S6302974

12.4. Oddziaływanie środowiska i środki zabezpieczające

W znacznei przewadze przypadków konstrukcje sprężone użytkowane są w środowisku powietrznym. W razie oezpośred-nfego kontaktu z cieczami lub nawodnionym gruntem wymagane są specjalne, indywidualnie docierane środki zabezpieczające. Normy w niektórych krajach poświęcają specjalne przepisy kwestii zawartości w betonie jonów chloru (Cl"j rozpuszczalnych w wodzie, jako stwarzających szczególne zagrożenie dla stali. Przykładowo, przepisy amerykańskie ACI [NI 4] określają maksymalną zawartość tych jonów w betonie Jako 0.06% wagi cementu. Kwestia ta ma znaczenie przede wszystkim w elementach strunobetonowych, w których beton kontaktuje się bezpośrednio ze stalą sprężającą.

Stopień zagrożenia korozją, określany klasą ekspozycji w zależności od warunków środowiska, istotny zarówno w projektowaniu (wymagane kategone rysoodpornoścl). jak 1 w doborze środków zabezpieczających, podaje polska norma [NI] według [N12]. Do tej klasyfikacji nawiązują wymagania szczegółowe odnośnie do betonu w [N131 oraz zalecenia minimalnej otuliny w [NI]. Zabezpieczenia przed korozją konstrukcji betonowych i żelbetowych omówiono w Instrukcji [Z3] - zalecenia te mają w pewnym stopniu zastosowanie także w konstrukcjach sprężonych.

Przepisy projektowania, zarówno krajowe [N1], jak i międzynarodowe [N12], [N13], mało precyzyjnie określają wilgotność przy klasyfikacji ekspozycji uwzględniającej warunki środowiska. Przy charakterystyce środowiska operuje się tam terminami .bardzo suche*, .suche*, .cyklicznie mokre* itp. Dla konstrukcji sprężonych są to zbyt ogólnie sformułowane kryteria, zwłaszcza przy podejmowaniu decyzji co do wymagań ryso-odpomośct. Dlatego zaleca się dla konstrukcji sprężonych następujące ogólne zalecenia (patrz także informacje w tablicy 5.1):

•    w warunkach suchych, przy wilgotności RH < 60% w środowiskach nieagresywnych lub słabo agresywnych, można stosować konstrukcje sprężone bez ograniczeń. w tym także częściowo sprężone -kategoria rysoodpornoścl (2b).

•    przy przeciętnej wilgotności RH = 60=75% w środowiskach słabo agresywnych oraz przy RH < 60% w średnio agresywnych - wymagane jest co najmniej ograniczone sprężenie, czyli kategoria rysoodpor-ności (2a).

•    przy dużej wilgotności RH > 75% w środowiskach słabo agresywnych oraz przy RH = 60=75% w średnio agresywnych, konieczne jest sprężenie pełne, czyli kategoria rysoodpornoścl (Ib), nie należy wtedy stosować konstrukcji kablobetono-wych składanych z segmentów; zalecane są zwiększone otuliny stall sprężającej,

•    przy wilgotności RH > 75% w środowiskach średnio agresywnych elementy należy zabezpieczać powierzchniowo powłokami paro- i gazoszczelnymi, indywidualnie dobranymi do warunków eksploatacji oraz rozważyć superpełne sprężenie, czyli zapewnienie kategorii rysoodpornoścl (1a) lub zastosowanie betonów specjalnych.

•    przy bardziej niekorzystnych warunkach nie należy raczej stosować konstrukcji sprężonych, gdy jest to jednak konieczne. wymagane są indywidualne badania i środki zabezpieczające.

Podstawowym środkiem zabezpieczającym stal przed korozją jest szczelna otulina betonowa. Spoiwo cementowe tworzy środowisko alkaliczne (pH > 9), w którym na powierzchni stali tworzy się warstwa pasywa-cyjna tlenków żelaza i wapnia (Fe₂0₃ * CaO).

Ze względu na możliwość halnych nieszczelności betonu, przy większe) agresywności środowiska, należy zwiększać minimalne warstwy otulenia wymagane w normach.

Problem otuliny jest obecnie w EC2 [Ni2] bardzo szczegółowo potraktowany, co także znaiazio swoje odzwierciedlenie w polskie) normie [NI] Otulenie cięgien betonem rozumiane jest w elementach strunobetonowych analogicznie jak w żelbetowych, czyli jako odległość od powierzchni wewnętrznej deskowania do obrysu cięgna, natomiast w elementach kablobetonowych odległość ta jest mierzona do osłony luo powierzchni kanału kablowego.

Zależnie od klasy ekspozycji na warunki środowiska i spodziewanych przyczyn korozji (patrz w [N1], tabl. 21) minimalne wartości otulenia podano odrębnie dla stalowych cięgien sprężających, jako większe o 5 do 10 mm od otulenia prętów w żelbecie w analogicznej klasie ekspozycji.

Niezależnie od minimalnych wartości otulenia c_m podano w [N1] i [N12] zalecenie, aby stosować w projektowaniu nominalne otulenie c_ri3fn , stanowiące sumę otulenia minimalnego oraz losowego odchylenia wymiarów:

+ [12-1]

co w przypadku konstrukcji sprężonych nakłada na projektanta ooowiązek dodatkowej analizy dotyczącej zarówno środowiska, jak i tolerancji wymiarowych.

Wartość minimalnego otulenia wynika z trzech celów, jakie ono ma zapewnić

•    bezpieczne przekazanie sil przez przyczepność (strunobeton).

•    zabezpieczenie zbrojenia przed korozją.

•    odpowiednią odporność ogniową.

Dlatego podano w EC2 [N12]. że należy przyjmować największą wartość wynikającą z tych zadać:

Crrn^mm*x\C_KmM;    ♦ ćc^ -

-*a*m¹⁰ ""*• f¹²*²¹

gdzie:

^cnwiM ~ ^min,ma,na grubość otuliny wymagana z warunków przyczepności.

Ćma* ~ ^minlmalna grubość otuliny wymagana z warunków środowiska - taoiica 12-1, dc„,_- ewentualne dodatkowe otulenie przy szczególnych warunkach zabezpieczenia. Ac_durst - obniżenie grubości otuliny przy stosowaniu stall nierdzewnej,

^^cdur.add “ ^0Dnl2enie grubości otuliny przy stosowaniu na betonie powłok ochronnych.

Przy określeniu c_mtnD zalecono, aby grubość otulenia w elementach strunobetonowych wynosiła co najmniej 20 (przy pro-

Tabllca 12-1. Wartości minimalnego otulenia z uwagi na trwałość c_{w air}. według [N12]

Klasa konstrukcji			Klasa ekspozycji
wg EC2 [N12] “	X0	XC1	XC2/XC3	XC4	XD1/XS1	x o IV) i	XD3/XS3
1	10	15	20	25	30	35	40
2	10	15	25	30	35	40	45
3	10	20	30	35	40	45	50
4	10	25	35	40	45	50 •	55
5	15	30	40	45	50	55	60
6	20	35	45	50	55	60	65

377