48

A

ktualnie mamy w Polsce w ciągu dróg krajowych
4184 obiekty mostowe (1), w tym:

– 2252 mosty,
– 1720 wiaduktów,
– 33 estakady,
– 179 kładek dla pieszych,
oraz:
– 41 tuneli,
– 75 przęseł podziemnych,
– 2828 przepustów,
– 1 przeprawę promową,
co daje łącznie 7129 obiektów inżynierskich.
Materiałami konstrukcyjnymi ustroju nośnego ww. obiek-
tów mostowych są (1):
– stal – 566 obiektów,
– beton zbrojony – 2353 obiekty,
– beton sprężony – 177 obiektów,
– beton/kamień/cegła – 80 obiektów,
– inne – 2 obiekty.
Widać tu zatem wyraźną dominację obiektów z be-
tonu (84,5%), najpowszechniej dzisiaj stosowanego
materiału do budowy przęseł mostowych. Obiekty
te to w zdecydowanej większości (około 70%) obiekty
małe o rozpiętości teoretycznej przęseł l

t

 20,0 m. Obiek-

tów średnich o rozpiętości przęseł l

t

= 20,0÷60,0 m jest

około 25%. Tylko 5% obiektów mostowych ma rozpiętość
przęseł większą od l

t

= 60,0 m. Są to obiekty duże (2).

Ocenę techniczną tych obiektów mostowych przeprowa-
dza się w Polsce w oparciu o wytyczne tzw. systemu go-
spodarki mostowej (SGM), w którym ocenia się istniejące
mosty w skali 1:5 (1 – stan awaryjny, 5 – stan bez zarzutu).
Średnia ocena główna dla obiektów mostowych na dro-
gach krajowych w Polsce wynosi (1):
– mosty – 3,56 (rozrzut dla poszczególnych województw

od 3,21 – O. Kraków do 3,98 – O. Zielona Góra),

– wiadukty – 3,72 (rozrzut od 3,42 – O. Opole

do 4,22 – O. Olsztyn),

– estakady – 3,69 (rozrzut od 2,50 – O. Warszawa

do 4,76 – O. Olsztyn),

– kładki dla pieszych – 3,79 (rozrzut od 2,61 – O. Olsztyn

do 4,18 – O. Poznań).

Średnia ocena pomostów i dźwigarów głównych jest

wyższa niż wyżej podane oceny główne, i wynosi:

– dla pomostów – od 3,98 w mostach, do 4,45 w estaka-

dach,

– dla dźwigarów głównych – od 3,91 w mostach,

do 4,12 w estakadach.

Wśród wszystkich tych obiektów bardzo wiele – około
20-30% – znajduje się w złym stanie technicznym i wy-
maga remontu, modernizacji lub wzmocnienia. Nie jest
to specyfi ka tylko polska. Szacuje się, że takich obiektów
np. w USA jest 30-40%. Dzieje się tak dlatego, że mostowe
obiekty inżynierskie należą do konstrukcji pracujących
w bardzo trudnych warunkach środowiskowych. Są nara-

żone na bezpośrednie oddziaływanie czynników atmosfe-
rycznych oraz szkodliwych czynników środowiskowych, jak
np. oddziaływanie spalin samochodowych, chemicznych
zanieczyszczeń atmosfery (związki siarki), środków przeciw-
oblodzeniowych zimą (zawierających głównie chlor), które
powodują przyspieszoną korozję betonu i stali.
Do tego dochodzi stale rosnący ruch samochodowy tak
pod względem liczby pojazdów, jak i ich masy. Jeśli przed
laty przyjmowano, że w okresie trwałości mostu „t” pojawi
się na nim 2 x 10

6

pojazdów, to obecnie np. w Wielkiej

Brytanii liczba ta wynosi 10

9

pojazdów na autostradach,

10

8

pojazdów na drogach krajowych i 10

7

pojazdów

na drogach lokalnych. Równocześnie czas „t” ulega skró-
ceniu i np. dla mostów betonowych – z dawnych 100 lat
– wynosi obecnie (dla mostów polskich (3)):
a) dla ustrojów nośnych przęseł belkowych i skrzynko-

wych z pomostami:
– masywnymi – nie mniej niż 80 lat,
– lekkimi i gęstożebrowymi – nie mniej niż 60 lat,

b) dla ustrojów nośnych przęseł sprężonych całym prze-

krojem – nie mniej niż 60 lat.

Rośnie też maksymalna masa pojazdów dopuszczonych
do ruchu po mostach, np. z dawnych 30 ton do 50 ton
obecnie. Rośnie dopuszczalny nacisk na oś samochodu
(obecnie 115 kN), a także obciążenie pojazdem specjal-
nym K czy pojazdami STANAG 150 i STANAG 100 (3).
Wszystkie te okoliczności powodują, że mosty są coraz
bardziej wytężone, a także coraz większe znaczenie
ma zmęczenie ich materiałów składowych.
Stąd też, obok budowy nowych obiektów mostowych,
znaczna część środków fi nansowych jest przeznaczana
na utrzymanie istniejącej infrastruktury komunikacyjnej,
co wymaga jej remontów, modernizacji i wzmacniania.
Ostatnio coraz częstszym zabiegiem staje się rewitaliza-
cja obiektów mostowych, związana z ich „ożywieniem”,
tzn. doprowadzeniem do ich pracy we współczesnych
uwarunkowaniach ruchowych, przy zachowaniu starego
wystroju i piękna.

Główne usterki i uszkodzenia

mostów betonowych

Beton, sztuczny kamień, jest materiałem o gorszych
właściwościach niż wiele skał naturalnych. Ponadto
właściwości te ulegają pod wpływem czasu i czynników
środowiskowych zmianom, najczęściej niekorzystnym.
Do podstawowych cech betonów, które mają wpływ
na ich trwałość i związane z tym uszkodzenia mostów
betonowych, należą:
a) w zakresie cech mechanicznych:

– wytrzymałość na ściskanie – w starych obiektach

mostowych była ona niska, rzędu R

w

= 14÷25 MPa,

z czym związana jest duża porowatość struktury,
a więc podatność na wnikanie w nią cieczy i gazów,

Diagnostyka
obiektów mostowych
z betonu

prof. dr hab. inż. Kazimierz Flaga

Politechnika Krakowska, Katedra Budowy
Mostów i Tuneli

W artykule
omówiono
główne usterki
i uszkodzenia
mostów beto-
nowych. Autor
przedstawia
metody badań
stosowane w dia-
gnostyce tych
mostów oraz
podaje przykłady
metod badań
in situ betonu
konstrukcyjnego.

m o s t y

d i a g n o s t y k a

49

– wytrzymałość na rozciąganie – w starych obiektach

rzędu 1,5÷2,5 MPa, z czym związana jest duża podat-
ność konstrukcji zginanych i rozciąganych na zaryso-
wanie,

– moduł sprężystości – w starych obiektach rzędu

15÷20 GPa, z czym związana jest jakość współpracy
pomiędzy betonem a stalą zbrojeniową oraz ugięcia
konstrukcji;

b) w zakresie cech fi zycznych:

– wysoka porowatość struktury, wynikająca ze stoso-

wanych technik zagęszczania i niestosowania do-
datków upłynniających mieszankę betonową; jej
wynikiem są duża nasiąkliwość i zmniejszona mro-
zoodporność starych betonów, a także małe opory
struktury dla wnikających w nią składników powie-
trza, dwutlenku węgla oraz szkodliwych par i gazów
spalinowych i przemysłowych (m.in. związków siarki,
chloru, azotu),

– zmniejszanie się pod wpływem dwutlenku wę-

gla (CO

2

) odczynu zasadowego betonu i związana

z tym podatność na karbonatyzację otuliny prętów
zbrojeniowych, powodująca depasywację jej właści-
wości ochronnych przed korozją stali zbrojeniowej,

– duża podatność porowatej struktury betonu na inne

działania korozyjne (korozja ługująca pod wpływem
przedostających się do betonu wód opadowych, ko-
rozja pęczniejąca pod wpływem soli Candlota
3CaO·Al

2

O

3

·3CaSO

4

·32H

2

O czy też soli Fridle’a

2(3CaO·Al

2

O

3

)·CaCl

2

·10H

2

O.

Z powyższymi właściwościami betonów starych współ-
działają błędy konstrukcyjne i usterki urządzeń dodatko-
wych, takie jak:
– zbyt mała grubość otuliny prętów zbrojeniowych,
– za słabe zbrojenie przypowierzchniowe (przeciw-

skurczowe) w elementach żelbetowych o średniej i du-
żej masywności,

Rys. 1. Metoda „pull-out” –
schematyczna ilustracja zasady
działania (6)

Rys. 2. Ilustracja zasady
badania wytrzymałości na ściskanie
systemem „LOK-Test” (6)

Rys. 3. Zasada
działania systemu
„CAPO-Test” (7)

Rys. 4. Istota metody
„pull-off ” (6)

50

– nieszczelne urządzenia dylatacyjne oraz wpusty od-

wodnieniowe,

– nieszczelne izolacje pomostów,
– niedrożne systemy odwadniające pomosty oraz nie-

odwodnione wnęki dylatacyjne, przestrzenie za przy-
czółkami,

– zbyt krótkie płyty przejściowe, powodujące progi przed

mostami i związane z nimi obciążenia dynamiczne.

W lepszej sytuacji znajdują się obiekty mostowe z betonu
sprężonego, wprowadzone powszechnie do mostownic-
twa polskiego dopiero w latach sześćdziesiątych XX wie-
ku. Stosowano tu już betony o wysokiej wytrzymałości
R

w

 40,0 MPa, ale jeszcze niejednokrotnie zbyt małe

otuliny cięgien sprężających oraz słabe zbrojenie kon-
strukcyjne przypowierzchniowe.
Splot ww. czynników powodował, że betonowe obiekty
mostowe ulegały w Polsce zbyt szybkiej degradacji
i w konsekwencji podwyższonych wymagań ruchowych
i obciążeniowych wiele z nich należało (lub należy)
poddać remontom, modernizacji, wzmocnieniu lub
rewitalizacji.

Metody badań stosowane

w diagnostyce mostów

betonowych (4)

Potrzeba diagnostyki obiektów mostowych
Czas napraw i remontów istniejących obiektów mosto-
wych oraz ich zakres są bliżej określone.
Podlegają one prawidłom tzw. planowej gospodarki
mostowej, realizowanej przez powołane do tego służby
na szczeblu centralnym, wojewódzkim czy samorzą-
dowym. Służby te są wyposażone w odpowiednie
rozporządzenia (3), zarządzenia, zalecenia i instrukcje
wydane przez GDDP w Warszawie (dzisiaj GDDKiA).
Określają one szczegółowo minimalne wymagania
z punktu widzenia koniecznych działań mających
zapewnić obiektom mostowym odpowiednią trwałość.
Nakładają też na administrację drogową jako inwestora
i użytkownika obowiązek nadzoru nad ich realizacją
na wszystkich etapach procesu budowlanego i eksplo-
atacji obiektów mostowych.
Nadzór ten obejmuje m.in. (5):
– na etapie eksploatacji – bieżącą kontrolę stanu tech-

nicznego użytkowanych obiektów mostowych mającą
z jednej strony zapewnić bezpieczeństwo eksploatacji,

z drugiej zaś określić optymalne terminy i zakres nie-
zbędnych prac renowacyjnych,

– na etapie przygotowania obiektu do remontu lub mo-

dernizacji – zgromadzenie możliwie pełnej wiedzy
o stanie technicznym obiektu, koniecznej do zaplano-
wania niezbędnych robót remontowych, a co za tym
idzie – wiarygodnego określenia wielkości nakładów fi -
nansowych.

Do tych celów konieczne są mniej lub bardziej komplek-
sowe badania diagnostyczne. Kluczową rolę odgrywają
w nich badania in situ betonu znajdującego się w kon-
strukcji. Pozwalają one na ocenę: jakości przypowierzch-
niowej warstwy betonu (wytrzymałość na ściskanie
i rozciąganie), grubości otuliny zbrojenia i głębokości jej
karbonatyzacji, wodoszczelności betonu oraz zawartości
i rozkładu chlorków w przekroju betonowym, lokaliza-
cji i identyfi kacji zbrojenia w żelbecie oraz stanu jego
skorodowania. Stosując metodę propagacji fal spręży-
stych impact-echo, można dodatkowo określić grubość
elementów, identyfi kować wady strukturalne (pustki
powietrzne i wodne, delaminacje), oceniać głębokość rys
powierzchniowych itp.
Zastosowanie metod in situ w polskim mostownictwie
stało się obecnie pilną koniecznością. Pojawiły się w tym
względzie na polskim rynku nowe, zagraniczne możliwo-
ści aparaturowe. Generalna Dyrekcja Dróg Publicznych
wydała w 1998 r. Zalecenia dotyczące oceny jakości betonu
in situ w nowo budowanych i istniejących konstrukcjach
obiektów mostowych (6, 7). Zostały zatem otwarte
możliwości do zastosowania tych metod na szerszą
skalę, co odpowiada aktualnym trendom krajów Europy
Zachodniej i USA. W krajach tych w ostatnich 3 dziesię-
cioleciach opracowano i wdrożono wiele specyfi kacji
i przepisów normowych, sankcjonujących i określających
zarazem zakres i sposób wykorzystania w praktyce inży-
nierskiej najnowszych osiągnięć wiedzy w tej dziedzinie.
Również w Polsce powoli dochodzi do normalizacji prze-
pisów w tym zakresie wiedzy i wdrożeń.

Metody badań in situ betonu konstrukcyjnego
Metody badań stosowane w diagnostyce konstrukcji
betonowych, zależnie od stopnia ingerencji w strukturę
elementu, można podzielić na 3 grupy (8):
– niszczące: znacząca ingerencja w strukturę materiału

i konieczność wykonania istotnych czynności napraw-
czych po badaniu, np. pobieranie próbek (odwiertów)
walcowych,

Rys. 5. Ilustracja zasady pomiaru wodoszczelności metodą GWT (7)

Rys. 6. Zasada działania metody impact-echo (7)

m o s t y

d i a g n o s t y k a

51

– seminiszczące: niewielka ingerencja w strukturę ma-

teriału, wymagająca tylko naprawy powierzchniowej
w miejscu prowadzenia badań, np. oznaczanie przy-
czepności przez odrywanie (tzw. „pull-off ” test) czy sza-
cowanie wytrzymałości betonu na ściskanie przez wy-
rywanie kotew (tzw. „pull-out” test),

– nieniszczące: brak ingerencji w strukturę materiału, np.

ocena jednorodności betonu metodą sklerometryczną
czy ultradźwiękową.

Metody nieniszczące – bo one są dla nas najbardziej
interesujące – zależnie od mierzonej wielkości pośredniej,
można podzielić na (8):
– metody sklerometryczne,
– metody akustyczne – propagacja fal sprężystych (ultra-

dźwiękowe, emisja akustyczna, impact-echo itp.),

– metody radiologiczne (promieniowanie rentgenowskie,

gamma, neutronowe itp.),

– metody radarowe,
– metody elektromagnetyczne,
– metody elektrochemiczne,
– tomografi a w podczerwieni,
– inne, np. oznaczanie przepuszczalności powietrza,

wody, zawartości wilgoci itp.

Według N.J. Carino (9) w zależności od celu badań można
metody nieniszczące NDT podzielić na:
a) metody szacowania właściwości wytrzymałościowych

betonu i oceny jej zmienności w czasie:
– metoda sklerometryczna,
– pomiar prędkości fali ultradźwiękowej,
– wstrzeliwanie sond stalowych,
– metoda „pull-out”,
– metoda „break-off ”,
– metody określania dojrzałości betonu,

b) metody oceny innych właściwości niż wytrzymałość,

głównie lokalizacja zbrojenia, określanie wymiarów ele-
mentów betonowych oraz detekcja różnego rodzaju
wad wewnętrznych.

Do najpowszechniej stosowanych w diagnostyce konstrukcji
betonowych należą metody wykorzystujące zależność pro-
pagacji fali sprężystej od mikrostruktury materiału (8). Są one
głównie wykorzystywane do oceny jednorodności struktury,
detekcji różnego rodzaju wad wewnętrznych, lokalizacji
zbrojenia, szacowania wytrzymałości i jej narastania w czasie,
a także określania stopnia korozji betonu. W wielu przy-
padkach są one stosowane jako metody komplementarne
z innymi metodami nieniszczącymi, zwiększając prawdopo-
dobieństwo właściwego wnioskowania o stanie obiektu.

Przykłady metod badań in situ
betonu konstrukcyjnego
1. Wytrzymałość betonu na ściskanie
Jest podstawowym parametrem oceny jakości betonu
w poszczególnych fragmentach konstrukcji, w skład której
wchodzą (5):
– badania laboratoryjne odwiertów rdzeniowych,
– pomiary sklerometryczne,
– pomiary ultradźwiękowe,
– metoda „pull-out” (urządzenia LOK-Test oraz CAPO-Test

duńskiej fi rmy Germann Instruments).

Badania odwiertów są najbardziej wiarygodne i stanowią
one układ odniesienia dla innych metod badawczych.
Są jednak drogie i wymagają przeprowadzenia badań
w laboratorium, co opóźnia proces decyzyjny.
Metody sklerometryczne i ultradźwiękowe są metodami
tradycyjnymi, dobrze opisanymi w literaturze technicznej, dla
których opracowano odpowiednie instrukcje stosowania.
Istota metody „pull-out” polega na pomiarze wartości siły
niezbędnej do wyrwania z betonu stalowej kotwy. Kotwa
może być osadzona w świeżym betonie w momencie be-
tonowania (rys. 1) i wówczas możemy ocenić wytrzyma-
łość betonu w nowo budowanej konstrukcji (np. po 7 lub
28 dniach) metodą „LOK-Test” (rys. 2). Można także kotwę
osadzić w konstrukcji istniejącej przez wywiercenie
otworu, wykonanie wewnętrznego frezu, wprowadzenie
do otworu trzonu kotwy, a następnie pierścienia rozpręż-
nego, stanowiącego głowicę kotwy (rys. 3), zainstalowa-
nie siłownika hydraulicznego i przeprowadzenie badania
metodą „CAPO-Test”. Podstawą oceny wytrzymałości
betonu w tej metodzie jest zalecana krzywa korelacyjna
o charakterze ogólnym, która dla próbek kostkowych
o boku 150 mm ma równania:
– f

c,cube

= 1,41 P – 2,82 (dla f

c,cube

 50 MPa),

– f

c,cube

= 1,59 P – 9,52 (dla f

c,cube

> 50 MPa).

2. Wytrzymałość betonu na rozciąganie (odrywanie)
Stosowana jest głównie do ustalenia, czy do naprawy
danego fragmentu konstrukcji możliwe jest zastoso-
wanie nowoczesnych, powierzchniowych środków
naprawczych. Mamy tutaj bowiem wymagania PN-B-
01814: 1992, że wartość średnia wytrzymałości na odry-
wanie ze wszystkich pomiarów powinna być nie niższa
niż 1,5 MPa, przy czym minimalna wartość pojedynczego
pomiaru powinna wynosić nie mniej niż 1,0 MPa.
Metoda badawcza służąca do tego celu znana jest
pod nazwą „pull-off ” (10). Pozwala ona na dokonanie

Rys. 7. Przykładowe wyniki pomiaru grubości żelbetowego elementu płytowego (7)

Rys. 8. Schemat pomiaru głębokości otwartych rys powierzchniowych: a) układ pomiarowy, b) zarejestrowany sygnał (8)

52

na miejscu budowy szybkiej oceny przypowierzchniowej
wytrzymałości betonu na rozciąganie przez pomiar siły
niezbędnej do oderwania od badanej powierzchni przy-
klejonego do niej metalowego stempla (rys. 4). Nacięcie
koronką diamentową rowka wokół stempla powinno
nastąpić na głębokość 5-10 mm poniżej badanej po-
wierzchni.
Spośród urządzeń spełniających wymagania stawiane
tego typu pomiarom na uwagę zasługują:
– zestaw pomiarowy „Bond-Test” duńskiej fi rmy Germann

Instruments,

– urządzenie „Dyna” szwajcarskiej fi rmy Proceq,
– urządzenie pomiarowe szwajcarskiej fi rmy „Erichsen”.

3. Wodoszczelność betonu in situ
Wodoszczelność betonu w konstrukcjach inżynierskich
jest jednym z podstawowych elementów jego trwało-
ści. Stąd np. w normie do projektowania betonowych
konstrukcji mostowych PN-91 /S-10042 i w Rozporządze-
niu (3) jest wymóg wodoszczelności betonu mostowego
co najmniej W8. Jedną z proponowanych metod badaw-
czych tej cechy betonu jest metoda GWT (Germann’s Wa-
ter Permeation Test), odpowiadająca wymaganiom
stawianym przez normę ISO/DIS 7031 (4).
Metoda polega na poddaniu badanej powierzchni wy-
muszonego działania założonego ciśnienia wody, która
wypełnia specjalnie do tego celu skonstruowaną komorę
ciśnieniową (rys. 5). Ubytek ilości wody wnikającej w pod-
łoże jest kontrolowany za pomocą śruby mikrometrycznej,
która pozwala na utrzymanie stałego ciśnienia wody
w komorze z zakresu 0-0,6 MPa.
Miara wodoszczelności uzyskana tą metodą nie jest skore-
lowana z pomiarem wodoszczelności wg PN-88/B-06250,
tzn. nie można uzyskać wprost odpowiedzi na pytanie,
czy badany beton ma wodoszczelność W4 czy też W8.
Miarą tą jest albo tzw. przepływ cieczy „q”, albo głębokość
penetracji wody w głąb betonu (w mm), zbadana po roz-
łupaniu odwiertu cylindrycznego w miejscu pomiaru
wykonanego wg procedury zawartej w normie ISO/DIS
7031. W tym drugim przypadku beton uważa się za wo-
doszczelny, jeśli głębokość ta nie przekroczy 20 mm.

4. Głębokość karbonatyzacji otuliny betonowej
Badanie to jest istotne z uwagi na zdolności ochronne
otuliny betonowej w stosunku do stali zbrojeniowej
i sprężającej, mającej zdolność do pasywacji tej stali przed
korozją. Zdolność ta, wyrażająca się liczbą pH, jest wysoka
dla betonu młodego (pH = 12-13,5), po czym powoli
z wiekiem betonu spada, zwłaszcza w betonie narażonym
bezpośrednio na działanie czynników atmosferycznych.
Pod wpływem dwutlenku węgla z powietrza (CO

2

) i wilgo-

ci dochodzi do tzw. karbonatyzacji otuliny, czyli przemia-
ny zasadowych tlenku (CaO) albo wodorotlenku wapnia
[Ca(OH)

2

] w obojętny węglan wapnia CaCO

3

, co powodu-

je spadek liczby pH w otulinie. Gdy pH w otulinie osiągnie
wartość 11,0, efekt pasywacji stali zbrojeniowej zaczyna
znikać, zaś przy pH = 9,0 ustaje pasywacja i stal zbrojenio-

wa traci swą ochronę antykorozyjną. Szybkość karbona-
tyzacji otuliny betonowej jest funkcją klasy wytrzymałości
betonu i szczelności jego struktury, i jest w przybliżeniu
proporcjonalna do t.
Dla oceny stopnia skarbonatyzowania otuliny mamy
do dyspozycji metody (5):
– laboratoryjne badania chemiczne próbek pobranych

na obiekcie,

– test fenoloftaleinowy – przy pH = 8,5-9,5 dochodzi

do zmiany koloru z bezbarwnego na czerwony,

– test tymoloftaleinowy – przy pH = 9,3-10,5 dochodzi

do zmiany barwy wskaźnika z bezbarwnego na niebieski,

– „Reinbow-Test” – przy pH 9,0 paleta barw przechodzi

z koloru fi oletowego na zielony.

W każdej z tych metod dysponować musimy powierzch-
nią świeżego przełomu betonu, którą można np. uzy-
skać jako powierzchnię boczną odwiertów dla potrzeb
„CAPO-Testu”. Powierzchnię tę spryskujemy odpowiednim
środkiem (alkoholowym roztworem fenoloftaleinowym
bądź tymoloftaleinowym) lub specjalnie dobraną kompo-
zycją odczynników chemicznych w „Reinbow-Test”. Kom-
pozycja ta pozwala na szacowanie wartości pH w grani-
cach od 5 do 13 (tzw. tęczowy test).

5. Odporność betonu na penetrację chlorków
Stosuje się ją dla dokonania wiarygodnej kontroli rzeczy-
wistej odporności zastosowanego rozwiązania materiało-
wego na wnikanie chlorków w głąb konstrukcji. Obecność
jonów Cl

-

w betonie jest potencjalnym zagrożeniem dla

jego trwałości, gdyż przy równoczesnym dostępie tlenu
i wody stwarza warunki dla rozwoju korozji pęczniejącej
betonu (powstawanie tzw. soli Friedle’a) oraz stanowi
bezpośrednie zagrożenie dla stali zbrojeniowej. Metodą
spełniającą oczekiwania jest „Rapid Chloride Permeability
Test”, usankcjonowany m.in. przez amerykańską normę
ASTM C 1202-91.
Istota metody polega na pomiarze zmiany natężenia
prądu elektrycznego o założonej wartości napięcia (naj-
częściej 60 V) w funkcji upływającego czasu. Dla obiektów
mostowych, dla których wymaga się niskiej klasy prze-
nikalności chlorków (stosunek W/C poniżej 0,4), wynik
pomiaru wyrażony w Coulombach powinien wynosić
1000÷2000. Do wykonania badania stosuje się zestaw
pomiarowy o nazwie „Prophet” lub PROOVE’it.

6. Ocena zawartości i rozkładu chlorków

w przekroju betonowym

W istniejących konstrukcjach inżynierskich duże za-
grożenie penetracją chlorków do betonu pochodzi
z soli stosowanych do zimowego utrzymania dróg. Jest
to najczęściej roztwór soli kuchennej NaCl lub chlorku
wapnia Ca(Cl)

2

. Jony chlorkowe mogą penetrować przez

odkryte powierzchnie betonu, które są atakowane przez
rozbryzgi ww. soli, ich mgiełki (zwłaszcza pod mostami
i wiaduktami) bądź też przez nieszczelności nawierzchni
i izolacji. Wnikają one do betonu czasem na znaczną
głębokość. Gdy tzw. „front chlorydów” osiągnie określone

Piśmiennictwo
1. Dane IBDiM przekazane

przez dr. inż. J. Rymszę,
VI 2010.

2. Głomb J.: Drogowe budow-

le inżynierskie. WKiŁ, War-
szawa 1975.

3. Rozporządzenie Ministra

Transportu i Gospodarki
Morskiej nr 735 z 30 maja
2000 r. w sprawie warunków
technicznych, jakim powin-
ny odpowiadać drogowe
obiekty inżynierskie i ich usy-
tuowanie.

4. Flaga K.: Metody badań

in situ w diagnostyce stanu
betonu w konstrukcjach in-
żynierskich. [W]: Trwałość
betonu. Metody badań wła-
ściwości determinujących
trwałość materiału w róż-
nych warunkach eksploata-
cji. Górażdże SA, Instytut
Materiałów i Konstrukcji
Budowlanych PK, Kraków,
IV 2008.

5. Moczko A., Deska R.: Ba-

dania in situ betonowych
obiektów mostowych
w aspekcie zapewnienia
im wymaganej trwałości.
Materiały Krajowej Narady
Mostowej GDDKiA (www.
tarcopol.co.pl).

6. Zalecenia GDDP dotyczące

oceny jakości betonu in situ
w nowo budowanych kon-
strukcjach obiektów mosto-
wych. IBDiM, Filia Wrocław
– Żmigród 1998.

m o s t y

d i a g n o s t y k a

53

stężenie, dochodzi do szybkiej korozji stali zbrojeniowej
czy sprężającej. Maksymalne stężenie jonów chlorkowych
Cl

-

w betonie z punktu widzenia tej korozji wynosi (w sto-

sunku do masy cementu):
– w betonie skarbonatyzowanym – 0,1%,
– w betonie nieskarbonatyzowanym – 0,2% dla stali sprę-

żającej,

– w betonie nieskarbonatyzowanym – 0,4% dla stali zbro-

jeniowej.

Istota metody do oceny zawartości i rozkładu chlorków
w betonie polega na przeprowadzeniu bezpośrednio
na obiekcie ekstrakcji chemicznej pobranego z badane-
go elementu pyłu betonowego, za pomocą specjalnie
do tego celu opracowanego zestawu odczynników. Po-
bieranie pyłu betonowego z danej głębokości może być
wykonane za pomocą wiertarki lub szlifowania. Zwykle
przyjmuje się trzy głębokości pomiarowe:
– 0÷0,5 cm – warstwa przypowierzchniowa,
– 1÷3 cm – warstwa odpowiadająca otulinie prętów

zbrojeniowych,

– 4÷8 cm – warstwa odpowiadająca otulinie kabli spręża-

jących.

Ocenę realizuje się za pomocą specjalistycznego zestawu
pomiarowego. Z aktualnie dostępnych na rynku można
wymienić:
– „Aquamerck-Test” niemieckiej fi rmy Ombran,
– „Rapid Chlorid Test” duńskiej fi rmy Germann Instru-

ments.

7. Diagnostyka betonowych

konstrukcji mostowych metodą impact-echo (11)

Jest to nieniszcząca technika diagnostyczna, która
wykorzystuje w badaniach stwardniałego betonu
zjawiska towarzyszące rozchodzeniu się fal sprężystych
w ciele stałym. Jej zaletą jest szeroki wachlarz możliwości
badawczych, praktycznie niedostępnych w przypad-
ku innych technik diagnostycznych oraz możliwość
przeprowadzenia badań kontrolnych w krótkim czasie,
w praktycznie nieograniczonej liczbie punktów pomiaro-
wych. Niedogodnością metody natomiast jest zasto-
sowanie kosztownej, skomplikowanej aparatury, którą
może obsługiwać tylko wysoko wyspecjalizowana kadra
techniczna.
Istotą metody jest wykorzystanie zjawiska odbicia się
impulsowo wzbudzonej fali sprężystej od wewnętrznych
wad materiałowych oraz powierzchni rozdziału poszcze-
gólnych warstw ośrodka, w tym także jego powierzchni
zewnętrznej. Metoda jest bardzo czuła na występujące
w badanym elemencie ośrodki o różnej impedancji aku-
stycznej (iloczyn gęstości ośrodka i prędkości rozchodze-
nia się w nim fali sprężystej typu „P”, nazywanej także falą
pierwotną lub falą podłużną). Przykładowo impedancja
akustyczna wynosi:
– dla betonu: (8÷10) x 10

6

(kg/m

2

s),

– dla stali: 46 x 10

6

(kg/m

2

s),

– dla wody: 1,5 x 10

6

(kg/m

2

s),

– dla powietrza: 411 (kg/m

2

s),

co wskazuje, że metoda jest najbardziej czuła na wykry-
wanie w betonie wszelkich wypełnionych powietrzem lub
wodą pustek (wad ukrytych, dużych porów powietrznych
i wodnych, delaminacji) (rys. 6). Dodatkowo jest ona przy-
datna przy określaniu grubości betonowych elementów
płytowych, konstrukcji wielowarstwowych – dostępnych
jednostronnie (rys. 7), a także do oceny głębokości rys
powierzchniowych (rys. 8).
Głębokość położenia wady lub innej powierzchni rozdzia-
łu określana jest z prostego wzoru:

T = V

p

 ∆t/2

lub dzięki wykorzystaniu szybkiej transformaty Fouriera:

T = V

p

/2f

gdzie:

t – czas propagacji czoła fali na drodze powierzchnia –
wada – powierzchnia (s),
f – częstotliwość dominująca w poszczególnych sygna-
łach (Hz),
V

p

– prędkość rozchodzenia się fali typu „P” w betonie

(m/s).

Głębokość rysy powierzchniowej h

f

określa się ze wzo-

ru (8) (oznaczenia jak na rys. 8):





2

2

1

p

f

A

4

A

t

V

h





'

Spośród aktualnie dostępnych na rynku urządzeń po-
miarowych dla metody impact-echo na uwagę zasługuje
amerykański zestaw pomiarowy DOCter.

Podsumowanie

Z przeprowadzonych powyżej rozwiązań wynika, że stan
infrastruktury komunalnej w Polsce pozostawia wiele
do życzenia. Szacuje się, że około 20-30% obiektów mo-
stowych znajduje się w złym stanie technicznym i wyma-
ga remontu, modernizacji lub wzmocnienia.
Średnia ocena stanu technicznego obiektów mostowych
w skali 1:5 (1 – stan awaryjny, 5 –stan b. dobry) wynosi
w Polsce na drogach krajowych: dla mostów – 3,56,
dla wiaduktów – 3,72, dla estakad – 3,69, dla kładek dla
pieszych – 3,79.
Jak wynika z podanych przykładów, w Polsce stosowa-
nych jest już wiele metod i urządzeń do badań in situ
betonu w konstrukcjach inżynierskich, koniecznych
w diagnostyce. Metody te zostały znormalizowane głów-
nie w USA i krajach Unii Europejskiej. Powoli następuje
też przystosowanie ich do warunków polskich (Poli-
technika Wrocławska, Tarcopol, IBDiM), co daje nadzieję
na coraz lepszą jakość prac naprawczych i remontów
w mostownictwie.



7. Zalecenia GDDP dotyczące

oceny jakości betonu in situ
w istniejących konstruk-
cjach obiektów mostowych.
IBDiM Filia Wrocław – Żmi-
gród 1998.

8. Garbacz A.: Nieniszczące

badania betonopodobnych
kompozytów polimerowych
za pomocą fal sprężystych –
ocena skuteczności napraw.
Ofi cyna Wydawnicza Poli-
techniki Warszawskiej, War-
szawa 2007.

9. Carino N.J.: Nondestructive

test methods. Concrete Con-
struction Engineering Hand-
book (ed. E.G. Nawy). CRC
Press, 1999.

10. Moczko A.: Diagnostyka

konstrukcji betonowych –
„pull-off ”. „Budownictwo,
Technologie, Architektura”.
Wydawnictwo Polski Ce-
ment, z. 3/2002.

11. Moczko A.: Diagnosty-

ka konstrukcji betonowych
– impact-echo. „Budownic-
two, Technologie, Architek-
tura”. Wydawnictwo Polski
Cement, z. 1/2002.

12. Flaga K.: Diagnostyka, mo-

dernizacja i rewitalizacja
obiektów mostowych z be-
tonu. Księga Referatów LVI
Konferencji Naukowej KI-
LiW PAN i KN PZITB. Kielce
– Krynica, wrzesień 2010.