Naprawa konstrukcji betonowych i żelbetowych

Wstępna uwaga: Do wykonania napraw elementów żelbetowych należy zastosować zaprawy do napraw konstrukcyjnych klasy R4 (spełniające parametry PN-EN 1504-3 naprawa konstrukcyjna).

Wersja pełna - Naprawa konstrukcji betonowych i żelbetowych

Wersja uproszczona: Naprawa konstrukcji z betonu i żelbetu

Reprofilacja betonu i żelbetu

Zalecana temperatura aplikacji dla zapraw i betonów typu PC wynosi między +15°C a +25°C. Minimalna temperatura aplikacji to +8°C, a maksymalna to +30°C, chyba że producent w SST określi inaczej. Niskie temperatury opóźniają twardnienie i utrudniają aplikację z powodu zwiększonej lepkości, natomiast wysokie temperatury przyspieszają twardnienie, skracając czas obróbki, co może prowadzić do błędów. Czas obróbki zależy od temperatury aplikacji i jest określany przez producenta systemu. Przekroczenie tego czasu może spowodować zmianę konsystencji materiału, uniemożliwiając dalsze stosowanie. Na końcu czasu obrabialności zazwyczaj zauważa się wzrost temperatury przygotowanego materiału. Wilgotność względna powietrza podczas prac z zaprawami i betonami typu PC nie powinna przekraczać 75%, chociaż wartość ta jest określana przez producenta systemu.

Podczas prac w zmiennych warunkach temperaturowych należy pamiętać, że wzrost temperatury podłoża może prowadzić do zwiększenia ciśnienia pary w podłożu, co może powodować odspajanie warstwy. Z tego powodu zaleca się wykonywanie prac w stabilnych lub spadających temperaturach.

Dla zapraw i betonów typu CC oraz PCC minimalna temperatura aplikacji wynosi +5°C, a maksymalna to +30°C, o ile producent w SST nie stanowi inaczej. Producent systemu podaje maksymalną dopuszczalną wilgotność względną powietrza podczas prac związanych z tymi materiałami. Warstwy materiału należy nakładać zgodnie z zaleceniami producenta dotyczącymi grubości warstw, zarówno minimalnej, jak i maksymalnej w jednym etapie aplikacji.

Przed przystąpieniem do prac temperatura podłoża musi być wyższa od punktu rosy o co najmniej +3°C. W przeciwnym razie prace powinny być wstrzymane. W trakcie wykonywania prac związanych z materiałami reaktywnymi należy ściśle przestrzegać informacji zawartych w karcie charakterystyki substancji niebezpiecznej, co obejmuje stosowanie odpowiednich środków ochrony osobistej oraz zapewnienie właściwej wentylacji pomieszczeń, szczególnie w przypadku żywic i podobnych substancji.

Niezwykle ważne jest przestrzeganie wytycznych producenta odnośnie do warunków pracy, składników systemu, sposobu aplikacji (łącznie z grubościami warstw i zagęszczaniem), przerw technologicznych oraz pielęgnacji.

Antykorozyjne zabezpieczenie zbrojenia

Zabezpieczenie z zastosowaniem zapraw typu PCC

Zawsze trzeba przygotowywać odpowiednią ilość zaprawy, którą można wkomponować w ciągu okresu czasu, w którym jest ona jeszcze podatna na obróbkę.

Do przeciwdziałania korozji zbrojenia stosuje się zaprawę, która powinna być nakładana na oczyszczoną stal zbrojeniową za pomocą pędzla. Konieczne jest równomierne pokrycie prętów, a powłoka musi całkowicie objąć użebrowanie stali zbrojeniowej. Stal zbrojeniowa może być surowa lub wilgotna, przy czym kierować się należy wskazówkami producenta danego systemu. W większości przypadków wymagane jest dwukrotne pokrycie odkrytego zbrojenia, przy czym drugą warstwę nanosi się po stwardnieniu pierwszej (zazwyczaj po kilku godzinach do maksymalnie 24 godzin). Kolejne etapy prac, takie jak warstwa sczepna czy reprofilacja, można rozpocząć po upływie doby. Precyzyjne informacje dotyczące ilości oraz długości przerw technologicznych zawsze udostępnia producent konkretnego systemu.

Warstwy antykorozyjne, które zostały naniesione, nie powinny być narażane na wilgotność w trakcie procesu wiązania. W przypadku intensywnego nasłonecznienia lub opadów deszczu, warto zastosować środki ochrony, takie jak plandeki lub maty, aby zabezpieczyć powłokę przed niepożądanymi warunkami atmosferycznymi.

Zabezpieczenie z zastosowaniem żywic reaktywnych - naprawa otuliny prętów zbrojeniowych

Producent systemu udostępnia dokładne wytyczne odnośnie sposobu aplikacji, w tym liczby warstw, okresów przerw technologicznych, warunków cieplno-wilgotnościowych i innych szczegółów. Niezbędne jest jednolite pokrycie prętów zbrojeniowych. Warto zawsze przygotowywać dostateczną ilość zaprawy, która może być wkomponowana w ciągu czasu, w którym jest jeszcze możliwa do obróbki.

Przygotowanie podłoża z zaprawy sczenej typu PCC (mineralna warstwa sczepna)

Podczas wykonywania prac istotne jest, aby podłoże miało matowo-wilgotną konsystencję. Aplikacja zaprawy do warstwy sczepnej polega na energicznym wtarciu jej w przygotowane podłoże za pomocą twardych szczotek lub pędzli, aby wypełnić pory powierzchni. Kolejna warstwa, czyli zaprawa naprawcza, powinna być nakładana metodą "mokre na mokre" na warstwę sczepną. Dlatego ważne jest, aby nanosić warstwę sczepną na tę powierzchnię, którą można naprawić, zanim ta warstwa zacznie twardnieć lub wysychać na powierzchni. Należy uwzględniać warunki cieplno-wilgotnościowe, ponieważ wysokie temperatury mogą skrócić ten czas. Warto również dostosować ilość zaprawy do czasu, w którym można ją jeszcze obrabiać.

Przydatną metodą kontroli jest sprawdzenie, czy świeżo nałożona warstwa sczepna brudzi palce przy dotyku. Jeśli tak się dzieje, to oznacza, że można nakładać kolejne warstwy reparacyjne. W przypadku przeciwnym, kiedy warstwa sczepna nie brudzi palców (lub już się wyschła), należy poczekać, aż zwiąże się całkowicie. Zazwyczaj czas oczekiwania wynosi około 24 godzin (choć zawsze trzeba kierować się wytycznymi producenta). Wtedy można kontynuować pracę. Jeśli materiał ponownie stanie się związany, konieczne jest usunięcie całej warstwy sczepnej, dokładne oczyszczenie i przygotowanie podłoża, a następnie ponowne nałożenie warstwy sczepnej.

Przygotowanie podłoża z żywic reaktywnych (gruntowanie, konstrukcyjna warstwa sczepna)

W trakcie prac ważne jest, aby podłoże było suche. Jeżeli producent wyraźnie zezwala na to, możliwe jest aplikowanie warstwy sczepnej z użyciem żywicy reaktywnej na podłożu o wyższej wilgotności. Przeciwnie, producent systemu może określić ograniczenia dotyczące maksymalnej wilgotności podłoża. Warto zawsze przygotować odpowiednią ilość materiału, która może być wkomponowana w czasie, gdy jest on nadal w stanie być poddawany obróbce.

Aplikacja żywicy reaktywnej odbywa się za pomocą pędzla (ewentualnie szczotki), przy uwzględnieniu wypełnienia porów w podłożu. Standardowo, warstwy naprawcze są nakładane metodą „mokre na mokre”, ale nie zawsze musi to być zasada – decydują tu wytyczne producenta systemu. Określenie maksymalnego przedziału czasowego pomiędzy nałożeniem warstwy sczepnej a warstwy naprawczej jest dostarczone przez producenta systemu. W przypadku przekroczenia tego okresu, warto skonsultować się z producentem w sprawie dalszego postępowania w stosunku do zastosowanych materiałów.

Nakładanie zaprawy naprawczej PCC lub CC

Aby uniknąć ryzyka utraty przyczepności oraz niedostatecznej hydratacji, zaleca się, aby temperatura podłoża była zbliżona do temperatury zaprawy lub betonu naprawczego. Materiały naprawcze powinny być nanoszone na warstwę sczepną zgodnie z metodą "mokre na mokre". Zawsze warto przygotować odpowiednią ilość materiału, która może być wbudowana w ciągu czasu, w którym dany materiał pozostaje podatny na obróbkę.

Ręczne nakładanie zaprawy lub betonu

W przypadku braku warstwy sczepnej przed aplikacją wyrobów lub systemów cementowych, istotne jest dokładne zwilżenie powierzchni betonowej (do stanu matowo-wilgotnego), jednak w momencie nakładania materiału betonowego należy unikać obecności wody na powierzchni. W trakcie aplikacji materiału, ważne jest, aby powierzchniowe pory i zagłębienia były pozbawione wody, ponieważ obecność wody może negatywnie wpłynąć na przyczepność. Wizualna ocena powierzchni stanowi tu wskaźnik.

Mieszaninę zaprawy naprawczej należy nałożyć na przygotowane podłoże przy użyciu narzędzi takich jak kielnia lub paca, a następnie zagęścić poprzez docisk lub ubijanie, aby osiągnąć wymaganą wytrzymałość oraz chronić zbrojenie przed korozją. W przypadku większych obszarów zalecane jest korzystanie z łaty wibracyjnej. W szczególności należy dokładnie nakładać materiał wokół odsłoniętych prętów zbrojeniowych na obwodzie.

Należy podjąć decyzję, czy materiał naprawczy zostanie wbudowany w jednej czy kilku warstwach. Reprofilacja ubytków o głębokości 2,5-3 cm lub większej zazwyczaj odbywa się w kilku warstwach. Pierwsza warstwa jest nakładana na warstwę sczepną, a kolejne warstwy zwykle w odstępach kilku godzinnych, już bez warstwy sczepnej między nimi. Odstępy między kolejnymi cyklami prac nie powinny przekraczać wartości podanych przez producenta systemu. W przeciwnym przypadku konieczne może być dodatkowe nałożenie warstwy sczepnej. W celu ustalenia grubości warstwy (minimalnej, maksymalnej do nałożenia w jednym etapie, maksymalnej dla konkretnego materiału) oraz innych wymagań, zawsze warto się kierować kartami technicznymi oraz informacjami dostarczonymi przez producenta systemu.

W przypadku przerwania procesu nakładania, kiedy kolejne warstwy nie mogą być naniesione metodą "mokre na mokre" lub gdy przerwa technologiczna jest zbyt długa, warto postępować zgodnie z zaleceniami producenta dotyczącymi obróbki powierzchni, na przykład dodatkowo stosując warstwę sczepną.

Na powierzchni zaprawy lub betonu naprawczego można celowo nadać odpowiednią teksturę lub szorstkość, co pomoże w mechanicznym zakotwieniu kolejnej warstwy.

Warto zwrócić uwagę, że zaprawy polimerowo-cementowe mogą skutkować utworzeniem na powierzchni gładkiej warstwy z dużą ilością polimeru. Taka warstwa może negatywnie wpływać na przyczepność kolejnych warstw lub obróbkę powierzchniową.

Obróbka powierzchniowa betonu lub zaprawy, która prowadzi do utworzenia warstwy zwiększonej zawartości cementu, może przyczynić się do powstania rys skurczowych.

Podczas prac związanych z wygładzaniem poprzez szpachlowanie lub uzupełnianiem płytkich ubytków (o głębokości rzędu kilku milimetrów), nie jest konieczne wykonywanie warstwy sczepnej. Pierwszą warstwę zaprawy naprawczej należy wcierać twardą szczotką lub pędzlem w podłoże, aby wypełnić jego pory. Natychmiast po tym kroku (w ramach metody "mokre na mokre"), można nakładać warstwę szpachlową lub naprawczą za pomocą paci i/lub kielni, w celu osiągnięcia pożądanej grubości.

Należy podkreślić, że stosowanie warstwy szpachlowej nie jest obowiązkowe i zależy od projektowanego sposobu ochrony powierzchniowej oraz względów estetycznych. W przypadku uzupełniania głębokich ubytków (o głębokości 5-10 cm), w których zastosowano gruboziarniste kruszywo (nawet o uziarnieniu 8 mm), wykonanie warstwy wygładzającej zazwyczaj staje się niezbędne.

Natryskowe nakładanie zaprawy lub betonu (torkretowanie)

Beton oraz zaprawa natryskowa mogą być nakładane metodą mokrą lub suchą. Zazwyczaj, nie jest konieczne stosowanie warstwy sczepnej.

Kiedy nakładane są więcej niż jedna warstwa betonu lub zaprawy natryskowej, a metoda "mokre na mokre" nie jest zastosowana, powierzchnie międzywarstwowe powinny spełniać wymogi dotyczące parametrów, takich jak wytrzymałość, wilgotność, szorstkość i czystość, określone w dokumentacji projektowej. Zaleca się oczyszczenie powierzchni za pomocą wody pod niskim ciśnieniem i/lub sprężonego powietrza.

Przed przystąpieniem do natryskiwania betonu lub zaprawy, ważne jest usunięcie osadu z rozpylonej mgły i niewiążących się fragmentów materiału z powierzchni podłoża oraz otaczającego obszaru.

Należy również rozważyć potrzebę zwilżenia podłoża przed natryskiwaniem, co zależy od stanu podłoża i składu używanych materiałów.

Podczas nakładania betonu i zaprawy natryskowej, należy unikać tworzenia pustek i niezwiązanych fragmentów oraz osiągać wymaganą wytrzymałość oraz ochronę zbrojenia przed korozją. Konieczne jest zachowanie staranności, aby zapobiec powstawaniu pustek za zbrojeniem.

Zaleca się nakładanie betonu lub zaprawy natryskowej pod kątem zbliżonym do 90 stopni w stosunku do podłoża, zachowując odległość od 0,5 do 1,0 m między wylotem dyszy a powierzchnią podłoża. Po nałożeniu warstwy, należy ją zagęścić. W przypadku powierzchni ze zbrojeniem, nakładanie powinno odbywać się z bliższej odległości i z różnych stron, aby uniknąć tworzenia "czap" na prętach zbrojeniowych (może być potrzebne zwiększenie energii nakładu). Pierwsza warstwa powinna mieć odpowiednią grubość, aby wypełnić przestrzeń pomiędzy prętami zbrojeniowymi.

Jeśli układ zbrojenia sugeruje, że trudno jest osiągnąć szczelne otulenie natryskiwanym materiałem, konieczne są próby. W tym celu można przygotować elementy o identycznych parametrach (podłoże, układ zbrojenia), nakładać materiał naprawczy, a po przecięciu próbek sprawdzać jednorodność materiału, otulenie prętów zbrojeniowych, itp.

Przy naprawie lub reprofilaacji obszarów z narożnikami wklęsłymi lub wypukłymi, belek, słupów, stropów na belkach itp., zaleca się nakładanie betonu lub zaprawy natryskowej najpierw na naroża i załamania, a następnie na powierzchnie płaskie. W celu odpowiedniego ukształtowania krawędzi podciągów, belek, słupów itp., można zastosować deskowanie krawędziowe.

Przy nakładaniu warstwy betonu natryskowego o grubości większej niż 70 mm, może być konieczne wbudowanie w nią zbrojenia, aby zapobiec powstawaniu rys skurczowych i wzmocnić połączenie mechaniczne.

Powierzchnia naniesionego materiału niekonstrukcyjnego nie powinna być poddawana obróbce, aby nie wpłynęło to negatywnie na przyczepność. Jeśli obróbka jest wymagana dla betonu konstrukcyjnego lub zaprawy natryskowej konstrukcyjnej, powinna być zastosowana do ostatniej warstwy, która nie została nałożona na materiał konstrukcyjny metodą "mokre na mokre".

Dodatkowa warstwa niekonstrukcyjna może być nakładana w przypadku specjalnych wymagań dotyczących wykończenia materiału naprawczego, na przykład przy użyciu ręcznych narzędzi.

Wylewanie lub pompowanie zaprawy lub betonu

Jeśli nie zostanie wykonana warstwa sczepna przed nałożeniem wyrobów lub systemów cementowych, podłoże betonowe powinno być dokładnie zwilżone (do stanu matowo-wilgotnego). W czasie nakładania materiału, powierzchnia betonu musi być wolna od wody. Ważne jest, aby powierzchniowe pory i zagłębienia nie zawierały wody w trakcie nakładania, ponieważ może to obniżyć przyczepność. Wskaźnikiem tego jest ogólny wygląd powierzchni.

W przypadku mniejszych ilości materiału naprawczego, można je przygotowywać bezpośrednio na miejscu wbudowania lub w jego bezpośrednim sąsiedztwie i następnie wlać je. Wylanie (lub pompowanie) powinno przebiegać równomiernie, aby uniknąć zamykania powietrza w mieszance. W tym przypadku nie jest konieczne zagęszczanie.

Natomiast większe ilości materiału można wprowadzać mechanicznie. Rodzaj używanego agregatu, średnice i długości węży zawsze dostarcza producent. W czasie wbudowywania materiału, trzeba przestrzegać minimalnej i maksymalnej grubości warstwy. Proces wbudowywania nie może prowadzić do ryzyka rozsegregowania mieszanki.

Podczas układania betonu, należy zwrócić uwagę, aby nie dopuścić do segregacji masy betonowej i wycieku zaczynu cementowego. Jeśli dokumentacja techniczna nie zawiera szczegółowych wytycznych, można postępować według następujących wskazówek:

- Do podawania mieszanki betonowej należy wykorzystywać pojemniki z możliwością łatwego opróżniania lub pompy przystosowane do przekazywania plastycznych mieszanek. W przypadku stosowania pomp, należy monitorować konsystencję mieszanki betonowej na wylocie.
- Mieszanki betonowe nie powinny być zrzucone z wysokości większej niż 0,75 m od powierzchni, na którą spadają. W sytuacji, gdy spadanie odbywa się z większej wysokości, zaleca się stosowanie rynny zsypowej (do 3,0 m) lub teleskopowego leja zsypowego (do 8,0 m).
- Mieszanka przeznaczona do zagęszczania poprzez wibrowanie powinna być zagęszczana wokół zbrojenia oraz innych obszarów bez tworzenia pęcherzyków powietrza. Celem jest osiągnięcie wymaganej wytrzymałości oraz ochrona zbrojenia przed korozją.

Podczas procesu zagęszczania mieszanki betonowej, należy spełniać następujące warunki (poniższe wytyczne można dostosować do konkretnej sytuacji):

- Wibratory wgłębne powinny pracować z częstotliwością co najmniej 6000 drgań na minutę, z buławami o średnicy nie przekraczającej 0,65 odległości między prętami zbrojeniowymi leżącymi w płaszczyźnie poziomej.
- Podczas zagęszczania za pomocą wibratorów wgłębnych, należy unikać kontaktu buławy z zbrojeniem.
- Zagłębianie buławy wibratora w poprzednią warstwę powinno wynosić od 5 do 8 cm, utrzymując ją w jednym miejscu przez 20 do 30 s., po czym wyjmując powoli w stanie wibrującym.
- Odległość między kolejnymi punktami zagęszczania powinna wynosić 1,4 średnicy skutecznego działania wibratora (zwykle 0,3 do 0,5 m).
- Belki wibracyjne powinny zapewniać jednolite drgania na całej długości.
- Czas zagęszczania przy użyciu wibratora powierzchniowego lub belki wibracyjnej powinien wynosić od 30 do 60 s.
- Zasięg działania wibratorów przyczepnych zazwyczaj wynosi od 20 do 50 cm w kierunku głębokości i od 1,0 do 1,5 m w kierunku długości elementu. Rozstaw wibratorów należy ustalić doświadczalnie, aby uniknąć tworzenia martwych obszarów.

Przerwy w procesie betonowania powinny być umiejscowione w miejscach określonych w dokumentacji technicznej lub ustalonych z Projektantem. Powierzchnia betonu w miejscu przerwania powinna być dokładnie przygotowana do połączenia z nowo nakładanym betonem poprzez usunięcie z powierzchni betonu stwardniałego, luźnych okruchów oraz warstwy mleczka cementowego oraz nawilżenie wodą. Te działania należy wykonać tuż przed wznowieniem betonowania. W przypadku przerwy w układaniu betonu, którego zagęszczanie odbywa się przez wibrowanie, wznowienie betonowania nie powinno następować później niż w ciągu 3 godzin lub po całkowitym stwardnieniu betonu. W przypadku temperatury powietrza powyżej 20°C, przerwa nie powinna przekraczać 2 godzin. Po wznowieniu betonowania, trzeba unikać dotykania wibratorem powierzchni deskowania, zbrojenia i wcześniej ułożonego betonu.

Montaż deskowania powinien zostać wykonany tak wcześnie, jak to jest możliwe, po przygotowaniu podłoża. Deskowanie musi być zabezpieczone przed dostawaniem się gruzu lub zanieczyszczeń.

Konstrukcję deskowania należy zbudować zgodnie z projektem technologicznym, a jeśli to konieczne, na podstawie analiz statyczno-wytrzymałościowych. Wytrzymałość konstrukcji deskowania powinna uwzględniać parametry takie jak tempo betonowania, metoda zagęszczania oraz obciążenia wynikające z pomostów roboczych (jeśli są używane).

Konstrukcja deskowania powinna gwarantować odpowiednią sztywność oraz utrzymanie kształtu, co przekłada się na równomierną powierzchnię betonu. W przypadku stosowania ciekłych mieszanek betonowych, które są zagęszczane grawitacyjnie lub pompowane, deskowanie nie może przepuszczać wody do istniejącego betonu ani nie powinno utrudniać przepływu materiału naprawczego, jednocześnie zapewniając swobodny przepływ mieszanki betonowej.

Materiał tego rodzaju należy układać w deskowaniu w taki sposób, aby możliwe było usuwanie powietrza i wody. Nie ma potrzeby stosowania wibracji w przypadku takich mieszanek.

Nakładanie zaprawy naprawczej

Mieszaninę żywiczną nakłada się tradycyjnymi narzędziami (kielnia, paca) na wcześniej przygotowaną powierzchnię, starannie dociskając (ubijając) ją do podłoża, aby zapobiec tworzeniu się pustych miejsc. Zazwyczaj zaleca się zagruntowanie podłoża specjalnym gruntem sczepnym do napraw konstrukcyjnych, a nałożenie materiału naprawczego odbywa się bezpośrednio po gruntowaniu. Jednakże należy się kierować zaleceniami producenta. Minimalne i maksymalne grubości warstw są określane przez dokumentację techniczną i/lub wytyczne producenta.