DIAGNOSTYKA – określenie stanu technicznego konstrukcji, wskazanie uszkodzeń i określenie ich przyczyn. Przeprowadzone poprzez okresowe kontrole przy bieżącej eksploatacji w wyniku potrzeb spowodowanych naruszeniem struktury konstrukcji, zmian warunków eksploatacji lub potrzeby modernizacji.

DIAGNOSTYKA DORAŹNA – jako konsekwencja stwierdzenia uszkodzeń elementów budowli lub całej konstrukcji, zasygnalizowana przez użytkownika lub odpowiedni nadzór techniczny lub jako wyniki oceny wykonanej podczas przeglądu technicznego.

DIAGNOSTYKA DOCELOWA – wynika z potrzeby oceny możliwości i warunków wykonywania, przebudowy, rozbudowy, modernizacji konstrukcyjno-budowlanych lub technologicznych.

Przyczyny wykonywania diagnostyki doraźnej i docelowej:

• uszkodzenia lub lokalne zniszczenia konstrukcji

• planowanie zmiany sposobu użytkowania

• pogorszenie stanu konstrukcji w wyniku eksploatacji, oddziaływań środowiska lub obciążeń o charakterze wyjątkowym

• wymogi nadzoru budowlanego, firmy ubezpieczeniowej, właściciela firmy lub zarządcy

DIAGNOSTYKA JEDNOETAPOWA – gdy nie występują zagrożenia wywołane b. złym stanem obiektu lub nie ma potrzeby natychmiastowych działań związanych z planowanymi zmianami i modernizacją. Obejmuje:

• wizje lokalne w obiekcie

• ustalenie celu i zakresu oceny konstrukcji

• zaplanowanie pomiarów, badań i analiz

• analiza dokumentacji i warunków użytkowania obiektu

• inwentaryzacja, ocena aktualnego stanu badań

• badania materiałów, elementów in situ:

• wytrzymałości

• cech fizycznych

• badania geodezyjne

• badania geotechniczne

• badania zabezpieczeń przeciwkorozyjnych

• badania laboratoryjne pobranych próbek

• analizę obliczeniową stanu granicznego nośności i użytkowania

• ocenę stanu konstrukcyjnego

• wnioskowanie dotyczące materiałów, elementów, możliwości dalszej eksploatacji

• propozycje i zlecenia dotyczące materiałów, elementów konstrukcyjnych i możliwości docelowej eksploatacji

DIAGNSTYKA DWUETAPOWA – gdy potrzebna jest szybka decyzja dotycząca możliwości zmiany funkcji obiektu, zmian technologicznych lub organizacyjnych, niezbędne jest doraźne wznowienie lub zabezpieczenie konstrukcji.

I ETAP:

• wizje lokalne w obiekcie

• ogólną analizę dokumentacji technicznej i warunków użytkowania obiektu

• ogólne badania i szacunkową ocenę parametrów materiałów

• szacunkową ocenę wstępną stanu elementu lub całej konstrukcji

• przygotowanie zaleceń doraźnych i programu badań oraz analiz szczegółowych

II ETAP:

• szczegółową analizę dokumentacji warunków użytkowania obiektu i pracy konstrukcji

• badania materiałów in situ

• badania laboratoryjne pobranych próbek

• analizę cieplno-wilgotnościową przegród

TRWAŁOŚĆ CZĘŚCI BUDYNKU I/LUB ELEMENTÓW WCHODZĄCYCH W SKŁAD BUDOWLI

KATEGORIA 1 – wymienialne – elementy o okresie użytkowania krótszym od czasu użytkowania budynku, ich wymiana może być przewidziana w projekcie – np. ścianki działowe, niektóre elementu konstrukcyjne.

KATEGORIA 2 – naprawialne – elementy podlegające zabiegom mającym na celu przedłużenie czasu użytkowania – np. większość tynków, drzwi, okna, konstrukcje z izolacjami.

KATEGORIA 3 – trwałe, niewymagające dodatkowych zabiegów – elementy o trwałości równej trwałości budynku – np. fundamenty i główne elementy konstrukcyjne.

Okres użytkowania budynków:

• Wymagany – ustalony przez inwestora w porozumieniu z projektantem

• Przewidywany – ustalony przy uwzględnianiu wpływu wyrobów, z których obiekt wykonano, na właściwości użytkowe

• Projektowany – ustalony na podstawie danych o przewidywanym okresie użytkowania uwzględnia jakość robót i skutki, jakie dla budynku niesie zniszczenie danego wyrobu

Wymagane orientacyjne okresy użytkowania budynków:

KATEGORIA	BUDYNKI	OKRES	OPIS
1	Budynki tymczasowe	do 10 lat	Tymczasowe obiekty na placu budowy, budynki mieszczące okresowo wystawy
2	Budynki o małej trwałości	min. 10 lat	Budynki przemysłowe dla krótkotrwałych procesów produkcyjnych, tymczasowe magazyny i składowiska
3	Budynki o średniej trwałości	min. 30 lat	Większość budynków przemysłowych, budynki remontowane
4	Budynki o normalnej trwałości	min. 70 lat	Nowe budynki dla służby zdrowia i mieszkalne oraz monumentalne obiekty publiczne
5	Budynki o dużej trwałości	min. 120 lat	Budowle inżynierskie i inne budowle monumentalne spełniające ważną rolę społeczną

Projektowany okres użytkowania budynków:

KLASA	OKRES	OPIS
1	1 – 5 lat	Konstrukcje tymczasowe
2	25 lat	Wymienialne części konstrukcji
3	50 lat	Konstrukcje budowlane
4	100 lat	Konstrukcje budowlane, monumentalne, mosty i inne obiekty inżynierskie

Uszkodzenia i ich przyczyny:

Rysy:

• Podłużne + plamy rdzy

• Poprzeczne

• Narożne

• Ukośne

• Zorientowane

• Bezładne

Uszkodzenia złączy i powierzchni:

• Wykruszenie

• Wyłamanie

• Powierzchnia dziobata

Wady złączy:

• Na styku mas betonu układanego w elementach w różnym okresie, także w miejscu celowo wprowadzonego podziału podczas układania mieszanki betonowej lub po jej stwardnieniu

• Na powierzchni (pylenie) wskutek złej pielęgnacji, błędnego zagęszczania lub złej struktury materiału – segregacja

Ch – oddziaływanie chemiczne

B – oddziaływanie biologiczne

M – oddziaływanie mechaniczne

F – oddziaływanie fizyczne

I – obszar poprawnego działania

II – obszar wystąpienia lokalnych uszkodzeń

III – obszar zniszczenia

S – siła wewnętrzna w elementach konstrukcji

R – nośność elementu

Przyczyny mechaniczne: uderzenia, przeciążenia, przemieszczenia, wibracje, wybuchy

Przyczyny chemiczne: korozja (beton)

Przyczyny elektrochemiczne (zbrojenie)

Przyczyny fizyczne: destrukcja mrozowa, cieplno–wilgotnościowa

Przyczyny biologiczne: owady, grzyby, bakterie

Oddziaływanie bezpośrednie: obciążenia użytkowe, ciężar własny, śnieg, wiatr, erozja

Oddziaływanie pośrednie: cieplno-wilgotnościowe, następstwa skurczy, wyboczenie wskutek osiadania

Oddziaływania stałe: grawitacja, parcie gruntu i wody

Oddziaływania zmienne: obciążenie użytkowe, obciążenie śniegiem, wiatrem, wodą, falami, oddziaływania termiczne: mróz, oddziaływania dynamiczne

Oddziaływania wyjątkowe: uderzenia, wybuchy, ogień, oddziaływania sejsmiczne

PRZYCZYNY USZKODZEŃ:

BŁĘDY PROJEKTOWE:

• Nierozpoznane warunki gruntowe

• Źle wykonane obliczenia statyczne

• Błędny schemat statyczny

• Nieuwzględnienie przestrzennej pracy statycznej wszystkich elementów konstrukcji

• Błędne określenie wielkości obciążeń

• Brak lub błędne określenie oddziaływania środowiska

BŁĘDY WYKONAWCZE:

• Wykonanie betonu o zbyt niskiej klasie

• Zmiana konsystencji mieszanki betonowej (+wody)

• Niedostateczne zagęszczenie mieszanki betonowej

• Niewłaściwe pozycjonowanie zbrojenia

• Zbyt mała otulina

• Zbyt duża ilość cementu w mieszance betonowej

• Betonowanie w okresie zimowym

• Betonowanie przy nadmiernym nasłonecznieniu

• Betonowanie podczas opadów

• Niekompletne przygotowanie deskowania, brak preparatu antyadhezyjnego

• Przedwczesne rozdeskowanie i obciążenie konstrukcji

• Niedostateczna pielęgnacja betonu

BŁĘDY UŻYTKOWANIA:

• Przeciążenie konstrukcji

• Obciążenie dynamiczne

• Brak konserwacji (!)

Okoliczności identyfikujące proces niszczenia:

• Nieodpowiednie rozwiązania materiałowe i/lub konstrukcyjne

• Nieodpowiednie wykonawstwo (mieszanie, zagęszczanie, pielęgnacja)

• Niewystarczająco szczelna i o zbyt małej grubości betonowa otulina zbrojenia (!)

Normowe kryterium niezawodności konstrukcji – nieprzekroczenie przewidywanych w projekcie stanów granicznych nośności i użytkowania konstrukcji.

Stany graniczne użytkowności – stany, po przekroczeniu których ustalone kryteria dotyczące użytkowania konstrukcji lub jej funkcji nie są już spełnione:

Stan graniczny zarysowania

Stan graniczny ugięć

Stan graniczny szczelności na wodę

KLASYFIKACJA METOD BADAŃ

Metody nieniszczące (wytrzymałość betonu)

1. Sklerometryczne – do szacunkowego określenia wytrzymałości na ściskanie (młotek Schmidta). Sklerometr określa powierzchniową twardość betonu na podstawie odskoku masy uderzeniowej młotka. Przy 1-stronnym dostępie element o grubości 20cm, a przy 2-stronnym – 40cm. Badanie powierzchni pionowych. Nie uderzać w ziarna kruszywa grubego, w miejscach uszkodzonych, wilgotnych, zamarzniętych.

• Statyczna

• Dynamiczna

2. Ultradźwiękowe do określenia wytrzymałości na ściskanie, grubości otulenia, przyczepności między warstwowej, pomiar czasu przejścia fali ultradźwiękowej. W Impact „echo” stosuje się krótkotrwałe, punktowe wzbudzenie powierzchni konstrukcji. Fala wędruje w głąb, odbija się od wad wewnętrznych i powraca na powierzchnię i jeszcze raz. Każde odbicie powoduje niewielkie przemieszczanie rejestrowane przez przetwornik. Betonoskop służy do określenia wytrzymałości na podstawie pomiaru prędkości rozchodzenia się fal ultradźwiękowych w betonie. Głowica wytwarzająca impuls i głowica odbiorcza powinny znajdować się na jednej linii po dwóch stronach obiektu. Nie ma ograniczeń odnośnie grubości elementu.

Metody seminiszczące (wytrzymałość betonu)

1. Pull out (wyrywanie kotew osadzonych w stwardniałym betonie)

Pomiar wartości siły potrzebnej do wyrwania stalowej kotwy, zabetonowanej w konstrukcji (LOK-TEST) lub umieszczonej w nawierconych otworach (CAPO-TEST). Obciążenie przekazuje siłownik hydrauliczny, z jednej strony dociskającego powierzchnię betonu za pomocą centrycznego pierścienia oporowego a z drugiej wyrywającego kotwę. Badania w co najmniej 5 miejscach na elemencie. Min odległość od krawędzi 100mm.

1. Lock out (wyrywanie kotew osadzonych przed betonowaniem)

2. Pull off (odrywanie przyklejonych stalowych krążków)

Odrywanie uprzednio przyklejonych krążków metalowych o średnicy 50mm. Do określania wytrzymałości na rozciąganie warstw przy powierzchni betonu (wytrzymałość połączenia między warstwami). Do pomiaru przyczepności wyrobów do napraw i ochrony konstrukcji betonu. Przed odrywaniem należy wiertłem koronkowym nawiercić beton na głębokość ok. 15mm.

1. Break off (wyłamywanie kawałków betonu lub naroży)

Metody niszczące – do określenia wytrzymałości na ściskanie próbek wyciętych lub odwierconych z obiektu, maszyny wytrzymałościowe.

Metoda ultradźwiękowa

Metoda penetracyjna (windsor) – pomiar głębokości penetracji sworznia wstrzeliwanego ze specjalnego pistoletu

Metody chemiczne, fizykochemiczne – papiery wskaźnikowe, karbid. Do określania gęstości, wilgotności, nasiąkliwości, odczynu pH, stopnia karbonatyzacji, zawartości jonów Cl^- i SO^2-₄

1. Stopień karbonatyzacji – głębokość karbonatyzacji określa się na rozdrobnionej 10% zawiesinie wodnej preparatu proszkowego lub na nowo odsłoniętej powierzchni betonu.

• Fenoloftaleina – nie zawsze jest dobrym wskaźnikiem, zmienia barwę na różową od 8,5 pH.

• Tymoloftaleina – zmiana barwy na niebieską przy pH 9,3-10,5

• Rainbow test – pH 6-8 – żółty, 8-10 – zielony, 10-12 – jasnofioletowy, >12 – ciemnofioletowy.

1. Zawartość Cl^- - pobieranie próbki z różnych głębokości betonu, sproszkowanie w laboratorium, analiza chemiczna metodą mokrą. Dopuszczalna zawartość Cl^- do 1% w betonie, do 0,4% w żelbecie.

Metody elektryczne – elektrooporowe, dielektryczna, mikrofala

Metody radiometryczne – zmiany natężenia promieniowania jonizującego

Metody termograwimetryczne – wilgotność betonu

Metody akustyczne – ultradźwiękowa

Metoda wizualna – wspomaganie narzędziami optycznymi

Badania konstrukcji:

• Geodezyjne – do oceny przemieszczenia konstrukcji

• Geotechniczne – do oceny podłoża gruntowego

• Fotogrametryczne – do sporządzenia map inwentaryzacyjnych

• Termowizyjne – do określania rozkładu temperatur powierzchni

Badania betonu:

• Elektrochemiczne – do określania zdolności betonu do pasywowania zbrojenia

• Mikrostrukturalne – do określania mikrostruktury, składu fazowego

• Chemiczne – do oznaczenia składu stwardniałego betonu

• Rezystywność (rezystancja, oporność) - potencjał zbrojenia betonu znajdującego się w:

stanie pasywnym -0,3 do -0,2 V

stanie aktywnym -0,6 do -0,4 V

Pomiaru dokonuje się przy użyciu prądu zmiennego płynącego między anodowymi i katodowymi obszarami zbrojenia o częstotliwości ok. 1000 Hz lub prądu stałego o częstotliwości ok. 300 Hz.

Problemy (!):

• Beton, a żelbet szczególnie, nie są materiałami el. jednolitymi

• Konieczność pomiaru rzeczywistej średnicy zbrojenia i szerokości otuliny

• Konieczność unikania krzyżowania się zbrojenia

• Beton nie jest materiałem w pełni homogenicznym

• Dokonywanie pomiarów w stałej temperaturze i tym samym czasie

• Wykluczenie pomiarów na bardzo mokrych powierzchniach

MIKROSKOPIA KLASYCZNA – na preparatach proszkowych lub szlifach/zgładach 1-stronnie polerowanych. Zakres powiększeń od kilku do 1000x (100x). Do oceny stosunku ilościowego i rozmieszczenia piasku, kruszywa grubego, zaczynu cementowego; ilości i jakości nieuwodnionych ziaren cementu, obecności dodatku żużla; określenia porowatości. Barwienie 1% roztworu fenoloftaleiny.

MIKROSKOPIA ELEKTRONOWA – typu prześwietleniowego – transmisyjnego, TEM, skaningowego – omiatającego, SEM. Wyodrębnia elementy mikrostruktury zaczynu cementowego: C-S-H, ettryngit, CH, portlandyt, nieuwodnione ziarna cementu. Określa strefy rys i spękań strefy kontaktowej kruszywo-zaczyn. Zakres powiększeń od 200 do 50 000x (10 – 25 000x). Preparaty to repliki bezpośrednie lub pośrednie.

DERYWATOGRAFY (analiza termiczna) – opierają się na efektach i zmianach masy próbek podczas reakcji chemicznych. Określa się zawartość wody związanej w produktach hydratacji. Założenie: woda związana zostaje usunięta przy podgrzaniu do 500°C.

ANALIZA RENTGENOWSKA – do oznaczania ilościowego i jakościowego składu fazowego zaczynów cementowych. Określenie kinetyki hydratacji cementu.

WSKAŹNIKI OCENY POSTĘPU KOROZJI BETONU

• WSKAŹNIK – stopień odalkalizowania betonu. Wartość graniczna 11,5 – 10 (pH<11,5 – brak ochrony zbrojenia, pH <10 – destrukcja)

• ZAWARTOŚĆ SO^2-₄ - >3% masy cementu - destrukcja siarczanowa, stymulacja korozji zbrojenia

• ZAWARTOŚĆ Cl^- - >0,3% masy cementu – korozja chlorkowa

• ZAWARTOŚĆ Ca2+ - <70% masy cementu – korozja ługująca

• NASIĄKLIWOŚĆ - >5% masy cementu – zła jakość betonu, degradacja lub podatność na korozję

• $\frac{\mathbf{\text{SPOIWO}}}{\mathbf{\text{KRUSZYWO}}}$ - >7 – ubytek spoiwa przez rozpuszczenie, <5 – błędnie zaprojektowane

• WSPÓŁCZYNNIK EFEKTYWNOŚCI OTULINY BETONOWEJ:

L0/Hmin	STOPIEŃ USZKODZENIA	ZAKRES NAPRAWY
< 0,5	Bezpieczny (brak korozji)	Nie wymagany
> 0,5	Lekki (brak korozji)	Monitorowanie stanu lub zastosowanie powłoki ochronnej
~ 1,0	Znaczący (niewielka korozja)	Wstępna naprawa, zastosowanie powłoki lub monitorowanie stanu
> 1,0	Znaczący (niewielka korozja)	Pełny przegląd i rozpoczęcie naprawy
>> 1,0	Krytyczny (ubytek przekroju)	Natychmiastowa naprawa

BADANIE STALI ZBROJENIOWEJ

MAGNETYCZNE I ELEKTROMAGNETYCZNE – do określenia położenia zbrojenia i grubości otuliny betonowej

ELEKTROCHEMICZNA – do oceny zaawansowania i szybkości procesu korozji (potencjał zbrojenia, opór polaryzacyjny, gęstość prądu [mA/m²])

WYTRZYMAŁOŚCIOWA – do pomiaru wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności

CHEMICZNA I KRYSTALOGRAFICZNA - do określania składu chemicznego (analizy rtg, MK, SEM, TEM)

Potencjał zbrojenia – poniżej potencjału korozji stal jest odporna na korozję, powyżej – procesy utleniania

Potencjał krytyczny – pasywacja = pasywująca warstwa tlenkowa

Potencjał transpasywny – rozpuszczenie warstwy pasywującej (korozja)

Gęstość prądu korozyjnego – ze wzrostem jego gęstości (mA/m²) związane jest niszczenie warstwy pasywnej.

BADANIA ŚRODOWISKA

CHEMICZNE I FIZYKOCHEMICZNE – do oceny stopnia agresywności środowisk ciekłych, gazowych i gruntowo-wodnych

ZEWNĘTRZNEGO: kierunki i szybkości najczęściej wiejących wiatrów, składu, właściwości i sposobu oddziaływania gazów, cieczy, pyłów w powietrzu, opadach atmosferycznych, wodach gruntowych

WEWNĘTRZNEGO: rozkładu temperatury i wilgotności względnej powietrza wewnątrz pomieszczeń w odległości 0,1 – 0,2 m od ścian zewnętrznych budynku, wewnątrz pomieszczenia, rodzaje stężeń agresywnych, wielkości powierzchni, na których może wystąpić skroplenie pary wodnej lub zawilgocenie.

OCENA STOPNIA DEGRADACJI KONSTRUKCJI:

• Badania powinny być prowadzone w zakresie niezbędnym do osiągnięcia celu (!)

• Najbardziej dokładne wyniki uzyskuje się na podstawie badań laboratoryjnych i badań konstrukcji przy ich ograniczeniu do niezbędnego minimum (!)

• Duże znaczenie ma fachowe przygotowanie prowadzącego badania w tym wiedza o procesach niszczenia konstrukcji żelbetowych (!)

Możliwość wystąpienia zniszczeń zbrojenia

Naprawa to złożony sposób postępowania w celu całkowitego lub częściowego przywrócenia obiektowi/konstrukcji stanu użytkowania (wyjściowego lub wymaganego projektem). Dotyczy remontu, rekonstrukcji lub przebudowy.

Rodzaje napraw (w zależności od rodzaju i zakresu uszkodzeń)

• Naprawy powierzchowne – niekonstrukcyjne, dotyczą elementów niekonstrukcyjnych i konstrukcyjnych, ale bez ingerencji w pracę statyczną (wypełnienie ubytków, ochrona powierzchni, iniekcje uszczelniające)

• Naprawy konstrukcyjne – obejmują nośne elementy obiektu, ingerując w ich pracę statyczną (iniekcje scalające i wypełniające rysy, częściowa wymiana zbrojenia)

Rodzaje napraw (w zależności od współpracy z konstrukcją)

• Bierne – gdy użyty materiał naprawczy wypełnia przestrzeń nie włączając się do współpracy z konstrukcją

• Czynne – gdy zastosowany materiał naprawczy wypełnia przestrzeń i działa na konstrukcję

SPOSOBY NAPRAWY RYS:

• Rozkucie i wypełnienie (dotyczy rys >> 0,6mm lub rys po korozji zbrojenia w zaawansowanych stadium)

• Zszywanie powierzchniowe

• Stabilizacja mechaniczna rys kotwami wklejonymi zaprawą epoksydową

• Zamknięcie rys przez sprężanie

RODZAJE URZĄDZEŃ DO WTŁACZANIIA INIEKTÓW

• Pompy jednokomponentowe: tłokowe, nurnikowe, ślimakowe, membranowe

• Pompy dwukomponentowe

• Zbiorniki grawitacyjne

• Zbiorniki ciśnieniowe

RODZAJE INIEKTÓW

• Epoksydowe – do scalania rys suchych lub zawilgoconych o rozwartości > 0,1mm

• Polimerowe – szybkospienialne do uszczelniania rys wypełnionych wodą i wodą wypływającą pod ciśnieniem, o mniejszej spienialności do wtórnej iniekcji doszczelniającej

• Akrylowe – do napraw konstrukcji betonowych wykonywanych w niskich temperaturach

• Polimerowo-cementowe – do uszczelnienia rys suchych i zawilgoconych, do scalania rys

• Żele iniekcyjne – do rys o małych rozwartościach (duża lepkość)

Główne zjawiska podczas naprawiania rys:

• Transport iniektu (wypełnienie kanału rys i sąsiadujących z nimi pustek

• Wiązanie i twardnienie iniektu (wydzielanie ciepła, skurcz iniektu)

• Zakłócenia wiązania i twardnienia w obecności wilgoci (iniekty żywiczne i epoksydowe)

Temperatura minimalna iniektowanego elementu musi być wyższa niż temperatura wiązania mieszanki iniekcyjnej:

Akrylowe – t_min = ok. 0°C

Epoksydowe i poliuretanowe – t_min≥ 10°C

Polimerowo-cementowe – t_min= 5°C

A – Rysa wilgotna, zła wiązalność, przepływ laminarny

B – Rysa wypełniona wodą, dobra wiązalność, przepływ laminarny

C – Rysa wypełniona wodą, przepływ burzliwy

CZYNNOŚCI PRZY INIEKCJI

• Dobór metody i parametrów oraz mieszanki iniekcyjnej

• Przygotowanie rys:

• Oczyszczenie

• Stabilizacja wymiarowa

• Powierzchniowe uszczelnienie

• Zamocowanie pakerów iniekcyjnych

• Wtłoczenie iniektu

• Usunięcie pakerów

Lp.	METODA	RODZAJ IMPREGNATU LUB POWŁOKI
1.	Impregnacja kapilarna	Epoksydowy, epoksydowo-poliuretanowy , poliuretanowy
2.	Impregnacja termiczna	Asfaltowo-woskowy, żywica kumaronowa
3.	Powłoki mineralne	Cementowo-krzemionkowa, cementowo-winianowa, cementowo-poliuretanowa

Ad. 1

Wysycenia porów w warstwie powierzchni nisko lepkimi spoiwami żywicznymi – głębokość 4mm

Ad. 2

Wymuszenie gradientem temperatur przez nagrzanie powierzchni elementu – impregnat przemieszcza się od strefy ciepłej do zimnej w głąb betonu – głębokość 8mm

Naprawa betonu – wypełnienie rys (iniekcja) i impregnacja/uszczelnienie (hydrofobizacja), uzupełnienie lokalnych i rozległych ubytków, nakładanie powłok cienko- i grubowarstwowych.

Rozwój struktury betonu	Przyczyna	Czas
Mieszanka betonowa	Osiadanie	1-2h
	Skurcz plastyczny	2-4h
	Skurcz wiązania	4-24h
Młody beton	Naprężenia własne wskutek różnicy temperatur i wilgotności w konstrukcjach masywnych	12-36h
Beton dojrzały	Naprężenia wymuszone cyklem zmian temperatury w średnio- i masywnych	1-3 mies.
	Naprężenia własne i wymuszone skurczem	1-3 mies.
	Korozja zbrojenia	>12 mies.
	Reakcja alkalia-kruszywo, wtórny etryngit	>12 mies.
	Procesy chemiczne	2-5 lat

Podział rys według kształtu

1. poprzeczne, się sięgające zbrojenia

2. poprzeczne, sięgające zbrojenia

3. poprzeczne, sięgające zbrojenia wraz z rysą podłużną wzdłuż zbrojenia

4. jak c), ale częściowo wypełnione produktami korozji i karbonatyzacji betonu

5. jak d), ale z migracją Ca(OH)₂

6. czasowe „samozaleczenie” – zainicjowane korozją zbrojenia biegnące promieniowo wzdłuż zbrojenia

Oddziaływanie bezpośrednie i pośrednie jako przyczyna powstawania rys grupowych i w konsekwencji uszkodzeń połączonych z odsłonięciem zbrojenia lub jego odspojeniu warstwowym

Szybkość korozji [μm/rok]	Rysa o szerokości
	0,05 ≤ w ≤ 0,1 mm
	Grubość warstwy skorodowanej
	20 μm
	Czas, lata
1,0	20
10	2
100	0,2
1000	0,02

Graniczne rozwartości rys w_lim w konstrukcjach żelbetowych

Wymagania użytkowe	Klasa ekspozycji	wlim [mm]
Ochrona przed korozją	X0, XC1, XC2, XC3, XC4, XF1, XF2, XF3	0,3
	XD1, XD2, XD3, XS1, XS2, XS3, XF2, XF4, XA1, XA2, XA3	0,2
Zapewnienie szczelności		0,1

BETON NATRYSKOWY – TORKRET

Zaprawa lub beton pneumatycznie narzucony na miejsce wbudowania – na powierzchnię wcześniej przygotowaną (naprawy, remonty) lub na szalunek drewniany, stalowy lub na podłoże skalne (nowe konstrukcje).

Składniki mieszanki betonowej wyrzucane z dyszy za pomocą sprężonego powietrza pod ciśnieniem 0,6MPa (max 1MPa)

Torkret charakteryzuje się dużą przyczepnością mieszanki do podłoża, dobrą stabilnością i zagęszczeniem (duża energia kinetyczna mieszanki).

Zastosowanie: konstrukcyjne, cienkościenne, powłoki ochronne, tunele, prace remontowe, naprawy.

METODY WYKONYWANIA:

• Mokra – dostarczenie tradycyjnie wykonanej mieszanki do dyszy wylotowej, skąd jest pneumatycznie wyrzucana.

Zalety: lepsza homogenizacja, stałe w/c, mniejsze straty w skutek odbicia i mniejsze zapylenie.

Zastosowanie: przy wykonywaniu nowych obiektów i stabilnych warunkach.

• Sucha – dostarczenie suchych lub mało wilgotnych (do 6%) wymieszanych składników do tzw. torkretnicy, z niej wężami do dyszy wylotowej, a osobnym przewodem wody do dyszy.

Zalety: niższy w/c, b. dobre zagęszczenie mieszanki, lżejszy sprzęt.

Zastosowanie: przy małych obiektach, trudno dostępnych, w ograniczonej przestrzeni, na wysokościach.

W obu metodach część składników mieszanki odpada od podłoża, zwłaszcza w pierwszej fazie narzucania.

Parametry betonu:

• Mała nasiąkliwość

• Duża mrozoodporność

• Duża wodoszczelność

• Wysoka wytrzymałość

• Dobra przyczepność do podłoża

Wszystkie CEM, najlepiej R, kruszywo max 8mm.

CEMENT EKSPANSYWNY

W CEM I reakcje powodujące odkształcenia zmniejszające objętość są większe niż związane za zwiększaniem objętości – skurcz

W CEM bez skurczowym zwiększenie objętości produktów hydratacji równoważy skurcz objętości – kompensacja skurczu

W CEM ekspansywnym różnica zmian objętości jest dodatnia. Zwiększenie objętości jest większe niż zmniejszenie w skutek skurczu – ekspansja swobodna.

Podział CEM według odkształcalności reologicznych

1. Zwykłe (skurczowe)

2. O skompensowanych skurczu (bez skurczowe)

3. Zwiększające objętość w procesie wiązania i twardnienia (ekspansywne)

EKSPANSJA – zwiększenie objętości materiału, wypełnianie porów i kapilar;

ekspansja do wnętrza („+”); ekspansja na zewnątrz („-„)

WEDŁUG MECHANIZMU EKSPANSJI:

• powstawanie etryngitu

• powstawanie etryngitu i CaO

• reakcja CaO

• reakcja MgO

• reakcja CaO+MgO

WEDŁUG ROSZCZERZALNOŚCI SWOBODNEJ:

• bez skurczowy (2-5 mm/m)

• słabo ekspansywny (5-6 mm/m)

• średnio ekspansywny (6-12 mm/m)

• silnie ekspansywny (12-25 mm/m)

Przesłanki racjonalnego stosowania w budownictwie krajowym

• uboga baza surowcowa ( brak boksytów)

• BBW, BBWW, BUWW (skurczowe)

• konstrukcje żelbetowe zespolone z udziałem betonu ekspansywnego, w których osiąga się szczególnie korzyści w stanach granicznych użytkowności

• wzmocnienia konstrukcji (słupy, ściany, powłoki) przy potrzebie redystrybucji sił

• pod betonowania w fundamentach pod maszyny i urządzenia przy wymaganym precyzyjnie ustawionym na fundamentach „podparciu”

• naprawy elementów betonowych i uzupełnienia ubytków uszkodzonych a/i będących pod obciążeniem (po przeprofilowaniu wokół urządzenia)

• redystrybucji naprężeń

• likwidacja przecieków w stykach w sprężonych zbiornikach prefabrykowanych

• uzupełnienia ubytków torkretu

• wypełnianie zaczynem z cementu ekspansywnego rys i spękań (iniekcje)

PROCEDURY WYTWARZANIA

• zmieszanie cementu portlandzkiego lub glinowego z domieszką ekspansywnego ( mieszaniny cementu glinowego i wapna , przemiał produktów hydratacji tej domieszki)

• przygotowanie domieszki ekspansywnej w wyniku wypalenia surowców naturalnych lub mieszanki z boksytu, kredy i gipsu

• łączny przemiał gotowych glinianów wapniowych w postaci żużla wielkopiecowego z dodatkiem wapna

• tradycyjny komponent to aluminium (wprowadzony do cementu ekspansywnego, pochodzący z boksytów cementu glinowego, syntetycznych związków zawierających aluminium)

• surowce mniej deficytowe (i tańsze)- klinkier pochodzący z wypalania wysoko żelazistej mieszanki surowcowej (alit, belit, glino żelazian wapniowy) w temp. 1200-1250 st C

• materiały naturalne: kaolin, wysokoaluminiowe gliny łupek przywęglowy ( z zawartością aluminium)

CECHY: zwarty, szczelny, mrozoodporny, trwały

APLIKACJA:

• wypełnienie pionowych i poziomych styków i złaćzy prefabrykatów ( zbiorniki kołowe i prefabrykaty)

• konstrukcje poddane naporowi wody ( zbiorniki, kolektory o dużych średnicach, oczyszczalnie ścieków, zapory wodne)

• mosty, wiadukty

• drogi, lotniska

• naprawy, wzmocnienia konstrukcji z betonu zwykłego