Szczelność jako podstawowa cecha użytkowa zbiorników na ciecze

Transkrypt

1 Szczelność jako podstawowa cecha użytkowa zbiorników na ciecze dla wyznaczenia grubości ścian i ilości zbrojenia decydujący jest stan graniczny zarysowania PN-EN : 2008 (Eurokod 2): Projektowanie konstrukcji z betonu. Silosy i zbiorniki na ciecze. klasyfikacja zbiorników ze względu na szczelność: klasa 0 zbiorniki w których dopuszcza się pewien stopień przecieków lub przecieki nie mają znaczenia, co oznacza, że dopuszczalną szerokość rozwarcia rys ustala się jak dla pozostałych konstrukcji żelbetowych wg EC2-1-1 w zależności od klasy ekspozycji klasa 1 dopuszcza się niewielkie przecieki (powierzchniowe przemakanie i zawilgocenie miejscowe), ograniczając szerokość rozwarcia rys do wartości zapewniającej samouszczelnienie się rys (rysy uszczelnia krystalizujący węglan wapnia, powstający w wyniku reakcji rozpuszczonego w wodzie CaOH2 z CO2 ) w k1 =0,2 mm dla h o /h =< 5, w k1 =0,05 mm dla h o /h >= 35, dla wartości pośrednich interpolacja liniowa, h o wysokość słupa wody, h szerokość (grubość) ściany, dna

2 klasyfikacja zbiorników ze względu na szczelność cd.: klasa 2 w zbiorniku przecieki mogą być minimalne i nie zmieniające (pogarszające) wyglądu powierzchni, co oznacza, że nie dopuszcza się rys przechodzących przez całą grubość ściany i dna, chyba że zostaną zastosowane okładziny lub taśmy uszczelniające, klasa 3 w zbiorniku przecieki są niedopuszczalne, co zapewnia się przez sprężenie lub zastosowanie okładzin. zbiorniki na ciecze projektuje się z reguły w klasie 2 i 3. aby rysy nie przebiegały przez całą grubość ściany lub dna, należy zapewnić aby wysokość strefy ściskanej była nie mniejsza niż: x min = min (0,2h; 50 mm) wysokość strefy ściskanej należy obliczać dla wszystkich możliwych kombinacji oddziaływań w tym odkształceń skurczowych i termicznych.

3 Dla zapewnienia szczelności zbiornika: (niezależnie od założeń co do klasy) stosować zbrojenie minimalne ze względu na zarysowanie A s,min, wykonać zbiornik ze szczelnego betonu, używać deskowań bezściągowych lub starannie uszczelniać przejścia ściągów, przyjąć odpowiednie szczelne rozwiązania dla przerw roboczych i dylatacji, przyjąć odpowiednie szczelne rozwiązania dla przejść rur i ew. el. wyposażenia przez ściany przez ściany i dno, uwzględnić interakcję elementów wyposażenia z konstrukcją i okładzinami, w tym rozwiązania sposobu montażu elementów, uwzględniać efekty związane ze skurczem betonu i zmianami temperatury, starannie rozpoznać klasy ekspozycji i uwzględniać w projektowaniu, analizować wpływ warunków gruntowo wodnych na zachowanie się obiektu zapewnić odp. pielęgnację betonu,

4 Klasyfikacja okresu użytkowania konstrukcji wg EN Zgodnie z definicją wg EC2 trwałość konstrukcji jest zachowana, jeśli w założonym czasie użytkowania konstrukcja spełnia swoje funkcje z uwagi na użytkowanie, nośność i stateczność, tj. bez wyraźnego obniżenia właściwości użytkowych lub wystąpienia nieprzewidzianych kosztów utrzymania. Okres użytkowania konstrukcji nie jest równy czasowi jego życia.

5 Wymagany czas użytkowania konstrukcji uzyskać można: - przez zapewnienie wysokiej jakości początkowej, - przez okresowo wykonywane remonty. Ściślewski Z., Trwałość konstrukcji żelbetowych, ITB, Warszawa, 1995.

6 Projektowanie - kształt, - szczegóły, Materiał - beton, - zbrojenie, projektowanie i wykonawstwo Pielęgnacja Wykonawstwo (sposób realizacji i użyte narzędzia) użytkowanie obiektu Eksploatacja obiektu TRWAŁOŚĆ

7 Czarnecki L., Emmons P., Naprawa i ochrona konstrukcji betonowych, Wyd. Polski Cement 2002 za ENV Ściślewski Z., Trwałość konstrukcji żelbetowych, ITB, Warszawa, Czarnecki L. Emmons P., Naprawa i ochrona konstrukcji betonowych, Polski Cement, Kraków, 2007.

8 Ściślewski Z., Trwałość konstrukcji żelbetowych, ITB, Warszawa, 1995.

9 W betonie o odczynie alkalicznym - przy wartości ph zawartej między 9 a 13 na powierzchni stali zbrojeniowej tworzy się mikroskopijnie cienka warstwa ochronna, która nie pozwala na odrywanie się anionów żelaza od stali i w ten sposób zapobiega powstawaniu rdzy. Poprzez reakcję alkalicznego betonu z oddziałującym na niego dwutlenkiem węgla zawartym w powietrzu, ta naturalna osłona chroniąca zbrojenie przed korozją neutralizuje się (karbonatyzacja) i po jej zniszczeniu dochodzi do korozji stali.

10 Ściślewski Z., Trwałość konstrukcji żelbetowych, ITB, Warszawa, 1995.

11 Klasa ekspozycji opisuje cechy środowiska w którym znajduje się beton. Oddziaływanie środowiska może być fizyczne lub chemiczne i może wpływać na beton lub/i znajdujące się w nim elementy metalowe, np.. zbrojenie Beton wg PN-EN 206-1, Informator wydany przez Górażdże Cement S.A.

12 Zgodnie z zasadami podanymi w PN EN Wymagania w zakresie składu i innych właściwości betonu, wynikające z każdej klasy ekspozycji dotyczą: dopuszczonych rodzajów i właściwości składników (cement, kruszywo, woda, dodatki); maksymalnego współczynnika w/c; minimalnej zawartości cementu; minimalnej klasy wytrzymałości betonu na ściskanie; minimalnej zawartości powietrza (dla klasy ekspozycji XF); Beton wg PN-EN 206-1, Informator wydany przez Górażdże Cement S.A.

13 Dla zapewnienie trwałości betonu, oprócz spełnienia wymagań w zakresie jego składu i właściwości wynikających z klasy ekspozycji, należy zagwarantować: prawidłowe ułożenie, zagęszczenie i pielęgnację betonu; zaprojektowanie i wykonanie odpowiedniej otuliny zbrojenia w betonie; przyjęcie odpowiednich założeń co do rozwartości rys w betonie; prowadzenie odpowiedniej eksploatacji obiektu (konserwacji konstrukcji betonowej)

14 Beton wg PN-EN 206-1, Informator wydany przez Górażdże Cement S.A.;

15 Beton wg PN-EN 206-1, Informator wydany przez Górażdże Cement S.A.;

16

17 Zubyra A., Śliwka A., O interpretacji warunków środowiskowych.., Inż..i Budownictwo 3/2010

18 norma żelbetowa PN B 03264: 1999

19 PN-80/B-01800: Antykorozyjne zabezpieczenia w budownictwie. Konstrukcje betonowe i żelbetowe. Klasyfikacja i określenie środowisk środowiska agresywne chemicznie dzieli się z zależności od stanu, w jakim występują na: gazowe, ciekłe i stałe. Intensywność agresywności odzwierciedla podział na stopnie agresywności: - atmosfera wielkomiejska, ścieki bytowe, grunty bagniste - atmosfera przemysłowa, pomieszczenia z mokrą produkcją, kominy energetyczne, zbiorniki retencyjne w kopalniach - wnętrza budynków z produkcją chemiczną i pokrewną, zbiorniki cieczy produkcyjnych, środowiska chemikaliów

20

21

22 klas ekspozycji związane z występowanie agresywnego środowiska wód gruntowych i gruntu (w warunkach utrzymującej się wilgotności): XA wg PN EN tablica za Czarnecki L., Emmons P., Naprawa i ochrona konstrukcji betonowych, Wyd. Polski Cement 2002

23 środowiska agresywne chemicznie : gazowe, ciekłe i stałe. PN-80/B Stopnie agresywności dotyczą następujących warunków w odniesieniu do betonu modelowego : - dla konstrukcji żelbetowych minimalna grubość otuliny 50 mm za Ściślewski: Trwałość konstrukcji żelbetowych, ITB, 1995

24 za Ściślewski: Trwałość konstrukcji żelbetowych, ITB, 1995

25

26 beton modelowy wg PN-85/B za Ściślewski: Trwałość konstrukcji żelbetowych, ITB, 1995

27 tablica za Czarnecki L., Emmons P., Naprawa i ochrona konstrukcji betonowych, Wyd. Polski Cement 2002

28 Zalecenia dla zbiorników w SUW i ZOŚ wg: Warunki techniczne wykonania i odbioru zbiorników betonowych oczyszczalni wody i ścieków, praca zbiorowa, Instalator Polski, Warszawa 1998: klasa betonu powyżej B20 stopień mrozoodporności powyżej F100 wodoszczelność powyżej W6 ponadto: stosunek w/c poniżej 0,55 nasiąkliwość do 5 % oraz informacje dotyczące rodzaju cementu i kruszywa Parametry betonu wg. PN-88/B-06250: Beton zwykły

29 Mrozoodporność - odporność betonu na działanie ujemnej temperatury. Jest ważną cechą betonu stosowanego w miejscach o zmiennych warunkach atmosferycznych. Stopień mrozoodporności (F) zależy w dużej mierze od klasy wytrzymałości na ściskanie betonu. Jest także zależny od mrozoodporności kruszywa. Wieku betonu wpływa niekorzystnie na jego mrozoodporność. W praktyce odporność betonu na działanie mrozu uzyskuje się poprzez właściwe napowietrzenie mieszanki betonowej za pomocą domieszek chemicznych. Wprowadzeni domieszek napowietrzających pozwala uzyskać zamknięte mikropory, które pozostają niewypełnione wodą. Badanie mrozoodporności betonu przeprowadza się przy zastosowaniu metod polegających na cyklicznym zamrażaniu i rozmrażaniu próbek betonu w wodzie (metoda zwykła wg PN 88/B (stosowana) lub w obecności środków odladzających (met. Skandynawska) Wskaźnik N Stopień mrozoodporności do 25 F F F F F F200 więcej niż 200 F300 niska mrozoodporność wysoka mrozoodporność bardzo wysoka mrozoodporność Jeżeli normy przedmiotowe na wyroby, elementy i konstrukcje nie stanowią inaczej, stopień mrozoodporności należy przyjmować w zależności od wskaźnika N. Jest on równy liczbie przewidywanych lat użytkowania konstrukcji

30 Wodoszczelność betonu jest cechą charakteryzującą odporność betonu na przenikanie wody pod ciśnieniem. Cecha ta jest bardzo ważna w przypadku stosowania betonu do budowli hydrotechnicznych lub zbiorników wody. Wodoszczelność betonu uzyskuje się stosując dodatki i domieszki powodujące likwidację sieci porów otwartych w betonie Stopień wodoszczelności W służy do klasyfikacji betonu ze względu na przepuszczalności wody przez ten beton Liczba po literze W oznacza dziesięciokrotną wartość ciśnienia wody [MPa], działającego na próbki betonów. Stopień wodoszczelności betonu jest osiągnięty wówczas, gdy pod ciśnieniem wody działającym na cztery próbki betonu z badanych sześciu próbek nie stwierdza się przesiąkania wody. Jamroży Z., Beton i jego technologie, PWN, 2005

31 Norma EN 206 nie rozróżnia stopni wodoszczelności. Zmienia procedurę badawczą i sposób określania wodoszczelności badanego betonu (z PN 88/B na PN EN ) (Głębokość penetracji wody pod ciśnieniem) Dla betonów wodoszczelnych zakłada się aby w próbie normowej, (przy ciśnieniu do 0,7 MPa) beton nie wykazywał wnikania powyżej 5 cm (średnio powyżej 3 cm). Odpowiada to ok.. W m sw 1bar 100kPa 0,1 MPa W m sw

32 Kruszywa do betonów wodoszczelnych - niezwietrzałe i nienasiąkliwe, - nieporowate, - czyste (płukanie) - najlepiej otoczakowe (ze względu na lepszą urabialność mieszanki), - niekorzystne są ziarna igiełkowate i płaskie, - szczególnie zalecane kruszywa węglanowe wapienne i dolomitowe (lepsza sczepność z zaczynem cementowym i tym samym większa szczelność, odporność na korozję kwasową, lepsze od granitu!, uwaga stosować cementy niskoalkaliczne), - odpowiednie uziarnienie cały zestaw granulometryczny dla obszaru szczególnie dobrego uziarnienia. Norma: PN EN 12620: Kruszywa do betonu Jamroży Z., Beton i jego technologie, PWN, 2005

33 Do projektowanej klasy betonu należy dostosować klasę cementu: Klasa cementu Klasa betonu 32.5 C8/10 C35/ C20/25 C40/ C35/45 i wyższe

34 Cement w budownictwie hydrotechnicznym i komunalnym (cechy zasadnicze): niskie ciepło hydratacji (duże powierzchnie i duże masy betonowe) podwyższona odporność na działanie czynników korozyjnych, wydłużony czas wiązania. cementy wolnowiążące i niskokaloryczne wolne wiązanie i niski skurcz twardniejącego betonu Cementy pucalonowe CEM IV Cementy hutnicze CEM III/A lub CEM III/B Cement portlandzki popiołowy CEM II/B HSR Cement wieloskładnikowy CEM V/A LH najbardziej odporne na środowisko siarczanowe odporne na środowisko siarczanowe, ale bez odporności na efekty zw. ze środowiskiem XF3, XF4 Dodatkowe oznaczenia: Cement o niskim cieple hydratacji Cement siarczanoodporny Cement niskoalkaliczny LH HSR NA jako hydrotechniczny b. dobry, na środowisko siarczanowe niekoniecznie płyty i bloki fundamentowe, budowle hydrotechniczne zbiorniki w oczyszczalniach ścieków, elementy sieci kanalizacyjnych, fundamenty betony produkowane z wykorzystaniem kruszyw reaktywnych alkalicznie, również odporne na siarczany (powstające produkty reakcji z cementem powodujące destrukcję betonu w czasie w wyniku destrukcji i pęcznienia kruszywa)

35 Według zapisów normy PN-EN współczynnik woda/cement jest stosunkiem efektywnej zawartości masy wody do zawartości masy cementu w mieszance betonowej (efektywna zawartość wody różnica między całkowitą ilością wody w mieszance betonowej a ilością wody zaabsorbowanej przez kruszywo) Co powoduje wysoka zawartość w/c w betonie: zwiększenie skurczu, obniżenie wytrzymałości, zwiększenie porowatości, zwiększenie nasiąkliwości, obniżenie mrozoodporności, obniżenie odporności korozyjnej, pogorszenie warunków pasywacji stali. dla w/c > 0,6 następuje gwałtowny wzrost przepuszczalności betonu!

36 Zależność między przepuszczalnością i stosunkiem w/c dla dojrzałych zaczynów cementowych (hydratacja 93 %) (Naville M., Właściwości betonu, Arkady)

37 Specyfikacja betonu przekazywana producentowi betonu zgodnie z założeniami PN-EN specyfikacja powinna zawierać wszystkie istotne wymagania dotyczące: właściwości betonu, warunków jego transportu, zabudowy i pielęgnacji. specyfikujący zobowiązany jest uwzględniać: - przeznaczenie betonu, - warunki pielęgnacji, - wymiary konstrukcji (wydzielanie ciepła i skurcz betonu), - oddziaływanie środowiska na konstrukcję i ograniczenia dotyczące stosowanych składników, wynikające m.in.. z klas ekspozycji, - wymagania dotyczące wykończenia powierzchni betonu, - wymagania dotyczące otulenia zbrojenia i rozstawu prętów zbrojeniowych, uwzględniające wielkość ziaren kruszywa

38 Zamawiany beton powinien być określony jako: - beton projektowany (o określonych właściwościach) - beton recepturowy (o określonym składzie) Beton wg PN-EN 206-1, Informator wydany przez Górażdże Cement S.A.

39