plik


XXVI Konferencja awarie budowlane 2013 Naukowo-Techniczna EL{BIETA HORSZCZARUK, Elzbieta.Horszczaruk@zut.edu.pl PIOTR BRZOZOWSKI, Piotr.Brzozowski@zut.edu.pl Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie WPAYW PRZYGOTOWANIA POWIERZCHNI NA PRZYCZEPNOZ BETONW NAPRAWCZYCH UKAADANYCH POD WOD INFLUENCE OF SURFACE PREPARATION ON ADHESION OF UNDERWATER CONCRETE REPAIR Streszczenie W referacie przedstawiono wyniki badaD przyczepno[ci podwodnych betonw napraw- czych ukBadanych na podBo|u betonowym o r|nej fakturze powierzchni, wykonanej r|nymi metodami. Badania przeprowadzono z u|yciem specjalnego stanowiska badawczego umo|liwiajcego dojrzewanie betonw naprawczych w warunkach oddziaBywania ci[nienia hydrostatycznego. GBwnym aspektem badaD byBo okre[lenie wpBywu obrbki powierzchniowej podBo|a na przyczepno[ warstwy naprawczej betonu w warunkach zmiennego ci[nienia. Zastosowano nastpujce rodzaje obrbki powierzchni beto- nu: mycie niskoci[nieniowe, skuwanie mBotem pneumatycznym i piaskowanie. Zaobserwowano wyraz- ny wpByw rodzaju obrbki powierzchniowej na przyczepno[ podwodnych betonw naprawczych do podBo|a oraz na charakter zniszczenia podczas badania przyczepno[ci metod pull-off. Abstract The paper presents the results of a study of adhesion of underwater concrete repair arranged on concrete with different surface technology. Research was conducted using a special chamber for concrete repair under the impact of ripening of hydrostatic pressure. The main aspect of the research was to determine the influence of surface treatment of substrate on adhesion layer of concrete under the pressure of the repair AC. Concrete surface was prepared by: low pressure water jetting, hand hammering and sandblasting. Uses the following types of surface treatment of concrete: low pressure pneumatic forging hammer and washing, sandblasting. There was a pronounced effect of surface preparation on the adhesion of underwater concrete repair to the ground and the nature of the destruction during the test the adhesion pull-off method. 1. Wprowadzenie Remonty i naprawy betonowych konstrukcji hydrotechnicznych nale| do jednych z bar- dziej skomplikowanych prac budowlanych z uwagi na rodzaje oddziaBywaD zewntrznych na konstrukcje i wynikajc z tych oddziaBywaD oraz funkcji u|ytkowych specyfik konstrukcji obiektw hydrotechnicznych. Dynamiczny rozwj technologii betonu spowodowaB, |e w przy- padku remontu obiektw hydrotechnicznych wymagajcych zastosowania okBadzin |elbeto- wych coraz cz[ciej wykorzystuje si betony ukBadane pod wod [12, 14]. Powierzchnia napra- wianego betonu powinna by przygotowana do reprofilacji lub wykonania zabezpieczenia powierzchniowego tak, aby podBo|e wykazywaBo rwnomiern wytrzymaBo[ na caBej powie- rzchni i byBo wolne od luznych cz[ci betonu, odspojonych warstw oraz zanieczyszczeD w postaci obcych materiaBw [27, 10]. Przygotowana powierzchnia naprawianego betonu powinna posiada wBa[ciwy stopieD szorstko[ci umo|liwiajcy zastosowanie proponowanego do reprofilacji betonu lub systemu ochrony powierzchniowej [27, 10]. W przypadku prac naprawczych betonowych obiektw hydrotechnicznych najcz[ciej wykorzystuje si metod 818 Horszczaruk E. i in.: WpByw przygotowania powierzchni na przyczepno[ betonw& hydrodynamicznego przygotowania powierzchni. Innymi czsto stosowanymi metodami s: piaskowanie na sucho i mokro, frezowanie, dButowanie, szczotkowanie, [rutowanie czy grosz- kowanie [1, 7, 12, 13]. Poszczeglne metody r|ni si stopniem agresywno[ci, a co za tym idzie inna jest struktura geometryczna przygotowanej powierzchni. W celu opisu struktury geometrycznej okre[la si odchyBki ksztaBtu i poBo|enia, falisto[, chropowato[, rysy i pk- nicia. Dobr odpowiedniej metody obrbki powierzchni jest wic zawsze powizany z efek- tem jaki chce si uzyska, musi by dostosowany do wBa[ciwo[ci materiaBu, z ktrego wyko- nany jest naprawiany element i do [rodowiska w jakim si znajduje [4, 6]. Wybr metody warunkowany jest mo|liwo[ciami technicznymi oraz czynnikami ekonomicznymi. Podstawo- we wytyczne dotyczce sposobw i metod przygotowania powierzchni betonowych konstru- kcji hydrotechnicznych do remontw i napraw mo|na znalez w pracach [7, 12, 13]. W przy- padku napraw i remontw obiektw hydrotechnicznych wykonywanych pod wod do naj- czstszych metod obrbki powierzchniowej naprawianego betonu nale|: metoda hydrotech- niczna, skuwanie powierzchni mBotami pneumatycznymi lub rczne, frezowanie i piaskowanie na mokro. W referacie przedstawiono wyniki badaD przyczepno[ci hydrotechnicznego betonu napra- wczego ukBadanego pod wod na poziomych betonowych elementach prbnych o zr|nico- wanym stopniu wykoDczenia powierzchni. Beton naprawczy po uBo|eniu na badanej powierz- chni przez okres 7 dni dojrzewaB w specjalnie skonstruowanym zbiorniku, w ktrym poddany byB oddziaBywaniu ci[nienia hydrostatycznego o warto[ciach od 0,10,5 MPa, a nastpnie przechowywany byB w wannach z wod do czasu osignicia wieku 28 dni. Przyczepno[ betonu naprawczego oznaczono metod pull-off. Dodatkowo wyznaczono rwnie| wytrzyma- Bo[ na [ciskanie betonu naprawczego po 7 i 28 dniach dojrzewania w zbiorniku ci[nieniowym. 2. SkBad betonu naprawczego i metodyka prowadzenia badaD Przy projektowaniu skBadu mieszanki betonowej wykorzystano zalecenia zawarte w wy- tycznych amerykaDskich i niemieckich opisanych w pracy [9]. Ze wzgldu na brak mo|liwo[ci zagszczania mechanicznego oraz du|e odlegBo[ci miejsca produkcji betonu do miejsca wbudowania wystpujce przy betonowaniach podwodnych zaBo|ono, |e mieszanka betonowa powinna posiada odpowiedni konsystencj i urabialno[ przez okres 2 godzin, utrzymujc rozpByw powy|ej 400 mm (od momentu wymieszania suchych skBadnikw z wod). Ze wzgl- du na klas ekspozycji  budowle stale zanurzone w wodzie morskiej, zaBo|ono klas betonu C40/50. Do sporzdzenia mieszanki u|yto cementu portlandzkiego CEM I 42,5N  HSR/NA, w ilo[ci 429 kg/m3. Stos okruchowy kruszywa naturalnego ograniczono do frakcji |wiru o uziarnieniu do 8 mm. Ilo[ kruszywa wynosiBa 1869 kg/m3 przy punkcie piaskowym na poziomie 40%. Ilo[ superplastyfikatora dobrano tak aby speBni wymagania odno[nie konsy- stencji oraz urabialno[ci, natomiast ilo[ domieszki do betonw podwodnych (UW) ustalono na poziomie 1% masy cementu. W celu przeprowadzenia badaD betonu w warunkach dziaBania zmiennego ci[nienia hydro- statycznego zastosowano specjalnie skonstruowane stanowisko badawcze ze zbiornikiem, ktrego opis konstrukcji zamieszczono w pracy [8]. W badaniach wykonano dwa typy elementw prbnych. Elementy prbne typu pierwszego (rys. 1a), objto[ci okoBo 21 litrw, miaBy ksztaBt zbli|ony do walca i formowane byBy w for- mach z PCV. Po umieszczeniu formy w zbiorniku napeBniany byB on wod na wysoko[ 1 m, po czym nastpowaBo betonowanie. Nadmiar wody usuwany byB przez zawr przelewowy, po skoD- czonym betonowaniu zadawano staB warto[ ci[nienia hydrostatycznego tj.: 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 i 0,5 MPa. Beton dojrzewaB w zbiorniku przez 7 i 28 dni, a nastpnie po wyjciu byB city na MateriaBowe aspekty awarii, uszkodzeD i napraw 819 kostki o boku 100 mm, na ktrych po powierzchniowym osuszeniu wykonywano oznaczenie wytrzymaBo[ci na [ciskanie. Z jednego elementu prbnego otrzymywano od 68 kostek do badania wytrzymaBo[ci na [ciskanie. Rys. 1. Elementy prbne: a) typu pierwszego do badania wytrzymaBo[ci, b) typu drugiego do badania przyczepno[ci Elementy prbne typu drugiego (rys. 1b) posBu|yBy do badaD przyczepno[ci betonw naprawczych do podBo|a. SkBadaBy si z wcze[niej przygotowanych podkBadw betonowych o [rednicy okoBo 30 cm i wysoko[ci 1012 cm. PodkBady wykonane zostaBy z mieszanki o tym samym skBadzie co beton naprawczy, betonowane byBy przez warstw wody a nastpnie doj- rzewaBy w wannach z wod o temperaturze 202C. W momencie nakBadania warstwy naprawczej podkBady miaBy wiek od 3 miesicy do roku. Dla badanych podkBadw oznaczono wytrzymaBo[ na rozciganie metod pull-off uzyskujc zerwania przy [redniej warto[ci napr|eD 3,68 MPa. Przed naBo|eniem warstwy naprawczej powierzchnie grne podkBadw zostaBy poddane dodatkowej obrbce. Zastosowano trzy rodzaje obrbki powierzchniowej, mo|liwe do wykonania pod wod:  mycie niskoci[nieniowe  z u|yciem lancy wodnej przy ci[nieniu 15 MPa (rys. 2 a);  rczne skuwanie mBotem pneumatycznym  na gBboko[ 12 cm (rys. 2 b);  piaskowanie  gBboko[ obrbki okoBo 1 cm (rys. 2 c). PodkBady umieszczono w formie w zbiorniku, napeBniano go wod, wylewano warstw betonu naprawczego o grubo[ci od 35 cm, po czym zadawano staB warto[ ci[nienia hydro- statycznego. Zakres i warto[ci ci[nienia byBy identyczne jak w przypadku elementw prbnych typu pierwszego. Biorc pod uwag wyniki wcze[niejszych badaD wBa[ciwo[ci betonw pod- wodnych w warunkach oddziaBywania ci[nienia hydrostatycznego, okres dojrzewania beto- nw naprawczych w zbiorniku skrcono do 7 dni. Po wyjciu ze zbiornika elementy prbne typu drugiego dojrzewaBy w wannie z wod o temperaturze 202C. Po 28 dniach od naBo|enia warstwy naprawczej elementy prbne osuszano. Przed naklejeniem kr|kw do badaD pull-off, powierzchnia grna elementu byBa wyrwnywana poprzez szlifowanie. Liczba kr|kw naklejanych na warstwie naprawczej wynosiBa ka|dorazowo 6 sztuk. Badania przy- czepno[ci wykonano za pomoc urzdzenia DYNA 50. Podobnie jak w przypadku badaD wytrzymaBo[ciowych wykonano tak|e elementy kontrolne z betonu referencyjnego, nie pod- danego dziaBaniu ci[nienia hydrostatycznego. 820 Horszczaruk E. i in.: WpByw przygotowania powierzchni na przyczepno[ betonw& Rys. 2. Przygotowanie powierzchni podkBadw: a) mycie niskoci[nieniowe, b) kucie mBotem, c) piaskowanie 4. Wyniki badaD i ich analiza Na rys. 3 przedstawiono wyniki oznaczenia wytrzymaBo[ci na [ciskanie po 7 i 28 dniach dojrzewania betonw naprawczych w zbiorniku ci[nieniowym oraz betonw naprawczych referencyjnych (niepoddanych dziaBaniu ci[nienia hydrostatycznego). Rys. 3. WytrzymaBo[ci na [ciskanie po 7 i 28 dniach dojrzewania prbek betonw naprawczych poddanych dziaBaniu ci[nienia hydrostatycznego przez okres 7 dni MateriaBowe aspekty awarii, uszkodzeD i napraw 821 Zaobserwowano wzrost wytrzymaBo[ci na [ciskanie wraz ze wzrostem warto[ci dziaBaj- cego ci[nienia, wyjtkiem s tu ci[nienia 0,1 i 0,2 MPa, gdzie osignite warto[ci s ni|sze od wytrzymaBo[ci betonu referencyjnego. Po 28 dniach dojrzewania warto[ci wytrzymaBo[ci badanych betonw ksztaBtuj si na poziomie okoBo 60 MPa niezale|nie od wielko[ci oddzia- Bywujcego ci[nienia hydrostatycznego. Wyniki przyczepno[ci betonu naprawczego do podBo|a w zale|no[ci od sposobu przygo- towania powierzchni podano przedstawiono na rys. 4. Stwierdzono znaczne r|nice pomidzy osignitymi wynikami przyczepno[ci betonu naprawczego w zale|no[ci od sposobu przygotowania powierzchni podkBadu betonowego. Najlepsze przyczepno[ci, niezale|nie od warto[ci dziaBajcego na beton ci[nienia, uzyskano dla podkBadw o powierzchni piaskowanej. Napr|enia odrywajce s ponad dwukrotnie wy|sze ni| w przypadku betonu naprawczego ukBadanego na podkBadach oczyszczanych przez mycie niskoci[nieniowe oraz znacznie wy|sze ni| w przypadku powierzchni skuwanej mBotem. W przypadku mycia niskoci[nieniowego oraz skuwania mBotem zaobserwowano korzystny wpByw ci[nienia hydrostatycznego na przyczepno[ betonu naprawczego do podBo- |a. Natomiast dla powierzchni piaskowanych najwy|sze warto[ci odnotowano w przypadku betonu referencyjnego  0 MPa. Rys. 4. Warto[ci napr|eD odrywajcych Zgodnie z wymogami normy PN-EN 1542-3 w zakresie przyczepno[ci do podBo|a i wytrzy- maBo[ci na [ciskanie materiaBw konstrukcyjnych, w przypadku podBo|a piaskowanego beton naprawczy mo|na zaliczy do klasy R4, a dla powierzchni skuwanych mBotem do klasy R3. W przypadku powierzchni naprawczych oczyszczonych metod hydrodynamiczn niskoci[nie- niow tylko przy ci[nieniu hydrostatycznym 0,4 MPa beton naprawczy mo|na zakwalifikowa do klasy R3. Na rysunkach 57 przedstawiono procentowy udziaB rodzaju zniszczeD: adhezyjnych, kohezyjnych w materiale podkBadowym oraz adhezyjno-kohezyjnych, odnotowywanych gdy ponad 50% zniszczenia znajdowaBo si w podkBadzie. Wraz ze wzrostem dziaBajcego ci[nie- nia hydrostatycznego, w wikszo[ci przypadkw, ro[nie liczba zniszczeD kohezyjnych, 822 Horszczaruk E. i in.: WpByw przygotowania powierzchni na przyczepno[ betonw& szczeglnie jest to widoczne dla ci[nienia 0,4 MPa. Zniszczenia kohezyjne dominuj w przy- padku skuwania mBotem oraz piaskowania, w przypadku mycia niskoci[nieniowego w wik- szo[ci s to zniszczenia adhezyjne lub adhezyjno-kohezyjne. Rys. 5. Procentowy udziaB rodzaju zniszczeD w przypadku przygotowania powierzchni podkBadw poprzez mycie niskoci[nieniowe Rys. 6. Procentowy udziaB rodzaju zniszczeD w przypadku przygotowania powierzchni podkBadw poprzez skuwanie mBotem Rys. 7. Procentowy udziaB rodzaju zniszczeD w przypadku przygotowania powierzchni podkBadw poprzez piaskowanie MateriaBowe aspekty awarii, uszkodzeD i napraw 823 4. Podsumowanie Na podstawie wykonanych badaD podwodnych betonw naprawczych ukBadanych na powie- rzchniach poziomych w warunkach zmiennego ci[nienia hydrostatycznego stwierdzono, |e:  przygotowanie podBo|a betonowego metod piaskowania zapewniBo najwiksz przy- czepno[ i wikszy udziaB zerwaD kohezyjnych ni| w przypadku powierzchni skuwanych mBotem czy czyszczenia hydrodynamicznego niskoci[nieniowego.  czyszczenie powierzchni betonu metod hydrodynamiczn niskoci[nieniow okazaBo si w przypadku badanych betonw podwodnych poddanych oddziaBywaniu ci[nienia hydrostatycznego metod najmniej skuteczn. Przyczepno[ betonu naprawczego do tak przygotowanego podBo|a byBa prawie dwukrotnie ni|sza ni| dla betonw naprawczych ukBadanych na podBo|u piaskowanym;  zaobserwowano pozytywny wpByw wysokiego ci[nienia hydrostatycznego (powy|ej 0,2 MPa na przyczepno[ betonu naprawczego do podBo|a, niezale|nie od rodzaju zasto- sowanej obrbki powierzchniowej podBo|a;  wysokie warto[ci ci[nienia hydrostatycznego (powy|ej 0,2 MPa) miaBy pozytywny wpByw na warto[ wytrzymaBo[ci na [ciskanie badanych betonw naprawczych;  zgodnie z wymogami normy PN-EN 1054-3 tylko w przypadku podBo|a piaskowanego zastosowany beton naprawczy mo|na zaliczy do klasy R4 przeznaczonej do napraw konstrukcyjnych. Literatura 1. Antkiewicz J., T|ycki W.: TrwaBo[ i przyczepno[ napraw wykonanych na betonowych ekranach zapr ziemnych, Nauka Przyroda Technologie, Tom 1 Zeszyt 2, Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Poznaniu, PoznaD 2007. 2. Czarnecki L., Adhesion  A challenge for concrete repair, Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting II. (Alexander et al eds.), Taylor&Francis Group, London 2009. 3. Czarnecki L., Courard L., Garbacz A., Ocena skuteczno[ci napraw  wpByw jako[ci podkBadu betonowego, In|ynieria i Budownictwo, nr 12/2007. 4. Garbacz A., Courard L., Kostana K., Characterization of concrete surface roughness and its relation to adhesion in repair systems. Materials Characterization, Vol. 56, 2006. 5. Garbacz A., Courard L., Piotrowski T., Znaczenie in|ynierii powierzchni w naprawach betonu. WspBczesne metody naprawcze w obiektach budowlanych (Ed. M. KamiDski, J. Jasiczak, W. Buczkowski, T. BBaszczykowski), Dolno[lskie Wydawnictwo Edukacyjne, WrocBaw 2009. 6. Garbacz A., Grka M., Courard L.: On the effect of concrete surface treatment on adhesion in repair systems. Magazine of Concrete Research, Vol. 57, 2005. 7. Guide to Underwater Repair of Concrete, ACI 546.2R-10. ACI International, Farmington Hills 2010. 8. Horszczaruk E., Brzozowski P., Rudnicki T.: Urzdzenie do badaD betonw podwodnych w warunkach oddziaBywania ci[nienia hydrostatycznego, Przegld Budowlany, nr 6/2012. 9. Horszczaruk E., Aukowski P.: Betony podwodne  badania i dobr skBadu, In|ynieria i Budownictwo, nr 5/2009. 10. Jasiczak J., SiewczyDska M.: Przyczepno[ powBok ochronnych do [cian zbiornikw betonowych o zr|nicowanym stopniu oczyszczenia powierzchni, TrwaBo[ i skuteczno[ napraw obiektw budowlanych (ed. M. KamiDski, J. Jasiczak, W. Buczkowski, T. BBaszczyDski), Dolno[lskie Wydawnictwo Edukacyjne, WrocBaw 2007. 824 Horszczaruk E. i in.: WpByw przygotowania powierzchni na przyczepno[ betonw& 11. KaDka S., SoBtysik R.: PrzykBady zastosowania technologii betonowania pod wod w remontach budowli hydrotechnicznych. Przegld Budowlany, 7-8/2010. 12. KledyDski Z.: Remonty budowli wodnych, Oficyna Wyd. PW, Warszawa 2006. 13. Momber A.W.: Hydrodemolition of concrete surfaces and reinforced concrete, Elsevier, Oxford 2005. 14. Tracz T., KaDka S., RadBo W.: Betonowanie podwodne betonem samozagszczalnym jako jeden z etapw remontu zapory w Porbce, Konferencja  Dni Betonu , 9-11.10. 2006 WisBa, Wyd. Polski Cement, Krakw 2006. Praca naukowa finansowana ze [rodkw bud|etowych na nauk w latach 20102013 jako projekt badawczy nr N N506 233139.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
15 Sliwinski J i inni Wplyw szlifowania powierzchni?tonu na ocene jego przepuszczalnosci okreslanej
WPŁYW TEMPERATUR WYSTĘPUJĄCYCH W CZASIE POśARU NA PRZYCZEPNOŚĆ STALI DO BETONU SAMOZAGĘSZCZALNEGO
Wpływ literatury antycznej na twórczość pisarzy epok póź~F4C
Wpływ Recyrkulacji Spalin na Emisje
Jak przygotować psa na przyjście dziecka
Przygotujcie Sie Na Wielkie Udr Nieznany
zamorowski wplyw redukcji nox na prace kotlow
Wpływ temperatury hydratacji na wytrzymałość zapraw i zaczynów z cementu portlandzkiego
Wpływ układu pomiarowego na efekty aktywnej regulacji drgań konstrukcji ramowych
23 Wpływ wody i tlenu na obciążalność i czas życia transformatorów energetycznych
Wplyw nawykow zucia na wystepowanie periodontopatii
Negatywny wpływ doświadczeń z dzieciństwa na funkcjonowanie DDA
Wpływ głebokosci siewu na kielkowanie
Wpływ grzybów domowych na wytrzymałość konstrukcji drewnianych
wpływ nordic walking na parametry osób po 55 roku życia
L5 Badanie stabilności liniowego układu 3 rzędu z opóźnieniem Wpływ wartości opóźnienia na stabi

więcej podobnych podstron