AKTYWNE SPOSOBY WZMACNIANIA I ZABEZPIECZANIA KONSTRUKCJI ŻELBETOWYCH ACTIVE METHODS OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES PROTECTION AND STRENGTHEN



Podobne dokumenty
Niekonwencjonalne sposoby zabezpieczenia i regeneracji zagrożonych korozją konstrukcji z betonu

OPINIA TECHNICZNA Z ZAKRESU NAPRAWY ELEMENTÓW ŻELBETOWYCH

Betonowe konstrukcje zbiorników wodociągowych - stan po kilkudziesięcioletnim użytkowaniu

Ekspertyzy obiektów mostowych i nadzór nad przejazdami ponadnormatywnymi na trasie Nagnajów Leżajsk

TYTUŁ: OBIEKT: ADRES: pl. Grunwaldzki 30, Wrocław INWESTOR: STADIUM:

2/ Warszawa tel/fax: (22)

Zakład Konstrukcji Żelbetowych SŁAWOMIR GUT. Nr albumu: Kierunek studiów: Budownictwo Studia I stopnia stacjonarne

Zadanie: Modernizacja zbiorników wody do picia A i D w Dolaszewie MWiKw Pile

NAPRAWA KONSTRUKCJI ŻELBETOWYCH PRZYKŁADY NIERACJONALNYCH WZMOCNIEŃ

7 czerwca 2008

Projekt Budowlano-Wykonawczy

I. w km drogi wojewódzkiej Nr 507 Braniewo Pieniężno Orneta Dobre Miasto k.msc. Nowy Dwór.

1. Podstawowe pojęcia stosowane w budownictwie. Wykonywanie murowanych konstrukcji budowlanych

PROJEKT BUDOWLANY WYMIANA AGREGATU PRĄDOTWÓRCZEGO W MAŁOPOLSKIM URZĘDZIE WOJEWÓDZKIM W KRAKOWIE PRZY UL. BASZTOWEJ 22.

PRZEBUDOWA I ROZBUDOWA BUDYNKU ZAKŁADU OPIEKI ZDROWOTNEJ W SKOŁYSZYNIE BRANŻA KONSTRUKCJA

Ekspertyza techniczna

OPIS TECHNICZNY. 1. Dane ogólne Podstawa opracowania.

TopZinc R KARTA TECHNICZNA OPIS

STANY AWARYJNE KONSTRUKCJI NOŚNYCH BUDYNKÓW MIESZKALNYCH PRZYCZYNY, NAPRAWA, ZAPOBIEGANIE. Dr inż. Zbigniew PAJĄK

PROJEKT WYKONAWCZY. INWESTOR: Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Lublinie Sp. z o. o. Al. J. Piłsudskiego 15, Lublin

INWENTARYZACJA OBIEKTU. dla zadania

Badania korozyjne KONTAKT MERYTORYCZNY KONTAKT MERYTORYCZNY. STRONA GŁÓWNA OFERTA BADANIA LABORATORYJNE Badania korozyjne

ZAJĘCIA 2 DOBÓR SCHEMATU STATYCZNEGO PŁYTY STROPU OBLICZENIA STATYCZNE PŁYTY

SUD ISO 9001 MADE SMARTER. MADE FASTER. GSC Super Anody ANODY GALWANICZNE DO STALI W BETONIE. Prostota Niezawodność Efektywność.

Zakres projektów inżynierskich p (łącznie 10 tematów) obejmuje obliczenia statyczne i wymiarowanie elementów żelbetowych według Eurokodu 2.

XXXI Pokampanijna Konferencja Techniczno-Surowcowa Stowarzyszenia Techników Cukierników

ZINCTAPE A INNE METODY OCHRONY ANTYKOROZYJNEJ

Przedmiar robót Nr 2 ROBOTY NAPRAWCZE KONSTRUKCJI ŻELBETOWYCH

SPECYFIKACJA TECHNICZNA M

Biuro Projektów Konstrukcji Budowlanych i Inżynierskich KONSPROJEKT Nowy Sącz, ul. Czarnieckiego 5 tel./fax (0 18) PROJEKT REMONTU

OTiK Sp. z o.o. OTiK Naprawy Betonu S.J. ul. Hutnicza Gdynia tel.:

Protokół A Charakterystyka przedmiotu zamówienia

Spis treści. Wprowadzenie... Podstawowe oznaczenia Ustalenia ogólne... 1 XIII XV

Oświadczenie projektanta

SPECYFIKACJA TECHNICZNA M

Deskowanie tracone w stropach. Wykonały: Magdalena Sroka Magdalena Romanek Budownictwo, rok III Kraków, styczeń 2015

OPIS TECHNICZNY PROJEKTU WYKONAWCZEGO KONSTRUKCJI

BUDOWA SIEDZIBY PLACÓWKI TERENOWEJ W STASZOWIE PRZY UL. MICKIEWICZA PROJEKT WYKONAWCZY - KONSTRUKCJA SPIS TREŚCI

BUDOWNICTWO I KONSTRUKCJE INŻYNIERSKIE. dr inż. Monika Siewczyńska

KONSTRUKCJA PROJEKT WYKONAWCZY

Katedra Konstrukcji Budowlanych. Politechnika Śląska. Dr hab. inż. Łukasz Drobiec

TopZinc R+ to protektor cynkowy montowany pośrednio do prętów zbrojeniowych, do których nie ma dostępu i są zagłębione w otulinie betonowe.

SPIS RYSUNKÓW. Studnia kaskadowa na rurociągu obejścia kaskady Rzut, przekrój A-A rysunek szalunkowy K-1 Rzut, przekrój A-A rysunek zbrojeniowy K-2

ZAWARTOŚĆ OPRACOWANIA

Układanie kamienia naturalnego bez przebarwień. Strona. 15 Renowacja betonu 241

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2019/2020

TEMAT: PROJEKT ARCHITEKTONICZNO-BUDOWLANO- WYKONAWCZY ROZBUDOWY URZĘDU O ŁĄCZNIK Z POMIESZCZENIAMI BIUROWYMI

ZAWARTOŚĆ OPRACOWANIA

Schöck Isokorb typu KF

RYSUNKI WYKONAWCZE W ZAKRESIE FUNDAMENTÓW DO PROJEKTU ROZBUDOWY BUDYNKU SZKOŁY PODSTAWOWEJ O FUNKCJE PRZEDSZKOLA. Gmina Tłuszcz

Zarysowanie ścian zbiorników żelbetowych : teoria i projektowanie / Mariusz Zych. Kraków, Spis treści

WSZYSCY WYKONAWCY za pośrednictwem

O przyczynach katastrofy wiaduktu Polcevera w Genui prof. IBDiM Janusz Rymsza Instytut Badawczy Dróg i Mostów

Protektor cynkowy służący do pośredniego montażu do prętów zbrojeniowych

PROJEKT BUDOWLANY - WYKONAWCZY

PROJEKT BUDOWLANY- TOM IV KONSTRUKCJA

INWENTARYZACJA OPINIA TECHNICZNA ROZWIĄZANIA PROJEKTOWE

INWENTARYZACJA ORAZ PROJEKT REMONTU OBIEKTÓW. IV. Przedmiar robót remontowych

Układanie kamienia naturalnego bez przebarwień. Strona. 15 Renowacja betonu 241

Spis treści: I. OPIS TECHNICZNY KONSTRUKCJI Opis stanu istniejącego konstrukcji budynku...2

Oddziaływanie membranowe w projektowaniu na warunki pożarowe płyt zespolonych z pełnymi i ażurowymi belkami stalowymi Waloryzacja

ZincTape AKTYWNE ZABEZPIECZENIA ANTYKOROZYJNE

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

OPIS TECHNICZNY. cegroup Szczecin ul. Ogrodnicza 75 Tel NIP ;

2. Badania doświadczalne w zmiennych warunkach otoczenia

Badanie próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej

INSTRUKCJA MONTAŻU STROPU GĘSTOŻEBROWEGO TERIVA

SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIE FILARÓW SŁUPOWYCH Z BETONU KLASY C30/ 37

OPIS ZAWARTOŚCI 1. RZUT FUNDAMENTÓW. SKALA 1:50 2. RZUT ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH PRZYZIEMIA. SKALA 1:50 3. RZUT STROPU NAD PRZYZIEMIEM.

MATERIAŁY ŹRÓDŁOWE DO REFERATÓW Z BUDOWNICTWA KOMUNALNEGO CZĘŚĆ STALOWA

4.3. Stropy na belkach stalowych

PROJEKT WYKONAWCZY KONSTRUKCJA

INSTRUKCJA TECHNICZNA WYKONYWANIA STROPÓW TERIVA

PROJEKT WYKONAWCZY MODERNIZACJI BUDYNKU A CENTRUM KSZTAŁCENIA PRAKTYCZNEGO

Ekspertyza techniczna stropu w lokalu najemcy PANDA (poz. +1) Hipermarket Carrefour Olsztyn. Nazwa i adres obiektu budowlanego:

SPIS ZAWARTOŚCI. 1. Opis techniczny konstrukcji str Obliczenia konstrukcyjne(fragmenty) str Rysunki konstrukcyjne str.

Remont przejścia podziemnego pod Al. Mickiewicza. przy ul. Żeromskiego w Łodzi

PŁYTY SPRĘŻONE. System MeKano4 dla płyt sprężonych. Budynki biurowe Centra zdrowia Hotele Budownictwo mieszkaniowe

BADANIA POKRYWANIA RYS W PODŁOŻU BETONOWYM PRZEZ POWŁOKI POLIMEROWE

1.4 MATERIAŁY WYKORZYSTANE DO OPRACOWANIA

D E L T A. Piotr Pawluczuk. tel. kom , DELTA PIOTR PAWLUCZUK

Nawierzchnie betonowe na obiektach mostowych

Szczegółowy zakres prac

PROJEKT BUDOWLANY ZABEZPIECZEŃ PRZECIWPOŻAROWYCH I BHP W BUDYNKU NBP W RZESZOWIE PRZY ULICY 3-go MAJA. PROJEKT BUDOWLANY B. CZĘŚĆ KONSTRUKCYJNA

PRZEDMIAR ROBÓT. Uniwersytet Warszawski - Wydział Chemii Remont balkonów w budynku Chemii Fizycznej Pasteura Warszawa

OPIS TECHNICZNY do projektu wykonawczego Budowa nowego obiektu szpitalnego na terenie Zakładu Karnego w Czarnem

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA B STROPY

AUTORSKA PRACOWNIA ARCHITEKTONICZNA

WYKAZ RYSUNKÓW KONSTRUKCYJNYCH

do PB branży konstrukcyjnej dla zadania: PRZEBUDOWA KINA PEGAZ W CKIS

SPIS ZAWARTOŚCI OPRACOWANIA

PROJEKT BUDOWLANY - ZAMIENNY

PROJEKT STAŁEJ ORGANIZACJI RUCH

PROJEKT BUDOWLANO-WYKONAWCZY REMONTU DACHU BUDYNKU MIESZKALNEGO JEDNORODZINNEGO I GOSPODARCZEGO PRZY UL. DZIAŁKOWEJ 3/2 W KATOWICACH

Schöck Isokorb typu V

NIENISZCZĄCE BADANIA ZAGROŻENIA KOROZJĄ ZBROJENIA W KONSTRUKCJACH ŻELBETOWYCH

Osuszanie murów i renowacja piwnic Frank Frossel

INSTRUKCJA MONTAŻU STROPU GĘSTOŻEBROWEGO TERIVA

KONSTRUKCJE BUDOWLANE I INŻYNIERSKIE

MIASTOPROJEKT CZĘSTOCHOWA Spółka z o.o.

Transkrypt:

XXVI Konferencja awarie budowlane 2013 Naukowo-Techniczna LESŁAW HEBDA Freyssinet Polska Sp. z o.o. AKTYWNE SPOSOBY WZMACNIANIA I ZABEZPIECZANIA KONSTRUKCJI ŻELBETOWYCH ACTIVE METHODS OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES PROTECTION AND STRENGTHEN Streszczenie W referacie przedstawiono aktywne metody wzmacniania konstrukcji żelbetonowych przez dodatkowe sprężenie. W pewnych warunkach, ta metoda wzmacniania najtańsza. Innym aktywnym sposobem zabezpieczania zabezpieczenia konstrukcji żelbetowych jest ochrona katodowa prętów zbrojeniowych. Te metody wyszły poza sferę laboratoryjną i stały się obecnie normalnym narzędziem technicznym stosowanym w praktyce. Summary The paper presents active methods of strengthening concrete structures by post tension with cables. Under certain conditions this method of reinforcement is the cheapest. The cathode protection of steel bars in concrete structure is another active method. These solution went out from laboratory level and they are regular technical tool now. 1. Wstęp Konstrukcje żelbetowe są wzmacniane ze względu na zmiany sposobu użytkowania, ujawniane błędy projektowe, degradację wskutek korozji lub uszkodzeń w wyniku nieprawidłowej eksploatacji. Inwestor ma do wybór metody wzmocnienia pasywny lub aktywny. Sięgając po pasywny sposób wzmocnienia polegający na zwiększenie przekroju przez dobetonowanie, dodatkowe podparcie elementami stalowymi lub przyklejanie zbrojenia w postaci taśm lub siatek z włókna węglowego musimy sobie zdawać sprawę iż wzmocnienie zapracuje dopiero po zaistnieniu dodatkowych odkształceń co jednocześnie może wywołać przeciążenie elementów wzmacnianych. W odróżnieniu do pierwszej metody wzmocnienie aktywne pozwala w pełni wykorzystać własności istniejących elementów wprowadzając do nich siły przeciwdziałające siłom wewnętrznym. Z tego powodu wzmocnienie aktywne są bardziej atrakcyjne cenowo od wzmocnień pasywnych. Według prof. S. Kusia We wszystkich przypadkach, gdy strefa rozciągana jest przyczyną postępowania wzmacniającego, sprężenie jest najbardziej efektywnym postępowaniem. Podobna sytuacja występuje przy zabezpieczeniu antykorozyjnym gdzie zabezpieczenie aktywne mimo większych kosztów początkowych pozwala nie tylko zatrzymać procesy korozji ale i w niektórych przypadkach je odwrócić. 2. Doprężenie jako aktywny sposób wzmocnienia konstrukcji żelbetowej W wyniku różnych czynników, jak błędy projektowe, wykonawcze, zmiana sposobu użytkowania, zmiana schematu statycznego w istniejących konstrukcjach żelbetowych mogą

1014 Hebda L.: Aktywne sposoby wzmacniania i zabezpieczania konstrukcji żelbetowych ujawniać się niebezpieczne układy sił od obciążeń zewnętrznych, powodujące przekroczenie dopuszczalnych naprężeń, zarysowania. Można temu przeciwdziałać pasywnie, przez zwiększanie przekroju konstrukcji, dozbrajanie, zmiany schematu statycznego, wzmacnianie elementami stalowymi, kompozytowymi. Aktywnym sposobem wzmocnienia jest dodatkowe sprężenie konstrukcji żelbetowej, które wprowadza w niej wstępny układ sił wewnętrznych, który tak przeciwdziała niebezpiecznemu układowi sił od obciążeń zewnętrznych, że łączne oddziaływanie tych układów konstrukcja przeniesie bezpiecznie [1]. Sprężanie konstrukcji żelbetowych jest dostępnym narzędziem inżynierskim od około 70 lat, które w Polsce, po okresie rozwoju w latach 50, 60 i 70-tych, zaczęło popadać w delikatne zapomnienie i dopiero w ostatnim czasie, głównie za sprawą budownictwa komunikacyjnego obserwuje się ponowny renesans. Dotyczy to głównie obiektów nowo wznoszonych. Bardzo rzadko sięga się po sprężenie jako technologię wzmacniania konstrukcji przy remontach czy modernizacjach. W świadomości wielu projektantów i wykonawców pokutuje przekonanie, że jest to technologia skomplikowana, a przede wszystkim droga. Oczywiście wymaga ona posiadania wiedzy, specjalistycznego sprzętu, doświadczonych pracowników. Jednakże koszty jej realizacji nie zawsze są względnie wysokie. Stronę ekonomiczną dodatkowego sprężenia można przeanalizować na przykładzie cylindrycznego zbiornika żelbetowego na wodę technologiczną. Został zaprojektowany jako zamknięty od góry kopułą, o wysokości ściany 12 metrów i średnicy 5,20 m, zbrojony stalą R B 500 z betonu C35/45. W trakcie eksploatacji zbiornika ujawniły się na jego płaszczu pionowe zarysowania, przez które następowała eksfiltracja wody. Analiza statyczna wykazała, że zbiornik został na etapie projektowania niedozbrojony. Wymagał więc wzmocnienia i uszczelnienia. Rozważono trzy możliwe rozwiązania: Wariant I: nałożenie na powierzchni zewnętrznej zbiornika dodatkowej siatki zbrojeniowej z prętów o średnicy 16 mm co 8 cm i pionowo z prętów o średnicy 12 m w rozstawie co 15 cm i narzucenie torkretu, uszczelnienie iniekcyjne pionowych rys, wykonanie od wewnątrz powłoki izolacyjnej; Wariant II: dozbrojenie zbiornika taśmami z włókna węglowego mocowanymi na powierzchni zewnętrznej, 17 opasek z taśmy z włókna węglowego o szerokości 100 mm i grubości 1,4 mm, osłonięcie taśm tynkiem cementowym, uszczelnienie iniekcyjne pionowych rys, wykonanie od wewnątrz powłoki izolacyjnej; Wariant III: sprężenie zbiornika kablami obwodowymi z zastosowaniem zakotwień typu X, zaprojektowano przy zastosowaniu cięgien o średnicy 15,7 mm w rozstawie co 33 cm, oraz wykonanie od wewnątrz powłoki izolacyjnej. Oszacowanie kosztów wykonania wzmocnienia i zabezpieczenia konstrukcji przeprowadzono metodą kosztorysowania szczegółowego przy poziomie kosztów IV kwartału 2011 wg wydawnictwa Sekocebud i cenach katalogowych producentów i dostawców materiałów. W analizie kosztów pominięto elementy niezbędne do wykonania we wszystkich wariantach: rusztowanie zewnętrzne, ułożenie powłoki izolacyjnej od wewnątrz. Wyniki analizy kosztowej przedstawione są w tablicy 1. Tablica 1. Wyniki analizy kosztów Wariant Cena netto [tys. zł] Współczynnik I 96,5 1,4 II 274,4 4 III 68,6 1

Referaty sponsorowane 1015 Innym przykładem zastosowania sprężenia jest naprawa i wzmocnienie wiaduktu drogowego. Został on wykonany z prefabrykowanych belek strunobetonowych. W roku 2007 jedna ze skrajnych belek została uszkodzona przez ramię przewożonej koparki. Zerwano wówczas przynajmniej 4 sploty w sprężające w belce. Naprawa została zrealizowana przez reprofilację betonu i naklejenie na dolnej powierzchni belki taśm z włókna węglowego. Taśmy te zostały w dość krótkim czasie zerwane (fot. 1) przez kolejny samochód ciężarowy z przekroczoną skrajnią. W 2012 roku została uszkodzona druga skrajna belka wiaduktu, przy czym zerwany został przynajmniej 1 splot sprężający (fot. 2). Fot. 1. Miejsce naprawy pierwszego uszkodzenia i zerwania wzmacniających taśm z włókna węglowego na pierwszej skrajnej belce Fot. 2. Uszkodzenie drugiej skrajnej belki wiaduktu Ogłaszając przetarg na naprawę wiaduktu na zasadzie zaprojektuj i wykonaj, zamawiający początkowo skłaniał się ku powtórzeniu sposobu naprawy wykonanej w 2007 roku. Postanowiono zmienić sposób naprawy i wzmocnienia belek wiaduktu przez zastosowanie lokalnego, w miejscach uszkodzeń, doprężenia belek za pomocą prętów sprężających Freyssibar (fot. 3). Przyjęte rozwiązanie nie tylko okazało się tańsze, od wzmacniania przez podklejanie taśmami z włókna węglowego, ale pozwoliło również na powtórne wprowadzenie siły sprężającej utraconej w wyniku przerwania cięgna sprężającego.

1016 Hebda L.: Aktywne sposoby wzmacniania i zabezpieczania konstrukcji żelbetowych Kolejnym przykładem zastosowania techniki sprężania w trakcie prowadzonych prac remontowych jest wymiana stropu nad piwnicami, w obrębie podwórka, w jednej z warszawskich przedwojennych kamienic w centrum miasta. Fot. 3. Pręty sprężające Freyssibar zamontowane na uszkodzonych belkach skrajnych Pierwotna dokumentacja remontowa zakładała rozebranie istniejącej, skorodowanej płyty Kleina, opartej na ścianach budynku i środkowej ścianie nośnej. W to miejsce zastosowano klasyczną płytę żelbetową o grubości 20 cm na ruszcie żelbetowym, oddylatowaną od budynku i opartą na słupach oraz środkowej, ciągłej ścianie nośnej (rys. 1). Rys. 1. Pierwotny projekt wymiany płyty stropowej piwnicy w obszarze podwórka z klasyczną płytą na ruszcie opartym na słupach i wewnętrznej ścianie nośnej Rys. 2. Rozwiązanie alternatywne z płytą stropową sprężoną, które pozwala na likwidację wewnętrznej ściany nośnej

Referaty sponsorowane 1017 Zastąpienie płyty na ruszcie sprężoną płytą pełną o grubości 35 cm pozwoliło na wyeliminowanie ściany wsporczej w środku rozpiętości konstrukcji i uzyskanie otwartej przestrzeni w piwnicy do swobodnego zagospodarowania (rys. 2). Powyższe zestawienie wykazuje, że wbrew obiegowym opiniom, wzmocnienie konstrukcji za pomocą kabli lub prętów sprężających może być, przy zachowaniu wysokiej efektywności, rozwiązaniem najtańszym oraz zwiększającym funkcjonalność obiektów. Potwierdzają to kolejne przykłady wzmocnień zrealizowanych przy zastosowaniu sprężania: Zamknięta Komora Fermentacyjna w oczyszczalni ścieków w Łodzi (fot. 4.), podstawy kopuły Hali 100-lecia we Wrocławiu (fot. 5). Fot. 4. Płaszcz Zamkniętej Komory Fermentacyjnej wzmocniony kablami w systemie niskotarciowym z zakotwieniami typu X Fot. 5. Wzmocnienie podstawy kopuły Hali 100-lecia we Wrocławiu

1018 Hebda L.: Aktywne sposoby wzmacniania i zabezpieczania konstrukcji żelbetowych 3. Ochrona katodowa jako aktywny sposób zabezpieczenia stali zbrojeniowej Procesy korozji stali zbrojeniowej w betonie są znane i często opisywane. W nowych konstrukcjach betonowych pręty zbrojeniowe pokrywają się, przy wysokim ph otaczającego środowiska (betonu), bardzo cienką, dobrze przylegającą do powierzchni, szczelną i odporną chemicznie oraz przewodzącą prąd elektryczny warstewką tlenku żelaza γ-fe 2 O 3 [2]. W warunkach zawilgocenia otuliny betonowej (wilgotność optymalna dla rozwoju procesu to 60% wilgotności względnej), docierające z powietrza tlen i dwutlenek węgla reagują z wodorotlenkiem wapnia, zawartym w betonie, w głównej mierze odpowiedzialnym za zasadowość betonu. W efekcie powstaje obojętny węgla wapnia, który doszczelnia strukturę betonu i woda. Konsekwencją tej reakcji jest stopniowe obniżanie się ph betonu. Gdy jego wartość spadnie poniżej 11 [3] czy też 9 [4], to powierzchniowa warstwa pasywująca z tlenku żelazowego ulega degradacji, następuje aktywacja stali i rozwijają się procesy korozyjne. Z chwilą pojawienia się korozji prętów zbrojeniowych, powszechnie przyjmuje się, że naprawa musi polegać na miejscowym usunięciu skorodowanego betonu, oczyszczeniu odsłoniętego zbrojenia, zabezpieczenia go powłoką antykorozyjną i reprofilacji konstrukcji, najczęściej przy użyciu zapraw typu PCC nakładanych ręcznie lub natryskowo, w oparciu o wytyczne normowe [5]. W analizach tych pomijany jest często przebieg procesu korozji stali zbrojeniowej. Po zniszczeniu warstwy pasywującej, napowierzchni stali powstają obszary o różnych potencjałach pomiędzy metalem a elektrolitem, który tworzy ciecz porowa w betonie. Tworzą się lokalne ogniwa korozyjne, składające się z punktowych anod i katod (rys. 3.). Procesy korozyjne są bardziej widoczne na anodzie, następuje niszczenie stali i pojawia się rdza [3], [4]. Po dokonaniu w takim miejscu punktowej naprawy z zabezpieczeniem stali łącznie, następuje odwrócenie biegunów w ogniwie i tuż obok naprawionego miejsca następuje dalsza destrukcja. Rys. 3. Schemat przebiegu reakcji korozyjnych stali zbrojeniowej w betonie [2], [3]. Problem ten można wyeliminować zastępując bierną, odcinkową ochronę powłokową stali zbrojeniowej, aktywną ochroną ochroną katodową. Stosowanie tego typu ochrony ma uzasadnienie tylko w odniesieniu do konstrukcji narażonych na intensywne oddziaływanie czynników korozyjnych, zwłaszcza korozji chlorkowej. W obecności zwiększonej ilości jonów chlorkowych procesy korozyjne stali zbrojeniowej w betonie przebiegają znacznie szybciej [3].

Referaty sponsorowane 1019 Warunkiem technicznym funkcjonowania ochrony katodowej jest zachowanie ciągłości zbrojenia w chronionej konstrukcji poprzez spawanie, zgrzewanie lub bardzo dokładne skręcenie. Ochrona katodowa jest odmiennie realizowana dla konstrukcji podziemnych i podwodnych, gdzie anody dostarczające prąd ochronny są umieszczone w środowisku elektrolitycznym, w odpowiednim oddaleniu. Inaczej ochrona katodowa jest realizowana w konstrukcjach żelbetowych stykających się z atmosferą. Dostarczające prąd anody muszą bezpośrednio stykać się z betonem, na jego powierzchni lub wgłębi, gdyż środowiskiem elektrolitycznym jest w takim przypadku ciecz porowa betonu. Umożliwia ona przepływ prądu, wprawdzie małego, ale wystarczającego do wywołania polaryzacji elektrochemicznej [2]. Kwestia ochrony katodowej konstrukcji żelbetowych już w świecie i Europie wyszła przeszło 10 lat temu wyszła poza fazę naukowo-techniczną i stała się normalnym narzędziem zabezpieczenia konstrukcji, ujętym w normach europejskich [5], [6]. Ten sposób zabezpieczenia konstrukcji żelbetowych jest dedykowany obiektom pracującym w bardzo trudnych warunkach środowiskowych, przede wszystkim narażonym na korozję chlorkową: całość infrastruktury na nabrzeżach morskich, mosty i wiadukty drogowe, specyficzne obiekty produkcyjne. Stosowanie w praktyce ochrony katodowej wymaga interdyscyplinarnej wiedzy i dlatego personel powinien mieć odpowiednie kompetencje, których weryfikacja jest również ujęta normowo [7]. W przywołanej normie oddzielnie są określone kompetencje personelu specjalizującego się w ochronie katodowej stali zbrojeniowej w konstrukcjach żelbetowych. W tej kwestii w Polsce nie zrobiono nic. Nie ma szkoleń, nie ma ośrodka sprawdzającego kompetencje, nie ma osób certyfikowanych. Tym czasem rynek oferuje gotowe rozwiązania systemowe w tym zakresie [8], obejmujące: 1) Ochronę galwaniczną w formie: Powłoki cynkowej natryskiwanej na gorąco na powierzchnię betonu i punktowo łączonej ze zbrojeniem Anod traconych umieszczanych w powierzchniowych bruzdach, w pobliżu zbrojenia Rozwiązania te stosowane są w przypadkach małej intensywności oddziaływania czynników korozyjnych 2) Ochronę katodową w formie: Powierzchniowych siatek metalowych stanowiących katodę, pokrytych 2 3 warstwami tokretu. Siatkami pokrywa się całą powierzchnię chronionego elementu konstrukcyjnego. Rozwiązanie to ma zastosowanie w przypadku konstrukcji już istniejących, silnie skarbonatyzowanych i z dużą zawartością chlorków, w których strefa skażenia nie dotarła jeszcze do stali zbrojeniowej. Pasów z siatek tytanowych umieszczanych w bruzdach na powierzchni betonu, w sąsiedztwie prętów zbrojeniowych. System ten może być stosowany również w nowych konstrukcjach poprzez umieszczenie katod ochronnych na zbrojeniu, przed betonowaniem Wewnętrznych, dyskretnych anod tytanowych umieszczanych w otworach lub bruzdach powierzchniowych, w sąsiedztwie zbrojenia. Rozwiązanie jest dedykowane silnie zbrojonym konstrukcjom i umożliwia również ochronę zbrojenia ułożonego głębiej. Anod malowanych, do wykonania których stosuje się organiczne farby przewodzące. Rozwiązanie to ma zastosowanie przy małej intensywności oddziaływania czynników korozyjnych, a ponadto sama powłoka ma ograniczony czas życia, nie przekraczający 10 lat. Ochrona katodowa zbrojenia wykorzystuje procesy elektrochemiczne, które znajdują również zastosowanie w zabiegach prewencyjnych, polegających na realkalizacji betonu i usuwaniu chlorków z betonu, pozwalających na utrzymanie w dłuższym przedziale czasowym stanu pasywacji stali zbrojeniowej poprzez regenerację otuliny betonowej w czasie nim strefa skażenia dotrze do prętów. W ostatnich latach metody te wyszły poza laboratoryjną czy

1020 Hebda L.: Aktywne sposoby wzmacniania i zabezpieczania konstrukcji żelbetowych półtechniczną skalę zastosowań i stały się kolejną dostępną techniką naprawy betonu [8], [9]. Na rynku dostępne są systemowe rozwiązania materiałowo-technologiczne dla zrealizowania takich zabiegów [8]. Realkalizację otuliny betonowej, czyli przywracanie wysokiej wartości ph w betonie ( odkwaszenie betonu) można przeprowadzić dwiema metodami. Metoda elektrochemiczna polega na krótkotrwałym przepływie prądu pomiędzy zbrojeniem (katodą) a anodą umieszczoną w okładzie, nasączonym alkalicznym roztworem elektrolitu, ułożonym na powierzchni betonu. Gęstość prądu realkalizacji nie powinna przekraczać 4A/m 2 powierzchni zbrojenia, zaś czas przebiegu procesu nie powinien być mniejszy niż 100 godzin. Łączny ładunek prądu powinien wynosić około 200 Ah/m 2 zbrojenia [2] (np. Foreva PH + Regebeton i Foreva PH + Floc). Skuteczność elektrochemicznych zabiegów realkalizacji betonu była wielokrotnie potwierdzana w badaniach laboratoryjnych [10]. Realkalizację można też przeprowadzać wykorzystując zjawisko dyfuzji jonów pomiędzy okładem wysyconym roztworem jonów węglanowych i hydroksylowych, umieszczonym na powierzchni betonu, a otuliną betonową zbrojenia (np. Foreva PH + Regebeton). Wykorzystując mechanizm działania elektrochemicznej metody realkalizacji betonu, można też usunąć z betonu jony chlorkowe. Też stosuje się krótkotrwały przepływ prądu pomiędzy zbrojeniem (katodą) a anodą umieszczoną w okładzie ułożonym na powierzchni betonu i nasyconym odpowiednim elektrolicie (np. Foreva Cl - Regebeton i Foreva Cl - Floc). W ten sposób z otuliny betonowej można usunąć wolne jony chlorkowe aż do dopuszczalnego poziomu ich zawartości (< 0,4% masy cementu) i również jony innych szkodliwych soli. Przy ekstrakcji chlorków z betonu stosuje się możliwie wysokie napięcia źródła zasilania, rzędu 30 40 V. Gęstość prądu nie powinna przekraczać, w dłuższym czasie, na powierzchni zbrojenia 10 A/m 2. Łączny ładunek prądu, w zależności od stanu początkowego zbrojenia, w całym procesie zawiera się w przedziale 1000 2000 Ah/m 2. Czas trwania procesu, szczególnie przy silnym zasoleniu, może dochodzić do kilku tygodni. Systemy ochrony katodowej zostały zainstalowane w wielu obiektach na terenie Wielkiej Brytanii i Irlandii, między innymi w Custom Hause Docks w Dublinie w 2005 roku, w tym samym roku na terminalu South Hook w Milford Haven w południowej Walii oraz na parkingu wielopoziomowym w centrum Welwyn Garden City. W latach 2005 2007 ochrona katodowa została zainstalowana w pochodzącym z 1930 roku budynku Acton w Londynie. Kolejnymi przykładami są wiadukt na drodze A1089 w miejscowości Tilbury (2008) oraz basen pływacki Forum w Billingham (2011). Jednym z przykładów szerokiego zastosowania metod elektrochemicznych w renowacji konstrukcji żelbetowych jest naprawa 17 filarów budynku Monte Carlo Star w Monako [11]. Budynek ten, usytuowany na nabrzeżu Morza Śródziemnego w bezpośrednim sąsiedztwie portu jachtowego, został wybudowany w 1973 roku. Po blisko 30 latach eksploatacji, w 2005 roku stwierdzono na filarach znaczne uszkodzenia korozyjne. Przed planowaną modernizacją obiektu, przeprowadzono naprawę obejmującą oprócz klasycznej reprofilacji betonu, dwa zabiegi wykorzystujące procesy elektrochemiczne. Pierwszy z nich polegał na ekstrakcji chlorków z betonu. Został przeprowadzony w ciągu 21 dni przy zastosowaniu system Foreva Regebeton PA. Po zabiegu stwierdzono zmniejszenie się zawartości chlorków, w zależności od miejsca, w zakresie od 40 97%. Drugim zabiegiem było zainstalowanie stałej ochrony katodowej w systemie Foreva CP Mesh, polegającym na obłożeniu naprawianych filarów siatką ze stabilizowanego tytanu i podłączeniu jej do źródła prądu stałego. Siatka została pokryta torkretem, a drugim elementem podłączonym do tego samego źródła prądu było zbrojenie w filarach. Po podłączeniu prądu o maksymalnej gęstości 20 ma/m 2 udało się uzyskać w stali stały potencjał elektrochemiczny blokujący rozwój korozji.

Referaty sponsorowane 1021 Do tej pory w Polsce nie ma ani jednej wykonanej instalacji ochrony katodowej konstrukcji żelbetowej. Do założenia takiej instalacji przygotowany został most w Cieszynie. Samej instalacji jednak nie wykonano. Zainstalowano jedynie doświadczalną anodę na jednej z podpór trasy Łazienkowskiej w Warszawie w ramach realizacji projektu badawczego ARCHES, stanowiącego element 6 Programu Ramowego UE dotyczącego mobilności, transportu i bezpieczeństwa [12]. W tej kwestii w Polsce nie zrobiono nic więcej. Nie ma szkoleń, nie ma ośrodka sprawdzającego kompetencje, nie ma osób certyfikowanych. Literatura 1. Ajdukiewicz A., Mames J. Konstrukcje z betonu sprężonego. Wydawnictwo Polski Cement. Kraków 2004. 2. Sokólski W. Ochrona katodowa stali zbrojeniowej w betonie aktualny stan technologii, zakres stosowania i wymagania normowe. Ochrona przed korozją, vol. 54, nr 1/2011. 3. Czarnecki L., Emmons P.H. Naprawa i Ochrona Konstrukcji Betonowych. Wydawnictwo Polski Cement. Kraków 2002 4. Gruener M. Korozja i ochrona betonu. Arkady. Warszawa 1983. 5. PN-EN 1504-9:2010. Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji betonowych. Definicje, wymagania, sterowanie jakością i ocena zgodności. Część 9: Ogólne zasady dotyczące stosowania wyrobów i systemów. 6. PN-EN 12696:2004 Ochrona katodowa stali w betonie 7. PN-EN 15257: 2008 Ochrona katodowa. Poziomy kompetencji i certyfikacja personelu ochrony katodowej. 8. Controling corrosion of concrete reinforcements. System Foreva. 9. Jaśniok M., Zybura A. Zabezpieczenie I regeneracja zagrożonych korozją konstrukcji z betonu. Elektrochemiczne odtworzenie ochronnych właściwości otuliny betonowej (cz. IV). Przegląd budowlany nr 7-8/2007. 10. Jaśniok M., Zybura A. Badania skuteczności zabiegu elektrochemicznej realakalizacji betonu. XLVIII Konferencja Naukowa KILiW PAN i KN PZITB. Opole-Krynica 2002. 11. Berramdane N., Mellier E., Tourneur C. Rehabilitation of Monte Carlo Star s piers. IABSE. Bankog 2009. 12. Wierzbicki T. ARCHES. Ocena stanu i metody napraw drogowych obiektów inżynierskich w Europie Centralnej. Skrót Raportu Końcowego Projektu ARCHES. IBDiM, Warszawa, maj 2010.