Renesans żelbetowych
wbijanych pali
prefabrykowanych
Produkcja prefabrykatów pali
mgr inż. Kinga Jędrzejek becnie w Polsce w największym zakresie stosowane Do produkcji prefabrykatów palowych stosuje się obecnie
KPB Kutno Spółka z o.o.
Osą żelbetowe pale prefabrykowane o przekroju kwa- w Polsce beton klasy C40/50 lub wyższej, o stosun-
dr inż. Dariusz Sobala
dratowym i wymiarach boku 250 mm, 300 mm i 400 mm. ku w/c d" 0,40 i zawartości cementu min. 420 kg/m3.
Politechnika Rzeszowska,
Długość produkowanych prefabrykatów zależy od: Ze względu na wymagania rozporządzenia (3) do prze-
Pracownia Projektowa Aarsleff Sp. z o.o.
 możliwości produkcyjnych wytwórni  długości posia- mysłowej produkcji prefabrykatów palowych stosowane
danych form, udz
wigu stosowanych środków transpor- są kruszywa łamane, wysoko odporne na zamrażanie
towych (np. suwnic) itp.; i rozmrażanie (grysy bazaltowe lub granitowe), których
 obowiązujących przepisów w zakresie skrajni transpor- stopień reaktywności alkalicznej wynosi  0 . Maksymalna
towej drogowej lub/i kolejowej (w Polsce najbardziej zawartość chlorków w betonie nie powinna przekraczać
efektywnym środkiem transportu pali jest transport 0,2%. W procesie produkcji zapewniana jest też ochrona
Artykuł stanowi samochodowy, a obowiązujące przepisy powodują, świeżo zaformowanego betonu przed wysychaniem
że ekonomicznie jest transportowanie pojedynczych (rozformowanie prefabrykatów palowych może nastąpić
kontynuacjÄ™
prefabrykatów o długości do 14 m); najwcześniej po 16 godzinach i po uzyskaniu przez beton
cyklu poświęco-
 możliwości technicznych kafarów stosowanych przez wytrzymałości co najmniej 25 MPa).
nego technologii
wykonawców  większość kafarów w typowych warun- Spełnienie powyższych warunków oraz zapewnienie
współczesnych
kach umożliwia wbijanie pali o długości do 18 (21) m. otuliny minimalnej 40 mm pozwalają na stosowanie pro-
żelbetowych
Decyduje zazwyczaj warunek najostrzejszy, zatem dukowanych prefabrykatów w warunkach odpowiadają-
wbijanych pali
prefabrykaty sÄ… zwykle produkowane i dostarczane cych klasom ekspozycji: X0, XC1-XC4, XS1-XS3, XD1-XD3,
na budowę w odcinkach o długości do 14 m. Długość XF1, XA1.
prefabryko-
prefabrykatu nie stanowi jednak górnego ograniczenia W przypadku klasy ekspozycji:
wanych, zapo-
dla długości pali, o której decydują przewidywane ob-  XA2 lub XA3 (silna agresywność chemiczna), spowo-
czÄ…tkowanego
ciążenia i warunki gruntowe. W przypadku koniecznosci dowanej ponadnormatywną zawartością SO42 należy
tekstem
wykorzystania pali prefabrykowanych o długości prze- do produkcji prefabrykatów zastosować cement o wy-
zamieszczonym
kraczającej 14 m stosuje się pale segmentowe łączone sokiej odporności na siarczany;
w  Mostach
za pomocą różnego typu złączy palowych (w Polsce  XF2, XF3 lub XF4 należy zastosować domieszki napo-
nr 4/2009. Projek- wbijano już żelbetowe pale prefabrykowane o długości wietrzające do mieszanki betonowej.
całkowitej 45 m). W przypadku szczególnych wymagań istnieje możliwość
towanie, dobór
Powierzchnia zbrojenia głównego produkowanych prefa- dalszej modyfikacji procesu produkcyjnego prefabryka-
materiałów,
brykatów zależy od wymagań: tów lub uzupełnienie go o kolejne zabiegi technologiczne
produkcja oraz
 technologicznych  związanych z produkcją pali, spełniające wymagania indywidualnej dokumentacji
kontrola procesu
tj. z wyciÄ…ganiem prefabrykatu z formy, transportem projektowej.
produkcji
wewnętrznym i po drogach publicznych, składowa-
prefabrykatów
niem w wytwórni i na budowie, podnoszeniem do kafa-
Technologia wytwarzania
pali żelbetowych ra oraz wbijaniem;
prefabrykatów palowych
 projektowych  zwiÄ…zanych z pracÄ… pala w gruncie
opierajÄ… siÄ™
w docelowym lub przejściowym układzie konstrukcyj- i wyposażenie wytwórni
na wytycznych
nym obiektu. Profesjonalne podejście do prefabrykacji wymaga stoso-
zawartych
Wyższe wymagania decydują o rzeczywistym zbrojeniu wania urządzeń, form i rozwiązań technicznych zapew-
w aktualnych
pala. Warto w tym miejscu podkreślić, że w większości niających produkcję w sposób masowy i powtarzalny.
normach
przypadków dycydujące są wymagania technologiczne. Konstrukcja form musi zapewniać stabilność wymiarów
i obowiÄ…zujÄ…cych
oraz gwarantować zachowanie optymalnej tempera-
rozporządze- tury i warunków wilgotnościowych dla dojrzewających
Trwałość prefabrykowanych
prefabrykatów. Składy kruszyw powinny być zadaszone,
niach, np. (3).
pali żelbetowych a kruszywa w okresie zimowym podgrzewane.
Przemysłowy charakter produkcji współczesnych prefa- Najważniejszym elementem wytwórni jest węzeł beto-
brykatów palowych powoduje konieczność stosowania niarski. Poszczególne jego elementy muszą zapewniać
wyskokiej jakości materiałów i rozwiązań konstrukcyjnych, pełną integralność oraz niezawodność systemu wytwa-
zapewniających produkowanym elementom szeroki rzania mieszanki betonowej. Aby uzyskać mieszankę
zakres możliwych zastosowań. Optymalny dobór materia- betonową wysokiej jakości, należy m.in.:
łów do produkcji prefabrykatów palowych oraz techno-  prowadzić ciągły monitoring wilgotności kruszyw (bez-
logia ich wytwarzania muszą gwarantować spełnienie warunkowo piasku, przy użyciu sond ultradz
więko-
wymagań normowych w zakresie trwałości w różnorod- wych), co umożliwia precyzyjne dozowanie właściwej
16 nych warunkach gruntowych. ilości wody zarobowej;
most y mat eri ał y i t echnol ogi e
Rys. 1. Schemat powiązań PN-EN 12794 z innymi normami dotyczącymi materiałów, badań i projektowania Rys. 2. Podstawowe typy zbrojenia prefabrykowanych pali
3.
1.
Fot. 1. ZÅ‚Ä…cza mechaniczne pali
 kontrolować ustalony stosunek w/c przez zastosowanie
Fot. 2. Węzeł betoniarski
w mieszalniku sondy mikrofalowej;
Fot. 3. Automatyczne sterowanie
 stosować wagowe dozowanie wody;
2. produkcjÄ… mieszanki betonowej
 stosować wagi nieautomatyczne, elektroniczne, z prze-
twornikiem siły.
Proces prefabrykacji
Prefabrykaty pali żelbetowych powinny być wytwarzane
Nowoczesne metody
w wytwórniach stałych, ze względu na stawiane im wyso-
produkcji klatek zbrojeniowych kie wymagania jakościowe.
Masowa, seryjna produkcja prefabrykatów powoduje Proces produkcyjny składa się z następujących etapów
konieczność automatyzacji elementów procesu pro- (na przykładzie KPB Kutno):
dukcyjnego. W produkcji prefabrykatów pali najczęściej  przygotowanie prętów i formowanie szkieletu zbroje-
automatyzacji poddaje się najbardziej czasochłonny i ge- niowego metodą automatyczną lub ręczną, jeśli takie
nerujący najwięcej wad jakościowych proces wytwarzania są wymagania projektu,
klatek zbrojeniowych. Dzięki temu uzyskujemy:  przygotowanie form poprzez oczyszczenie z pozostało-
 wyższą jakość, powtarzalność i dokładność wykonania; ści betonu i naniesienie środka antyadhezyjnego za po-
 poprawę parametrów technicznych i technologicznych; mocą urządzeń natryskowo-rozpylających, w celu uzy-
 eliminację przypadkowych błędów wykonawczych. skania cienkiej i równomiernie rozłożonej warstwy,
Konstrukcja automatu zbrojarskiego powinna umożliwiać  montaż zbrojenia i elementów dystansowych w for-
realizację wszystkich etapów technologicznych: mach (w przypadku zbrojeń wykonywanych automa-
 wbudowanie w wytwarzany szkielet wymaganej w pro- tycznie wkładki dystansowe nakładane są również auto-
jekcie liczby prętów głównych; matycznie),
 prostowanie prętów;  ewentualnie montaż złączy palowych  należy je umie-
 uformowanie i przymocowanie spirali; ścić w koszu zbrojeniowym, po czym włożyć do formy
 docięcie klatki na określony wymiar; z zastosowaniem precyzyjnej blokady zapewniającej
 założenie wkładek dystansowych. prostopadłość blachy czołowej złącza i osi pala,
Dzięki wykorzystaniu zaawansowanego technologicznie  wytworzenie i transport mieszanki betonowej  mie-
procesu produkcji klatek zbrojeniowych, możliwe jest szankę betonową należy przetransportować do hali
zmniejszenie nakładu robocizny, zwiększenie wydajno- produkcyjnej w sposób uniemożliwiający rozsegrego-
ści i poprawienie jakości wykonywanych zbrojeń, przy wanie składników, podać z pojemnika podwieszonego
jednoczesnym zmniejszeniu kosztów ich wytworzenia. nad formą i zagęścić wibratorem buławowym pogrążal-
Na podstawie wieloletnich doświadczeń wytwórni KPB nym (nie dotyczy mieszanek samozagęszczających się),
Kutno można stwierdzić, że optymalne jest zastosowanie  pielęgnacja prefabrykatów w formach przez stosowanie
prętów żebrowanych o średnicy 12 mm ze stali o granicy plandek hydroizolacyjnych zapobiegających odparowa-
plastyczności f = 500 MPa (np. B500SP, BSt500 S, BSt500 niu wody z betonu,
yk
WR) na zbrojenie główne, natomiast na strzemiona  stali  wyciąganie (z użyciem zawiesia belkowego) prefabryka-
gładkiej o średnicy 5 mm i granicy plastyczności tów z form, których ścianki boczne są wcześniej rozchy-
f = 500 MPa (np. BSt500G). lane hydraulicznie, 17
yk
5.
4.
Fot. 4. Dozowanie określonej liczby prętów
Fot. 5. Docinanie zbrojenia na określony
wymiar
Fot. 6. Wkładki dystansowe
Fot. 7. Gotowy szkielet zbrojeniowy
Fot. 8. Montaż zbrojenia w formach
Fot. 9. Układanie betonu
Fot. 10. Zapewnienie odpowiednich
warunków wilgotnościowo-
cieplnych
7.
6.
8. 9. 10.
 transport i składowanie prefabrykatów w magazynie czonych w odległości 0,23 L od końców pala, co zapewnia
wyrobów gotowych przy użyciu specjalnie przystoso- korzystny rozkład momentów zginających. Długość
wanych samochodowych zestawów transportowych przekładek powinna być o 0,05 m większa od szerokości
i suwnic. stosu pali. Prefabrykaty palowe powinny być składowane
na stabilnym, wyrównanym lub utwardzonym podłożu.
Na placu budowy pale najlepiej składować w jednej war-
Sposób transportu
stwie, na pryzmach uformowanych z gruntu.
oraz składowania elementów
Prefabrykaty palowe mogą być przewożone środkami
Systemy zarządzania jakością
transportu dostosowanymi do długości przewożonych
pali, po ich odpowiednim zabezpieczeniu przed prze-  prefabrykaty palowe
sunięciem lub uszkodzeniem. Dopuszcza się układanie Wartością dodaną do prefabrykatów palowych produko-
maksymalnie dwóch warstw pali, z zastosowaniem prze- wanych w nowoczesnym zakładzie prefabrykacji jest ich
kładek drewnianych o wymiarach 0,1 m x 0,1 m pomiędzy wysoka jakość. Współczesna wytwórnia powinna stoso-
warstwami prefabrykatów. Dwie przekładki drewniane wać procedury mające na celu zagwarantowanie najwyż-
powinny być usytuowane w odległości 0,23 L od końców szej jakości procesu produkcji pali i wyrobu końcowego.
pala (gdzie L oznacza długość całkowitą pala). W czasie
transportu należy zapewnić równomierne obciążenie System Zarządzania Jakością ISO 9001
naczepy i zabezpieczenie przewożonych prefabrykatów Głównym celem działalności zakładu przemysłowego
przed przesunięciem. wytwarzającego prefabrykaty jest spełnienie wymagań
Podczas rozładunku prefabrykatów należy stosować i potrzeb klientów, poprzez zapewnienie wysokiej jakości
odpowiednie zawiesia transportowe przystosowane i powtarzalności wytwarzanych wyrobów. Sprawnie
do ciężarów przemieszczanych pali. Długość zawiesia działający system zarządzania jakością ISO 9001 daje
transportowego musi zapewniać uzyskanie pomiędzy pewność, że produkcja poddawana jest ciągłemu nadzo-
osiÄ… pala a ciÄ™gnem kÄ…ta o wartoÅ›ci co najmniej 60°. rowi. Wytwórnia zajmujÄ…ca siÄ™ produkcjÄ… prefabrykatów
Gotowe elementy składuje się w stosach na dwóch pod- żelbetowych powinna działać zgodnie z ISO 9001, czego
18 kładkach drewnianych o wymiarach 0,1 x 0,1 m, umiesz- formalnym potwierdzeniem jest uzyskanie certyfikatu ISO
most y mat eri ał y i t echnol ogi e
11. 12.
Fot. 11. Rozformowanie prefabrykatów
palowych
Fot. 12. Sposób przenoszenia pala
fundamentowego za pomocÄ…
zawiesia transportowego
Fot. 13. Oznakowanie pali
Fot. 14. Próba rozciągania stali
zbrojeniowej
Fot. 15. Badanie wytrzymałości betonu
14. na ściskanie
13.
15.
9001:2008. Po wdrożeniu systemu zarządzania jakością
wytwórca prefabrykatów jest zobligowany do konse-
kwentnego realizowania przyjętych celów jakościowych.
Elementem systemu jest nie tylko dbałość o jakość, ale
też o klienta. Wszystkie działania mające na celu stałe pod-
noszenie jakości wyrobu i zaspokajanie potrzeb klientów
są wprowadzane elastycznie i bez zwłoki, by klient uważał
personel za przyjazny i profesjonalny. Pozwala to na utrzy-
manie opinii rzetelnego i godnego zaufania partnera.
Kompetencje kadry technicznej i wyposażenie zakładu
muszą umożliwiać prowadzenie kompleksowych badań
dostarczanych surowców do produkcji prefabrykatów
palowych pod kątem ich zgodności z wymaganiami norm
Rys. 3. Wzór etykiety pali fundamentowych dołączonej do oznakowania CE (na przykładzie
i rozporządzeń. Prowadzenie systematycznej kontroli po-
KPB Kutno Spółka z o.o.)
woduje, że zamawiane są wyłącznie surowce najwyższej
jakości, u sprawdzonych i kwalifikowanych dostawców.
Wszyscy pracownicy odpowiedzialni za proces produk- nych cech, każdy zakład produkujący prefabrykaty palowe
cji prefabrykatów palowych powinni rozumieć i czuć jest zobowiązany do wdrożenia systemu zakładowej kon-
odpowiedzialność za jakość wyrobu. Tę powszechną troli produkcji. Jest to stała, wewnętrzna kontrola produk-
odpowiedzialność wśród załogi buduje się przez ciągłe cji, której wszystkie elementy, wymagania i postanowienia
doskonalenie skuteczności systemu zarządzania jakością są w sposób systematyczny dokumentowane w oparciu
zgodnie z normą ISO 9001:2008. o spisane zasady i procedury postępowania (1, 2).
Zakładowa kontrola produkcji umożliwia przeprowa-
Zakładowa Kontrola Produkcji dzenie oceny zgodności i jest niezbędna do legalnego
Zgodnie z Ustawą o wyrobach budowlanych z dnia wprowadzenia prefabrykatów pali fundamentowych
16 kwietnia 2004 roku, a także dla zapewnienia stabilności do obrotu. Atestacji zgodności prefabrykatów palowych
procesu produkcji oraz uzyskania przez wyroby wymaga- dokonuje się na podstawie procedur oceny zgodności 19
Rodzaj badań Aspekt Metoda Częstotliwość Wymagania
PN-EN 12974 +15 mm
Przekrój
pkt. 4.3 i 5.2  10 mm
Jeden raz w miesiÄ…cu
dla każdej linii produkcyjnej
PN-EN 12974 AD1 1:100
Odchylenie kątowe (= prostopadłość)
zał. E AD2 3:100
Wymiary
PN-EN 12974 Jeden raz w miesiącu dla każdej +150 mm
Długość całkowita
i tolerancje
pkt. 4.3 i 5.2 linii produkcyjnej i wszelkich typów  100 mm
wykonania
Jednorazowe oględziny każdej linii
Ä…20 mm (dla L d" 10 m)
Ocena wizualna
Osiowość (= prostoliniowość,
produkcyjnej  codziennie
Ä…2 L mm (dla L = 10÷20 m)
odchylenie osiowe)
PN-EN 12974 Jeden raz w miesiÄ…cu
L  dł. pala
pkt. 4.3 i 5.2 dla każdej linii produkcyjnej
Oznakowanie i etykietowanie Ocena wizualna Codziennie Każdy pal właściwie oznakowany
Tab. 1. Kontrola elementów pali fundamentowych wg PN-EN 12794
w ramach systemu 2+. Zadaniem producenta jest wyko-  klasyfikację złącza w przypadku pali segmentowych
nanie wstępnego badania typu, wdrożenie zakładowej (jeśli są stosowane) i odpowiednie właściwości (tj. sze-
kontroli produkcji oraz prowadzenie badań próbek pobra- rokość odstępu, obliczoną nośność przy ściskaniu, roz-
nych w zakładzie. Zadaniem jednostki notyfikowanej jest ciąganiu i zginaniu, sztywność przy zginaniu) pali seg-
certyfikacja procesu wytwarzania prefabrykatów palo- mentowych,
wych na podstawie wstępnej inspekcji zakładu i systemu  informacje o innych istotnych cechach charakterystycz-
zakładowej kontroli produkcji oraz ciągły nadzór, ocena nych wyrobu.
i jego akceptacja (1). Poświadczeniem, że firma spełnia Przykładowa etykieta pokazana jest na rys. 3.
wszystkie wymagania dotyczące oceny zakładowej kon-
troli produkcji opisane w załączniku ZA do normy (4), jest
Niezbędne wyposażenie
Piśmiennictwo nadanie Certyfikatu Zakładowej Kontroli Produkcji.
1. RozporzÄ…dzenie Ministra In-
laboratorium zakładowego
frastruktury z dnia 11 sierp-
Aby zapewnić najwyższą jakość prefabrykatów palowych,
nia 2004 r. w sprawie sys- Badania typu,
laboratorium zakładowe powinno posiadać co najmniej
temów oceny zgodności,
bieżące i okresowe następujący zestaw urządzeń:
wymagań, jakie powinny
Wstępne badania typu prefabrykatów pali fundamento-  maszyny wytrzymałościowe do prób statystycznych
spełniać notyfikowane jed-
wych klasy 1 przeprowadza się w celu wykazania zgodno- na ściskanie, rozciąganie i zginanie,
nostki uczestniczÄ…ce w oce-
ści wyrobu z normą (4).  normowe sita kontrolne z automatyczną wstrząsarką
nie zgodności, oraz sposobu
Wstępne badania typu obejmują (4): do badań uziarnienia kruszyw,
oznaczania wyrobów bu-
 badanie wytrzymałość betonu na ściskanie,  aparat VICATA do badania czasu wiązania cementu,
dowlanych oznakowaniem
CE (Dz.U. z 2004 r. nr 195,  badanie wytrzymałości stali zbrojeniowej na rozciąga-  mieszarkę laboratoryjną do wykonywania zaczynu ce-
poz. 2011). nie wraz z określeniem granicy plastyczności, mentowego,
2. Ustawa z dnia 10 kwietnia
 obliczenie nośności trzonu pala,  aparat do badania zawartości powietrza w mieszance
2004 roku o wyrobach bu-
 rozwiązanie szczegółów konstrukcyjnych z rozmiesz- betonowej,
dowlanych (Dz.U. 2004,
czeniem zbrojenia,  przyrzÄ…d do mierzenia otuliny zbrojenia metodÄ… nie-
nr 92, poz. 881).
 określenie trwałości z uwagi na nośność, niszczącą,
3. RozporzÄ…dzenie Ministra
 określenie sztywności złączy palowych.  atestowane wagi elektroniczne,
Transportu i Gospodarki
Zgodność gotowych wyrobów w ramach badań bieżą-  młotek Schmidta (najlepiej z rejestratorem pomiarów),
Morskiej z dnia 30 maja
cych i okresowych należy sprawdzać według normy (4, 5),  specjalistyczną mieszarkę planetarną do wykonywania
2000 r. w sprawie warunków
zgodnie z harmonogramem badań przedstawionym próbnych zarobów,
technicznych, jakim powinny
w tab. 1.  wzorcowane przyrządy do pomiarów liniowych,
odpowiadać drogowe
obiekty inżynierskie  podgrzewane wanny do pielęgnacji próbek kontrol-
i ich usytuowanie.
nych.
4. PN-EN 12794 Prefabrykaty
Znakowanie CE Badania, które nie mogą być wykonane przy pomocy
z betonu  pale fundamen-
Znak CE umieszczony na etykiecie prefabrykatu pala zestawu podstawowego, należy zlecać laboratoriom
towe.
fundamentowego informuje, że wyrób spełnia wyma- zewnętrznym posiadającym akredytację.
5. PN-EN 13369 Wspólne wy-
gania Dyrektywy 89/106/EWG. Po wykazaniu zgodności
magania dla prefabrykatów
z warunkami określonymi w załączniku ZA do normy
z betonu.
PN-EN 12794 Prefabrykaty z betonu  pale fundamentowe Podsumowanie
i wydaniu certyfikatu zakładowej kontroli produkcji przez Współczene prefabrykaty pali żelbetowych powstają
jednostkę certyfikowaną, zakład prefabrykacji przygoto- w procesie masowej produkcji przemysłowej, podlegą-
wuje i przechowuje deklarację zgodności, która upoważ- cej ścisłej kontroli jakościowej. Wysoka jakość prefabry-
nia do naniesienia oznakowania CE. katów, uniwersalne rozwiązania konstrukcyjne, atrak-
Przy symbolu CE podane są następujące informacje (4): cyjne ceny oraz gwarancja trwałości w różnorodnych
 numer identyfikacyjny jednostki certyfikującej, warunkach gruntowych i przez długi okres użytkowa-
 nazwa oraz adres producenta, nia zapewniajÄ… im szeroki zakres zastosowania. Obec-
 ostatnie dwie cyfry roku, w którym naniesiono oznako- nie największa liczba prefabrykatów pali żelbetowych
wanie, wbijana jest w fundamantach różnego typu obiektów
 numer certyfikatu zakładowej kontroli produkcji, komunikacyjnych (pale ekranowe i pod słupy kolejowej
 powołanie na polską normę PN-EN 12794, sieci trakcyjnej, obiekty mostowe, wzmocnienia pod-
 opis wyrobu: nazwa rodzajowa, materiał, wymiary i za- łoża pod nasypami i fundamenty konstrukcji technolo-
mierzone zastosowanie, gicznych) oraz stadionów (np. Stadionu Narodowego
20  klasÄ™ pala fundamentowego, w Warszawie). qð