Betono ir gelžbetonio konstrukcijos grunte nuolat veikia gruntinis vanduo, kapiliarinė bei paviršinė lietaus drėgmė. Spustelėjus šalčiams ji įsiskverbia į mikroįtrūkimus, šąla ir plečiasi, o vėliau atšilus ištirpsta. Itin nuostolinga drėgmės pasekmė yra gelžbetonio armatūros korozija, silpninanti konstrukcijas. Fizinės korozijos priežastys yra daugkartinis cikliškas drėgnėjimo-džiūvimo, užšalimo-atšilimo procesų kartojimas, taip pat druskų kristalizacija kapiliaruose.
Eksploatuojant kelio konstrukcijas, stovėjimo aikšteles, rezervuarus, krantines ir kitas betonines konstrukcijas, kurios nuolat veikiamos atmosferos poveikio, vienas svarbiausių kriterijų, nustatančių ilgaamžiškumą, yra betono atsparumas šalimo-šilimo ciklams. Betono įtrūkimai dėl šalimo-šilimo poveikio ilgainiui skatina armatūros koroziją ir silpnina visą konstrukciją. Vanduo į betoną patenka per trūkius, mikrotrūkius, poras ir kapiliarus. Net ir aukštos kokybės, mažai vandens įgeriantis betonas gali būti pažeidžiamas dėl kondensacijos šaltuoju metų laikotarpiu.
Kaip vertinamas atsparumas šalčiui ir tyrimų metodai
Betono atsparumo šalčiui tyrimo metodika remiasi tūrinio užšaldymo ir atšildymo metodu pagal standarte LST 1428-17. Pasirenkami kubai 100×100×100 mm. Bandiniai pamerkiami į vandens vonią (18±5 °C) ir laikomi keliais etapais, užtikrinant 1/3, 2/3 ir visiškai užpultą panardinimą, o vėliau - 20 mm apsitraukimą iš visų pusių. Po to bandiniai įšaldomi šaldymo kameroje (−18±2 °C, ne mažiau kaip 2,5 valandos). Po atsparumo šalčiui bandiniai vėl panardinami į vonią (18±5 °C) ir laikomi 2±0,5 valandos. Bandymo rezultatai vertinami pagal pokyčius gniuždymo stipryje ir nustatoma, ar betonui pavyko atlaikyti reikiamą ciklų skaičių.
Tyrimo metu svarbu išlaikyti pastovų vandens cemento santykį (V/C) ir nekisti plastifikatorių ar oro įtraukimo įmaišų. Eksperimentuose buvo keičiamas tik kristalizacijos procesus skatinančių įmaišų kiekis (0,8%, 1,0%, 1,5% cemento masės). Rezultatai parodė, kad kontrolinis betonas po atsparumo šalčiui bandymo gali patirti daugiau kaip 5% gniuždymo stiprio sumažėjimą, tačiau įmaišai su BETOCRETE priedais 0,8-1,5% cemento masės gerina rezultatų tendenciją: gniuždymo stipris nenukrenta daugiau nei 5% arba net padidėja.
Hidroizoliacija kristalais ir įsiskverbianti hidroizoliacija
Hidroizoliacijos priedai betone gali būti milteliai ar skystos kristalinės medžiagos. Kristalinė technologija veikia nano dydžio kristalų formavimą, kurie užpildo iki 0,4 mm kiauryminius ir iki 0,5 mm nekiauryminius įtrūkius betoniniame viduje. Tokiu būdu, sąveikaujant su drėgme, formuojami nano kristalai, kurie neleidžia vandeniui prasiskverbti. Vokietijos gamintojo SCOMBURG BETOCRETE sistemos pasižymi tuo, kad betonas iš karto įgauna hidrofobinių savybių ir sumažina vandens įgeriamumą iki 80% priklausomai nuo bandymo rezultatų, o vandens prasiskverbimas sumažėja iš vidutinio 25 mm į 5 mm. Vandens garų pralaidumas sumažėja kelis kartus. Taip užtikrinamas ilgalaikis betono atsparumas vandens poveikiui ir drėgmei. Be to, hidroizoliacijos kristalais ar įsiskverbiančia izoliacija padeda sumažinti armatūros korozijos riziką, dėka vandens atstūmimo efekto. Prognozuojama, kad naudojant BETOCRETE produktus galima sutaupyti iki 75% išlaidų ilgojo laikotarpio eksploatacijoje.
Taikomi sprendimai konkrečiose šalyje: tyrimai ir praktika
KAUNAS Technologijos universiteto Statybos ir architektūros fakulteto Statybinių medžiagų ir konstrukcijų tyrimo centras atliko batavimo tyrimus grindinio trinkelių atsparumui šalčiui. Eksperimentui trinkelės buvo izoliuotos 3 mm storiu gumos sluoksniu ir užtvirtintos specialiu vandeniui ir šalčiui atspariu silikonu. Triukšmas išliko minimalus, o bandymo metu tirpalas su NaCl buvo naudojamas kaip agresyvesnė testavimo medžiaga. Ciklas keičia temperatūrą nuo +20 °C iki −20 °C, skatinant šalimo-šildymo proceso poveikį ir tikrinant kapiliarų reakciją. Tokie tyrimai parodė, kad druskos tirpalas didina antrojo lygio bandinių atsparumą, o kartu Xypex priedai sustiprina poveikį įsiskverbimo ir atsparumo šalčiui atžvilgiu.
Planuojamas gelžbetoninių konstrukcijų atsparumo įtrūkimams tyrimas. Įtrūkimų atsiradimas gali būti provokuojamas drėgmės, temperatūros svyravimų bei žaliavų savybių. Nustatant atsparumą įtrūkimams svarbu įvertinti medžiagos kokybę, elastingumą ir susitraukimą. Optimali įtrūkimų pašalinimo metodika - injekcijos su specialiu tirpalu. Atsižvelgiant į plačiai naudojamas diagnostikos priemones, įmonės, tokios kaip URETEK, teikia įrangą ir paslaugas betono konstrukcijų diagnostikai, remontui ir atstatymui.
Praktiniai patarimai inžinieriams ir statybininkams
- Rinktis hidroizoliacinius priedus su kristalinėmis technologijomis, kurios formuoja nano kristalus betone ir sumažina vandens įgeriamumą.
- Naudoti priedus, kurie tuo pat metu suteikia hidroizoliaciją ir hidrofobines savybes, mažindami armatūros korozijos riziką.
- Planuojant šalčiui atsparias dangas ir trinkeles - atlikti testavimo ciklų simuliacijas pagal galiojančius standartus (LST EN 1338:2003 ir kt.).
- Užtikrinti tinkamą vandens ir cemento santykį bei nepakeisti skirtingų įmaišų, kad testavimo metu gautųsi nuoseklūs rezultatai.
- Atliekant įtrūkimų diagnostiką - naudoti injekcijų metodą su specialiu tirpalu, atsižvelgiant į konstrukcijos ypatybes ir lokalizaciją.
Į ką atkreipti dėmesį projektavime
Šaltojo metų laikotarpio apsauga reikalauja visapusiško požiūrio: priedai gali pagerinti vandens atsparumą, tačiau svarbu derinti horizontalią ir vertikalią hidroizoliaciją, užtikrinti kokybišką ankstyvą betono užgavimą ir naviniams nepalikti vietos netikėtiems įtrūkimams.
Vonios hidroizoliacija su Penosil produktais
Apibrėžimai ir standartai
Standartai dėl dangų atsparumo šalčiui reglamentuoja leistiną masės nuostolį po 28-72 šildymo-šaldymo ciklų. Lietuvos rinkoje atlikti tyrimai rodo, kad šaltuoju laikotarpiu tyrinėjami paviršiai turi būti atsparūs nuostoliams ≤ 1,0 kg/m2 po dešimčių šildymo-šaldymo ciklų. Tačiau specialūs projektai, tokie kaip Betono mozaika, gali būti išbandyti ir su didesniu ciklų skaičiumi, nes jų sudėtys ir technologijos užtikrina itin mažą masės nuostolį net po daugiau nei 28 ciklų (pvz., 0,007-0,012 kg/m2).
Dangos atsparumas šalčiui - kas tai ir kaip matuoti?
Šalčio poveikio danggai įmanoma įvertinti per kietėjimo-priežiūros parametrus. Šaltuoju laikotarpiu dangos paviršius patiria pakartotinį šąlančių ir šildančių procesų veikimą. Po tam tikro skaičiaus šildymo-šaldymo ciklų gali pasireikšti nubyrėjimas arba masės nuostoliai, kurie laikomi galiojančiais teisės aktais. Tai svarbu planuojant kelio ir grindų dangų eksploataciją ir jų ilgaamžiškumą.