Ochrana betonu na mostech a vozovkách

Ekologicky nezávadná impregnace Chem-Crete Pavix CCC100 je již několik let ověřována a používána na mostech a vozovkách v Severní Americe, Evropě, Asii a v Austrálii. Jedná se o vyváženě formulovaný roztok, který proniká povrchem do struktury betonů, kde zkrystalizuje. Formou vlastních nových pevných krystalů se takto vytváří druhotná výplň.

Nástřik Chem-Crete Pavix CCC100

Beton pro své jedinečné vlastnosti patří mezi nejstarší stavební materiály. Je známo, že má porézní strukturu. Dostanou- li se do ní případné nežádoucí látky, mohou způsobit rychlé poškozování. Podstatnou roli u těchto destruktivních reakcí má voda. Voda je velmi důležitá pro hydrataci betonu, současně ale volná voda svým průnikem strukturou rychle roznáší nežádoucí látky. Proto část vody pro hydrataci je zcela nezbytná, ale zároveň jiná část tzv. migrující vody ve struktuře betonu je považována za jeden ze zdrojů vad betonu.
Oprava betonů je zejména na mostech velmi drahá. V USA je odhadováno, že náklady na opravy vad mostů způsobených zhoršením stavu stavebních materiálů se blíží hodnotě 9,4 bilionu USD za rok [1]. Většina oprav má souvislost s korozí betonářských výztuží. Pronikání a migrace vody spojené s roznášením agresivních iontů patří v USA k nejobávanějším příčinám vzniku vad. Proměnlivá vlhkost struktury betonu sama o sobě přímo nebo nepřímo může způsobit i rozsáhlou korozi silikátové struktury betonu.
Poslední studie v USA naznačují, že koroze výztuží má asi 40% podíl na celkovém objemu oprav na mostech. Důsledky střídavého zmrazování a vznik trhlin se podílejí na opravách po asi 20 % [2]. Většina oprav těchto vad se provádí tradičními postupy. Po dokonalém očištění mechanických nečistot a případných výkvětů (výluhů) následují injektáže trhlin, reprofi lování povrchů očištěných narušených ploch a vhodné povrchové nátěry. Obecně lze problémy vzniku vad betonů závislých na přítomnosti migrující vody shrnout jako:

• Poškození střídavým zmrazováním, kdy změna objemu vody v pórech při své přeměně v led vytváří napětí v okolí pórů. Poškození společným účinkem střídavého zmrazování a agresivních, zejména iontově disociujících látek (rozmrazovací soli), které současně fyzikálně i chemicky narušuje silikátovou strukturu.
• Pronikání chloridových iontů, které působí korozi výztuží. (Voda roznáší obecně i další agresivní látky, které urychlují korozi výztuže.) Účinek chloridových iontů popisuje např. [3].
• Rozpínavé reakce, nejznámější jsou síranové [4], alkalické, hořečnaté, vápenaté... Voda u rozpínavých reakcí působí jako katalyzátor. U některých typů rozpínání vzniká napětí ve struktuře mladého betonu již ve fázích vzniku gelové fáze tvořících se reakčních rozpínavých produktů.
• Působení kyselin (včetně kyselinotvorných oxidů z ovzduší), kdy prosakující voda může vyplavováním Ca(OH)₂ snižovat pH. Významná změna pH urychlí vznik i nežádoucí důsledky destruktivního působení kyselých reakcí ve struktuře betonů.

Souhrnné a podrobné zpracování uvedenýchpříčin uvádí např. [5]. Z uvedeného vyplývá, že máme dobré důvody bránit nadměrné migraci volné vody ve struktuře betonů. Nejčastější ochranou proti migraci vody je vytváření nepropustné bariéry. Tu vytvoří např. živičné materiály, polymerující systémy epoxidových, akrylátových aj. pryskyřic a další. Tzv. bariéry mohou být podle typu výrobku z hlediska směru ataku vody nanášeny z pozitivní nebo negativní strany betonů. Podrobně uvádí např. [6]. Bariéry jsou velmi úspěšné, nicméně jsou situace, kdy v důsledku jiných vlivů nebo požadavků může být jejich použití omezeno.
Bariéry nelze bezvýhradně doporučit např. tehdy, kdy je požadována odolnost betonů proti síranovému rozpínání, proti působení kyselin, jsou-li požadovány trvalé zachování soudržnosti mezi jednotlivými vrstvami vícevrstvých konstrukcí, vysoká životnost a také snížená ekonomická náročnost. Jinou nevýhodou bariérových systémů je, že je lze provádět jen z jedné strany. Průnik vody z ostatních neošetřených stran nebo spárami a obecně detaily může účinnost bariérové ochrany snížit.

TECHNOLOGIE
Problémy betonu spojené s pohybem a migrací volné vody betonem stojí svět stovky bilionů dolarů ročně. Bylo vyvinuto několik technologií schopných odolávat vlivům prostředí. Technologie Chem-Crete Pavix CCC100 může být využita jako preventivní sekundární ochrana betonu a pro dílčí opravu stárnoucích a popraskaných betonů. Jedná se o jednorázovou jednoduchou aplikaci. Technologie je dostupná koncovému uživateli, je ekologicky nezávadná a jejím cílem je prodloužení životnosti betonu.
Produkt je ekologicky nezávadný, jednorázový nástřik extrémně nízké viskozity, který proniká do betonu. Neobsahuje žádné nestálé organické látky, jedy ani žíraviny. Formuje vlastní nevratně hydrofi lní a hydrofobní krystaly s řízeným výsledným hydrofobizačním účinkem. Ty svou existencí v původních dutinách trhlin a kapilár brání volné migraci vody betonem. Tím se snižuje koroze betonářských výztuží, rozsah a rychlost rozpínavých reakcí ve struktuře betonu a zvyšuje se odolnost betonů proti střídavému zmrazování. Zároveň vlastní krystalizací sanuje vlasové trhlinky a trhliny až do 1,5 mm.

LABORATORNÍ ZKOUŠKY
Příspěvek uvádí výsledky zmrazování (ASTM C 666-97), průnik chloridových iontů (ASTM C 1202-97, AASHTO T 277-93) a propustnosti (ASTM C 6489-99) na srovnávacím vzorku a na tělesech ošetřených Chem-Crete Pavix CCC100. Dále byl prováděn mikroskopický rozbor zatvrdlého betonu (ASTM C 457-98) a měření měrné hmotnosti, nasákavosti a obsahu vzduchu na zatvrdlém betonu (ASTM 642-97). Vývoj směsí byl postupně optimalizován a směřován pro použití na vozovkách a chodnících. Vývoj byl řízen pro předpokládanou betonovou směs s konzistencí S 3, s obsahem vzduchu 5 % a s vodním součinitelem do 0,50.

VÝSLEDKY A DISKUZE
Veškeré uvedené zkoušky prováděla laboratoř University of Texas v Arlingtonu (USA).

Střídavé zmrazování
Test se provádí na automatickém zařízení na 300 cyklů. Průběžná měření rozměrů a hmotností se prováděla po každých přibližně 50 cyklech. Z návrhové betonové směsi byla vyrobena tělesa o rozměru 4 × 3 × 11¼ in. (100 × 75 × 281 mm) se zabudovanými terčíky a tato tělesa dále zrála v prostředí (způsob uložení) podle ASTM C-192. Výsledky prokázaly (graf 1), že míra smrštění byla u neošetřených vzorků na konci zkoušek asi třikrát větší než u ošetřených vzorků. To znamená, že Chem-Crete Pavix CCC100 smrštění významně snižuje. Tím eliminuje i velikost vnitřního napětí v betonu. Rozdílům ve smrštění odpovídaly i rozdíly úbytku hmotností. Hmotnost ošetřených těles, na rozdíl od neošetřených, zůstávala stejná (graf 2). Výsledky z grafů 1 a 2 společně dokumentují, že ošetřením Chem-Crete Pavix CCC100 se eliminují dlouhodobé změny v betonu. Uvedené výsledky korelují s nižší četností vznikajících trhlin ve struktuře betonu po jeho ošetření. To má za následek i snížení objemu jímatelné volné vody pronikající k betonářské výztuži, což je příznivé opatření ke snížení míry případné koroze výztuží.

Rychlý test průniku chloridových iontů
Zkouška rychlého průniku chloridových iontů se provádí podle ASTM C 1202-97 a AASHTO T 277-93. Podstatou zkoušky, měřeno v coulombech, je měření hloubky průniku v čase tělesem na úseku od povrchu do vzdálenosti dvou palců (50 mm). Zkoušky byly prováděny na povrchu těles tak, aby měření lépe postihlo vliv prostředí. Na výsledky má podstatný vliv stáří zkušebních těles, druh betonu a způsob ošetřování. Výsledky testu dále ovlivňují vodní součinitel, obsah vzduchu a křivka zrnitosti. Jako vzorky byly použity jádrové vývrty a laboratorně vyrobená tělesa. Vývrty byly odebrány na parkovišti, které bylo před dvěma roky ošetřeno Chem-Crete Pavix CCC100. Jiná tělesa byla připravena v laboratoři. Výsledky udává tabulka (beton je odolný, pokud je průměrná hodnota z nejméně dvou měření nižší než 2 000 coulombů).Hloubka průniku chloridových iontů u ošetřených vzorků betonu nedosáhla u laboratorních těles v průměru 2.000 coulombů, u neošetřených byla až okolo 4.000 coulombů. Souhlasně u obou sérií těles byl průnik chloridů u neošetřených těles významně nepříznivější než u ošetřených.

Celý příspěvek naleznete v nezkrácené podobě v čb příloze časopisu SILNICE ŽELEZNICE 2/2007. Možnost předplatného ZDE.

Autor

• (red)