Zabezpieczenie
antykorozyjne
betonu
mgr inż. Jadwiga Wrzesińska ażną rolę we współpracy stali i betonu ma alkalicz- odpowiednich szczelnych betonów i napowietrzanie mie-
Wne środowisko betonu, stanowiące zabezpieczenie szanki betonowej. Ma ono na celu przerwanie ciągłości
antykorozyjne stali  czyli stal w alkalicznym środowisku porów występujących w betonie. Dzięki temu agresywne
betonu jest chroniona przed korozją dzięki pasywującej czynniki środowiskowe mają utrudniony dostęp do zbro-
warstwie, która powstaje na prętach zbrojeniowych. Ale jenia. Ponadto współczesne betony o niskim wskaz
niku
do czasu. Powolny proces korozji stali w betonie zachodzi w/c (na ogół mniejszym niż 0,55) są bardziej szczelne,
w następujący sposób: wskutek działania na beton i wnikania co też spowalnia procesy degradacji. Drugim sposobem
w głąb betonu (systemem połączonych porów, w wyniku ochrony betonu jest stosowanie odpowiednich rozwiązań
czynników środowiskowych) wody i rozpuszczonych w niej konstrukcyjnych - tzw. ochrona konstrukcyjna. Są to takie
soli (szczególnie tych z zimowego utrzymania dróg) oraz rozwiązania geometrii obiektu, aby woda miała utrudnio-
wnikania do betonu dwutlenku węgla beton ulega karbona- ny dostęp, np. do dz
wigarów, poprzez przesunięcie ich
Beton, szczegól-
tyzacji, czyli obniża się jego pH, oraz niszczona jest warstwa dalej pod płytę (czyli wydłużenie wsporników), stosowa-
nie zbrojony, jest
pasywująca na stali. Rozpoczyna się proces korozji zbroje- nie kapinosów, wykonywanie gzymsów z materiałów bar-
bardzo dobrym
nia. Początkowo na konstrukcji nie widać żadnych śladów dziej odpornych na degradację, np. z polimerobetonów,
materiałem
korozji. Po pewnym czasie pojawiają się pierwsze mokre czy wreszcie odpowiednie zagłębienie prętów w betonie,
konstrukcyjnym.
plamy, stalaktyty (fot. 1), rdzawe plamy (fot. 2) na powierzch- czyli odpowiednią otulinę. I wreszcie ostatnie rozwiąza-
niach betonowych konstrukcji (najszybciej jest to widoczne nie  zastosowanie ochrony powierzchniowej w postaci
Świetnie
na spodzie konstrukcji płyt). Na prętach zbrojeniowych impregnacji, hydrofobizacji lub powłok ochronnych.
sprawdza się
tworzą się ogniwa korozyjne, stal koroduje - produkty korozji Hydrofobizacja polega na pokryciu powierzchni betonu
w mostach.
mają większą objętość niż stal, z której się tworzą, i powoli preparatem hydrofobizującym, w wyniku czego po-
Naprężenia
rozsadzają beton. Na konstrukcji pojawiają się pierwsze rysy wierzchni betonu nadaje się cechy niezwilżalności. Woda
ściskające
(wzdłuż prętów zbrojeniowych). Rysy te sięgają aż do zbroje- wylana na powierzchni perli się (fot. 6). W ten sposób
w konstrukcji
nia. Dzięki nim woda, sole i dwutlenek węgla nie mają żadnej ograniczamy dostęp wody do betonu. Beton hydrofobi-
przenosi beton, przeszkody (w postaci otuliny betonowej) i szybko docierają zowany ma ciemniejszy odcień niż beton niepokryty żad-
do zbrojenia. Zjawiska korozyjne zachodzą coraz szybciej, nym preparatem i z tego powodu hydrofobizacja bywa
rozciągając
większa ilość produktów korozji zaczyna szybciej rozsadzać niechętnie stosowana, ponieważ trudno ocenić wizualnie,
stal. Dobra
beton. Fragmenty otuliny betonowej zaczynają odpadać czy była zastosowana, czy też nie.
współpraca
i uwidaczniają się na wierzchu skorodowane pręty (fot. 3, 5). Drugi rodzaj zabezpieczenia powierzchniowego to impre-
betonu i stali
Z czasem zjawisko to obejmuje coraz większe obszary. Pręty gnacja. Preparat impregnujący wnika w przypowierzch-
wynika przede
korodują na wskroś i to, co widzimy, to już tylko  rdza (fot. 4). niową warstwę betonu, zjawisko perlenia się wody
wszystkim
Brak w przekroju prętów stali, która zdolna byłaby przenosić na powierzchni zaimpregnowanej nie jest tak widoczne
ze zbliżonych jakiekolwiek siły. Jeżeli ten stan obejmuje znaczne po- jak w wypadku hydrofobizacji. Ale możliwe są też pewne
wierzchnie, grozi to awarią konstrukcji. Zjawiska te możemy dodatkowe właściwości zaimpregnowanego betonu, np.
współczynników
powszechnie obserwować na starszych obiektach mosto- wzmocnienie warstwy przypowierzchniowej, większa
liniowej rozsze-
wych. Obiekty te wymagają natychmiastowej naprawy. odporność na uderzenie niż w wypadku betonu nieza-
rzalności ter-
Interwencja musi mieć miejsce w odpowiednim momencie, bezpieczonego itp.
micznej betonu
zanim korozja obejmie większą część przekroju zbrojenia. I wreszcie ostatnia możliwość - powłoki ochronne. Mogą
i stali. Dla betonu
Jeżeli remont zostanie przełożony na póz
niej, zakres naprawy mieć przeróżne właściwości, w zależności od przewidywa-
wynosi on
i jej koszt zwiększą się znacznie, ponieważ oprócz reprofilacji nych zastosowań. Te stosowane na mostach są na ogół:
będzie trzeba uzupełnić w konstrukcji brakujące pręty. - paroprzepuszczalne (umożliwiają swobodną dyfuzję
1 x 10-5/K, a dla
Należy tu powiedzieć, że samo zjawisko karbonatyzacji pary wodnej z betonu lub ograniczają ją w nieznacz-
stali 1,2 x 10-5/K.
betonu powoduje jego uszczelnienie i jest korzystne dla nym stopniu),
konstrukcji betonowych pozbawionych stali. Uszczelniony - stanowią barierę lub ograniczenie dla wnikających
produktami reakcji chemicznych beton wykazuje większą w głąb konstrukcji wody i dwutlenku węgla,
wytrzymałość w strefach przypowierzchniowych, a w be- - są lub powinny być odporne na UV,
tonie zbrojonym uszczelnienie betonu nieco opóz
nia pro- - są dobrze przyczepne do betonu (cecha ta jest określa-
ces wnikania wody, soli i CO2 w głąb, ale nie jest w stanie na wytrzymałością na odrywanie mierzoną testem
tego procesu zatrzymać. pulloff i jest różna w zależności od tego, czy powłoka
jest sztywna, czy elastyczna),
- mogą być sztywne  jakiekolwiek rysy powstające
w betonie uwidaczniają się na powłoce (cecha pożą-
Czy można zapobiec
dana, gdy pokrywamy powłoką elementy z betonu
degradacji betonu
sprężonego, w których zarysowania betonu są nie-
i jak to zrobić?
dopuszczalne) lub elastyczne  powłoka może prze-
Oczywiście procesy degradacji betonu można znacznie prężyć rysy o rozwartości nawet do 0,6 mm (zależnie
40 opóz
nić. Pierwszym rozwiązaniem jest zastosowanie od systemu i grubości),
most y mat eri ał y i t echnol ogi e
Fot. 2. Rdzawe wykwity na powierzchni gzymsów powstałe wskutek
Fot. 3. Skorodowane pręty zbrojeniowe płyty mostowej widoczne
Fot. 1. Stalaktyty na spodzie płyty mostowej spowodowane przeciekającą
wypłukiwania produktów korozji prętów stalowych na powierzchni betonowej
wskutek odspojenia się otuliny betonowej
wodą
Lp. Właściwość użytkowa Metoda badania Wymaganie
Ubytek masy elementu pokrytego impregnatem hydrofobizującym może nastąpić nie
1. Ubytek masy po zamrażaniu-odmrażaniu w obecności soli PN-EN 13581 wcześniej niż po 20 cyklach póz
niej niż dla próbki kontrolnej niepokrytej impregnatem
hydrofobizującym
Głębokość impregnacji na próbce sześciennej o boku 100 mm, Głębokość penetracji mierzy się Klasa I głębokość < 10 mm
2.
wykonanej z betonu C(0,70) zgodnie z PN-EN 1766 dokładnością do 0,5 mm wg PN-EN 14630 Klasa II głębokość e" 10 mm
Nasiąkliwość wodą Nasiąkliwość < 7,5 % w porównaniu z próbką niehydrofobizowaną
3. PN-EN 13580
Odporność na alkalia Nasiąkliwość po zanurzeniu w roztw. alkaliów < 10%
Klasa I wsp. wysychania > 30%
4. Współczynnik wysychania PN-EN 13579
Klasa II wsp. wysychania > 10%
Dyfuzja jonów chlorkowych
5. Jeżeli absorpcja kapilarna wody wynosi < 0,01 kg/m2 � h0,5, Odpowiednio do norm krajowych Brak norm krajowych*
dyfuzja jonów chlorkowych nie zachodzi
Tab. 1. Właściwości użytkowe powierzchni betonowych pokrytych preparatem hydrofobizującym (zastosowanie na obiektach mostowych)
*przypis autorki
Lp. Właściwość użytkowa Metoda badania Wymaganie
Odporność na ścieranie testem Tabera, mierzona na 10 mm pla- Koło ścierające H22/1000 obrotów/obciążenie 1000 g.
1. strze pobranym z zaimpregnowanej próbki sześciennej o boku PN-EN ISO 5470-1 Co najmniej 30% poprawa ścieralności w porównaniu z próbką niezaimpregnowaną.
100 mm z betonu C(0,70) wg PN-EN 1766 Dopuszczone inne metody badania
Klasa I:
sD < 5 m przepuszczalne
Klasa II:
2. Przepuszczalność pary wodnej PN-EN ISO 7783-1, 2
5m d" sD < 50 m
Klasa III:
sD > 50 m szczelne dla pary wodnej
3. Absorpcja kapilarna i przepuszczalność wody PN-EN 1062-3 w < 0,1 kg/m2 � h0,5
Cyklom poddawana jest ta sama próbka, jako pierwsze wykonuje się cykle burza-
deszcz.
Przyczepność po badaniu kompatybilności cieplnej. Po cyklach:
Podłoże odniesienia C(0,70) wg PN-EN 1766. - brak pęcherzy i odspojeń,
4. Dla zastosowań zewnętrznych z działaniem soli odladzających. - badanie przyczepności przy odrywaniu:
PN-EN 13687-1
Cykle zamrażania-odmrażania z zanurzeniem w roztworze soli odla- na pow. pionowej średnio > 0,8 (0,5) MPa,
dzającej 20 razy oraz cykle burza-deszcz (szok termiczny) 10 razy na pow. poziomej bez obc. mechanicznego > 1,0 (0,7) MPa,
PN-EN 13687-2
na pow. poziomej obc. mechanicznie > 1,5 (1,0) MPa.
W nawiasie podana minimalna wartość odczytu
Odporność na działanie odpowiednich środowisk powinna odpowiadać odporności
5. Odporność chemiczna PN-EN ISO 2812-1
zdefiniowanej w EN 206-1 po 30 dniach działania  brak widocznych uszkodzeń
Brak rys i odspojeń po uderzeniach:
Klasa I:
odporność e" 4 Nm
Odporność na uderzenia mierzona na zaimpregnowanych próbkach
6. PN-EN ISO 6272-1 Klasa II:
wykonanych z betonu MC (0,40) wg PN-EN 1766
odporność e" 10 Nm
Klasa III:
odporność e" 20 Nm
Na pow. pionowej średnio > 0,8 (0,5) MPa,
Przyczepność przy odrywaniu na podłożu odniesienia C (0,70)
na pow. poziomej bez obc. mechanicznego > 1,0 (0,7) MPa,
7. wg PN-EN 1766, pielęgnacja przez 7 dni w warunkach normalnych, PN-EN 1542
na pow. poziomej obc. mechanicznie > 1,5 (1,0) MPa.
starzenie przez 7 dni w temperaturze 70�C
W nawiasie podana minimalna wartość odczytu
Klasa III odporność e" 55 jedn. przy badaniu na mokro (powierzchnie zewnętrzne)
8. Odporność na poślizg PN-EN 13036-4
Dopuszczalne przepisy krajowe
Głębokość impregnacji na próbce sześciennej o boku 100 mm, Głębokość penetracji mierzy się z do-
9. e" 5 mm
wykonanej z betonu C(0,70) zgodnie z PN-EN 1766 kładnością do 0,5 mm wg pr EN 14630
Dyfuzja jonów chlorkowych
10. Jeżeli absorpcja kapilarna wody wynosi <0,01 kg/m2 � h0,5, Odpowiednio do norm krajowych Brak norm krajowych*
dyfuzja jonów chlorkowych nie zachodzi
Tab. 2. Właściwości użytkowe powierzchni betonowych pokrytych preparatem impregnującym (zastosowanie na obiektach mostowych)
*przypis autorki 41
fot. J. Wrzesińska
fot. J. Wrzesińska
Lp. Właściwość użytkowa Metoda badania Wymaganie
Skurcz liniowy
1. PN-EN 12617-1 d" 0,3 %
Tylko dla systemów sztywnych o grubości e" 3 mm
2. Współczynnik rozszerzalności cieplnej dla powłok o grubości > 1 mm PN-EN 1770 Systemy sztywne do zastosowań zewnętrznych ąT d" 30 � 10-6 K-1
Ubytek masy mniejszy niż 3000 mg przy zastosowaniu koła ścierającego H22/1000 obrotów/
3. Odporność na ścieranie testem Tabera (dla izolacjo-nawierzchni) PN-EN ISO 5470-1 obciążenie 1000 g
Dopuszczone inne metody badania
Badanie przyczepności powłok metodą nacinania powłoki nałożonej
na beton MC (0,40) wg PN-EN 1766.
PN-EN ISO 2409
Dotyczy tylko powłok gładkich o grubości do 0,5 mm w stanie
4. Szerokość nacięcia Wartość nacięcia poprzecznego d" GT2
suchym. Badanie wykonywane jako dodatkowe do badania przyczep-
4 mm
ności na odrywanie. Na budowie można wykonywać jedynie badanie
przyczepności przez odrywanie
5. Przepuszczalność CO2 PN-EN 1062-6 sD > 50 m
Klasa I sD< 5 m przepuszczalne
6. Przepuszczalność pary wodnej PN-EN ISO 7783-1, 2 Klasa II 5m d" sD < 50 m
Klasa III sD > 50 m szczelne dla pary wodnej
7. Absorpcja kapilarna i przepuszczalność wody PN-EN 1062-3 w < 0,1 kg / m2 � h0,5
Cyklom poddawana jest ta sama próbka, jako pierwsze wykonuje się cykle burza-deszcz.
Po cyklach:
Przyczepność po badaniu kompatybilności cieplnej. - brak pęcherzy i odspojeń,
Dla zastosowań zewnętrznych - badanie przyczepności przy odrywaniu, średnio:
z zastosowaniem soli odladzających. PN-EN 13687-1 systemy ze zdolnością mostkowania rys lub elastyczne:
8. Cykle zamrażania-odmrażania z zanurzeniem w roztworze soli odladzającej - bez obciążenia ruchem e" 0,8 (0,5) MPa,
50 razy i cykle burza-deszcz (szok termiczny) 10 razy. PN-EN 13687-2 - obciążone ruchem e" 1,5 (1,0) MPa,
Dla zastosowań bez soli odladzającej. systemy sztywne*:
Cykle cieplne bez działania soli odladzającej 20 razy - bez obciążenia ruchem e" 1,0 MPa (0,7),
PN-EN 13687-3 - obciążone ruchem e" 2,0 (1,5) MPa.
W nawiasie podana minimalna wartość odczytu
Odporność na działanie odpowiednich środowisk powinna odpowiadać odporności zdefiniowanej
9. Odporność chemiczna (dla zastosowań specjalnych) PN-EN ISO 2812-1
w EN 206-1 po 30 dniach działania  brak widocznych uszkodzeń
Odporność na silną agresję chemiczną:
Klasa I: 3 d bez nacisku PN-EN 13529 Zmniejszenie twardości o mniej niż 50% przy pomiarze metodą Bucholza EN ISO 2815 lub metodą
10.
Klasa II: 28 d bez nacisku Shore'a EN ISO 868, 24 h po wyjęciu powłoki z cieczy badawczej
Klasa III: 28 d z naciskiem (dla zastosowań specjalnych)
Zdolność mostkowania rys po przechowywaniu zgodnie z PN-EN 1062-11
11. p. 4.1  7 dni w temp. 70�C dla systemów żywicznych PN-EN 1062-7 Wymagane klasy i warunki zgodne z tab. 6, 7 PN-EN 1504-2
p. 4.2  promieniowanie UV i zawilgocenie dla systemów dyspersyjnych
Brak rys i odspojeń po uderzeniach:
Odporność na uderzenia mierzona na pokrytych powłoką próbkach
Klasa I odporność e" 4 Nm
12. wykonanych z betonu MC (0,40) wg PN-EN 1766 (dla powłok na podporach PN-EN ISO 6272-1
Klasa II odporność e" 10 Nm
nurtowych lub podporach wiaduktów drogowych lub autostradowych)
Klasa III odporność e" 20 Nm
średnio:
systemy ze zdolnością mostkowania rys lub elastyczne:
Przyczepność przy odrywaniu na podłożu odniesienia MC (0,40)
- bez obciążenia ruchem e" 0,8 (0,5) MPa,
wg PN-EN 1766, pielęgnacja:
- obciążone ruchem e"1,5 (1,0) MPa,
13. - przez 28 dni w wypadku systemów jednoskładnikowych, zawierających PN-EN 1542
systemy sztywne*:
cement i PCC,
- bez obciążenia ruchem e" 1,0 (0,7) MPa,
- przez 7 dni w wypadku systemów żywicznych
- obciążone ruchem e" 2,0 (1,5) MPa.
W nawiasie podana minimalna wartość odczytu
Klasa III odporność e" 55 jednostek przy badaniu na mokro (powierzchnie zewnętrzne).
14. Odporność na poślizg (dla izolacjo-nawierzchni) PN-EN 13036-4
Dopuszczalne przepisy krajowe
Po 2000 h starzenia:
Sztuczne starzenie zgodnie z PN-EN 1062-11:2002 p. 4.2 promienie UV brak pęcherzy wg PN-EN ISO 4628-2
15. i zawilgocenie  tylko dla zastosowań zewnętrznych. PN-EN 1062-11 brak rys wg PN-EN ISO 4628-4
Badać tylko barwę białą i RAL 7030 brak złuszczeń wg PN-EN ISO 4628-5
Nieznaczna zmiana barwy, utrata połysku lub kredowanie może być dopuszczalne, ale należy to opisać
Po obciążeniu:
brak pęcherzy wg PN-EN ISO 4628-2
brak rys wg PN-EN ISO 4628-4
Przyczepność do mokrego betonu na podłożu MC (0,40) (jeżeli istnieje
16. PN-EN 13578 brak złuszczeń wg PN-EN ISO 4628-5
konieczność układania powłok na wilgotnym podłożu)
Przyczepność przy odrywaniu e" 1,5 N/mm2, w ponad 50% przypadków zniszczenie
powinno nastąpić w betonie.
Badanie dla powłok stosowanych na świeżym lub mokrym betonie
Dyfuzja jonów chlorkowych
Odpowiednio
17. Jeżeli absorpcja kapilarna wody wynosi <0,01 kg/m2 � h0,5, dyfuzja jonów Brak norm krajowych**
do norm krajowych
chlorkowych nie zachodzi
Tab. 3. Właściwości użytkowe powierzchni betonowych pokrytych powłoką lub systemem powłokowym (zastosowanie na obiektach mostowych). Producent musi podać zalecaną grubość
powłoki po wyschnięciu lub utwardzeniu, dla której uzyskuje się wyspecyfikowane powyżej wartości właściwości
* systemy sztywne powłoki o twardości D e" 60 zgodnie z PN-EN ISO 868
42 **przypis autorki
most y mat eri ał y i t echnol ogi e
4. 5. 6.
7a. 7b.
- mogą poprawić odporność konstrukcji na uderzenia harmonizacji, polskie przepisy sprzeczne z normą zharmo- Fot. 4. Całkowicie przekorodowane pręty
zbrojeniowe w płycie żelbetowej
(szczególnie przydatna właściwość dla zabezpieczenia nizowaną powinny być wycofane. Instytuty nie mogą już
Fot. 5. Korozja zbrojenia słupów mostu
powłokami podpór nurtowych lub podpór wiaduktów wydawać aprobat technicznych na te wyroby (a jedynie
łukowego z jazdą dołem
drogowych i autostradowych), rekomendacje techniczne, niemające żadnej mocy praw-
Fot. 6. Perlenie się wody na powierzchni
- mogą być odporne na zabrudzenia i graffiti lub brud nej). Z faktu harmonizacji normy PN-EN1504-2 wynika
betonu zabezpieczonego preparatem
i rysunki graffiti są z nich łatwo usuwalne (wodą, wodą możliwość znakowania tego typu wyrobów oznakowa-
hydrofobizującym
pod ciśnieniem lub dedykowanymi środkami chemicz- niem CE, gdy w ocenie zgodności brała udział jednostka
Fot. 7. Efekty estetyczne zastosowania
nymi). notyfikowana. Producent może także oznakować swój
powłok ochronnych na betonie
Dodatkowo powłoki ochronne, stosowane na beton wyrób znakiem B  budowlane (w Polsce nie ma obowiąz-
na chodnikach jako tzw. izolacjo-nawierzchnie, muszą być: ku znakowania wyrobów zgodnych z normami zharmo-
- odporne na ścieranie, nizowanymi znakiem CE)  wtedy w ocenie zgodności
- odporne na poślizg, może wziąć udział jednostka akredytowana. Systemy po-
- wodoszczelne. wierzchniowej ochrony betonu podlegają ocenie zgod-
Dla zastosowań specjalnych powłoki na beton mogą ności w systemie 2+, co oznacza, że producent, przed
charakteryzować się również podwyższoną odpornością wydaniem deklaracji zgodności, oznakowaniem wyrobu
na niektóre substancje chemiczne. i wprowadzeniem wyrobu do obrotu i stosowania, musi
Niebagatelną cechą obecnie oferowanych na rynku i sto- uzyskać certyfikat Zakładowej Kontroli Produkcji (ZKP).
sowanych powłok ochronnych jest szeroka gama kolorów, Wyroby wprowadzone do obrotu i stosowania bez prze-
pozwalająca uzyskać na obiektach mostowych dodatko- prowadzenia oceny zgodności i uzyskania certyfikatu ZKP
we efekty plastyczne (fot. 7) . są wprowadzone nieprawnie. Ich producenci narażają się
Dobór ochrony materiałowej zależy przede wszystkim na wysokie kary ze strony organów kontrolnych nadzoru
od czynników korozyjnych środowiska, w którym znajduje budowlanego za bezprawne działania.
się obiekt, oraz od jakości betonu konstrukcji i efektu Konieczność posiadania certyfikatów ZKP dotyczy
ochronnego, jaki chcemy uzyskać. również wyrobów ochrony powierzchniowej, dla których
Powłoki ochronne na betonie są objęte normą zharmoni- dokumentem odniesienia jest nadal aprobata techniczna.
zowaną PN-EN 1504-2:2006 Wyroby i systemy do ochrony Informacja ta jest na ogół zapisana w aprobacie technicz-
i napraw konstrukcji betonowych. Definicje, wymagania, nej na dany wyrób w p. 5.1 (aprobaty ITB i IBDiM).
sterowanie jakością i ocena zgodności. Część 2: Systemy Najważniejsze właściwości użytkowe systemów ochrony
ochrony powierzchniowej betonu. Niektóre z oferowanych powierzchniowej, zgodnie z normą PN-EN 1504-2, które
na rynku wyrobów posiadają jeszcze aktualne aprobaty mogą być stosowane na obiektach mostowych, zestawio-
techniczne. Od 1 stycznia 2009 r., czyli od daty pełnej no w tabelach 1-3. q� 43
fot. J. Wrzesińska