A.D. 2012
2 Opracowanie to kierowane jest do osób odpowiedzialnych za budowę i utrzymanie w ciągłości pracy betonowych i żelbetonowych części kanałów ściekowych, studzienek kanalizacyjnych, kanałów doprowadzających ścieki do oczyszczalni. W opracowaniu przedstawiamy nowatorską technologię SiNaN pozwalającą łatwiej i skuteczniej budować i remontować m.in. wymieniane obiekty. Opis możliwości poprawy parametrów betonów i żelbetonów jak i elementów metalowych, zapraw i aplikacji kompozytowych antykorozyjnych powłok ochronnych całej infrastruktury wykorzystywanej przy kanalizacji ściekowej i burzowej.
3 Wstęp Opis wybranych zagadnień związanych z ochroną i naprawą betonowych obiektów oczyszczania ścieków w ujęciu Norm Europejskich z serii PN-EN 1504 oraz parametrami środowiskowymi, ilościowymi i jakościowymi mającymi wpływ na korozję betonu i żelbetonu w oczyszczalni ścieków. Streszczenie Naprawy i ochrona konstrukcji betonowych stanowią złożone i trudne technicznie zadanie, a zarazem gospodarczo znaczące. Opracowanie podstaw naukowych i wynikających stąd zaleceń technicznych wymaga całościowego systemowego ujęcia. Europejski Komitet Normalizacyjny opracował obszerną, dziesięcioczęściową serię norm EN 1504 pod ogólnym tytułem Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji z betonu. Definicje, wymagania, sterowanie jakością i ocena zgodności. Przyniosły one wiele porządkujących działań i nowych inspiracji, stanowiąc próbę sformalizowanego ujęcia zagadnienia napraw według współczesnego stanu wiedzy i techniki. Należy jednak zauważyć, że dziedzina ta znajduje się nadal w dynamicznym rozwoju i jest przedmiotem dyskusji nie tylko w Europie. W artykule przedstawiono zwięźle objawy i przyczyny uszkodzeń konstrukcji betonowych, a następnie omówiono strukturę i zalecenia Norm Europejskich dotyczących napraw i ochrony betonu. Całość zilustrowano przykładem wykorzystania norm przy wykonaniu napraw konstrukcji obiektów oczyszczalni ścieków. Zwrócono uwagę na związki norm 1504 z normą PN-EN 206 i Eurokodem 2. 1. Wprowadzenie Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN) opracował w ciągu ostatnich piętnastu lat zbiór dziesięciu norm pod ogólnym tytułem EN 1504: Products and systems for the protection and repair of concrete structure. Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity ( Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji z betonu. Definicje, wymagania, sterowanie jakością i ocena zgodności ). Jako ostatnia część tej serii została wprowadzona część 9 Ogólne zasady dotyczące stosowania wyrobów i systemów. Naprawa budowli to złożony sposób postępowania, mający na celu całkowite lub częściowe przywrócenie obiektowi wyjściowego lub wymaganego projektem stanu użytkowania. Złożoność zagadnienia znajduje odzwierciedlenie w dużej liczbie różnorodnych rozwiązań materiałowych w zakresie napraw i ochrony betonu przed korozją, oferowanych na rynku. Założeniem serii norm europejskich EN 1504 jest kompleksowe ujęcie tematyki napraw i ochrony konstrukcji betonowych. W dziesięciu częściach przedstawiono całość problematyki od definicji do wykorzystania materiałów i systemów na placu budowy. Wyroby i systemy ochronne i naprawcze, zgodnie z ogólnym tytułem zbioru, zajmują w strukturze norm PN-EN 1504 centralne miejsce (rys. A).
4 Rys. A. Struktura zbioru norm z serii PN-EN 1504 2. Etapy naprawy, metody i odpowiadające im normy z serii EN 1504 W każdej naprawie betonu lub żelbetu można wyróżnić szereg operacji naprawczych (rys. B). Operacje te wyznaczają funkcje używanych materiałów i są podstawą ich klasyfikacji według PN-EN 1504-1. W normach z serii PN-EN 1504 ujęto (rys. C): wyroby i systemy do ochrony powierzchniowej betonu: wyroby i systemy, których zastosowanie poprawia trwałość konstrukcji betonowych i żelbetowych, wyroby i systemy do napraw niekonstrukcyjnych: wyroby i systemy stosowane do napraw powierzchniowych, przywracające geometrię powierzchni lub estetyczny wygląd konstrukcji, wyroby i systemy do napraw konstrukcyjnych: wyroby i systemy stosowane do napraw konstrukcji betonowych, zastępujące uszkodzony beton i przywracające ciągłość i trwałość konstrukcji, wyroby i systemy do łączenia konstrukcyjnego: wyroby i systemy stosowane w celu zapewnienia trwałej konstrukcyjnej przyczepności między betonem a dodatkowo stosowanym materiałem, wyroby i systemy do iniekcji betonu: wyroby i systemy wprowadzane do konstrukcji betonowej przez iniekcję, przywracające ciągłość i/lub trwałość konstrukcji, - wyroby i systemy do kotwienia: wyroby i systemy, które kotwią zbrojenie w betonie, zapewniając odpowiednią współpracę obu materiałów lub przez wypełnianie pustek zapewniają wspólne odkształcanie stali i betonu, - wyroby i systemy do ochrony zbrojenia przed korozją: wyroby i systemy nakładane na niezabezpieczone zbrojenie w celu zapewnienia ochrony przed korozją.
5 Rys. B. Etapy naprawy, metody i odpowiadające im normy z serii EN 1504
6 Rys. C. Typowe uszkodzenia elementu żelbetowego oraz ich naprawa żelbetowego wg [B] z przypisaniem odpowiednich części normy PN-EN 1504 3. PN-EN 1504-9 Ogólne zasady dotyczące stosowania wyrobów i systemów Norma PN-EN 1504-9 obejmuje następujące zagadnienia: zasady badania i oceny stanu konstrukcji betonowej przed i po naprawie, zapobieganie uszkodzeniom, powodowanym przez chemiczne i biologiczne oddziaływania środowiska, oddziaływania mechaniczne lub inne fizyczne oraz korozję zbrojenia, naprawa wad spowodowanych przez błędy w projektowaniu, specyfikacji lub budowie lub przez zastosowanie nieodpowiednich materiałów konstrukcyjnych zapewnienie wymaganej nośności naprawianej konstrukcji uszczelnienia przeciwwodne jako integralny element ochrony i naprawy; zasady i metody ochrony i naprawy. Postanowienia normy nie obejmują natomiast przygotowania podłoża przed stosowaniem materiałów do napraw i ochrony, wymagań odnośnie do warunków zewnętrznych przechowywania i stosowania materiałów naprawczych oraz kontroli jakości prac naprawczych; zagadnienia te są przedmiotem normy EN 1504-10. W dziewiątej części normy EN 1504 dokonano istotnego uporządkowania zagadnień związanych ze stosowaniem materiałów i systemów do napraw i ochrony konstrukcji betonowych [3]. Między innymi, określono najważniejsze etapy procesu naprawy, którymi są: ocena stanu konstrukcji; określenie przyczyn uszkodzenia; podjęcie decyzji o sposobie ochrony i naprawy; dobór właściwej zasady (zasad) ochrony i naprawy;
7 wybór metod; określenie wymaganych właściwości wyrobów i systemów; specyfikacja wymagań dotyczących konserwacji po wykonaniu ochrony i naprawy. Wady konstrukcji betonowych mogą wynikać z błędów popełnionych w czasie projektowania, specyfikowania, nadzoru, wykonania prac i doboru materiałów, w tym zwłaszcza: niewłaściwego zaprojektowania konstrukcji, niewłaściwego zaprojektowania, wymieszania i zagęszczenia mieszanki betonowej, niewystarczającej otuliny betonowej, niewystarczającej lub wadliwej izolacji przeciwwodnej, zastosowania kruszywa złej jakości, reaktywnego lub skażonego, niewłaściwej pielęgnacji. Zgodnie z przesłaniem normy EN 1504, kluczowym elementem procesu decyzyjnego dotyczącego ochrony i/lub naprawy konstrukcji betonowej, jest dobór zasady lub zasad naprawy oraz metody lub metod ich technicznej realizacji [4]. W EN 1504-9 sformułowano 6 zasad dotyczących naprawy betonu i 5 zasad ochrony zbrojenia wraz z odpowiednimi metodami (tabl. 1); zbiór metod podany w normie liczy 30 metod (niektóre z nich mogą być przypisywane różnym zasadom). Tablica 1. Zasady i metody ochrony i naprawy konstrukcji betonowych wg PN-EN 1504-9 Zasada Zasady i metody dotyczące wad betonu 1.1 Impregnacja hydrofobizująca 1.2 Impregnacja 1. Ochrona przed wnikaniem 2. Ograniczenie zawilgocenia 3. Odbudowanie elementu betonowego Przykłady metod opartych na danej zasadzie 1.3 Nakładanie powłok 1.4 Powierzchniowe zamykanie rys 1.5 Wypełnianie rys 1.6 Przenoszenie rys przez złącza 1.7 Stosowanie zewnętrznych płyt 1.8 Stosowanie membran 2.1 Impregnacja hydrofobizująca 2.2 Impregnacja 2.3 Nakładanie powłok 2.4 Stosowanie zewnętrznych płyt 2.5 Ochrona elektrochemiczna 3.1 Ręczne nakładanie zaprawy naprawczej 3.2 Uzupełnienie warstwy betonu lub zaprawy 3.3 Natryskiwanie betonu lub zaprawy 3.4 Wymiana elementów
8 4. Wzmacnianie konstrukcji 5. Zwiększanie odporności na czynniki fizyczne 6. Odporność na czynniki chemiczne 4.1 Uzupełnienie lub wymiana wewnętrznych lub zewnętrznych prętów zbrojeniowych 4.2 Zakotwienie prętów w przygotowanych wcześniej lub wywierconych otworach w betonie 4.3 Doklejanie płyt wzmacniających 4.4 Nadkład zaprawy lub betonu 4.5 Iniekcja rys i pustek 4.6 Wypełnianie rys i pustek 4.7 Sprężanie (strunobeton lub kablobeton) 5.1 Nakładanie powłok 5.2 Impregnacja 5.3 Nadkład zaprawy lub betonu 6.1 Nakładanie powłok 6.2 Impregnacja 6.3 Nadkład zaprawy lub betonu Zasady i metody dotyczące korozji zbrojenia 7.1 Zwiększenie grubości otuliny przez dodanie zaprawy 7. Utrzymanie lub przywrócenie stanu pasywnego stali zbrojeniowej 8. Podwyższenie oporności elektrycznej otuliny betonowej 9. Kontrola obszarów katodowych lub betonu 7.2 Wymiana skażonego lub skarbonatyzowanego betonu 7.3 Elektrochemiczna realkalizacja skarbonatyzowanego betonu 7.4 Realkalizacja skarbonatyzowanego betonu przez dyfuzję 7.5 Elektrochemiczne usunięcie chlorków 8.1 Impregnacja hydrofobizująca 8.2 Impregnacja 8.3 Nakładanie powłok 9.1 Ograniczenie dostępu tlenu (na katodzie) przez nasycenie lub zastosowanie powłoki 10. Ochrona katodowa 10.1 Przyłożenie napięcia elektrycznego 11. Kontrola obszarów anodowych 11.1 Nakładanie na zbrojenie powłoki zawierającej aktywne domieszki 11.2 Nakładanie na zbrojenie powłoki ochronnej 11.3 Stosowanie inhibitorów korozji w betonie Należy także ocenić możliwości spełniania przez konstrukcję swojej funkcji użytkowalność. Ocena stanu konstrukcji, zgodnie z zaleceniami normy, powinna obejmować następujące elementy, jednak nie ograniczając się tylko do nich: wizualna ocena stanu konstrukcji, badanie stanu betonu i stali zbrojeniowej, porównanie istniejącej konstrukcji z założeniami projektu, analiza wpływu środowiska (możliwość skażenia), dotychczasowy przebieg użytkowania konstrukcji (w tym warunki klimatyczne), obecne warunki użytkowania (w tym występujące obciążenia), wymagania dotyczące użytkowania w przyszłości.
9 W PN-EN 1504-9 wprowadzono kilka istotnych definicji. Rozróżniają one, na przykład, czas użytkowania konstrukcji (rzeczywisty) od projektowego czasu użytkowania (zakładanego). Zdefiniowano też jednoznacznie wadę jako stan wymagający interwencji oraz naprawę (usuwanie wad), ochronę (zapobieganie i ograniczanie powstawania wad) oraz konserwację (okresowe lub stałe prowadzenie napraw lub ochrony). 4. Określenie wymaganych właściwości wyrobów i systemów a także wybór metod wykonania naprawy na przykładzie obiektów oczyszczania ścieków Sformułowane w normie metody i zasady mają w większości charakter jakościowy choć i tak stanowią olbrzymi zasób wiedzy do celowego wykorzystania przez użytkowników. W praktyce napraw wymagane są jednakże ujęcia ilościowe, co można zilustrować na przykładzie zastosowania Zasady 3 Odbudowanie elementu betonowego oraz Zasady 6 Odporność na czynniki chemiczne. Przy wykonywaniu konkretnego projektu naprawy należy korzystać nie tylko ze zbioru norm 1504 ale także i z 62 innych norm pokazanych na rys. 1. Na rysunkach 4, 5 i 6 podano 3 uszkodzone konstrukcje betonowe obiektów oczyszczania ścieków. Wymagane jest uzupełnienie ubytków betonu materiałem naprawczym ale o różnych objętościach, różnych właściwościach i różnej odporności na wpływy środowiskowe. Wymienione przypadki napraw, zgodnie z PN-EN 1504-3, zrealizowano jedną z trzech zalecanych metod: M 3.1 ręczne nałożenie zaprawy naprawczej (rys. 4), M 3.2 nałożenie warstwy betonu (rys. 5), M 3.3 natryskiwanie betonu lub zaprawy (rys. 6). Rys. 4. Ubytki betonu o objętości około 3 dm3 w dnie zbiornika na ścieki. Osadnik wstępny o klasie ekspozycji XA1 i ph 6. Naprawa niekonstrukcyjna
10 Rys. 5 Liniowy ubytek betonu przy dnie zbiornika o objętości około 20 dm3 na 1 mb długości. Klasa ekspozycji XA2, 4,5> ph 5,5. Naprawa konstrukcyjna Rys. 6 Powierzchniowy ubytek betonu w stropie przepompowni ścieków o objętości 70 dm 3 /m 2 stropu. Silne obciążenie korozyjne siarkowodorem. Klasa ekspozycji XA3, ph 3. Naprawa konstrukcyjna
11 Wskazana norma specyfikuje wymagania użytkowe dotyczące wyrobów różnicując ich cechy w zależności od charakteru naprawy wyróżniając naprawę konstrukcyjną lub niekonstrukcyjną. Wymagania odnośnie cech użytkowych materiału naprawczego w stosunku do wymienionych przykładów naprawy podano w tablicy 2. Norma 1504-3 (Tablica 3) precyzuje także inne cechy materiału naprawczego przy dodatkowych wpływach środowiskowych takich jak: zamrażanie rozmrażanie, zraszanie, cykle suszenia, odporność na poślizg, rozszerzalność cieplna. Wymagania odnośnie tych środowisk podane są także w sposób ilościowy. W tablicy 2 artykułu podane są parametry mechaniczne materiałów, wskazana metoda badania tych cech (odniedsienie do odpowiednich norm) i rodzaj podłoża kontrolnego na którym należy sprawdzić deklarowane parametry materiału. Tablica 2. Specyfikacja podstawowych parametrów materiałów naprawczych dla przypadków podanych na rys. 4, 5 i 6. Nr 1 Właściwość użytkowa Wytrzymalość na ściskanie, MPa Podłoże kontrolne EN 1766 Metoda badania Klasa R4 Klasa R3 Konstrukcyjna Klasa R2 Klasa R1 Niekonstrukcyj na Brak EN 12190 > 45 >25 >15 >10 2 Przyczepność MPa MC(0,40) EN 1542 > 2 > 1,5 > 0,8 >0,8 a 3 Ograniczony skurcz/p ęczni eni e, Przyczepność po Badaniu, MPa MC(0,40) EN 12617-4 >2 >1,5 >0,8 a Brak wym. 4 Moduł sprężystości GPa Brak EN 13412 >20 >15 Brak Brak 5 Absorpcja kapilarna kg*m -2 *h -0,5 Brak EN 13057 <0,5 <0,5 <0,5 Brak Uwagi a Osiągnięcie wartości 0,8 MPa nie jest wymagane, jeśli następuje zniszczenie kohezyjne w matariale naprawczym. W takim przypadku wymagana jest minimalna wytrzymałość na rozciąganie 0,5 MPa. b Wartość średnia przy braku pojedynczych wartości mniejszych niż 75% wymaganego minimum. c Maksymalna dopuszczalna średnia szerokość rysy < 0,05 mm przy braku rys > 0, 1 mm i braku odspojeń. Podłoże kontrolne określone jest w normie PN-EN 1766: 2001 Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji betonowych. Metody badań. Betony wzorcowe do badań. Podłoże typu MC(0,40) wykonać należy z mieszanki betonowej o zawartości 455 kg cementu, w/c = 0,40 i średniej wytrzymałosci na rozciąganie w warstwie przypowierzchniowej co najmniej 3,0 N/mm 2 (3 MPa). Badanie przez odrywanie powinno być wykonane na przygotowanej powierzchni betonu bezpośrednio przed zastosowaniem materiału, który ma być badany, z użyciem co najmniej jednej próbki z każdego zarobu. Należy badać co najmniej jedną z każdych 15 próbek do badania. W normie zawarto także następujacą uwagę: wymaganie to jest zwykle spełnione dla betonów o klasie C50/60 zgodnie z normą PN- EN 206. Odnosząc tę uwagę do wykonawstwa budowlanego jedynie
12 przy stosowaniu betonu natryskowego (torkretu), którego średnia wytrzymalość przekracza 60 MPa, można by nie sprawdzać przyczepności, w pozostałych przyypadkach jadnak tak (Tablica 2, wiersz 1). Po określeniu wymagań stawianych materiałom naprawczym należałoby spełnić dla rozpatrywanych obiektów oczyszczania scieków Zasadę 6 Odporność na czynniki chemiczne stosując alternatywnie związane z nią 3 metody naprawy: M 6.1 Nakładanie powłok (zgodnie z 1504-2), M 6.2 Impregnacja ( zgodnie z 1504-2), M 6.3 Nadkład zaprawy lub betonu (zgodnie z omówioną wczesniej normą 1504-3). W normie PN-EN 1504-9 odnośnie zastosowania Zasady 6 zapisano (punkt A.6.2.1.7), iż niniejsza norma obejmuje wyroby i systemy, które mogą chronić beton przed działaniem agresywnych czynnikow chemicznych ze środowisk wymienionych w normie PN- EN 206-1. Ponieważ omawiane konstrukcje betonowe charakteryzuje klasa ekspozycji XA 1-3 beton naprawczy powinien charakteryzować się parametrami jak w tablicy 3. Tablica 3. Niezbędne parametry betonu dla napraw obiektów pokazanych na rys. 4, 5 i 6 Klasa ekspozycji betonu XA1 XA2 XA3 Minimalna klasa betonu C 30/37 C30/37 C35/45 Maksymalna wartość w/c 0,55 0,50 0,45 Minimalna ilość cementu, kg/m 3 300 320 360 Rodzaj cementu odpornego na siarczany - HSR HSR Porownując dane z tablicy 3 z danymi z tablicy 2 widać, iż w przypadku napraw konstrukcyjnych stosować należy beton o klasach wytrzymałościowych C30/37 i C35/45 (co jest w zasadzie zgodne z zapisami normy 1504-3), jednak w przypadku napraw niekonstrukcyjnych wytrzymałość betonu musi być zdecydowanie wyższa (C30/37 a nie > 15 MPa i > 1 0 MPa). Ze względu na agresywne oddziaływanie środowiska także pozostałe parametry betonu naprawczego powinny być bliżej klas R3 i R4. Prowadząc rozważania w intencji normy PN-EN 206 należaloby zwrócić uwagę, iż dla środowiska o ph < 4 ochrona materiałowo- strukturalna nie jest wystarczająca. Zabezpieczenie betonu o wymaganiach jak dla klasy XA3 stanowią powłoki ochronne nakładane zgodnie z normą 1504-2. Niestety norma ta nie specyfikuje wyraźnie wymagań ilościowych co do właściwości powłok zalecaj ąc jedynie dla odporności chemicznej obowiązkowe określenie przyczepności przy odrywaniu oraz reakcji na silną agresj ę chemiczną (EN 13 529; w normie tej opisano stanowisko do badań i rodzaj aplikowanych cieczy agresywnych. Badania wykonac należy na podlożach betonowych wg PN-EN 1766). Dla niektórych zamierzonych zastosowań określać należy także skurcz liniowy, wytrzymałość na ściskanie, współczynnik rozszerzalności cieplnej, przyczepność metodą nacinania itp. Nie zaleca się badań przepuszczalności przez powłokę gazowego H 2 S, co jest wyraźnym brakiem tej normalizacji. Wprawdzie norma PN-EN 1504-9 zwraca uwagę na możliwość wytwarzania przez bakterie w ściekach kwasów lub siarczanów inicjujacych korozję betonu i zbrojenia, ale pozostawia ten problem do rozwiązania producentom powłok, którzy powinni określić właściwe warunki ich stosowania. Kolejna norma PN-EN 1504-10 odnośnie powłok zaleca przyjmować grubość, temperaturę aplikacji, wilgotność podłoża i otoczenia zgodnie ze specyfikacją przygotowana przez projektanta naprawy i praducenta wyrobu.
13 Po spełnieniu określonych zasad i dokonania wyboru metod naprawy a także - w przypadku obiektów oczyszczania ścieków - uwzględnieniu zaleceń normy 206-1 należy sprawdzić warunek użytkowalności, nośności i stateczności konstrukcji betonowych ustalonych przez Normę PN-EN 1992 Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu [1]. Spełnione być muszą warunki dotyczące trwalości betonu i otulenia zbrojenia (pkt. 4 normy) oraz stany graniczne użytkowalności (pkt. 7 normy). Zapisy te dotyczą odpowiedniego doboru klas betonu, grubości otuliny i podatności na zarysowanie konstrukcji betonowych w nawiązaniu do klas ekspozycji określonych w normie PN-EN 206-1. 5. Projektowanie na trwałość a ochrona i naprawa jako element strategii zarządzania konstrukcją Trwałość można traktować jako proces zapewnienia stanu użytkowalności w przewidywanym czasie eksploatacji konstrukcji. Czas życia obiektu norma PN-EN 206-1 definiuje jako okres, w którym stan betonu w konstrukcji odpowiada wymaganiom eksploatacyjnym dotyczącym tej konstrukcji pod warunkiem, że jest ona właściwie użytkowana [7]. Okres ten określony został na minimum 50 lat. Przyjęte graniczne składniki betonu są właśnie oparte na założeniu, że przewidywany czas użytkowania konstrukcji wynosi 50 lat. Także nowe obiekty oczyszczania ścieków projektowane być muszą zgodnie z tą zasadą. Rozumieć przez to należy, iż obiekty naprawiane powinny być także poddane ochronie zgodnie z tą zasadą. Możliwości zapewnienia realizacji tego procesu są uj ęte w nowej normie PN-EN 1504-9, w której powiązano ochronę i naprawy ze strategią zarządzania konstrukcją [5]. W normie wskazano opcje, które należy brać pod uwagę podejmuj ąc decyzj ę o ochronie i/lub naprawie obiektu, oraz czynniki, które należy brać pod uwagę przy wyborze spośród dostępnych możliwości. Ogólne założenia strategii zarządzania konstrukcj ą - w odniesieniu do napraw i ochrony - są następujące: - w każdym przypadku przedwczesnej degradacji konstrukcji istnieje możliwość dokonania wyboru jednej z następuj ących możliwości: albo przeprowadzenie ochrony i naprawy umożliwiającej osiągnięcie pierwotnie projektowanego czasu użytkowania, albo przeprowadzenie ochrony i naprawy przedłużającej okres użytkowania o krótszy czas ze świadomością, że w przyszłości konieczne będzie poniesienie kosztów dodatkowej ochrony i naprawy, - prawidłowa konserwacja wykonanej ochrony i naprawy pozwala na osiągnięcie dłuższego czasu użytkowania zarówno samej naprawy, jak i konstrukcji, - rodzaj i sposób użytkowania konstrukcji wpływa na wybór strategii zarządzania, zasad naprawy oraz stosowanego sprzętu i systemów, - właściwości i metody przygotowania podłoża mogą wpływać na końcowy wygląd chronionej i naprawianej konstrukcji. Wyboru strategii zarządzania konstrukcją dokonuje się nie tylko na gruncie technicznym, ale także biorąc pod uwagę czynniki ekonomiczne, funkcjonalne i środowiskowe, a przede wszystkim wymagania właściciela konstrukcji, dotyczące projektu i czasu użytkowania konstrukcji oraz możliwości konserwacji i naprawy. Określa to przyjmowaną strategię zarządzania naprawą.
14 Najważniejszym wymaganiem w strategii zarządzania konstrukcją jest utrzymanie lub przywrócenie bezpieczeństwa. Możliwości spełnienia tego warunku należy oceniać ze względu na ich efektywność w pozostałym czasie użytkowania konstrukcji. Analiza dostępnych możliwości i ich konsekwencji w aspekcie ekonomicznym powinna obejmować koszt początkowy, koszty konserwacji i ewentualną konieczność wprowadzenia ograniczeń w użytkowaniu konstrukcji [6]. Podstawową przesłanką w projektowaniu systemu ochrony i naprawy jest przewidywany czas użytkowania naprawionej konstrukcji betonowej. Ważny jest także czas do pierwszej konserwacji poszczególnych wyrobów użytych do naprawy, jako że ich okres użytkowania może być krótszy niż zakładany czas użytkowania całej konstrukcji(rys.7). Rys. 7. Cykle naprawcze przy różnych strategiach zarządzania konstrukcji Wreszcie, należy uwzględnić takie czynniki, jak dostępność miejsc prowadzenia prac oraz możliwość wymiany i naprawy zastosowanych systemów ochronnych i naprawczych. Zakres dostępnych możliwości obejmuje zarówno przywrócenie projektowego czasu użytkowania konstrukcji betonowej w jednej, wszechstronnej operacji, jak i prostsze działania, które mogą wymagać cyklicznie powtarzanej konserwacji, lub w których występuje potrzeba wielokrotnego stosowania składników układu naprawczego, np. systemów ochrony powierzchniowej. 6. Podsumowanie Naprawy konstrukcji betonowych stanowią złożone i trudne technicznie zadanie, a przy tym są istotne z gospodarczego punktu widzenia. Seria Norm Europejskich EN 1504, dotycząca wyrobów i systemów do napraw konstrukcji betonowych porządkuje wcześniejsze działania, zwłaszcza w zagadnieniach doboru materiałów naprawczych i ochronnych, a także w problematykę sterowania jakością, co należy uznać za szczególnie istotne ze względu na techniczną odpowiedzialność napraw obiektów budowlanych. W procesie projektowania naprawy należy brać także pod uwagę specyfikę eksploatacji obiektu na którą rzutują, jak w przypadku oczyszczalni ścieków, środowiska agresywne o klasach ekspozycji jak w normie PN-EN 206. Należy pamiętać także i o tym, iż po naprawie obiektu konstrukcja musi spełniać warunki użytkowalności, nośności i stateczności wyznaczone przez Eurokod 2.
15 Jeszcze raz podkreślić należy znaczenie normy EN 1504-9, co wynika między innymi z faktu, iż sformułowano w niej zasady dotyczące naprawy betonu i ochrony zbrojenia, a zasadom przyporządkowano odpowiednie metody technicznej realizacji. Określono także etapy naprawy oraz czynniki, jakie powinny być brane pod uwagę w poszczególnych fazach realizacji przedsięwzięcia, a decyzje podejmowane w trakcie procesu ochrony i naprawy i przesłanki ich podejmowania umieszczono w szerszym kontekście strategii zarządzania konstrukcją. Wyboru tej strategii należy dokonywać nie tylko na gruncie technicznym, ale także biorąc pod uwagę inne czynniki, przede wszystkim ekonomiczne, związane z przewidywanym czasem użytkowania konstrukcji. Materiał opracowany na podstawie artykułu L. Czarneckiego, P. Łukowskiego i J. Jasiczaka pt.: Ochrona i naprawa betonowych obiektów oczyszczania ścieków w ramach strategii zarządzania konstrukcją w świetle Norm Europejskich z serii PN-EN 1504 Opisane powyżej normy wykonania jak i materiałów są rygorystycznie przestrzegane, a jednak korozja w betonach i zbrojeniu jak i pozostałych elementach metalowych konstrukcji zachodzi stosunkowo szybko. Wynika to z faktu, że dziś stosowane technologie nie sprawdzają się w 100%, to znaczy nie są całkowitym zabezpieczeniem. Niema idealnych i wiecznych materiałów i technologii, jednak dzięki zastosowaniu Technologii SiNaN (zarówno w zakresie struktury betonów, jak i w przypadku kompozytowych powierzchni ochronnych) czas pomiędzy remontami znacznie się wydłuża, a wiele niepożądanych efektów jest zupełnie eliminowanych. Opis technologii SiNaN. Współczesne betony i zaprawy wykazują wraz z upływem czasu coraz szybsze oznaki korozji i erozji. W szczególności w kontakcie z gnojowicą. W tak niekorzystnym środowisku (agresywnym chemicznie) betony i zaprawy, jak i warstwy ochronne są narażone na szczególnie szybką degradację. Jednak nie zawsze tak było. Znamy z historii wiele przykładów architektury, które pomimo upływu setek lat (a niekiedy nawet i tysięcy) nadal trwają w całości. Dziś, już po kilku latach, niektóre nowe budowle wymagają remontu co najmniej zewnętrznej warstwy. To właśnie spowodowało zainteresowanie się autorów technologii SiNaN, dawnymi technologiami wytwarzania i obróbki betonów i zapraw, jak również ich napraw. Po przeanalizowaniu skutków stosowania poszczególnych, tradycyjnych rozwiązań, najbardziej trafne okazało się stosowanie naturalnych środków mineralnych i organicznych. Dawniej stosowane rozwiązania były dla autorów technologii SiNaN inspiracją do dokładnego studium nad tym, jak stworzyć optymalne środowisko do powstania najlepszej dla danego przeznaczenia trwałej struktury. W technologii SiNaN w zachodzących reakcjach chemicznych podczas wiązania betonu wykorzystywane są katalizatory organiczne lub mineralne umożliwiające powstanie specyficznej struktury. Czasami potrzebna jest struktura hydrofobowa, a innym razem struktura o dużej wytrzymałości mechanicznej, a jeszcze innym razem potrzebna jest struktura dająca dobre parametry termoizolacyjne. Zdarza się, że wymagane jest łącznie różnych parametrów. Nie ma jednej uniwersalnej struktury pozwalającej spełniać wszelkie oczekiwania. Dlatego twórcy SiNaN przygotowali cała gamę produktów i nadal trwają prace nad kolejnymi
16 wariantami aplikacyjnymi. W przypadku napotkania problemu wcześniej nieuwzględnianego w tworzonych produktach technologii SiNaN twórcy są gotowi podjąć się rozwiązania nowego jakościowo zadania. Jest to możliwe dzięki opanowaniu inżynierii materiałowej dotyczącej wiązań mineralnych pozwalających osiągać zadane właściwości i ich parametry. Tak też było w przypadku podejścia do problemu korozji wywoływanej gnojowicą. Szczegółowa analiza składu chemicznego agresywnego chemicznie czynnika, jak i skutków jego działania w betonach pozwoliła na opracowanie modelu, który pozwala zarówno przywracać początkową wartość wytrzymałości i odporności jak i uzyskiwać lepsze parametry już na etapie tworzenia betonów i innych struktur mineralnych. Rozumiejąc dwa główne czynniki decydujące o powyższych parametrach możemy naprawiać struktury jak i nadawać im nowe cechy. Stosując SiNaN osiągamy znaczną (do kilkudziesięciu procent) poprawę odporności chemicznej (na zasady, kwasy, sole oraz oleje i smary) i mechanicznej betonów (zarówno na ściskanie jak i na rozciąganie) i zapraw. Uzyskujemy to głównie poprzez sterowanie procesami krystalizacji nowych wiązań (w przypadku nowotworzonych betonów z dodatkami SiNaN) jak i rekrystalizacji niezwiązanych wcześniej wiązań wewnątrz betonów (utworzonych bez dodatków SiNaN). Poprawę parametrów uzyskuje się poprzez odpowiednie ukierunkowanie przepływów energii pomiędzy poszczególnymi komponentami struktur betonów i zapraw. Dzięki zaprogramowaniu na poziomie nano- i mikroskopowym procesów zachowań poszczególnych grup krystalitów oraz szybkości penetracji w strukturze inhibitorów powstawania nowych, trwałych wiązań (z niezwiązanych komponentów wewnątrz struktur mineralnych) w technologii SiNaN, panujemy nad procesami krystalizacji i rekrystalizacji 100% wiązań. Dzięki tym mechanizmom możemy również sterować procesami wiązania wody wewnątrz powstałych struktur. Dzięki sterowaniu procesami przepływu energii (w tym tworzącej wiązania) są przewidywalne i ukierunkowane zgodnie z założeniami twórców. Dzięki temu możemy wykonywać struktury skutecznie odporne na wiele czynników takich jak mróz, sole, kwasy, zasady, oleje i smary, które w normalnych betonach mają duży wpływ na ich przyspieszoną korozję i erozję. Technologia SiNaN pozwala na regulację obiegu i dostępności wody podczas tworzenia się wiązań, jak i po ich powstaniu (w przypadku napraw struktur powstałych bez użycia technologii SiNaN). Dzięki temu produkty SiNaN potrafią skutecznie łączyć ze sobą niezależne rodziny już związanych struktur betonów oraz zwiększać ich wytrzymałość (tzw spawanie betonów). Wiąże się to m.in. z tym, że podczas powstawania wiązań (krystalizacji) w klasycznym betonie powstaje wysoka temperatura, która znacznie utrudnia (a niekiedy nawet lokalnie uniemożliwia) dostępność wody w całej objętości. W wyniku tych trudności w klasycznych betonach po zakończeniu czasu wiązania powstaje od kilkunastu do kilkudziesięciu procent niezwiązanych wiązań krystalicznych, które wpływają na to, że w strukturze powstają mikro i makropory oraz mikrokapilary, którymi klasyczny beton może być penetrowany m.in. przez wodę. W przypadku technologii SiNaN woda będąc w stanie związanym w postaci żel/zolowej jest uwalniania stopniowo i w momencie, w którym jest to wymagane przez powstające wiązania krystaliczne. Uwalnia się tam, gdzie jest potrzebna, ponieważ jest obecna w całej objętości (uzyskuje się to poprzez dobór wielkości parametrów fizykochemicznych, anizotropowych makroskopowo struktur o odpowiednich potencjałach chemicznych). Dzięki temu rozwiązaniu temperatura betonu z dodatkami SiNaN nie ulega wahaniom (poza krótkimi i niewielkimi odchyłami opis w dalszej części opracowania). Dodatkową cechą jest taka konfiguracja wiązań wody i pozostałych komponentów, że są one sitem molekularnym w całej objętości. Odpowiednia konfiguracja postaci żel/zolowej
17 pozwala programować szybkość i jakość powstałych struktur molekularnych, co decyduje o końcowych parametrach fizykochemicznych i zachowaniu się względem środowiska naturalnego w sposób neutralny. Dlatego możemy uzyskiwać wodoszczelność, odporność na sole, kwasy, zasady oraz oleje i smary jak i zwiększać wytrzymałość struktur mineralnych (nawet tych już istniejących). Ponieważ woda jest w stanie związanym, betony z dodatkami SiNaN można wiązać w temperaturze ujemnej (nawet do -25 C nie ma oznak zamarzania), bez jakiejkolwiek utraty parametrów, a w niektórych przypadkach (jak np. wytrzymałość końcowa) można zauważyć nawet ich polepszenie. Temperatura ujemna, ma jedynie wpływ na szybkość krystalizacji wiązań. Najnowsze opracowania SiNaN pozwalają cieszyć się również możliwością połączenia klasycznej technologii wiązań mineralnych jak i wiązań polimerowych. Pozwala to uzyskiwać jeszcze lepsze parametry zwłaszcza w dziedzinie inplantacji w strukturę dodatkowych składników. Dzięki elastycznej recepturze możemy doprowadzić do użycia klasycznych betonów (z dodatkami SiNaN) jako separatorów i/lub ochrony przed zagrożeniami, w tym przed skutkami promieniowania neutronowego. Klasyczne betony (w tym tzw. betony ciężkie np z dodatkiem barytu) nie wyczerpywały w pełni pokładanych w nich oczekiwań, zwłaszcza w dedykowanych zastosowaniach do pracy w ekstremalnie trudnych warunkach. Technologia SiNaN jako dedykowany produkt przewyższa dziś dostępne na rynku produkty. Zwiększona wytrzymałość betonów i struktur powstałych przy użyciu technologii SiNaN dotyczy zarówno wytrzymałości na ściskanie jak i na rozciąganie. Ma to ogromne znaczenie zwłaszcza w rejonach, w których często występują trzęsienia ziemi, bowiem w krótkim czasie rozciągania betonów podczas wstrząsów dochodzi do największych ich zniszczeń. Dzięki SiNaN konstrukcje będą bardziej odporne również na wstrząsy. Przeprowadzone badania. Przeprowadzono wiele badań, zarówno parametrów fizycznych i chemicznych jak i względem przemian w samej strukturze betonu związanej ze znajdująca się tam wodą. Wybrane badania: Przeprowadzone w IEA (Instytucie Energii Atomowej) obecnie od września 2011 roku NCBJ (Narodowe Centrum Badan Jądrowych) w Świerku badania miały na celu sprawdzenie, co się dzieje z wodą związaną w strukturze betonów z dodatkami SiNaN oraz jak przebiegają reakcje krystalizacji w ujęciu energetycznym (zmiana typu reakcji tworzenia się wiązań z egzotermicznej na endotermiczną). Poniżej znajdują się zdjęcia ukazujące stopień penetracji wody w strukturze. Zdjęcie 1a Zdjęcie 1b
18 Zdjęcie 1 (a i b) przedstawia obraz uzyskany metodą neutronografii. W kolorze niebieskim (a) oznaczone są próbki przed wygrzewaniem 12h w temperaturze 200 C, a w kolorze czerwonym (b) po wygrzewaniu. Betony związane przez 4 tygodnie znajdowały się całkowicie pod wodą (były zanurzone na głębokości około 10cm pod powierzchnią wody). Pozwoliło to na uznanie ich za całkowicie nasączone wodą, co potwierdziło obrazowanie neutronowe. Próbki zawierały odpowiednio: - próbka 1 związaną strukturę betonu bez dodatków SiNaN (po czterech tygodniach od rozpoczęcia wiązania) - próbka 2 niezwiązaną strukturę betonu bez dodatków SiNaN (bezpośrednio po wmieszaniu składników betonu) - próbka 3 związaną strukturę betonu z dodatkami SiNaN (po czterech tygodniach od rozpoczęcia wiązania) - próbka 4 niezwiązaną strukturę (bezpośrednio po wymieszaniu składników betonu + SiNaN) Rozmycie krawędzi na zdjęciu 1a próbki 2 i 4 wynika z faktu umieszczenia w badanej próbce niezwiązanej struktury przez co zawierały one początkowo dużo niezwiązanej wody. Na zdjęciu 1b widać wyraźnie, że próbki betonu (związanego i niezwiązanego podczas umieszczania w próbce 1 i 2) bez dodatków SiNaN wyschły (woda odparowała jaśniejszy kolor). Oznacza, to że taki beton nie ma w sobie wolnej wody. Jednak taki stan wcale nie jest dobry, bowiem w miejsca po odparowanej wodzie w miarę dostępności wody w otoczeniu (po jej pojawieniu się) wniknie nowa woda z zewnątrz i doprowadzi do szybszego procesu erozji/korozji. W przypadku betonów z dodatkami SiNaN woda jest cały czas obecna w objętości betonu, ale w formie związanej i dzięki temu nie ma możliwości, aby woda z zewnątrz mogła spenetrować przestrzeń betonów z SiNaN. Ta związana woda jest skuteczną zaporą dla wody (sitem molekularnym) znajdującej się na zewnątrz struktury i nie ulega mieszaniu się z nią. Rys. 2. Układ testowy przesiąkliwości. Aby sprawdzić, czy woda umieszczona w betonach z dodatkami SiNaN jest trwale związana przeprowadzono drugi test. Polegał on na umieszczeniu w wodzie wszystkich próbek. Próbki ustawiono tak, że wszystkie były zanurzone dokładnie 2 cm pod woda, a woda miał dostęp do całej podstawy próbki (bez możliwości nasiąkania bokami). Widok układu testowego przedstawia poniższa wizualizacja (w trosce o zachowanie tajemnicy oraz dla zwiększenia czytelności autorzy, pracujący nad ochroną produktów SiNaN, w tym opracowaniu zamieszczają jedynie w postaci wizualizacji). Ponieważ betony z dodatkami SiNaN nie pozwalają na penetrację wody (bo stanowią dla niej blokadę), dlatego, aby doświadczenie było miarodajne usunięto pewną ilość betonów
19 z dodatkami SiNaN (kolor niebieski), a powstałą w ten sposób przestrzeń wypełniono materiałami o bardzo dużej higroskopijności z włóknami ułożonymi w sposób pozwalający na wystąpienie zjawiska osmozy (kolor biały nad kolorami niebieskim i czerwonym). Dokładnie tak samo uczyniono z betonami bez dodatków SiNaN (kolor czerwony). Wysokość na jaką mogła dojść woda w sączkach jest wyznacznikiem jej dostępności na górnej powierzchni betonów w ilości możliwej do przesiąknięcia przez zadaną grubość betonów (testowano grubość 4 cm). Badania wykazały, że po niespełna 48 godzinach przez zwykły beton (bez dodatków SiNaN) o grubości około 4 cm przejdzie woda (pojawi się na powierzchni). Przez beton o grubości 4 cm powstały w wyniku wygrzewania w komorze termicznej z mokrej zaprawy betonowej, woda była wstanie spenetrować w czasie niecałych 5 godzin. Prawdopodobnie jest to spowodowane zbyt szybkim osuszaniem w komorze termicznej (wiązania w tak powstałym betonie są nieregularne i stanowią łatwy do pokonania opór). Zdjęcie 3. Zdjęcie 3 pokazuje brak różnic w przenikaniu wody w betonie z dodatkami SiNaN po 28 dniach (1) i po kilku godzinach (2) od zmieszania składników. Poniżej znajdują się wykresy wykazujące zmiany charakteru powstawania wiązań z egzotermiczności w endotermiczność (przed i po zadziałaniu SiNaN) i z upływem czasu w końcowym efekcie w postaci reakcji endotermicznej (po zadziałaniu SiNaN) w przeciwieństwie do klasycznych betonów, których reakcje są egzotermiczne). Próby były przeprowadzone w temperaturach z zakresu od -30 C do +50 C. Poniżej przedstawiamy otrzymane wyniki dla kilku temperatur (30 C, 40 C i 50 C).
20 Wykresy (4) zmiany temperatury w próbkach betonów z dodatkiem SiNaN podczas wiązania w trakcie procesu namakania prowadzonego przy temperaturze otoczenia wynoszącej 30 ºC (a), 40 ºC (b) i 50 ºC (c). Punkty pomiaru temperatury G. H, I, J znajdowały się odpowiednio 21, 31, 41 i 100 mm od dolnego (zanurzonego w wodzie) końca próbki. Te dwa badania wykazały, że zmieniają się parametry betonu już na etapie krystalizacji struktur (ich powstawania). A zmiany te mają bardzo duże znaczenie dla końcowo uzyskiwanych parametrów struktur. Poprawiają ich wytrzymałość nawet o kilkadziesiąt procent względem identycznych składów betonów, ale bez dodatku SiNaN. Zmienia się cała struktura, zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz. Zwiększa się hydrofobowość powierzchni narażonych na kontakt z wodą i cieczami agresywnymi. Może to mieć zastosowanie w korytach prowadzących ciecze agresywne lub o znacznym stopniu toksyczności.
21 Przy zastosowaniu SiNaN znacznie zmniejszamy porowatość struktury. Nawet bez warstwy wygładzającej osiągamy bardzo dużą gładkość. Poniższe zdjęcia przedstawiają powierzchnię betonu z dodatkiem SiNaN powstałą samoistnie (bez wygładzania mechanicznego) w normalnych warunkach środowiskowych. a) b) Zdjęcie 5. Widok powierzchni betonu z dodatkami SiNaN powiększony mikroskopem optycznym a) 100 razy, b) 200 razy Aby naprawić strukturę betonowych rur lub rynien należy użyć betonu z dodatkami SiNaN. Jeśli wcześniej nie użyto SiNaN jako dodatku do betonu z którego rury lub rynny zostały zbudowane (zdjęcie 6a) należy nanieść warstwę naprawczą SiNaN (zdjęcie 6b). Po upływie zadanego czasu cały beton ulegnie naprawie (zdjęcie 6c) w całej swojej objętości. a) b) c) Zdjęcie 6. Naprawa rur i rynien betonowych bez dodatku SiNaN. Do szczególnie agresywnych lub niebezpiecznych (np. radioaktywnych) cieczy zaleca się zastosowanie specjalnego hydrofobizatora powierzchni również z rodziny SiNaN. W takim przypadku prowadnice koryta lub rynny od wewnętrznej strony powinny zostać wykonane z betonu z dodatkami SiNaN a dodatkowo na tak powstałą strukturę należy nanieść specjalny dodatek SiNaN dodatkowo zwiększający zarówno gładkość jak i hydrofobowość powierzchni. W przypadku, gdy naprawiamy lub przystosowujemy do cieczy agresywnych prowadnice cieczy wykonane z klasycznych betonów bez dodatków SiNaN nakładamy dwie warstwy (od zewnątrz i od wewnątrz zdjęcie 7a). Jeżeli konstrukcje dla cieczy agresywnych są wykonane z betonów z dodatkami SiNaN wystarczy jedna warstwa ochronna (od wewnątrz zdjęcie 7b). Dzięki temu rozwiązaniu zyskamy optymalną wytrzymałość zarówno mechaniczną jak i chemiczną.
22 a) b) Zdjęcie 7. Naprawa i/lub budowa rur i rynien Betonowych z przeznaczeniem do szczególnie agresywnych cieczy. Aby naprawić popękaną strukturę mineralną (tzw. spawanie betonów), w pierwszej kolejności należy uzupełnić szczeliny betonem z dodatkami SiNaN, a następnie nanieść warstwę hydrofobizującą SiNaN (podobnie jak na zdjęciu 7a). Wówczas uzyskamy zarówno wzmocnioną ochronę powierzchni, jak i penetrację wewnątrz zniszczonej struktury. Dzięki zastosowaniu SiNaN powstanie lita struktura o dużej wytrzymałości. Zdjęcie 8 pokazuje wzmocnienie istniejącej struktury mineralnej do wartości pierwotnej lub niekiedy ją przewyższającej. Dzięki temu w dużym zakresie można naprawić potencjalne błędy całej struktury mineralnej. Niekiedy w wyniku błędu ludzkiego, lub awarii maszyn dochodzi do powstania struktury o niższych parametrach niż zakładane, np. mniejsza wytrzymałość mechaniczna, czy słabsza odporność na czynniki zewnętrzne. Jeśli nie doszło do pokrycia takiej struktury izolacyjnymi membranami (nie będących integralną częścią struktury, a jedynie połączonymi z nią powierzchniowo środkiem) np. z żywic czy syntetycznych polimerów, które uniemożliwią mechanicznie penetrację, to preparaty SiNaN będą mogły przywrócić pierwotnie zakładane parametry. Uczynią to, poprzez rekrystalizację i krystalizację niezwiązanych wiązań krystalicznych znajdujących się w strukturze (Rys 8). a) odwiert wykonany 7 dni po nałożeniu warstwy naprawczej b) naprawiona struktura po 3 latach od nałożenia warstwy naprawczej Zdjęcie 8. Naprawa klasycznymi wypełniaczami, bez penetracji i naprawy struktury.
23 Na Zdjęciu 8a widać wyraźnie, że spoiwo łączące kruszywo jest znacznie słabsze i dlatego wokół kruszywa widać wyraźne głębsze ślady po wiertnicy niż na samym kruszywie. Po rekrystalizacji wiertnica zostawia ślady identycznej głębokości co oznacza, że twardość spoiny jest równa twardości kruszywa. Wzmocnienie spoiny łączącej kruszywo wynika z rekrystalizacji oraz krystalizacji niezwiązanych wcześniej wiązań, które występują w klasycznych betonach. Większa ilość wiązań skutkuje większą wytrzymałością, a ich nowa konfiguracja powoduje zwiększenie gęstości i zwiększa stopień rozdrobnienia kryształów bazowych, co skutkuje m.in. większa gęstością. Dodatkowo jako wariant, naprawiana struktura dzięki technologii SiNaN może nabyć nowe cechy (np. odporność na zadane czynniki chemiczne lub fizyczne). Wynika to głównie z nowej konfiguracji wiązań. W zależności od rodzaju środowiska istnieje potrzeba dostosowania struktur betonowych. Dzięki technologii SiNaN możemy wpływać na rodzaj powstającej nowej struktury lub modyfikację starej. Technologia SiNaN daje możliwość połączenia dwóch różnych rodzin betonów. Technologia SiNaN może być zastosowana do tzw. spawania betonów o ile wcześniej nie były w szczelinach i pęknięciach naprawianych struktur umieszczane inne środki. Inne niż SiNaN środki najczęściej powodują powstanie membrany uniemożliwiającej głęboką penetrację naprawianych struktur, same jednak również ich nie penetrując. Powierzchowne związanie struktur daje słabe możliwości wytrzymałościowe spoiny łączącej (Rys. 9). Z czasem pęknięcia się powiększą i trzeba będzie uzupełniać nowo powstałe przestrzenie. a) nowy beton b) popękana struktura c) struktura naprawiona wypełniaczem, który nie penetruje Rys. 9 naprawa klasycznymi wypełniaczami, bez penetracji i naprawy struktury. Analogicznie można tę sytuacje porównać do słabego i silnego korzenia rośliny. Tylko i wyłącznie silny korzeń utrzyma w trudnych warunkach roślinę, ponieważ ma dużo odgałęzień i potrafi dzięki temu wytworzyć dużą odporność na wyrwanie (duża wartość siły zrywającej przyczepność). Podobnie jest w przypadku łączenia dwóch różnych struktur mineralnych (betonowych) lub naprawy tej samej, ale spękanej i/lub ze szczelinami. Tylko i wyłącznie głęboka penetracja wewnątrz struktur zapewni odpowiednio dużą wytrzymałość mechaniczną i/lub chemiczną. Technologia SiNaN potrafi zapewnić dostateczną penetrację, by powstała spoina łącząca o wytrzymałości takiej samej jak łączone materiały (Rys. 10). Jeśli potrzebna będzie taka spoina to może ona przewyższać wytrzymałość łączonej struktury.
24 a) nowy beton b) popękana struktura c) struktura naprawiona SiNaN, po naprawie tworzona jest nowa jednolita struktura Rys. 10 naprawa z zastosowaniem SiNaN, z penetracją i naprawą struktury. Podobnie możemy wzmacniać wytrzymałość i odporność na korozję i erozję zbiorników odstojnikowych, szamb jak i stanowisk na których przybywają zwierzęta. Pozwoli to na zwiększenie żywotności boksów jak i całego obejścia łącznie z rynienkami spływowymi. PODSUMOWANIE Powyższe materiały przedstawiają możliwości technologii SiNaN. Przypomnijmy najważniejsze dane zawarte w tym opracowaniu: Technologia SiNaN pozwala: - tworzyć nowe struktury mineralne, wykazujące większą odporność na agresywne środowisko chemiczne - naprawić osłabione lub zniszczone struktury mineralne - dodawać nowe cechy (właściwości) strukturom mineralnym - łączyć różne rodziny betonów - trwałe usunięcie pęknięć poprzez tworzenie monolitowej struktury Aplikacja SiNaN Aby naprawić popękaną strukturę należy oczyścić jej powierzchnię z substancji nie będących naprawianą strukturą (farby, kleje, dodatkowe warstwy ochronne). Jeżeli szczelina jest mniejsza niż 5 mm należy ją poszerzyć do rozmiarów umożliwiających swobodne umieszczenie w niej spoiwa SiNaN. W przypadku pęknięć głębszych niż 5 cm należy przed przystąpieniem do uzupełniania ubytków zastosować produkt SiNaN w postaci mleczka, którego szybkość penetracji jest bardzo duża. Szczegółowe opisy wykonania konkretnych działań będą przekazywane uczestnikom na specjalistycznych szkoleniach w firmie SiNaN. Tylko i wyłącznie ukończenie takiego kursu będzie umożliwiało w pełni poprawne posługiwanie się tą technologią. Na kursie uczestnicy poza wiedzą teoretyczną nabędą umiejętności praktyczne. Poznają szczegółowo każdy etap przygotowania zarówno samych struktur, jak i produktów SiNaN do ich aplikacji. Wymogi te są podyktowane specyficznymi, innymi niż stosowane dziś w budownictwie, właściwościami fizycznymi produktów SiNaN. Również technologia aplikowania i przygotowywania produktów SiNaN odbiega od dziś stosowanych w budownictwie technologii. Wiedza nabyta na kursie pozwoli w pełni wykorzystać możliwości technologii SiNaN.
25 Powyższe informacje nie wykorzystują w całości możliwości całej palety produktów SiNaN. Należy pamiętać, że dla optymalnych efektów należy używać tylko materiałów SiNaN, ponieważ jedynie to da gwarancję najwyższej jakości i najlepszych efektów. Opisane przypadki stanowią jedynie przykładowe możliwości aplikacyjne tej technologii. W przypadku, jeśli macie Państwo jakiekolwiek problemy związane ze strukturami mineralnymi i/lub polimerowymi wykorzystywanymi we wszelkich możliwych rozważaniach inżynieryjnych (drogowych, budowlanych, restauratorskich, naprawczych w tym przy pozbyciu się grzybów, pleśni i wilgoci oraz innych pokrewnych problemów) prosimy o przedstawienie problemu, a nasz zespół naukowy dostosuje we wszystkich możliwych wariantach nasze produkty do użycia ich w celu rozwiązania problemu. Jeżeli mają Państwo pytania, wątpliwości, lub konkretny problem do rozwiązania zapraszamy do kontaktowania się www.sinan.pl sinan@sinan.pl Telefon: +48 531 888 188 Zapraszamy do współpracy