrukcí, jehož výsledky se promítly i do postupu a způsobu jejich navrhování. Koroze výztuže je považována za hlavní hrozbu a zvláštní pozornost byla věnována modelování pronikání chloridů do betonu. Převážně analytická vyjádření založená na 2. Fickově zákoně difúze mají však svá omezení. Tento článek je zaměřen na geometrická omezení vyvolaná používáním ocelové výztuže. Za tím účelem je prezentován numerický výpočet kvantifikující vliv transportu chloridových iontů na počátek korozního procesu. Na základě analýzy dosažených výsledků je zhodnocen současný jednostranný nevzrušený přístup k problému jako příliš optimistický. Následně autoři prosazují myšlenku začlenění geometrie výztuže do výpočtů doby použitelnosti konstrukce, aby bylo dosaženo realističtějšího odhadu funkčních charakteristik betonové konstrukce v průběhu času. de Boer A., Guliker J.: Effect of reinforcement geometry on the probability of corrosion initiation in reinforced concrete structures, Structural Engineering International (IABSE), 2/2009, pp. 198–202

68

VÝVOJ

Z N A LO S T Í A T E C H N O LO G I Í Z V Y Š O VÁ N Í POŽÁRNÍ ODOLNOSTI KONSTRUKCÍ

Devastace budov způsobená požárem může vést ke ztrátám životů a významným ekonomickým dopadům vzhledem k přímým a nepřímým výdajům na odstranění jejich následků. Pochopení chování konstrukcí během požáru bývá potlačováno koncentrací pozornosti na funkční charakteristiky konstrukčních prvků ověřovaných v testech malých měřítek v laboratořích. V současnosti však bylo uskutečněno několik testů chování celých konstrukčních systémů během požárů. Rozbor jejich výsledků přinesl zásadní posun do výzkumu požární odolnosti konstrukcí. Pochopení jejich významu s vývojem kodifikovaných postupů navrhování se zřetelem k funkčním charakteristikám konstrukcí je začátkem novému přístupu projektantů k zájmu o získání lepší představy o změnách funkčních charakteristik konstrukce během požáru. Tento obrat umožňuje projektantům najít ekonomičtější řešení, identifikovat slabá místa konstrukce a navrhnout celek jako bezpečnější a robusnější systém. Článek prezentuje poslední vývoj v této oblasti, zdůrazňuje problémy tradičních přístupů k návrhu z hlediska požární bezpečnosti a poukazuje na výhody nových postupů založených na výsledcích posledního výzkumu a vývoje. Bailey C.: Science and technology developments in structural fire engineering, Structural Engineering International (IABSE), 2/2009, pp. 155–173

ODHAD

S P O L E H L I V O S T I S TÁ R N O U C Í C H ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ – SOUČASNÁ SITUAC E A B U DOUC Í MOŽNOSTI

Článek dává stručný popis základního schématu odhadu spolehlivosti stárnoucích železobetonových konstrukcí. Hlavní důraz je kladen na modelování poškození vyvolané korozí výztužné oceli. Je podán kritický rozbor stávajících modelů vzniku a působení koroze, vzniku trhlin způsobených korozí výztuže, vlivu postupující koroze na průhyby a pevnost železobetonových konstrukcí včetně diskuze o směrech potřebného dalšího výzkumu. Jsou zde uvedeny i výsledky výzkumné práce autorů v této oblasti. Zvláštní pozornost je věnována vlivu prostorové proměnlivosti poškození na výsledky odhadu spolehlivosti, který je ilustrován dvěma příklady. Val D. V., Stewart M. G.: Reliability assessment of ageing reinforced concrete structures – current situation and future challenges, Structural Engineering International (IABSE), 2/2009, pp. 211–219

ODHAD

SPOLEHLIVOSTI POŠKOZENÝCH ŽELEZOBETONOVÝCH MOSTŮ NA ZÁKLADĚ VÝSLEDKŮ JEJICH PROHLÍDKY

Pravidelné prohlídky mostů jsou velmi důležité pro zodpovědné užívání infrastruktury. Článek popisuje a vysvětluje postup procesu odhadu, který mostní inženýr zodpovědný za sledování stavu mostů musí dělat přímo během prohlídky nebo bezprostředně po ní. U mostů nižších tříd bývá potřeba zavést urgentní opatření k nápravě havarijního stavu, která zůstanou v platnosti dokud není dokončena podrobná analýza skutečného stavu mostní konstrukce. Pravděpodobnost poruchy pf nebo index bezpeč-


3/2009

AKTUALITY TOPICAL

nosti konstrukčního systému jsou hlavními výsledky výpočetní procedury. V článku je ukázáno použití systému na praktických příkladech. Zvláště pro komunální sektor může být systém velkým přínosem, protože zde nelze předpokládat, že místní orgány vždy zajistí pravidelné prohlídky a odpovídající údržbu všech mostů, které mají ve správě. Braml T., Keuser M.: Beurteilung der Tragfähigkeit von geschädigten Stahlbetonbrücken auf der Grundlage der Ergebnisse einer Bauwerksprüfung, Beton- und Stahlbetonbau 104 (2009), Heft 5, pp. 256–266

PREVENCE

P OR UC H B ETONOV ÝC H KRY TŮ O D V O D Ň O VAC Í C H K A N Á L K Ů – N ÁV R H D I L AT A Č N Í C H S P Á R

Během posledních let byl sledován vznik a růst trhlin na betonových krytech odvodňovacích kanálků na velkých pohybových plochách letišť. Pro objasnění příčin jejich vzniku proběhl experimentální výzkum a numerická simulace skutečného chování betonových krytů. Hlavní pozornost byla zaměřena na tuhost výplňového materiálu ve spárách mezi deskami krytů. Kryty betonované v zimním období se mohou v létě ohřátím roztáhnout o 5 až 10 mm. Deformace by měla proběhnout zcela volně bez omezení. Pokud to nelze zajistit, vznikají v krytu vodorovná napětí. Tyto tlaky závisí na výplňovém materiálu spár. V odpovídající laboratorní zkoušce byly měřeny vodorovné tlaky při vyplnění spár různými materiály. Jako velmi vhodné k danému účelu byly potvrzeny široce používané asfaltové zálivky.

JE

SUBJECTS

TO T VAR, FU N KC E N E BO U M Ě N Í?

Beton je medium s nekonečnými možnostmi a díky tomu je nejrozšířenějším stavebním materiálem na zemi. Léta se objevuje v mnoha konstrukčních podobách, slouží v ohromném množství funkcí a v poslední době se rychle rozšiřuje jeho použití i pro výtvarné řešení interiérů a exteriérů komerčních a rezidenčních projektů. Beton nabízí pro dekorativní užití široké spektrum nejrůznějších podob povrchů: • monolitické nebo prefabrikované prvky s povrchem vysokého lesku barvené pigmenty ve hmotě nebo s výraznými zajímavými zrny kameniva, • leštěné betonové podlahy, • leštěný betonový nábytek pro interiéry i exteriéry z běžných betonových směsí nebo ze sklovláknobetonu, • betonové povrchy s otiskem vložek do bednění (cihelné nebo kamenné zdivo, kamenná dlažba atd.), • betonové povrchy různých barev patinované kyselinou skýtají široké možnosti barevných variací, • speciální úpravy broušených povrchů podlah, stěn a stropů, např. voskování a následné přeleštění, • stěny z lehkého betonu upravené barevnou lazurou ad. Takže můžeme přemýšlet o dalších aplikacích betonu. Další informace a upřesnění lze najít na webových adresách www.picsuk.com a www.greencrete.co.uk. Grant J., Green R.: Is it form, function or art?, Concrete for construction industry, April 2009, pp. 33-34

Obr. 1 a) 80mm betonová leštěná deska na barovém pultu v londýnské restauraci GBK Tower, b) detail desky

Breitenbücher R., Sievering Ch.: Vermeidung von Schäden an Schlitzrinnen, Beton- und Stahlbetonbau 104 (2009), Heft 5, pp. 282–288

NAPADE N Í

B ETON U V PŮ DÁC H OBSAH U J ÍC ÍC H SIRNÍKY ŽELEZA

V některých oblastech Německa povrchové vrstvy země obsahují sirníky železa. Při kontaktu se vzduchem, např. po odtěžení povrchových vrstev pro hloubení základů stavby, za přítomnosti vlhkosti minerál oxiduje a uvolňuje reakční produkty, kyselinu sírovou a sírany. Výsledkem je změna podmínek prostředí v základové spáře a ohrožení betonových konstrukcí síranovým napadením. Skutečný rozsah oxidace sirníků železa v základových půdách a výsledný dopad na železobetonové konstrukce, které jsou v místě jejich výskytu postaveny, byly obsahem mezioborového výzkumného projektu řešeného na Ruhr-Universität Bochum. V předběžných výsledcích v závislosti na různých fyzikálních a chemických faktorech klesla hodnota pH půd se sirníky železa až na 2 a koncentrace síranů v nich byla vyšší než 20 000 mg/l. Za těchto podmínek na betonových konstrukcích snadno vznikla síranová koroze. Po dlouhodobé expozici, zhruba jeden rok a více, bylo možno za první napadenou vrstvou betonu v dosud nepoškozené vrstvě sledovat síranové sloučeniny jako důkaz koroze postupující hlouběji do hmoty betonu.

1a 1b

Breitenbücher R., Wisotzky F., Eisenberg V., Siebert B.: Betonangriff in eisendisulfidhaltigen Böden, Beton- und Stahlbetonbau 104 (2009), Heft 5, pp. 289–301


3/2009

69

AKTUALITY TOPICAL

SUBJECTS

MEZINÁRODNÍ KONFERENCE NEROSTNÉ SUROVINY PRO EVROPU Ve dnech 28. až 29. dubna 2009 proběhla v Praze mezinárodní konference „Nerostné suroviny pro Evropu“ / „Mineral Resources for Europe“ s navazujícím diskusním fórem zástupců partnerských ministerstev. Jednalo se o oficiální konferenci českého předsednictví v Evropské unii. Konference byla zaměřená na segment těžebního a spolupracujícího průmyslu v rámci celé Evropy. Šlo o ojedinělou, tematicky zaměřenou akci, jež volně navazovala na Verheugenovu iniciativu „Iniciativa v oblasti surovin – uspokojení kritických potřeb pro růst a zaměstnanost v Evropě“, která byla oficiálně publikována v listopadu roku 2008. Konference splnila očekávaný cíl, kterým bylo otevření problematiky poptávky po nerostných surovinách a jejich dodávky pro Evropskou unii a očekávané renesanci domácí těžby v evropských zemích. Záměrem bylo také přispět k otázce zajištění krátkodobých, střednědobých i dlouhodobých „strategických“ potřeb nerostných zdrojů pro evropský průmysl a ekonomiku. Organizátorům, jmenovitě Těžební unii České republiky, Euromines (Evropské asociaci těžebního průmyslu) a Ministerstvu průmyslu a obchodu ČR, se podařilo iniciovat účast více než dvou set odborníků z více než dvaceti jedna zemí nejen Evropské unie, z oblasti soukromé i státní sféry, což je v době celosvětové finanční krize i politických změn v České republice významný počin. Akci slavnostně zahájil náměstek ministerstva průmyslu a obchodu Ing. Tomáš Hüner a zástupci Evropské komise, Ministerstva životního prostředí ČR a Českého báňského úřadu. Konkurenceschopnost evropského průmyslu, oblast surovinové a energetické politiky, surovinové a energetické bezpečnosti, ceny nerostných surovin, jakož i jejich bezpečné dodávky patří k důležitým bodům politické agendy. Právě proto byla tato témata v průběhu konference intenzivně diskutována. V závěrech konference byly zdůrazněny hlavně tyto body: • Těžební průmysl vždy hrál a nadále bude hrát zásadní roli v rozvoji průmyslových a ekonomických aktivit v Evropě stejně jako v ostatních částech světa.

• Nerudní suroviny, stavební suroviny a kovy jsou výchozími materiály pro veškerou průmyslovou výrobu a obecně jsou součástí naprosté většiny výrobků každodenní spotřeby. • Bez ohledu na současnou finanční krizi, poptávka po kamenivu, kovech a nerudních surovinách a produktech z nich vyrobených bude po odeznění krize na rozvíjejících se trzích nadále stoupat. • Mnoho EU výrobků a technologií patří mezi světovou špičku a uplatňují se na světových trzích. K tomu, aby bylo možné tyto výrobky nadále spolehlivě vyrábět, je nutné zajistit konkurenceschopnou energetiku. Po ukončení konference zorganizovalo Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky diskusní fórum na ministerské úrovni. Tohoto setkání se zúčastnilo téměř padesát zástupců z dvaceti jedna evropských států, a to nejen členských států EU, ale i sousedních zemí (Srbsko, Albánie, Turecko), bez nichž si celoevropskou diskusi o nerostných surovinách nelze představit. Po skončení diskusního fóra Ministerstvo průmyslu a obchodu oficiálně publikovalo neformální závěry navržené v rámci Českého předsednictví, které odrážejí pohledy jednotlivých účastníků setkání. I zde bylo přijato deset bodů, jež zahrnují např. nutnost podpoření evropské konkurenceschopnosti v oblasti přístupu k nerostným surovinám, zajištění dodávek surovin, zvýšení energetické a surovinové bezpečnosti evropského kontinentu, nutnost podpory spolupráce v oblasti těžebního průmyslu, nutnost stanovení tzv. strategických surovin pro evropský kontinent, apely na EU komisi v dané problematice. Součástí doprovodného programu byla výstava s názvem „Nerostné suroviny evropských zemí“, dokladující na příkladech řady surovin procesy sjednocující evropský kontinent v geologické minulosti. Prezentaci připravilo Mineralogicko-petrografické oddělení Moravského zemského muzea Brno. Kontakní osoba: Ing. Mgr. Petra Jandourková e-mail: [email protected] www.euresources2009.eu, www.tezebni-unie.cz

¼ÏËÉ)ÄÅ2Ë¼ÇÃÆ Ćë×äçãYéÚåÚáãYÞïäáÖØÚÇó©¡¬â§àÌ¢¦ ĆèåçYëãdëãÞéãmàáÞâÖëàÖÙdâçäbãmâ ä×Ùä×m

Ñ»Àº2ÊÐÊË)Ä¿¼´ÃÂÅ ¿¼´ÃÂÅ ÊÄÐÊÃÇÉÆçÜêåæêë¥¥¥ î î î ¥ ã à Ø ç æ é ¥ Ú ñ 70

ÂØãàÙéæíØåfñÛàíæÃàØçæé çéæçÜêåfñÛgåo ĆëîmåçäÙêàéÞëÞéÖïÙeãm ĆèåäçÖïÙÞØmâÖáéî²ïÙeãmãÖéÚãàäê ïÙÞØmâÖáéê§ââ ĆïYèÖÙãmèãmÚãmëáÝàäèéÞëÚïÙÞëê


3/2009

AKTUALITY TOPICAL

SUBJECTS

RECENZE SOUČASNÁ

FINSK Á BETONOVÁ ARCHITEKTURA

Fotograf Jussi Tiainen fotografuje finskou architekturu již více než třicet let a má svůj vlastní vybroušený styl blížící se k dokonalosti. Tuto knihu sestavil ze svých fotografií současné finské betonové architektury navržené proslulými finskými architekty. Finská betonová architektura 21. století hledá srozumitelnost a jednoduchost. Charakter materiálu je nyní zdůrazňován mnohem více než dříve. Fasády souborů jsou skromné a harmonické, s pečlivě provedenými detaily. Současně je využita tvárnost betonu: vedle štíhlých, tenkých zakřivených konstrukcí našly své místo i mohutné, monumentální objekty. Jussi Tiainen ve svých fotografiích dovedně zachytil mnohostrannou povahu betonu, jeho hladkost a drsnost, sílu a citlivost, tvrdost a měkkost, světlo a stíny. Pro tuto knihu nafotil to nejlepší z finské architektury z posledních let – šestnáct různých staveb, od veřejných objektů k rodinným domům, od nových staveb k projektům rekonstrukcí. Mezi architektonickými ateliéry, autory staveb, jsou JKMM Architects, Lahdelma & Mahlamäki Architects a Heikkinen & Komonen Architects. Článek na začátku knihy od architektky Maritty Koivisto, šéfredaktorky finského časopisu Betoni, otvírá zajímavý úhel pohledu na použití betonu v architektuře.

Concrete architecture in Finland photographed by Jussi Tiainen Fotografie: Jussi Tiainen Předmluva: Martti Rautiola Úvodní článek: Maritta Koivisto Grafický návrh: Maria Appelberg Rakennustieto Publishing, 2008 143 stran, pevná vazba EUR 45 (včetně DPH) ISBN 978-951-682-888-9

Obr. 1 Budova společnosti Evira v Helsinkách, Lahdelma & Mahlamäki Architects/Rainer Mahlamäki, Ilmari Lahdelma, Riitta Id Obr. 2 Městská knihovna v Turku, JKMM Architects/Asmo Jaaksi Obr. 3 Most Aleksanterinkatu v Porvoo. Mikko Kaira Architects Obr. 4 Rodinný dům v Helsinkách, Huttunen-Lipasti-Pakkanen Architects/Suvi and Risto Huttunen Fotografie uveřejněny s laskavým svolením pana Jussi Tiainen.

1

2

3

4


3/2009

71

AKTUALITY TOPICAL

SUBJECTS

SEMINÁŘE, SEMINÁŘE,

KONFERENCE A SYMPOZIA

KONFERENCE A SYMPOZIA V ČR

F I B R E CONCR ETE 2009 5. mezinárodní konference • Technologie • Navrhování • Aplikace a realizace • Výzkum • Vláknobetony a udržitelný rozvoj Termín a místo konání: 17. až 18. září 2009, Praha, Masarykova kolej Kontakt: e-mail: [email protected], http://concrete.fsv.cvut.cz/fc2009 PODL AHY 2009 Odborná konference Termín a místo konání: 17. až 18. září 2009, Praha, Kulturní centrum Novodvorská Kontakt: e-mail: [email protected], www.konferencepodlahy.cz P R EFAB R I K ACE A B ETONOVÉ DÍ LCE 2009 5. konference Termín a místo konání: 20. a 21. října 2009, Pardubice Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected] SANACE A R EKONSTR U KCE STAVEB 2009 31. konference • Obnova historických staveb • Progresivní trendy v sanacích staveb • Sanace betonových konstrukcí • Fyzikálně-chemické vlastnosti • Statika a diagnostika staveb Termín a místo konání: 3. a 4. listopadu 2009, Praha, Masarykova kolej Kontakt: e-mail: [email protected], www.wta.cz VODN Í PAP RSEK 2009 – V Ý ZKU M, V Ý VOJ, AP LI K ACE Konference Termín a místo konání: 4. a 5. listopadu 2009, Ostrava Kontakt: e-mail: [email protected] B ETONÁŘSKÉ DNY 2009 16. mezinárodní konference Termín a místo konání: 25. a 26. listopadu 2009, Hradec Králové Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected] PODZEM N Í STAVBY P R AHA 2010 11. mezinárodní konference Termín a místo konání: 14. až 16. června 2010, Praha Kontakt: www.ita-aites.cz CONCR ETE ENGI N EER I NG FOR EXCELLENCE AN D EF F ICI ENCY fib sympozium Termín a místo konání: 6. až 8. června 2011, Praha Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected]

ZAHRANIČNÍ

KONFERENCE A SYMPOZIA

CONCR ETE: 21ST CENTU RY SU P ER H ERO fib sympozium Termín a místo konání: 22. až 24. června 2009, Londýn, Velká Británie Kontakt: e-mail: [email protected], www.fiblondon09.com CONCR ETE SOLUTIONS 3. mezinárodní konference • Electrochemical Repair of Structures, Repair with Composites • Testing and Inspection, Repair with Sprayed Concrete • Repair Strategy and Whole Life Costing Termín a místo konání: 29. června až 2. července 2009, Padova/Benátky, Itálie Kontakt: e-mail: [email protected], www.concrete-solutions.info

72

CON MAT‘09 Konference • Performance of Materials • Specialized Materials • Operation, Maintenance and Repairs • New Design Methods Termín a místo konání: 24. až 26. srpna 2009, Nagoya, Japonsko Kontakt: www.jci-web.jp/conmat09/index.html SUSTAI NAB LE I N F R ASTR UCTU R E 33. IABSE sympozium • Planning • Analysis and Design • Execution • Operation, Monitoring • Maintenance and Repair • Disaster Prevention and Mitigation • Computational Methods and Software • Innovative Materials, Design • Construction and Operation that promote Environmental Quality • Resource Efficiency, Economic Vitality and Public Safety Termín a místo konání: 9. až 11. srpna 2009, Bangkok, Thajsko Kontakt: [email protected], www.iabse.org/conferences/bangkok2009/index.php I NOVATIVE CONCR ETE TECH NOLOGY I N P R ACTISE 5. středoevropský kongres CCC • Fibre reinforced Concerte • Prestressed Concrete • Self compacting Concrete • Ultra high performance Concrete • Prefabricated Concrete • Innershell Concrete • Sprayed Concrete • Recycled Concrete • Concrete for roads • Concrete for maintenance • Concrete of Tunneling excavation • Geothermal energy with concrete • Planing & Construction for Traffic Infractructure and Building Construction Termín a místo konání: 24. až 25. září 2009, Baden, Rakousko Kontakt: e-mail: [email protected], www.CCC2009.at B ETONTAG 2010 Rakouské betonářské dny Termín a místo konání: 22. a 23. dubna 2010, Vídeň, Rakousko Kontakt: www.ovbb.at CODES I N STR UCTU R AL ENGI N EER I NG – DEVELOP M ENTS AN D N EEDS FOR I NTER NATIONAL P R ACTISE IABSE – fib konference Termín a místo konání: 3. až 5. května 2010, Dubrovník, Chorvatsko Kontakt: www.iabse.org/conferences/Dubrovnik2010/ TH I N K GLOBALLY B U I LD LOCALLY 3. mezinárodní fib kongres a sympozium Termín a místo konání: 29. května až 2. června 2010, Washington, USA Kontakt: www.fib2010washington.com CONSEC’10 – CON F ER ENCE ON CONCR ETE U N DER SEVER E CON DITIONS 6. mezinárodní konference Termín a místo konání: 7. až 9. června 2010, Mérida, Yucatán, México Kontakt: www.consec10.com


3/2009

Vaše spojení s vývojem nových technologií TECHNOLOGIE • manipulace s těžkými břemeny • výsuv mostních konstrukcí • letmá betonáž • mostní segmenty • bezesparé předpínané podlahy • šplhavé a posuvné bednění DODATEČNÉ PŘEDPÍNÁNÍ • konstrukcí budov • mostních konstrukcí • sil, nádrží, zásobníků • mostní závěsy GEOTECHNIKA • opěrné stěny • trvalé zemní kotvy PRODUKTY • závitové tyčové systémy • mostní ložiska

쮿 sanace betonu

쮿 injektážní systémy

VSL SYSTÉMY (CZ), s.r.o. V Násypu 339/5, 152 00 Praha 5 tel: +420 251 091 680 fax: +420 251 091 699 e-mail: [email protected], http://www.vsl.cz

쮿 průmyslové podlahy

MC-Bauchemie – Protection Technologies

Inovace ve stavební chemii MC-Bauchemie s.r.o. Průmyslová zóna Sever · Skandinávská 990 267 53 Žebrák · Česká republika Anz_MC-PT-CZ_04.indd 1

Tel +420 311 545 155 Fax +420 311 537 118 www.mc-bauchemie.cz 26.11.2008 10:17:48 Uhr

S A N A C E

Recommend Documents