Beton w obiektach narażonych na agresję chemiczną płyta obornikowa. Jarosław Rutczyński

Transkrypt

1

2 Beton w obiektach narażonych na agresję chemiczną płyta obornikowa Jarosław Rutczyński

3 Spis treści Kilka słów o normie betonowej Zagrożenia środowiskowe budowli Przydatne pojęcia Wymagania stawiane materiałom Wykonanie płyty obornikowej Uwagi do wykonawstwa 3

4 NORMA PN-EN Wprowadzenie Norma PN-EN Beton. Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność dokonuje syntezy stanu wiedzy dotyczącej zapewnienia trwałości betonu w różnych warunkach środowiskowych. Niniejsza norma została zatwierdzona dnia Niniejsza norma europejska precyzuje zadania dla: Specyfikującego: odpowiedzialnego za specyfikację betonu, Producenta: odpowiedzialnego za kontrolę zgodności i produkcji, Wykonawcy: odpowiedzialnego za ułożenie betonu w konstrukcji 4

5 NORMA PN-EN Ekspozycja betonu Norma PN-EN definiuje oddziaływanie chemiczne i fizyczne środowiska na które narażony jest beton i które wpływają na niego lub na zbrojenie lub inne znajdujące się w nim metale. Poszczególnym oddziaływaniom środowiska przyporządkowany jest zakres wymagań technologicznych co do składu mieszanki betonowej i warunków wykonywania betonu. Opis rodzaju środowiska w jakim pracuje beton w konstrukcji charakteryzują - klasy ekspozycji betonu. 5

6 Nowy sposób oznaczania wytrzymałości betonu Norma PN-88/B oznaczenie wytrzymałości betonu na ściskanie na próbkach sześciennych np.: B25 gdzie: B25 - liczba przy literze oznacza wytrzymałość betonu na ściskanie w MPa Norma PN-EN oznaczenie wytrzymałości betonu na ściskanie na próbkach walcowych i sześciennych np.: C20/25 - beton normalny i ciężki LC20/22 - beton lekki, gdzie: 20 wytrzymałość dla próbek w kształcie walca w [N/mm 2 ] 25 (22)- wytrzymałość dla próbek w kształcie kostki w [N/mm 2 ] 6

7 NORMA PN-EN KLASY EKSPOZYCJI - opis środowiska X0 - brak ryzyka korozji lub agresji środowiska (beton wewnątrz budynków o bardzo niskiej wilgotności powietrza) XC(1-4) - korozja wywołana karbonatyzacją (środowisko mokre, cyklicznie mokre i suche, beton narażony na kontakt z wodą, wysoka wilgotność powietrza) XD(1-3) - korozja wywołana chlorkami nie z wody morskiej (środowisko wilgotne, mokre, nawierzchnie dróg i mostów, parkingi, baseny, obiekty przemysłowe) XS(1-3) - korozja wywołana chlorkami z wody morskiej (elementy budowli morskich, konstrukcje zlokalizowane na wybrzeżu) XF(1-4) - agresywne oddziaływanie zamarzania / odmarzania z lub bez środków odladzających (pionowe i poziome powierzchnie narażone na deszcz i zamarzanie, działanie środków odladzających, beton nasycony wodą bez i ze środkami odladzającymi) XA(1-3) - agresja chemiczna (w zależności od agresywności substancji chemicznych, zanieczyszczonych wód, gruntów) 7

8 Klasyfikacja środowisk agresywnych chemicznie NORMA PN-EN Charakterystyka chemiczna XA1 XA2 XA3 Woda gruntowa SO 4-2, mg/l 200 i 600 > 600 i 3000 > 3000 i 6000 ph 6,5 i 5,5 < 5,5 i 4,5 < 4,5 i 4,0 CO 2 agres., mg/l 15 i 40 > 40 i 100 > 100 i do nasyc. NH 4+, mg/l 15 i 30 > 30 i 60 > 60 i 100 Mg +2, mg/l 300 i 1000 > 1000 i 3000 > 3000 i do nasyc. SO 4-2, mg/kg 2000 i 3000 Grunt > 3000 i > i

9 Zawartość substancji korozyjnych w gnojowicy świńskiej. Zawartość składnika [ mg / l ] Cl - CO 2 NH 4 + SO 4-2 ph 850, ,1 6,8 9

10 Zestawienie wymagań dla betonu narażonego na agresję chemiczną Wymagania Minimalna grubość otuliny [mm] Maksymalny wskaźnik w/c Wodoszczelność Minimalna klasa betonu Minimalna zawartość cementu [kg/m 3 ] Klasa środowiska wg PN - EN 206 XA1 XA2 XA ,55 0,5 0,45 W4 do W6 W6 do W8 W8 C30/37 C30/37 C35/

11 11

12 Zagrożenia jakim podlegają budowle betonowe Oddziaływanie wód gruntowych i z opadów atmosferycznych. Działanie dwutlenku węgla (karbonatyzacja). Oddziaływanie szkodliwych soli (siarczanów, chlorków, azotanów i amonu). Oddziaływania mechaniczne (ścieranie, kawitacja). 12

13 Postęp korozji betonowych kolektorów sanitarnych Próba Okres Temp. C H 2 S ppm Ubytek grubości na poziomie ścieków mm / rok Rury betonowe Próbki z zapraw 0,04 x 0,04 x 0,16m ~ 400 3,2 5,7 6,1 13

14 Penetracja agresywnego środowiska kwasowego (kwas siarkowy rozcieńczony) Zasięg penetracji (mm) 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Rodzaj cementu CEM I 32,5 R CEM II/ A-V 32,5 R CEM I 42,5 N-HSR/NA 14

15 Właściwości użytkowe cementów Czasy wiązania (T p, T k ) Prędkość twardnienia Twardnienie Wbudowanie betonu w element Obróbka powierzchniowa Koniec czasu wiązania Kłopotliwość obróbki Początek wiązania 15

16 Wskaźnik W/C Cement po wymieszaniu z wodą ulega hydratacji, czyli uwodnieniu. Do procesu hydratacji potrzebne jest ok. 25% wody w stosunku do masy cementu. Odpowiada to wskaźnikowi W/C = 0,25. W praktyce W/C jest znacznie większe z uwagi na potrzebę uzyskania odpowiedniej urabialności mieszanki betonowej. Niski wskaźnik W/C gwarantuje uzyskanie betonu wysokiej jakości. 16

17 Wpływ wartości wskaźnika W/C na wytrzymałość betonu Wytrzymałość, MPa ,4 0,5 0,6 0,7 0,8 w/c 17

18 Wymagania stawiane cementom Do wykonania robót budowlanych stosować odpowiednie cementy z wyróżnikiem HSR, hutnicze i popiołowe. Przestrzegać terminów trwałości cementów. Składować cement workowany pod zadaszeniem, wiatami w halach na suchym podłożu. Gdy występują grudki w cemencie które pod delikatnym naciskiem palcem rozsypują się i rozcierają nie jest to wadą. 18

19 Wymagania stawiane kruszywom Praktyczne wskazówki dotyczące kruszyw: Przy projektowaniu betonu należy kierować się zasadą, że R użytego kruszywa > R projektowanego betonu. Do betonów klasy poniżej B30 stosować żwiry, a do betonów powyżej B30 kruszywo łamane. Nie stosować okazyjnie tanich kruszyw frakcji np. 0-1, 0-8 ponieważ są to odpady. 19

20 Kolejność postępowania w projektowaniu konstrukcji płyty obornikowej ustalenie obciążeń jakim będzie podlegać płyta obornikowa (ruch pojazdów i składowany materiał) dobór konstrukcji płyty, ustalenie warunków mrozoodporności gruntu w zależności od lokalizacji obiektu, ustalenie warunków gruntowo-wodnych, zapewnienie warunków odwodnienia konstrukcji, zaprojektowanie i produkcja mieszanki betonowej, wbudowanie mieszanki betonowej i jej pielęgnacja, ocena mieszanki bet. i betonu wbudowanego w konstrukcję płyty. 20

21 Ogólne uwagi dotyczące wykonawstwa 1. Przed przystąpieniem do robót betoniarskich zabezpieczyć się w odpowiednie materiały osłonowe. 2. Należy unikać prowadzenia robót budowlanych w temperaturach poniżej +5 o C oraz powyżej + 25 o C. 3. Do produkcji betonu stosować materiały o wiadomym pochodzeniu i odpowiednich parametrach technicznych (dotyczy to: cementu, piasku, kruszyw, domieszek chemicznych). 4. Sprawdzić wizualnie przydatność materiałów składowych do zapraw (brak zbryleń w cemencie, zabrudzenia piasku i kruszyw). 5. Przestrzegać czasu zużycia betonu, w przypadku występowania temperatur > +25 o C skrócić czas jego wbudowania o ok. 1 godzinę. 21

22 Ogólne uwagi dotyczące wykonawstwa 1. Jeśli beton nie został wbudowany w odpowiednim czasie nie praktykować ponownego przemieszania go z wodą. 7. Przed betonowaniem wskazane jest zwilżenie wodą szalunków (szczególnie drewnianych, wiórowych, itp.) 4. Sprawdzić czy stal zbrojeniowa w szalunku nie jest zanieczyszczona błotem, zaprawą, zendrą, itp. (zanieczyszczenia usunąć szczotkami drucianymi, smary lub olej wypalić palnikami gazowymi). 5. Sprawdzić grubość otuliny zbrojenia, to jest odległość zbrojenia od powierzchni szalunku (powinna wynosić min. 50 mm. W tym celu stosować krążki lub podkładki dystansowe). 6. Przeprowadzić pielęgnację betonu stosownie do panujących warunków temperaturowych (optymalny czas pielęgnacji dni). 22

23 Przykładowa recepta na beton Rodzaj cementu Klasa betonu Ilość składników na 1m 3 w [kg] Kruszywo Cement piasek 2-8 i 8-16 mm woda Cement specjalny HSR/NA C30/ Cement specjalny HSR/NA C12/ Rodzaj cementu Klasa betonu Ilość składników na 1 worek cementu w [kg] Kruszywo Cement piasek woda 2-8 i 8-16 mm Cement specjalny HSR/NA C30/ Cement specjalny HSR/NA C12/

24 Konstrukcja płyty obornikowej - przekrój Dylatacja nacięcie płyty do 1/3 grubości; szerokość szczeliny: 6-8 mm. Płyta; cm beton zbrojony C30/37 Zbrojenie krzyżowe 8, co 20 cm Folia izolacyjna 0,3 mm (lub 2 x 0,2 mm) Podbudowa; cm beton C12/ cm Piasek ubity Grunt rodzimy 24

25 Konstrukcja płyty obornikowej - szczegół Folia izolacyjna 0,3mm (lub 2x0,2 mm) Murek z cegły ceramicznej lub bloczków betonowych gr. 12 cm. min. 30 cm. Wkładka uszczelniająca PCV typu 0. Płyta; cm beton zbrojony C30/37 Podbudowa; cm beton C12/ cm Piasek ubity Grunt rodzimy 25

26 Szczeliny dylatacyjne Zmiany wymiarów liniowych betonu w trakcie twardnienia wymuszają konieczność wykonania szczelin podłużnych i poprzecznych, a mianowicie: szczeliny rozszerzenia umożliwiają swobodne rozszerzanie i kurczenie się płyty, szczeliny skurczowe pozorne nacinane na 1/3 wysokości przekroju, umożliwiają kurczenie się płyt na takiej głębokości szczeliny konstrukcyjne - wykonuje się na całej wysokości przekroju płyty w miejscach połączeń płyty betonowej poziomej z elementami pionowymi (np. z kolejnymi segmentami płyty, działkami roboczymi). 26

27 Szczeliny dylatacyjne wykonanie Szczeliny wykonuje się poprzez nacięcie piłą diamentową gdy beton osiągnie wytrzymałość ok MPa w praktyce oznacza to, iż podczas cięcia z krawędzi betonu nie powinny być wyrywane ziarna kruszywa w zależności od rodzaju cementu czas uzyskania tej wytrzymałości przypada po około 1-4 dni, w zależności od temp. dojrzewania betonu 27

28 Szczeliny dylatacyjne rozmieszczenie 5 m Rozmieszczenie szczelin powinno być zgodne z projektem technicznym. 4 m Odstęp między szczelinami skurczowymi nie powinien być większy niż 5 m. Płyta konstrukcyjna powinna zostać podzielona na segmenty o optymalnym wymiarze boków 5 x 4 m. 28

29 Koszt wybudowania płyty obornikowej Lp Materiał Płyta betonowa C30/37 0,17m x 280 zł/m 3 Zbrojenie stalą Ø8 co 20cm 4 kg/m 2 x 2500 zł/t Folia izolacyjna 2 x 4 zł/m 2 Podbudowa z betonu C12/15 0,12 x 220 zł/m 3 Piasek warstwa mrozoochronna 0,25m x 14 zł/t x 1,7 t/m 3 Dylatacje 5zł / mb Inne materiały 10% RAZEM MATERIAŁY Koszt na 1m 2 płyty 47,6 zł 10,0 zł 8,0 zł 26,4 zł 6,0 zł 5,0 zł 10,3 zł 113,3 zł 29

30 Koszt wybudowania płyty obornikowej Lp. 1 2 Robocizna + Sprzęt + Materiał Robocizna: 5 dni x 3 pracowników x 150 zł/dzień = 2250 zł Sprzęt: Koparka 8h x 80 zł/h 640 zł Sam. Ciężarowy 4 kursy x 100 zł 400 zł Razem sprzęt 1040 zł Koszt na 1m 2 płyty 22,5 zł 10,4 zł Zbiornik na gnojówkę. 3 Prefabrykat 1 szt. Roboty ziemne 2500 zł 1000 zł 35,0 zł Razem 3500 zł 4 Materiały: wg obliczeń (patrz poprzedni slajd) 113,3 zł RAZEM 181,2 zł 30

31 Realizacja robót w obniżonych temperaturach Cel: utrzymanie temp. mieszanki betonowej powyżej + 10 C, utrzymanie ciepła uzyskanego w procesie wiązania cementu przez okres co najmniej 5 dni, Środki: ogrzewanie kruszyw i wody, stosowanie osłon termoizolacyjnych jak: maty słomiane, geowłókniny, folie, brezent. W przypadku transportu betonu taczkami ocieplić ich wnętrza wkładką z desek lub papy oraz wykonać pokrywy drewniane, sprawdzić czy nie występuje oblodzenie zbrojenia i szalunków, szalunki wykonywać tylko z drewna i materiałów drewnopochodnych (sklejki, płyty paździerzowe), 31

32 Realizacja robót w obniżonych temperaturach Cel: utrzymanie temp. mieszanki betonowej powyżej + 10 C, utrzymanie ciepła uzyskanego w procesie wiązania cementu przez okres co najmniej 5 dni. Środki: zwiększyć o około 10% ilość dozowanego cementu na m 3 betonu, stosować gęstoplastyczną konsystencję mieszanki betonowej Rozdeskowanie konstrukcji betonowej może nastąpić jeśli wytrzymałość betonu będzie nie mniejsza niż 80 % wytrzymałości projektowanej, 32

33 Realizacja robót w podwyższonych temperaturach Cel: Utrzymanie temperatury mieszanki betonowej w okresie od przygotowania do wbudowania w zakresie +10 C do +30 C. Środki: prowadzenie robót w wieczornych lub nocnych porach doby, ochrona betonu przed nadmiernym nasłonecznieniem, osłona świeżego betonu przed przegrzaniem (nasłonecznieniem) i utratą wilgoci, opadami, poprzez stosowanie geowłóknin, folii (nie czarnej), wilgotnego: piasku, trocin, mat słomianych, stałe utrzymywanie mokrej powierzchni płyty po jej stwardnieniu. 33

34 Podstawowe błędy wykonawstwa Przyczyny pękania płyty obornikowej: Osiadanie warstw niżej położonych lub podłoża gruntowego, Zbyt duży rozstaw dylatacji przeciwskurczowych lub ich brak, Zbyt późne nacięcie dylatacji przeciwskurczowych, Wbudowanie mieszanki betonowej o niskiej wytrzymałości (zbyt mała ilość cementu lub zbyt duża zawartość wody), Niedostateczna pielęgnacja lub jej brak, Wpływ wysokiej temperatury, niskiej wilgotności, silnych wiatrów, Zmienna grubość płyty wynikająca z nierówności podłoża, Zbyt wczesne rozpoczęcie eksploatacji, Niewłaściwe zaprojektowanie i wykonanie (nieodpowiednia grubość płyty) 34

35 Podstawowe błędy wykonawstwa Przyczyny pylenia i łuszczenia płyty betonowej: Zbyt płynny beton, pojawienie mleczka cementowego na powierzchni betonu (zbyt duża ilość wody zarobowej), Niewłaściwe techniki zacierania i niewłaściwy czas ich wykonania (przedwczesne zacieranie), Używanie wody do skrapiania oraz cementu do posypywania płyty podczas zacierania, Niedostateczna pielęgnacja lub jej brak, Zamrożenie wierzchniej warstwy płyty we wczesnym etapie dojrzewania betonu (roboty w miesiącach zimowych), Przedwczesne wprowadzenie ruchu wywołującego ścieranie, Zbyt niska klasa betonu. 35

36