Eksploatuojant kelio konstrukcijas, stovėjimo aikšteles, rezervuarus, krantines ir kitas betonines konstrukcijas, kurios nuolat veikiamos atmosferos poveikio, vienas svarbiausių kriterijų, apsprendiančių, kiek ilgai tarnaus betonas, yra betono atsparumas šalimo-šilimo ciklams. Betono irimas dėl šalimo-šilimo ciklų poveikio ilgainiui sukelia armuojančio plieno koroziją, o tai ardo ir silpnina visą betoninę konstrukciją. Vanduo į betoną patenka per trūkius, mikrotrūkius, poras ir kapiliarus. Net ir aukštos kokybės, mažai vandens įgeriantis betonas gali būti pažeidžiamas, nes šalimo metu vanduo betone gali atsirasti dėl kondensacijos, kai išsiskiria ore esanti drėgmė.
Dėl permainingo Lietuvos klimato, drėgmės ir šalčio, betono irimas yra amžina problema. Betono atsparumas šalčiui priklauso nuo cementiniame akmenyje susiformavusios atvirų ir uždarų kapiliarų struktūros. Eksperimentai rodo, kad į pagalbą ateina hidroizoliacijos priemonės su kristalizacijos proceso mechanizmu, kurios užpildo poras ir kapiliarus bei stabdo įtrūkimų plėtimą.
Bandymų metodikos ir standartai
Betono bandinių atsparumo šalčiui tyrimo metu buvo nustatytas taikant tūrinio užšaldymo ir atšildymo bandymo metodą pagal standarte LST 1428-17. Atsparumo šalčiui bandymui naudoti bandiniai kubai 100×100×100 mm matmenų. Pasiekę projektinį stiprį betono bandiniai pamerkiami į vonią su vandeniu, kurio temperatūra (18±5) °C. Bandiniai įmirkomi taip: pirmąją parą į vonią pripilama tiek vandens, kad jis apsemtų apie 1/3 bandinių aukščio, laikomi 24 h. Po to vandens lygis didinamas iki apie 2/3 aukščio ir vėl 24 h. Tuomet vandens sluoksnis užpildo visą bandinį iš visų pusių su papildomu ~20 mm apsauginiu sluoksniu, laikoma dar 24 h (iš viso 4 paras).
Prisotinti bandiniai prieš atsparumo šalčiui nustatymą išimami iš vonios. Bandiniams, kurių atsparumo šalčiui tyrimo trukmė ilgesnė nei 100 ciklų, į šaldymo kamerą sudedami 6 bandiniai. Esant minusinei temperatūrai (-18±2) °C), užšaldymo trukmė turi būti ne trumpesnė kaip 2,5 h. Po atsparumo šalčiui nustatymo bandiniai išimami ir sudedami į vonią su vandeniu (18±5) °C, kurioje laikomi (2±0,5) h. Bandiniai apžiūrimi po tam tikro užšaldymo ir atšildymo ciklų skaičiaus. Jei vidutinį gniuždymo stiprį po reikiamo užšaldymo ir atšildymo ciklų serijos (3 bandiniai) atitinka arba yra ne daugiau kaip 5 mažesnis už kontrolinių bandinių gniuždymo stiprį, laikoma, kad betonas išlaikė atsparumo šalčiui bandymą. Taip pat skaičiuojamas gniuždymo stiprio sumažėjimas ∆f pagal formulę: ∆f = [(fk - fš) / fk] × 100%, kur fk - kontrolinių bandinių gniuždymo stiprio vidurkis MPa, fš - bandinių gniuždymo stiprio vidurkis MPa po tam tikro užšaldymo/atšildymo ciklų.
Bandiniai, tyrimai ir priedų poveikis
Eksperimento metu tyrėsi skirtingi kristalizaciniuose procesuose dalyvaujančių priedų kiekiai (0,8%, 1,0%, 1,5% cemento masės). Iš 1 pav. ir 3 pav. matyti, kad kontrolinis betonas (be įmaišos Xypex Admix C-1000 NF) po atsparumo šalčiui bandymo neatlaikė. Pridėjus Xypex Admix C-1000 NF 0,8%, 1,0% ir 1,5% cemento masės, bandinių gniuždymo stipris po bandymo nepasirodė sumažėjęs daugiau nei 5% ir netgi padidėjo. Tai rodo įtaką kristalizacijos įmišos gebėjimui sumažinti vandens įgeriamumą ir pagerinti atsparumą šalčiui.
Tuo tarpu tyrimuose, kai kontroliniai betono bandiniai buvo kietinami vandenyje vienerius metus, po 150 ir 200 užšaldymo-atitirpinimo ciklų, gniuždymo stipris nesumažėjo daugiau kaip 5% palyginti su pradžios verte. Rezultatai patvirtina, kad įmaišos Xypex Admix C-1000 NF (0,8-1,5% cemento masės) gali pagerinti ar išlaikyti kompresinį atsparumą net po daugelio šaldymo ciklų.
Betono hidroizoliavimo priemonės
Hidroizoliuojantys betono priedai - integruota hidroizoliacija, teptinė hidroizoliacija, hidroizoliuojančios juostos - apsaugo nuo drėgmės poveikio ir užtikrina ilgą betoninių konstrukcijų amžių. Kristalinės hidroizoliacijos technologijos naudoja nano medžiagas, kurios į betoną patekusios formuoja nano kristalus ir užpildo iki 0,4 mm kiauryminius bei iki 0,5 mm nekiauryminius įtrūkius. Vokietijos gamintojo BETOCRETE priedai suteikia hidroizoliacijai papildomų savybių: sumažėja vandens įgeriamumas iki iki 80%, vandens pralaidumas sumažėja iki 10 kartų, o vandens garų pralaidumas - ženkliai. Ši apsauga išlieka visą statinio gyvavimo laiką, nes įsiskverbiantys kristalai tampa dalimi betono.
BETOCRETE naudojimas leidžia iki 75% sutaupyti ir suteikia hidroizoliaciją be papildomų išorinių paviršių darbų. BETOCRETE-CP-360-WP yra dviejų viename - miltelių formos priedas su hidroizoliacija, kuris įmaišomas į betono masę gamybos metu, todėl nereikia papildomų paviršiaus darbų požeminių konstrukcijų apsaugai.
Trinkelių atsparumas šalčiui ir įtrūkimų tyrimai
Kauno Technologijos universiteto (KTU) Statybos ir architektūros fakulteto tyrimo centras atliko betono grindinių trinkelių atsparumo šalčiui eksperimentą. Trinkelių paviršiai izoliuojami 3 mm storio gumos sluoksniu, užhermetinami vandeniui atspariu silikonu, o bandymas vyksta NaCl tirpalu šaldymo kameroje, kuri vėliau patenka į betono kapiliarus. Tokia sistema simuliuoja agresyvų išorinį poveikį ir įšaldymo poveikį, kad įvertinti atsparumą šalčiui.
Be to, Xypex hidroizoliacijos priemonės stabdo chloridų jonų skverbimąsi, o tai sustiprina atsparumą ledo tirpinimo druskoms ir sūriam jūros vandeniui. Taip pat planuojama atlikti gelžbetoninių konstrukcijų tvirtumo ir atsparumo įtrūkimams tyrimus, nes įtrūkimų atsiradimas yra svarbus indikatorius, kuris gali sukelti tolesnę destrukciją ir koroziją. Įtrūkimų atsiradimą įtakoja drėgmė, temperatūra, korozijai įtakos turinčios medžiagos, cemento gamybos technologija ir trūkumai.
Kietėjančio betono priežiūra ir standartai
Profesionaliai prižiūrimas kietėjančio betono procesas užtikrina jo kokybę. ES standartai (pvz., C30/37) ir EN standarto rekomendacijos nurodo, kad vertikalūs paviršiai, veikiami lietaus ir šalčio, turi būti pagaminti iš betono klasės C30/37 su atitinkamais cemento kiekiais. Svarbu užtikrinti tinkamą drėgmės kaupimą kietėjimo metu, kad hidratuotų medžiagų reakcija vyktų optimaliai. Kietėjimo priežiūra yra būtina - be jos cementui gali likti nesureaguotas dalis, o betonas nepasieks planuotų savybių.
Kietėjimo priežiūrai galima naudoti įvairias priemones: vanduo (drėkinimas), vandens sulaikymas plėvelėmis (pvz. polietileninės plėvelės horizontalus ar vertikalus dengimas), membranos su kuriančiomis medžiagomis, arba membranos nesukuriančios medžiagos, kurios sukuria drėgmei nepralaidžią kapiliarinę struktūrą. Kiekviena iš šių priemonių turi savų privalumų ir trūkumų: plėvelė gali būti nuimama, jos reikia papildomos įrangos, o membranos skverbiasi į betoną ir gali būti sunkiai pašalinamos ar sudėtingai derinamos su kitomis dangomis. Tačiau tinkamai parinkta priežiūros sistema gali svariai padidinti betono ilgaamžiškumą ir atsparumą šalčiui bei drėgmei.
Optimalus vandens- cemento santykis kietėjančio betono priežiūrai dažnai siekia apie 0,5. Esant tokiai situacijai, patariama tęsti priežiūrą bent 14 parų, o kai pasirenkama vandens priemonių sistema - laikantis rekomendacijų ir priežiūros laiko gali būti išvengiamos ilgesnės darbo trukmės. Taip pat reikia įvardinti, kad polipropileno fibrų ir plaušų panaudojimas gali sumažinti CO2 išmetimą ir pagerinti šias savybes, ypač esant sunkioms aplinkos sąlygoms.
Polipropileno fibros ir plaušų armavimas
Polipropilenas - standus ir chemiškai atsparus plastikas, naudojamas betono armavimui. PP Baltic ir ADFIL siūlo sprendimus, kuriuose naudojama durus EasyFinish fibra ir Crackstop plaušas. Makrofibros Durus EasyFinish tinka grindims, aikštelėms, industriinei paskirčiai ir pan., o mikroįtrūkimų prevencijai skirtas Crackstop plaušas - mažo skersmens (22 µm) plaušelis, kuris pagerina kietėjimo laikotarpių atsparumą ir sumažina įtrūkimų riziką. Polipropileno fibros leidžia efektyviai armuoti didesnės apkrovos struktūras, naudoti mažesnį fibros kiekį, sumažinti CO2 emisijas ir pagerinti tvarumą.
Statyboje svarbu pasirinkti tinkamą fibros/plaušų derinį atsižvelgiant į objekto paskirtį, apkrovas ir eksploatavimo sąlygas. PP Baltic ir ADFIL specialistai parengia išsamią informaciją apie betono sudėtį ir armavimą, atsižvelgiant į konkrečias sąlygas. Pritaikytos fibrų/plaušų sistemos padeda užtikrinti, kad konstrukcijos tarnautų ilgai ir būtų atsparios šalimo-šilimo ciklams.
Tiesioginės gairės projektavimo ir bandymų kontekstui
- Remiantis LST EN 206-1 ir XF aplinkos poveikio klase, vertikalūs paviršiai turi būti projektuojami su atitinkama betono klase ir cemento kiekiu, siekiant užtikrinti atsparumą drėgmei ir šalčiui.
- Atsparumo įtrūkimams tyrimai yra svarbūs norint išsiaiškinti, per kiek laiko atsiranda pirmieji įtrūkimai ir kaip jie plinta po įvairių išorinių veiksnių.
- Injekcijų metodas gali būti optimalus įtrūkimų pašalinimui ir konstrukcijų atstatymui.
- Kristalinės hidroizoliacijos technologijos ir BETOCRETE sprendimai suteikia ilgalaikę apsaugą nuo vandens įsiskverbimo ir druskų poveikio.
tags: #betonas #atsparumas #salciui #f1