Napísal: Jana Briatková Olšová & Peter Briatka
Uverejnené: 19. júla 2023
V praxi sa stretávame s čoraz nižšou odolnosťou betónových vozoviek triedy CB III voči pôsobeniu mrazu pri nasýtení vodou s chemickými rozmrazovacími látkami (ChRL). Nie je to fenomén len CB III. Problematickosť parametra sledujeme dlhú dobu aj v konštrukciách z betónov podľa STN EN 206+A2 vystavených stupňom vplyvu prostredia XF2 a XF4 – napríklad betónové zvodidlá, mostné rímsy a ostenia tunelov. Problematickosť spočíva v troch faktoch: 1) vývoj betónov a cementu, 2) technológia realizácie CB III a 3) skúšobná metóda. Podrobnejšie a komplexnejšie sa problematike venujeme v článku, ktorý vyjde v časopise Eurostav.
Tu sa venujeme skôr pragmatickému prístupu. Ak sa dozvieme, že konštrukcia má nevyhovujúcu odolnosť proti ChRL, zvyčajne je neskoro (spravidla 5-6 t po betonáži) a zároveň odstrániť ju a zhotoviť nanovo je finančne príliš náročné. Pozornosť je preto na „záchranných“ opatreniach. Dá sa stav konštrukcie zlepšiť / sanovať nejakým impregnačným alebo hydrofobizačným náterom. V roku 2021 sme zorganizovali porovnanie takýchto náterov, ktoré sú voľne dostupné na trhu. Spracovali sme ho ako „slepý test“. Výsledky preto uvádzame ako anonymizované. Tieto nadväzujú na medzilaboratórne porovnanie metódy, ktoré sme zorganizovali v roku 2020 na zatvrdnutom betóne STN EN 206+A1 C 30/37 – XC4, XD2, XA2, XF2 (Sk) – Cl 0,2 – Dmax16 – S4 a zúčastnilo sa ho 15 laboratórií.
Kritérium hodnotenia tohto betónu je stupeň porušenia 2 po 50 cykloch zmrazovania a rozmrazovania. To zodpovedá odpadu z povrchu betónu v množstve do 500 g/m2. V MLP sa zistil rozdiel medzi najnižšou a najväčšou hodnotou 378,3 g/m2, pričom v intervale (62,9-301,9) g/m2 danom priemernou hodnotou 182,4 g/m2 a smerodajnou odchýlkou 119,5 g/m2 sa umiestnilo len 60 % všetkých výsledkov. Inými slovami, 40 % výsledkov bolo mimo tohto intervalu. Distribúcia výsledkov je zachytená v obr. 4.
Benchmark náterov
Cieľom bolo porovnať navzájom jednotlivé nátery v rovnakých podmienkach a vytvoriť podklad k rozhodovaniu o výbere konkrétneho pre opravy / sanácie betónových konštrukcií, najmä CB III, so zníženou odolnosťou proti ChRL. Paralelným cieľom bolo zodpovedať otázky či je možné spoľahlivo akceptovať zníženú odolnosť CBIII proti ChRL a ako spôsob opravy prijať impregnačný alebo hydrofobizačný náter. Za tým účelom sa zvolila receptúra betónu taká, aby sa dosiahla znížená odolnosť povrchu proti vode a ChRL. Využil sa betón STN EN 206+A2 C30/37 – XC4, XD2, XA2 (Sk) – Cl0,2 – Dmax16 – S4.
Vyrobilo sa súhrnne 44 ks telies. Na čerstvom betóne sa overila konzistencia (sadnutie kužeľa 160 mm) a obsah vzduchu 2,1 %. Následne sa vzorky ošetrovali v štandardnom vodnom kúpeli do veku 28 dní. Potom sa vybrali a nechali sa voľne vyschnúť v laboratórnych podmienkach pod dobu 48 hod. Jednotlivé nátery sa na ne aplikovali takým spôsobom a v takých množstvách, ako sa uvádzalo v jednotlivých technických listoch. Pre nátery, ktorých dávkovanie bolo špecifikované intervalom, zvolila sa dávka v strede intervalu. Nátery sa aplikovali aj na bočné steny vzoriek, a to do vzdialenosti 5 cm od hrany natieranej/exponovanej podstavy. Dávkované množstvo (na príslušnú plochu) sa nanášalo štetcom, ktorý bol vopred namočený do náteru, aby nedochádzalo ku znižovaniu aplikovanej dávky (akýmsi) reziduálnym zostatkom v štetci.
Pre každý náter sa vyčlenilo 6 kociek (rovnomerne rozdelených zo začiatku, stredu a konca výroby vzoriek). Pre účely tohto porovnania sa sadou rozumejú 2 kocky. K tejto úprave sa pristúpilo ako zohľadnenie skúseností dvoch účastníkov, kedy účinnosť náterov má byť časovo závislá od veku vzoriek. Preto sa modifikovalo aj skúšanie odolnosti proti vode a ChRL. Prvá sada vzoriek s nátermi a dvoma sadami referenčných vzoriek sa začali skúšať v rovnakom, najkratšom možnom čase (danom najdlhším zrením jedného z náterov), konkrétne 7 7 dní od aplikácie náterov. Následne sa skúškam podrobili ďalšie sady vzoriek s nátermi a vždy po jednej sade referenčných vzoriek vo veku približne 12 týždňov a 24 týždňov.
Ďalšou modifikácia skúšobného postupu sa prijala na podnet iného z účastníkov. Expozícia vode a ChRL sa predĺžila zo štandardných 75 cyklov (pre CB III) na 150 cyklov, aby bol zrejmý vývoj / progres.
Do porovnania sa zapojilo 5 účastníkov so súhrnne 6 nátermi. Tie sa uvádzajú pod označením A-F. Referenčné vzorky bez náteru sa označujú písmenom R.
Výsledky a čiastkové závery
Všeobecne možno konštatovať, že problematika odolnosti betónových konštrukcií proti vode a ChRL je komplexná téma. Jednak preto, lebo výsledok ovplyvňuje samotná skúška, ktorá rozhodne má svoje slabé stránky, ale aj preto, lebo na opakovateľnosť a reprodukovateľnosť skúšky výrazne vplýva výroba vzoriek a homogénnosť betónu. Zo všetkých výsledkov vzoriek vyberáme nasledovné elementárne štatistické parametre jednotlivých súborov výsledkov demonštrujúce potrebu hlbšej štúdie a analýzy skúšobnej metódy.
Javí sa, že v prípade betónov so zníženou odolnosťou proti vode a ChRL sa táto znížená odolnosť s časom ešte zhoršuje. Prisudzuje sa to karbonatizácii povrchu betónu a transformácii portlanditu na uhličitan vápenatý. Nemožno preto stotožňovať výsledky podľa STN 73 1326 na štandardných telesách kondiciovaných v 4 týždne vo vodnom kúpeli a na iných telesách vystavených inému prostrediu. Ukazuje sa, že niektoré nátery môžu tento jav výrazne spomaliť až úplne eliminovať. Spravidla sú to tie, ktoré vytvárajú účinnú bariéru pre prienik CO2. Zároveň niektoré nátery možno treba pravidelne obnovovať.
V prípade betónových konštrukcií so zníženou odolnosťou proti vode a ChRL by sa ako prvé mali vykonať čo najskôr opatrenia pre spomalenie karbonatizácie a následne čo najskôr prijať rozhodnutie, či sa konštrukcia má sanovať napr. hydrofobizačným alebo impregnačným náterom a ak áno, akým. Výber sa odporúča vykonať podľa výsledkov skúšok s viacerými nátermi (napríklad z týchto použitých) na vzorkách, ktoré sa odoberú priamo z konštrukcie. Rozhodujúce kritérium (podľa STN 73 6123: stupeň porušenia 2 = odpad 1000 g/m2) pritom, podľa nášho názoru, nemusí byť striktne dodržané. Je výsledkom konsenzu pre 75 cyklov. Záväznosť obdobia 75 cyklov, s ohľadom na miernejšie zimy, je jedným z podnetov na prehodnotenie, či už pre územie celého Slovenska alebo aspoň pre niektoré teplotné oblasti.
Pokračovanie benchmarku
Cieľom je identifikovať prípadný vplyv betónu exponovaného cyklom zmrazovania a rozmrazovania na efektívnosť ochrany povrchu betónu po aplikácii niektorých náterov. K pokračovaniu pristupujeme v júli 2023. Vzorky určené pre nátery budú pozostávať z dvoch skupín. Prvá skupina sa nátermi opatrí (podľa návodu výrobcu) prakticky ihneď po ukončení kondiciovania, tj. vo veku 4 týždne. Druhá skupina vzoriek pre nátery sa vystaví 25 cyklom ChRL, následne sa pripraví pre aplikáciu náteru a náter sa aplikuje na mierne poškodený povrch (podľa inštrukcií výrobcu). Táto časť má simulovať aplikáciu náterov na reálne konštrukcie po istej expozícii prostrediu. Vzorky sa následne vystavia 75 cyklom ChRL.
Záver
Postupným zberom dát snáď vznikne všeobecný záujem o odbornú diskusiu k striktnosti aplikácie kritérií odolnosti proti ChRL, modifikácie skúšobnej metódy alebo ku konsenzu na metodických krokoch schvaľovania sanácie konštrukcií, na ktorých výrobnokontrolné skúšky (s odstupom času) preukázali zníženú odolnosť proti ChRL.
Tu upriamujeme pozornosť aj na zistenie, že betón vystavený účinkom prostredia vykazuje nižšiu odolnosť proti ChRL ako ten, ktorý sa skúša prakticky ihneď po výrobe. V prípade CB III je zakomponované benevolentnejšie kritérium (1000 g/m2) pre betón/vzorku odobratú z konštrukcie. V prípade mostných ríms, chodníkov a pod, takéto kritérium však neplatí a posudzuje sa striktne podľa tab. F.1 národne prílohy k STN EN 206+A2.
Citované a súvisiace dokumenty
[1] STN 73 1326 Stanovenie odolnosti povrchu cementového betónu proti pôsobeniu vody a chemických rozmrazovacích látok
[2] STN 73 6123 Stavba vozoviek. Cementobetónové kryty
[3] STN EN 206+A2 Betón. Špecifikácia, vlastnosti, výroba a zhoda
[4] STN EN 12390-1 Skúšanie zatvrdnutého betónu. Časť 1: Tvar, rozmery a iné požiadavky na skúšobné telesá a formy
Ak Vás to zaujalo alebo poznáte niekoho, koho by to zaujať mohlo, budeme vďační za Like & Share na Bria Invenia na Facebook-u.
