Sanace trhlin betonových konstrukcí – materiály a postupy

• Foto

ÚVOD

Proč jsou trhliny pro betonovou konstrukci nebezpečné? Trhliny ve většině případů neznamenají přímé ohrožení stability konstrukce. Umožňují však přístup vody a dalších nepříznivých vlivů k betonářské výztuži, která postupem doby začne korodovat. Beton tak neplní funkci ochrany výztuže proti korozi, což už je samozřejmě závažný problém, který může způsobit havarijní stav konstrukce.

PŘEDPISY PRO INJEKTÁŽE BETONU

V případě sanací trhlin v betonových konstrukcích metodou injektáže je nutné přistupovat k tomuto problému z hlediska stavu trhliny. Velmi precizně se této problematice věnuje ČSN EN 1504-5 Výrobky a systémy pro ochranu a opravy betonových konstrukcí, Část 5: Injektáže betonu.
Před začátkem působnosti uvedené normy byl pro injektáže trhlin dopravních konstrukcí k dispozici pouze předpis ZTV-RISS, vydaný již v roce 1988 Ministerstvem dopravy Spolkové republiky Německo a Německými dráhami. Předpis a jeho přílohy jsou po několika aktualizacích stále součástí uceleného souboru předpisů ZTV-ING pro sanace dopravních konstrukcí a specifi kují postupy při injektáži a požadavky na jednotlivé typy injekčních materiálů.
Základní rozdělení trhlin v betonových konstrukcích je na trhliny statické nebo jinak řečeno neaktivní (stabilizované) a na trhliny, které jsou aktivní, tzn. že jsou trvale v pohybu, především vlivem působení vnějšího zatížení (doprava, klimatické podmínky, technologický proces apod.).
Další důležitou podmínkou pro posouzení trhliny je její vlhkostní stav, tedy jestli je suchá, vlhká, a nebo propouští vodu a v jaké míře. S těmito podmínkami úzce souvisí požadavek na to, jakou funkci má injekční prostředek plnit, zda se jedná pouze o uzavření nebo utěsnění statické trhliny, o silové spojení, nebo o vyplnění a utěsnění aktivní trhliny.
Pro každý z uvedených případů je vhodné používat jiný typ injekčního materiálu. Norma ČSN EN 1504-5, potažmo předpis ZTV-RISS připouštějí pro injektáže trhlin v betonových konstrukcích pouze tři možné typy injekčních materiálů – mikrocementy, polyuretanové pryskyřice a epoxidové pryskyřice.

INJEKČNÍ SYSTÉMY MINOVA PRO SANACI TRHLIN BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ

Společnost Minova Bohemia se dlouhodobě zabývá vývojem a dodávkami kotevních a injekčních systémů pro oblasti geotechniky, podzemního a pozemního stavitelství. V jejím sortimentu jsou obsaženy i sanační, zesilující materiály a injekční materiály, které jsou speciálně určeny pro sanace betonových konstrukcí. Zvláštní důraz je kladen na konstrukce dopravních staveb, pro které jsou speciálně vyvinuty následující produkty.

UZAVŘENÍ A UTĚSNĚNÍ AKTIVNÍCH TRHLIN

Injekční hmota, která je určena pro utěsnění aktivních trhlin, musí splňovat několik velmi důležitých požadavků:

• injekční směs musí mít nízkou viskozitu, což velmi usnadňuje aplikačnípráce, protože není nutné pracovat s vysokými injekčními tlaky,
• dlouhá doba zpracovatelnosti, která umožní proniknutí do trhlin nejmenších šířek,
• schopnost velmi dobře přilnout k povrchu injektované trhliny, bez ohledu na její vlhkostní stav,
• vytvrzená hmota zůstává trvale pružná, aby dokázala přenášet pohyby v trhlině, aniž by došlo k odtržení od okrajů trhliny a tím ke ztrátě těsnosti,
• schopnost přenášet pohyby a trvale těsnit se nemění ani za nízkých teplot v zimním období.

S ohledem na uvedené požadavky byla před lety vyvinuta dvousložková polyuretanová pryskyřice CarboCrackseal H, která společně s tmelem CarboPast H a jednosložkovou polyuretanovou pryskyřicí CarboStop U tvoří ucelený systém pro sanace aktivních trhlin. Tento kompletní systém byl již v roce 1999 odzkoušen dle předpisu ZTVRISS a všem požadavkům vyhověl.
CarboCrackseal H mimo požadovaných technických parametrů má další vlastnosti, které jej předurčují pro injektáže aktivních trhlin. Jak bylo zkouškami potvrzeno, pryskyřice je mrazuvzdorná a má vysokou odolnost proti rozmrazovacím prostředkům. Ani po absolvování 150 zmrazovacích cyklů nedošlo ke změnám vlastností nebo poškození pryskyřice.
Další důležitou vlastností je vysoká odolnost proti dotržení. To znamená, že u materiálu s touto schopností, i když dojde k mechanickému porušení jeho povrchu, následné pohyby trhliny nezpůsobují rozšiřování nebo prohlubování tohoto poškození. U materiálu, který tuto odolnost nemá, může působením cyklického zatížení dojít k roztržení nebo celkovému zničení utěsňující výplně trhliny, což v konečném důsledku znamená obnovení přístupu korozi podporujících látek k betonářské výztuži.
CarboCrackseal H vykazuje vynikající parametr tzv. hodnoty skelného přechodu. Zkouškami bylo prokázáno, že nejnižší teplota, při které dochází ke ztrátě elasticity vytvrzené pryskyřice, může být až –41 °C. Polyuretanová pryskyřice CarboCrackseal H byla od svého uvedení na český a slovenský trh mnohokrát použita při sanacích betonových konstrukcí, mimo jiné na konstrukcích pozemních staveb, silničních a železničních mostů, tunelů, přehradách a plavebních kanálech. Nejčastěji byly řešeny průsaky v místech pracovních spár a trhlin, netěsných prostupů konstrukcí a podobně.

SILOVÉ SPOJENÍ STATICKÝCH TRHLIN

Pro silové spojení statických trhlin se nejčastěji používají materiály na bázi epoxidových pryskyřic. Je to z toho důvodu, že epoxidové pryskyřice vykazují vysoké pevnostní parametry v tlaku a tahu. Určitou nevýhodou epoxidových pryskyřic je však jejich citlivost na vlhké prostředí, v mokrém prostředí nebo v prostředí s tekoucí vodou je není možné vůbec používat.
Epoxidová pryskyřice CarboEpox se vyznačuje speciální recepturou, která podstatným způsobem omezuje citlivost na vlhkost v injektovaném prostředí. Proto je možné tuto injekční hmotu používat pro uzavření, utěsnění a silové spojení trhlin, které obsahují vlhkost. CarboEpox je možné použít i v takových případech, kdy z trhliny vytéká voda. Před jeho aplikací je však nutné provést zastavení přítoků vody předinjektáží rychle reagující pryskyřicí, např. CarboStop U nebo CarboStop 101. Výjimečným parametrem epoxidové pryskyřice CarboEpox je viskozita injekční směsi, která dosahuje velmi nízké hodnoty 75 mPa.s při teplotě 25 °C. Tato hodnota umožňuje výborné pronikání injekční směsi i do trhlin velmi malých šířek, aniž by bylo potřeba používat vysoké injekční tlaky.
Pro úspěšné zaplnění trhliny v celé její hloubce je vedle nízké viskozity injekční směsi rozhodující doba zpracovatelnosti, která by měla být pokud možno co nejdelší. CarboEpox v tomto směru nabízí velmi dlouhou dobu zpracovatelnosti, až 80 minut při teplotě injektovaného prostředí 25 °C.

ZPŮSOBY APLIKACE

Kvalita a úspěšnost injektáže v prvé řadě závisí na kvalitě injekční hmoty a její vhodnosti pro požadovaný účel. Neméně důležitým aspektem však bezesporu je způsob aplikace a podmínky, za nichž je injektáž prováděna. Pro injektáže betonových konstrukcí dopravních staveb je upřednostňována metoda jednosložkové aplikace. To znamená, že injekční směs se nejdříve připraví smícháním jednotlivých složek v daném poměru. Následně se aplikuje pomocí jednosložkového čerpadla – to může být elektrické čerpadlo pístové nebo membránové konstrukce nebo ruční pumpa, které se připojují k pakrům, osazeným do vývrtů provedených do injektované konstrukce. Tento způsob je, dá se říci, standardní a je obecně známý.
Druhým způsobem, který je však možno použít pouze u vodorovných konstrukcí, je takzvané napouštění nebo štětcování trhlin. Tento způsob se používá u konstrukcí, u kterých není vhodné provádět injektáž přes pakry osazované do vývrtů. Důvodem pro to může být, že se jedná o předpínané konstrukce, nebo kdy množství, charakter a průběh trhlin by vyžadovalo zhotovení příliš vysokého počtu vývrtů pro zajištění kompletního zaplnění trhlin.
V takovém případě je mnohem vhodnější způsob zmiňované napouštění, které je k samotné konstrukci mnohem šetrnější. Na druhou stranu není o nic méně pracnější než aplikace pomocí injekčního čerpadla. V podstatě se jedná o to, že se trhlina na líci konstrukce rozšíří, např. pomocí brusky a do vzniklé drážky se nalije injekční směs. Ta samovolně penetruje do trhliny, takže injekční směs je potřeba do „nádržky“ neustále doplňovat.
Oba způsoby aplikace, tj. injektáž pomocí jednosložkového čerpadla a napouštění (štětcování), je možno používat pouze v takovém případě, že aplikovaná injekční směs má dostatečně dlouhou dobu zpracovatelnosti. Pro aplikaci napouštěním jsou vhodné pouze takové injekční směsi, které mají velmi nízkou viskozitu. Na tomto parametru je přímo závislá schopnost penetrace injekční směsi do trhliny. Polyuretanovou pryskyřici CarboCrackseal H je možné zpracovávat pomocí jednosložkového i dvousložkového čerpadla, pro aplikaci napouštěním však tento materiál není vhodný. Epoxidová pryskyřice CarboEpox je samozřejmě vhodná pro aplikaci jednosložkovým čerpadlem, při aplikaci napouštěním je díky její velmi nízké viskozitě dosahováno výborných výsledků.

ZÁVĚR

Jak již bylo uvedeno, trhliny v betonové konstrukci mohou představovat potencionální nebezpečí, proto je vhodné věnovat této problematice patřičnou pozornost. V případě včasného uzavření nebo utěsnění trhlin se tak dosáhne toho, že nedojde k rozvinutí koroze výztuže a s tím spojených dopadů na konstrukci. Je tedy vhodnější provést včasné ošetření konstrukce, což je časově méně náročné a ekonomicky únosnější, než potom provádět kompletní sanaci betonové konstrukce. To většinou znamená mnohem nákladnější a technicky i časově náročnější opravy, které často vyžadují i odstavení konstrukce z provozu nebo alespoň jeho citelné omezení.
Injekční hmoty CarboCrackseal H a CarboEpox jsou materiály vysokých užitných vlastností, které poskytují možnosti včasného zásahu nebo sanace konstrukce a obnovení její plné funkčnosti. Mimo povinných schválení pro prodej na českém a slovenském trhu jsou oba typy injekčních hmot schváleny pro aplikace na dopravních stavbách Ředitelství silnic a dálnic ČR. CarboCrackseal H je navíc schválen podle předpisu ZTV-RISS a pro přímý kontakt s pitnou vodou.

The article assesses the basic parameters, crucial for selection of suitable grouting material for repair of cracks according to ČSN EN 1504-5 and instruction ZTV-ING. Furthermore, the grouting materials CarboCrackseal H and CarboEpox for repairs of active cracks and for force bonding of static cracks in concrete structures are described. The author describes the methods of special applications of grouting materials for concrete structures of transport infrastructure.

Autor

• Ing. Grossmann Michal