UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO, PROMETNO INŽENIRSTVO IN ARHITEKTURO Vanesa Jeseničnik NEGA IN ZAŠČITA BETONA Projektna naloga univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje Maribor, julij 2016
Smetanova ulica 17 2000 Maribor, Slovenija Projektna naloga univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje NEGA IN ZAŠČITA BETONA Študent: Študijski program: Vanesa JESENIČNIK univerzitetni, Gradbeništvo Mentor: Izr.prof.dr. Andrej Štrukelj, uni. dipl. inž. grad. Maribor, julij 2016
I ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju prof. Andreju Štruklju za pomoč in vodenje pri izdelavi projektne naloge. Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili študij.
II NEGA IN ZAŠČITA BETONA Ključne besede: beton beton, nega betona, zaščita betona, vpliv temperature na sveže vgrajen Povzetek V projektni nalogi je opisan način nege in zaščite betona v fazi po vgradnji svežega betona. Beton je eden temeljnih materialov v gradbeništvu. Sestavljen je iz mešanice gramoza, vode in cementa, ki deluje kot vezivo. Ko se beton posuši, doseže veliko trdnost in trdoto. Da lahko doseže le-te, je zelo pomembna pravilna nega in zaščita betona v začetni fazi utrjevanja betona. Velik vpliv pri doseganju trdnosti in trdote betona ima temperatura okolice. V tej projektni nalogi bo opisan vpliv temperature okolice na beton, kako beton najprimerneje zaščititi pred vplivi le-te in ga nato primerno negovati, da bo lahko dosegel predvideno trdnost.
III CURING AND PROTECTION OF CONCRETE Key words: concrete, curing of concrete, protection of concrete, the impact of temperature on recently placed concrete Abstract The following project work describes the methods of curing and protecting concrete in its early age right after placing it. Concrete is one of the fundamental materials in civil engineering. Concrete is a composite material composed of aggregate,water and cement, wich works as a binder. As concrete dries, it reaches a great strenght and hardness. So it could reach these two elements, we have to use the right curing and protection methods in the early stage of hardening of concrete. A major impact on the achievement of strenght and hardness has the temperature of the surroundings. In this project work it will be described the impact of temperature surroundings on concrete and how to efficiently protect and cure concrete, so it can reach the optimal strenght.
IV VSEBINA 1 UVOD... 1 2 BETON... 2 2.1 BETON... 2 2.2 ZMES BETONA... 2 2.3 VRSTE BETONA IN NJEGOVE LASTNOSTI... 6 3 NEGA BETONA... 8 3.1 NAČINI NEGOVANJA BETONA... 8 3.2 TRAJANJE NEGE... 11 4 ZAŠČITA IN SANACIJA BETONA... 13 4.1 ZAŠČITA BETONA... 13 4.2 LASTNOSTI OTRDELEGA BETONA... 15 4.3 VZROKI ZA PROPADANJE IN POŠKODBE BETONA... 16 4.4 SANACIJA BETONA... 18 5 TEMPERATURNI VPLIVI... 20 5.1 NEGA BETONA V IZJEMNIH POGOJIH... 20 6 ZAKLJUČEK... 22 7 VIRI IN LITERATURA... 23 8 PRILOGE... 25 8.1 SEZNAM SLIK... 25 8.2 NASLOV ŠTUDENTA... 25 8.3 KRATEK ŽIVLJENJEPIS... 25
Nega in zaščita betona Stran 1 1 UVOD Če pogledamo v zgodovino, bomo ugotovili, da so gradbeni material, ki je bil po svojih lastnostih podoben današnjemu betonu, iznašli že stari Rimljani. Takratni beton je bil izdelan iz zmesi vode, peska, apna, pucolanskega (vulkanskega) pepela in zdrobljene opeke. Skozi čas so beton še izboljševali in razvijali. Danes pa je:»beton osrednje gradivo, ki se uporablja pri gradnji vseh vrst objektov, od nizkih do visokih zgradb, za najrazličnejše namene uporabe.«(beton SLONEP, 2016) Po betoniranju oziroma vgradnji betona je potrebno le tega tudi ustrezno zaščititi in primerno negovati, da dosežemo njegove pričakovane lastnosti.»dobre lastnosti otrdelega betona so izrednega pomena za zagotavljanje dolge življenjske dobe konstrukcij, seveda ob upoštevanju predpostavk, da je konstrukcija v normalnih klimatskih pogojih, da je obremenjena in uporabljana, kot je določeno s projektom in da je redno vzdrževana, v skladu s projektom vzdrževanja.«(beton SLONEP, 2016) Končne lastnosti betona so odvisne predvsem od kakovosti betonske mešanice, sušenja betona ter nege betona in v projektni nalogi se bomo dotaknili predvsem zadnjega od naštetih področij. Namen projektne naloge je predstavitev ustrezne nege in zaščite betona. Po uvodnem delu je v sledečem poglavju najprej predstavljen sam pojem betona. V tretjem poglavju je opisano, kako beton ustrezno negovati. Četrto poglavje je namenjeno zaščiti betona. In kot zadnje, so v petem poglavju predstavljeni še temperaturni vplivi na lastnosti betona.
Nega in zaščita betona Stran 2 2 BETON 2.1 Beton»Angleška beseda za beton,»concrete«, izhaja iz latinskega glagola concrescere, ki pomeni»zrasti skupaj«,»združiti se«. Pomen se dobro sklada z veznimi lastnostmi betona. Beseda»concrete«pa zbuja tudi asociacije s pridevnikom konkreten, ki pomeni»materialen«,»jasen«.«(wedebrunn, 2008) Beton je danes eden izmed temeljnih in najpogosteje uporabljanih materialov v gradbeništvu. Uporablja se ga pri gradnji vseh vrst objektov: nizkih in visokih zgradb, poslovnih, stanovanjskih ter industrijskih objektov»njegova uporaba pa ni popularna samo danes, saj so beton uporabljali že v dobi Rimljanov.«(Beton, uporaba in cena, 2016) Že v uvodu smo namreč omenili, da so gradbeni material, ki je bil po svojih lastnostih podoben današnjemu betonu, iznašli v času starih Rimljanov. Takratni beton je bil izdelan iz zmesi vode, peska, apna, pucolanskega (vulkanskega) pepela in zdrobljene opeke. Rimljani so pri gradnji svojega imperija beton uporabljali za kopališča, gledališča, akvadukte itd. Slika 1: Rimski akvadukt (Vir: https://www.jw.org/sl/publikacije/revije/g201411/akvadukti-rimsko-inzenirstvo) Ker je beton, za razliko od drugih gradbenih materialov, lahko oblikovati, je verjetno prav zato dosegel tako razširjeno stopnjo uporabe. 2.2 Zmes betona»beton je umetna mešanica veziva (cement), grobega in finega agregata (pesek, prod, gramoz) in vode.«(beton/slonep, 2016)
Nega in zaščita betona Stran 3 Navedeni osnovni sestavi pa lahko:»dodamo tudi kemijske ali mineralne dodatke, in pa različna vlakna, ki izboljšajo lastnosti betona.«(beton, uporaba in cena, 2016) Slika 2: Sestava betona (Vir: http://www.mastour.com/blog/composition-of-concrete) Pa poglejmo posamezne sestavine betona podrobneje: Vezivo cement»cement, fin siv prah, je silikatni material, ki ga uvrščamo med hidravlična veziva, katerih najpomembnejša lastnost je, da pri reakciji z vodo, to je hidrataciji, vežejo in se strjujejo. Nastane cementni kamen, sestavljen pretežno iz kalcijevih silikat hidratov, ki tudi v vodi ohrani trdnost in stabilnost. Vloga cementa je, da povezuje fine in grobe delce agregatov skupaj v beton. Zaradi dobrih vezivnih lastnosti, visokih trdnosti ter odpornosti proti vremenskim vplivom in kemijski koroziji je cement najbolj razširjeno vezivo v gradbeništvu.«(kaj je cement?, SLOCEM, Združenje slovenske cementne industrije) Cement je torej gradbeni material v prahu, ki pri reakciji s primešano vodo, prehaja v otrdelo cementno pasto ali cementni kamen.»pri tem postopno razvija svoje kohezijske in adhezijske lastnosti, ki omogočajo, da poveže zrna agregata v kompaktno maso betona.«(saje, 2015) Obstaja veliko vrst cementa, najpogosteje pa se uporablja tako imenovani»portland cement«. Agregat
Nega in zaščita betona Stran 4 Agregat predstavlja večino betonske mase, zato ima zelo velik vpliv na lastnosti tako svežega kot kasneje tudi otrdelega betona. Prav zato je izbor agregata»ključnega pomena za kakovost in lastnosti betona.«(žarnić, 2005)»Agregat ima v betonu tri osnovne naloge: zrna agregata tvorijo skelet, ki daje betonu trdnost in togost, betonu daje dimenzijsko stabilnost, to je zmanjšuje dolgotrajne volumske spremembe značilne za cementni kamen, je relativno poceni, kar prispeva k ekonomičnosti betonskih konstrukcij.«(saje, 2015) Agregat je lahko naravnega (iz rečnih nanosov, kamnolomov) ali umetnega (proizvedeni v določen namen) izvora. Po teksturi in obliki pa je lahko grob (groba zrna) ali drobljen (drobna zrna). Pomembna je tudi čistost agregata, saj lahko morebitne nečistoče negativno vplivajo na kakovost betona. Voda»Voda je osnovna sestavina vsake betonske mešanice. Brez nje ne bi bil mogoč proces hidratacije cementa. Poleg tega pa omogoča potrebno viskoznost sveže betonske mešanice ter zadovoljivo vgradljivost in končno obdelavnost betona.«(saje, 2015) Vsa voda, ki je primerna za pitje in vsakodnevno uporabo, je primerna tudi za rabo v betonskih mešanicah. Medtem ko morska voda ni primerna za tovrstno uporabo. Dodatki Betonu se lahko dodajajo tudi dodatki za spreminjanje lastnosti svežega ali otrdelega betona. Saje našteva naslednje najpomembnejše možnosti spreminjanja lastnosti svežega ali otrdelega betona:»povečanje obdelavnosti svežega betona, ne da bi se pri tem povečala količina vode, ali zmanjšanje količine vode pri enaki obdelavnosti, pospeševanje ali zavlačevanje začetka vezanja cementa, zmanjševanje ali preprečevanje plastičnega krčenja ali povzročanje ekspanzije, sprememba hitrosti izcejanja ali skupno izcejanje vode iz betona,
Nega in zaščita betona Stran 5 zmanjšanje segregacije, izboljšanje črpnosti betona, zmanjšanje izgube obdelavnosti, preprečevanje zmrzovanja svežega betona, zadrževanje ali zmanjševanje razvoja toplote v mladem betonu zaradi hidratacije, povečevanje trdnosti, povečevanje trajnosti betona, zmanjševanje propustnosti betona, izboljšanje povezave med starim in novim betonom, povečanje udarne in erozijske odpornosti, izboljšanje zaščite armature v betonu, barvanje betona ali malte.«(saje, 2015) Ločimo tri glavne vrste dodatkov, in sicer: kemijske, mineralne in polimerne dodatke. Kemijski dodatki Kemijske dodatke razvrščamo glede na njihovo namembnost.»ločimo aerante, plastifikatorje, superplastifikatorje, superplastifikatorje nove generacije, fluidifikatorje, zaviralce in pospeševalce vezanja, pospeševalce strjevanja, zgoščevalce, dodatke za betoniranje pri nizkih temperaturah in druge.«(saje, 2015) Ti dodatki tako povečujejo plastičnost svežega betona in tako omogočajo njegovo lažje vgrajevanje; drugi skrajšajo čas negovanja in zaščite svežega betona ter pospešujejo razvoj trdnosti betona; spet tretji upočasnjujejo vezanje cementa Mineralni dodatki Med mineralne dodatke prištevamo naslednje:»drobno mlete pucolane, granulirano žlindro visokih peči, elektrofilterski pepel, odpadni prah pri proizvodnji ferosilicija in silicija, apnenec.«(saje, 2015) Tovrstni dodatki pozitivno vplivajo na tehnične lastnosti betona, kot so termične lastnosti, kemična odpornost, pojav razpok... Polimerni dodatki»polimeri se dodajajo v obliki praškov, disperzij, vodotopnih polimerov, tekočih smol ali tekočih monomerov. Najbolj uporabljana polimerna dodatka sta polivinilacetat in 100% akrilni polimer. Tako dobimo betone večje žilavosti in boljše odpornosti na kemijsko korozijo.«(saje, 2015)
Nega in zaščita betona Stran 6 2.3 Vrste betona in njegove lastnosti Saje deli beton glede na njegove lastnosti na naslednje vrste:»glede na stopnjo strjevanja ločimo: sveži beton, otrdeli beton. Sveži beton je v plastičnem stanju. Lahko ga plastično oblikujemo in zgostimo. Otrdeli beton je beton, ki ga ne moremo več plastično preoblikovati ali zgostiti. Glede na prostorninsko maso ločimo: normalno težki beton, lahki beton, težki beton. Glede na v otrdelem stanju doseženo tlačno trdnost ločimo: betone normalne trdnosti, betone visoke trdnosti, betone ultra visoke trdnosti. Glede na vrsto ojačitve ločimo: nearmirani beton, armirani beton Specialni betoni poleg osnovnih sestavin betona vsebujejo dodatke, ki vplivajo na njihove lastnosti: Prostorninsko maso: - težki betoni (agregat), - lahki betoni (lahek agregat, penila, ), Tlačno trdnost: - betoni visoke trdnosti (nizko vodovezivno razmerje, mineralni dodatki, ) Natezno trdnost in žilavost: - vlaknasti betoni (jeklena vlakna), - ferocementni betoni (žične mreže) - polimerni betoni (lateks, akril, vinil-acetat, ) Trajnost:
Nega in zaščita betona Stran 7 - impregnirani betoni (siloksan, silan, ), - polimerni betoni, - požarno odporni betoni (požarnoodporni agregat, aluminatni cement) Krčenje in lezenje: - prepakt betoni (zbit grobi agregat, injektiranje), - ekspanzivni betoni (ekspanzivni cement, ekspanzivni mineralni dodatki) Hidratacijsko toploto: - uvaljani betoni (manjša vsebnost vode, manjša vsebnost cementa, bolj groba struktura betona), - betoni s pucolanskimi dodatki (elektrofilterski pepel) Izgled: - dekorativni betoni (struktura betona, osnovni materiali, ).«(Saje, 2015) Če želimo, da betonska konstrukcija doseže dolgo življenjsko dobo, je potrebno zagotoviti dobre lastnosti betona. Zavedati pa se moramo, da ima beton tudi svoje pomanjkljivosti. Kako te pomanjkljivosti po vgradnji betona čim bolj minimizirati, pa bomo pogledali v naslednjih poglavjih, kjer bomo govorili o negi in zaščiti betona.
Nega in zaščita betona Stran 8 3 NEGA BETONA Neposredno po betoniranju je potrebno začeti s postopki in ukrepi, s katerimi zagotovimo pogoje za čim boljšo hidratacijo in preprečimo morebitne poškodbe zaradi zgodnjega in hitrega krčenja. Vgrajen beton je torej potrebno ustrezno in temeljito negovati in zaščititi, saj šele s temi postopki dosežemo pričakovane lastnosti otrdelega betona.»nega vgrajenega betona predstavlja zelo pomembno fazo v sklopu tehnološkega procesa razvoja betonskih konstrukcij in elementov.«(muravljov, 2000) Nega betona torej predstavlja preprečitev prezgodnjega izsuševanja zaradi sonca in vetra, medtem ko se bomo zaščiti podrobneje posvetili v naslednjem poglavju.»sveži beton moramo zavarovati predvsem pred: predčasno izsušitvijo zaradi vetra, sonca, suhega mraza, pred ekstremnimi temperaturami (mrazom, vročino) in škodljivimi hitrimi temperaturnimi spremembami, dežjem, tresenjem.«(žnidaršič, 2007) Natančneje, neposredno po betoniranju je potrebno površino betona zaščititi:»da se minimizira plastično krčenje, da se zagotovi ustrezna površinska trdnost, da se zagotovi ustrezna trajnost površine, pred zamrznitvijo, pred škodljivimi vibracijami, vplivi in poškodbami.«(pren 13670:2007 (E)) 3.1 Načini negovanja betona Glavni načini nege betona so naslednji:»neodstranjen opaž, pokrivanje s plastično folijo, namestitev mokrih prekritij, škropljenje z vodo, uporaba sredstev za negovanje, ki tvorijo zaščitni film.«(sls ENV 206)
Nega in zaščita betona Stran 9 Zgoraj navedeni načini negovanja se lahko uporabljajo bodisi posamično ali v različnih možnih kombinacijah. Pa si poglejmo posamezne postopke nege še podrobneje: Neodstranjen opaž Opaž zagotavlja želeno obliko betonskega elementa, dokler le ta ne doseže zadostne trdnosti. Zato ga odstranimo šele, ko je torej dosežena zadostna trdnost in ko ni več potreben zaradi postopkov nege betona. Slika 3: Opažne plošče (Vir: http://www.lip-bled.si/1/opazne-plosce.aspx) Pokrivanje s plastično folijo Ta metoda zagotavlja izgubo vode iz površine betona, hkrati pa preprečuje vodi iz okolja, da bi vdrla na pokrito površino. Folija je lahko črne barve, kar se priporoča v hladnem vremenu, ali bele barve, ki je primernejša za toplejše razmere.
Nega in zaščita betona Stran 10 Pokrivanje s folijo lahko pusti na betonski površini lise in razbarvanje in tako ni najbolj primerna za površine, ki ostanejo vidne. (Neville, 2011) Folijo se polaga direktno na površino in jo potrebno ustrezno obtežiti, da ostane ves čas nege na mestu in v stiku z betonom. Namestitev mokrih prekritij Je zelo učinkovit način negovanja betona. Gre za metodo mokrega negovanja, ki se lahko uporabi tako na horizontalnih kot vertikalnih površinah. Najbolj primerni za ta način so debelejši in dobro vodovpojni materiali, kot je juta oziroma vrečevina. Juto redno močimo, da ostane vlažna ali dodatno prekrijemo s folijo. Škropljenje z vodo Gre prav tako za mokro nego, ko betonske površine polivamo, škropimo ali pršimo z vodo. Ta metoda pride v poštev, če niso temperature prenizke. Pomembno je, da se zagotovi trajno močenje oziroma vzdrževanje mokrote, dokler je to potrebno.»horizontalne površine so lahko zalite z vodo.«(žnidaršič, 2007) Prekinitve povzročijo motnje v hidratacijskem procesu in razpoke v betonu.»za nego betona se ne sme koristiti morske vode.«(muravljov, 2000) Uporaba sredstev za negovanje, ki tvorijo zaščitni film Pri tem načinu nege gre za razpršitev različnih kemijskih sredstev, ki tvorijo zaščitno membrano oziroma film. V ta namen se uporabljajo različne raztopine naravnih ali umetnih smol, sredstva na osnovi parafina, silikona ipd. Tovrstna sredstva preprečujejo poškodbe zaradi zmrzovanja na površini betona, omogočajo trajno impregnacijo površine, preprečujejo»cvetenje«zaščitni film mora ostati nepoškodovan in neprekinjen. Izredno pomemben je tudi čas razpršitve tovrstnih sredstev, zato s tovrstno nego začnemo takoj, ko je to mogoče. Ta način je preprost za izvajanje, a je njegova učinkovitost zagotovljena, če je površina betona prekrita v celoti in trajno. (Neville, 2011) Načine nege betona, tako lahko ločimo na: zunanjo nego betona, notranjo nego betona.»zunanjo nego predstavlja vlaženje površine betona in preprečevanje izhajanja vode iz betona preko površine betonskega elementa.
Nega in zaščita betona Stran 11 Notranjo nego pa predstavljajo rezervoarji vode v betonu, ki omogočajo, da se voda iz finih kapilarnih por porablja kasneje. Kot rezervoar vode se uporablja lahki agregat, ki s svojo strukturo nudi prostor za skladiščenje vode.«(saje, 2015) 3.2 Trajanje nege»z nego betona v smislu normalnih temperatur okolice tj. med pet in trideset stopinj Celzija, njegovim vlaženjem, se mora pričeti zelo zgodaj, nekje 3-6 ur po vgradnji betona.«(muravljov, 2000)»Zahtevano trajanje nege je odvisno od hitrosti, s katero je dosežena določena nepropustnost (odpornost proti prodiranju plinov ali tekočin) območja pod površino betona (zaščitnega sloja preko armature).«(sls ENV 206) Zato se trajanje nege betona določa po enem izmed spodaj naštetih meril:»glede na zrelost betona, skladno s krajevnimi zahtevami, skladno z minimalnimi časi glede na stopnjo izpostavljenosti vlažnosti in temperaturi okolja.«(sls ENV 206) Čas negovanja tako pogojujeta predvsem vlažnost okolice in temperatura.»dolžina nege zavisi od več faktorjev (atmosferski pogoji, sestava betona, zahtevana kvaliteta betona idr.), pri čemer mora trajati najmanj 7 dni oziroma ne manj kot je potrebno, da beton doseže 60% predvidene marke betona.«(muravljov, 2000) V kolikor je beton izpostavljen izjemnim okoljskim vplivom, pa se čas trajanja nege ustrezno podaljša. Če potrebne ukrepe prezremo ali pa začnemo z njihovim izvajanjem prepozno, se izgubi tisti del vode, ki je potreben za nadaljnjo hidratacijo cementa.»posledice neustrezne ali prepozne nege so naslednje: trdnost na površini se zmanjša, večja prepustnost za vodo, zgodnje razpoke zaradi krčenja betona, povečana nevarnost kasnejših razpok zaradi izgube vode.«(žnidaršič, 2007)
Nega in zaščita betona Stran 12 Slika 4: Nega betona (Vir: http://www.acivilengineer.com/2011/11/methods-of-curing-concrete.html) Če povzamemo je najbolj pomembno, da se nega izvaja neprekinjeno, še posebej prvih 24 ur po betoniranju, ko morajo biti vse betonske površine dobro zaščitene pred morebitno izsušitvijo. Z ustrezno nego tako dosežemo in zagotovimo: zmanjšanje krčenja betona, ustrezno trdnost betona, varovanje betona pred padavinami in zmrzovanjem, preprečimo prekomerno izparevanje vodne pare, beton zavarujemo pred poškodbami, vibracijami itd.
Nega in zaščita betona Stran 13 4 ZAŠČITA IN SANACIJA BETONA Že v prejšnjem poglavju smo omenili, da je vgrajen beton potrebno ustrezno negovati in zaščititi, da se dosežejo pričakovane lastnosti otrdelega betona. Tam smo podrobneje predstavili nego betona, v tem poglavju pa se bomo posvetili zaščiti betona. 4.1 Zaščita betona»zaščita pomeni preprečitev: - izluževanja zaradi dežja in tekoče vode, - hitrega ohlajevanja prvih nekaj dni po vgraditvi, - velikih razlik notranje temperature, - nizke temperature ali zmrznjenja, - vibracij in udarcev, zaradi katerih bi beton lahko popokal in ki bi lahko preprečili sprijemnost betona z armaturo.«(sls ENV 206) Ko govorimo o zaščiti betona, ločimo postopke za zaščito betona v fazi strjevanja in postopke za zaščito že strjenega betona. Zaščita svežega betona Sveže vgrajen beton je lahko izpostavljen neugodnim okoljskim vplivom, kot so mraz, nalivi, vibracije, zato ga je potrebno pred njimi zaščititi. V primeru mraza moramo zagotoviti zvišanje prenizke zunanje temperature, kar lahko dosežemo na več načinov: - z uporabo cementov, ki imajo višjo hidratacijsko toploto; - s posebnimi dodatki; - z ogrevanjem betona (vode, agregata, prostora); - in z zaščito pred mrazom (pokrivanje betona). Da dosežemo toplotno zaščito vgrajenega betona, tako lahko storimo naslednje: - prekrijemo proste površine z izolacijskimi materiali, npr. s ploščami iz penjenega polistirena, poliuretanske pene, mineralne volne itd.; - uporabimo toplotno izolirane opaže; - vodno paro.
Nega in zaščita betona Stran 14 Če pride po vgradnji betona do večjih nalivov in beton ni pred tem ustrezno zaščiten (pokrit s folijo), lahko to pusti posledice na sami površini betona, kot so izpiranje cementa, zaradi česar postane površina oslabljena. To pa lahko nadalje privede tudi do s tem povezanih posledic v prihodnosti, kot sta zmanjšana trdnost in trajnost betona. Pred nalivi lahko beton zaščitimo tako, da ga pokrijemo s folijo ali odvečno vodo fizično odstranimo. Tudi vibracije lahko pustijo na sveže vgrajenem betonu določene posledice (mikro razpoke, zmanjšana trdnost). Tradicionalni metodi zmanjšanja škodljivih učinkov vibracij sta kontroliranje intenzitete vibracij in namestitev začasne opore betonu (opaž). Obstajajo tudi posebni materiali v obliki poliuretanskih penjenih blazin, imenovani Sylomer in Sylodyn, ki se uporabljajo kot izolacijski sloj med virom vibracij in okolico, ali med okolico (v kateri so vibracije) in delom, ki ga želimo izolirati. Površinska zaščita že strjenega betona Za zaščito betonskih površin je na voljo veliko raznih materialov in postopkov, kot so nevidne impregnacije, brezbarvni premazi, dekorativni barvni nanosi, tesnilni sloji Govorimo torej o površinski zaščiti betona.»glavni pričakovani učinki površinske zaščite so: - izboljšanje videza, - vremenska odpornost, - zmanjšano prepuščanje vode, - oviran prehod kloridov, - visoka prepustnost za vodno paro, - ovira karbonizacije, - dober oprijem na podlago, - prekrivanje razpok, - zaščita proti zmrzovanju. (Rajšp, 2016) Med najpogosteje uporabljane postopke zaščite betona sodijo razni brezbarvni premazi in hidrofobna impregnacija (sistem nevidne zaščite površine brez tvorjenja filma, ki poveča trajnost betonske konstrukcije).»ti metodi zaščitita betonsko površino pred vdorom tujih medijev skozi površino, nadzorujeta količino vlage v betonu, ki bi lahko izzvala škodljive kemične reakcije ter povečata mehansko in fizično odpornost površine. (Rajšp, 2016) Brezbarvni premazi
Nega in zaščita betona Stran 15 Brezbarvni premazi beton zaščitijo tako, da naredijo nepretrgano zaščitno plast na betonski površini. Gre za polimere nizke viskoznosti, polimerne disperzije itd.»tovrstni premazi delno prodrejo v pore materiala, delno pa ostanejo na površini, kjer tvorijo film.«(rajšp, 2016) Z nanosom brezbarvnega premaza se zmanjša poroznost površine in se jo utrdi. Hidrofobna impregnacija»hidrofobna impregnacija je vrsta površinske zaščite, ki naredi površino vodoodbojno. Gre za silikonate, silane, silikonske smole «(Rajšp, 2016) Tovrstni premazi na površini betona ne tvorijo filma, temveč spremenijo površinsko napetost. Na ta način je oviran morebiten vstop vode v notranjost betona, hkrati pa je skozi impregnacijo omogočeno prehajanje vodne pare. Slika 5: Hidrofobna impregnacija (Vir: http://www.stig.hr/stigogran-w.html) 4.2 Lastnosti otrdelega betona Skozi nalogo smo že večkrat omenili, da želimo z ustrezno nego in zaščito doseči pričakovane lastnosti otrdelega betona. Pa poglejmo, kaj sploh pomeni otrdel beton. Pomembnejše lastnosti otrdelega betona so naslednje: -»tlačna trdnost,
Nega in zaščita betona Stran 16 - upogibna trdnost, - natezna trdnost, - modul elastičnosti. - odpornost proti vdoru vode, - odpornost proti obrabi, - odpornost proti agresivnemu kemijskemu delovanju, - odpornost proti cikličnemu zmrzovanju in odtaljevanju, - odpornost proti cikličnemu zmrzovanju in odtaljevanju in solem.«(saje, 2015) Te lastnosti pa lahko delimo v naslednji dve skupini, in sicer na:»mehanske: - tlačna trdnost, - upogibna trdnost, - natezna trdnost, reološke: - deformacije zaradi obremenitve, - krčenje, - lezenje.«(saje, 2015) Glavna funkcija večine betonskih konstrukcij je prenašanje obremenitve, zato je trdnost osnovno merilo kvalitete betona. Dosežena trdnost betona je pogosto tudi dober pokazatelj za to, da so dosežene tudi druge lastnosti betona. Lastnosti otrdelega betona s časom spreminjajo in so odvisne od pogojev okolja, v katerem se nek betonski element nahaja. Zavedati se moramo, da je beton vse od svoje vgradnje dalje izpostavljen propadanju. Vremenski vplivi, različne agresivne škodljive snovi iz okolja, spremembe v načinu uporabe, umazanija, plesni, ipd., puščajo sledi na betonu. Poškodbe betonskih elementov nas opozarjajo na to, da beton potrebuje zaščito in sanacijo, da se mu povrnejo vse prvotne lastnosti. 4.3 Vzroki za propadanje in poškodbe betona» Poškodbe na betonu se pojavijo zaradi fizikalnih, kemijskih ali bioloških procesov, velikokrat pa je vzrok propadanja tudi kombinacija teh dejavnikov.«(rajšp, 2016)
Nega in zaščita betona Stran 17 Ko govorimo o poškodbah betonskih elementov, ločimo poškodbe v samem betonu in poškodbe v armaturi (ko je betonu dodana jeklen armatura, ki prevzame natezne sile). Poškodbe v betonu delimo na: mehanske (udarci, vibracije, preobtežitev ipd.), kemične (alkalno-agregatna reakcija, agresivne snovi, biološki vplivi), fizične (temperatura, zmrzovanje/odtajanje, erozija, obraba ipd.). Poškodbe v armaturi: karbonatizacija električni tok korozivni konataminanti (npr. natrijev klorid). (ENV 1504-9:1997) Propadanje betona se kaže kot vidne (zunanje) poškodbe v samem materialu (npr. razpoke) in slabšanje mehanskih lastnosti notranje poškodbe. Slika 6: Razpoka v betonu (Vir: http://www.sto.com/evo/web/sto/36659_si-sto-newsletter-sto-newsletter.htm?nlid=47)
Nega in zaščita betona Stran 18 Slika 7: Korozija vgrajene jeklene armature in posledično pojav razpok (Vir: Rajšp, 2016)»Najpogostejši vzroki za poškodbe in propadanje betona so: - korozija vgrajenih kovinskih materialov, - zmrzovanje in odtajevanje, - kemični napad (kisline, soli in alkalije, sulfatni napad), - alkalno-agregatna reakcija (alkalno-silikatna reakcija, alkalno-karbonatna reakcija), - abrazija, erozija, - ogenj/vročina, - volumske spremembe, - preobremenitve, udarci, - vpliv okolja (vegetacija, mikroorganizmi), - nekvalitetna izdelava.«(rajšp, 2016) 4.4 Sanacija betona V kolikor pride do poškodb betona, je potrebno razmisliti o ustreznih postopkih in ukrepih za sanacijo propadajočih površin. Ko se odločamo, katere ukrepe izbrati za sanacijo betonske površine, moramo upoštevati več dejavnikov. Ti dejavniki so: življenjska doba, odpornost na različne vplive, cena, uporaba, vzdrževanje in stroški le tega, morebitni sanacijski posegi v prihodnosti, videz sanirane konstrukcije itd. Pri izbiri primernega ukrepa moramo zadostiti zahtevam za zaščito in reparacijo betonskih konstrukcij. Te naj bi določale, katere metode so primerne: -»tipu in vzroku ali kombinaciji vzrokov ter obsežnosti poškodb, - pogojem za nadaljnje služenje, - vrsti zaščite ali reparacije, ki je bila izbrana.«(likar, 2006)
Nega in zaščita betona Stran 19 Z izbranim ukrepom oziroma ukrepi namreč želimo doseči čim daljšo življenjsko dobo betonske površine. Proces sanacije Proces sanacije poškodovane betonske površine oziroma konstrukcije poteka po posameznih fazah, ki jih bomo spodaj zgolj v grobem našteli. Faze v procesu sanacije: Ugotovljena poškodba Ugotovitev (vizualna klasifikacija poškodbe konstrukcije; preiskava parametrov trajnosti materiala v konstrukciji; primerjava rezultatov skladnost z vizualno klasifikacijo in analiza mehanizma propadanja; ocena varnosti in funkcionalnosti; izračun življenjske dobe) Projekt sanacije (izbor postopka sanacije; izbor kriterijev materiala; detajli konstrukcije; kriterij načina izvedbe in kontrole kakovosti; vzdrževanje; načrt opazovanja) Izvajanje (specializirani izvajalec; uporaba specialnih proizvodov pri sanaciji armiranobetonskih konstrukcij) in kontrola kakovosti Odločitve po kriterijih iz projekta sanacije Vzdrževanje. (Povzeto po Ukrainczyk, 1995) Da bo sanacija kakovostno izvedena, je potrebna izbira usposobljenega izvajalca sanacijskih del kot tudi uporaba primernih specialnih sanacijskih materialov. Sanacijski materiali Sanacija bo uspešna, če izberemo poškodbi najbolj primeren material. Za izvedbo sanacij na armiranobetonskih konstrukcijah se najpogosteje uporabljajo naslednji sanacijski materiali: - pripravljene mešanice sanacijskih malt (za popravilo poškodb na betonu), - injekcijske malte in mase (za zalivanje globljih razpok), - antikorozijski zaščitni premazi (za protikorozijsko zaščito vgrajene armature), - zaščitni tanko- ali debeloslojni premazi (za površinsko vidno ali nevidno dodatno zaščito po reparaciji poškodb). -»Vsi našteti sanacijski materiali so vsaj po eni svoji lastnosti specifični in zato namenjeni predvsem za popravilo poškodb na betonu in betonski armaturi.«(čebular, Grum, 2004)
Nega in zaščita betona Stran 20 5 TEMPERATURNI VPLIVI Omenili smo že, da se neposredno po vgraditvi betona, prične proces hidratacije. Gre za kemijski proces, kjer cement reagira z vodo in skupaj z agregatom tvori beton. In od tega procesa so odvisne kasnejše lastnosti otrdelega betona (trdnost, obstojnost itd.). Da proces hidratacije uspešno poteka, je poleg naslednjih dejavnikov, kot so: začetna temperatura svežega betona, vsebnost dodatkov, vrsta in količina cementa itd., zelo pomembna tudi temperatura okolice.»betonska dela je potrebno izvajati v času, ko temperatura ozračja na mestu vgrajevanja betona ne pade pod 5 C in ne preseže 30 C v brezvetrju. Drugače so pri vgradnji betona potrebni posebni ukrepi.«(saje, 2015)»Če je srednja temperatura okolice nad 5 C, se negovanje betona izvaja v meri vzdrževanja vlažnosti betona. Površinske kapilare morajo biti stalno zasičene z vodo, kar opazimo po barvi površine betona. Površina betona, ki se začne sušiti, postane svetlejša. Pri negi je potrebno paziti na visoke temperature in veter, ki sušenje površine pospešujeta.«(saje, 2015) Nizke temperature tako zavirajo in upočasnijo hidratacijo ter strjevanje betona. Medtem ko visoke temperature pospešujejo pospešijo proces hidratacije in strjevanje, pa tudi trdnost narašča hitreje. Če betoniramo pri temperaturi pod 0 C, voda v betonu zmrzne. Led poveča volumen in zrahlja notranja strukturo. Pri visokih temperaturah pa nastopi sušenje betona, ki mu odteguje vodo potrebno za hidratacijo, zato jo je potrebno dodajati. 5.1 Nega betona v izjemnih pogojih Pri betoniranju v izjemnih pogojih, zelo hladnih ali vročih pogojih okolja, je potrebno pri vgrajevanju in negi betona izvajati posebne ukrepe. Nega betona v vročih pogojih okolja Ob visokih temperaturah oziroma vročih pogojih okolja (visoka temperatura zraka nad 30 C, nizka relativna vlažnost zraka, veter in sonce), je pomembno, da znižamo začetno temperaturo svežega betona, preprečimo prehitro sušenje in zagotavljamo intenzivno nego.»temperatura betona nad 20 C povzroča težave: - pri vgradnji, kot so padec konsistence betona, povečanje vodo-cementnega faktorja, - med strjevanjem betona, kot so pospešena hidratacija, pojav razpok
Nega in zaščita betona Stran 21 Težavam se v veliki meri izognemo z dodajanjem ohlajene vode in hlajenjem posameznih sestavin betona ali dodajanjem zmletega ledu v betonsko mešanico.«(saje, 2015) Nega betona v hladnih pogojih okolja V hladnih pogojih okolja, ko je dnevna temperatura nižja od 5 C, je potrebno beton predvsem zaščititi pred zmrzovanjem in omogočiti ugodne temperaturno-vlažnostne pogoje v postopku hidratacije cementa. Zagotoviti moramo primerno začetno temperaturo svežega betona in jo nato v postopku strjevanja vzdrževati.»v hladnih pogojih okolja je potrebno zagotoviti primerno začetno temperaturo svežega betona, ki jo med nego in v postopku strjevanja betona vzdržujemo: brez dodatne energije: - z izoliranimi opaži, z dodatno energijo: - s predhodno segretimi opaži, - z ogrevanjem betonskih elementov v zaprtih ogrevanih prostorih, kot so nadstrešnice ali šotori, - z neposrednim segrevanjem elementov ali celotne konstrukcije z vodno paro, odprtim ognjem ali električnimi grelci.«(saje, 2015)
Nega in zaščita betona Stran 22 6 ZAKLJUČEK Beton je danes zaradi svoje vsestranske uporabnosti in lastnosti eden izmed temeljnih in najpogosteje uporabljanih gradbenih materialov. Skozi projektno nalogo smo ugotovili, da je potrebno neposredno po betoniranju začeti s postopki in ukrepi, s katerimi zagotovimo pričakovane lastnosti otrdelega betona. Da bi neka betonska struktura namreč lahko vrsto let služila svojemu namenu, je potrebno sveže vgrajen beton zaščititi pred izsušitvijo zaradi vetra in sonca, pred mrazom oziroma vročino in hitrimi temperaturnimi spremembami, vibracijami itd. Vse te postopke ter ukrepe za nego in zaščito betona smo tudi podrobneje predstavili. V kolikor teh postopkov ne izvedemo pravočasno, dosledno in kakovostno, lahko pride do propadanja in poškodb betona. Še posebej, če beton vgrajujemo v posebnih pogojih okolja, moramo toliko več pozornosti posvetiti ustrezni negi oziroma zaščiti. V kolikor pa že pride do poškodb betona, je potrebno razmisliti o sanaciji propadajočih betonske površine. Za to so nam na voljo številni postopki in materiali, s katerimi povrnemo lastnosti in dosežemo čim daljšo življenjsko dobo betonske površine.
Nega in zaščita betona Stran 23 7 VIRI IN LITERATURA 1 Grdić, Z., 2011, Tehnologija betona, Gradjvinsko arhitektonski fakultet Niš, Niš. 2 Grum, B., Čebular, U., Kavčič, F., Šušteršič, J., Gerbec, B., Leskovar, I., Bergant, M. & Dobnikar, V., 2004, Sanacije betonskih objektov, I2, Ljubljana 3 Likar, A., 2006, Sanacija in zaščita betonskih objektov, poškodovanih zaradi korozije armature, Diplomska naloga, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Ljubljana 4 Mehta Kumar, P., Monteiro, P. J. M., 2014, Concrete Microstructure, Properties and Materials, McGraw-Hill Education, USA 5 Muravljov, M., 2000, Osnovi teorije i tehnologije betona, Građevinska knjiga, Beograd 6 Neville, A. M., 2011, Properties of Concrete Fifth Edition, Pearson Education Limited, England 7 Rajšp, M., 2016, Vrste poškodb in zaščite otrdelega betona, Projektna naloga, Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo, Maribor 8 Saje, D., 2015, Tehnologija betona, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Ljubljana 9 Ukrainczyk, V., 1994, BETON: struktura, svojstva, tehnologija, Alcor, Zagreb 10 Ukrainczyk, V., 1995, Projektiranje trajnosti betona, Sanacije betonskih objektov, Zbornik gradiv in referatov, IRMA, Ljubljana 11 SIST 1026 ( Beton-1.del: Specifikacija, lastnosti, proizvodnja in skladnost- Pravila za uporabo SIST EN 206-1) 12 Vilčnik, A., 2007, Zaščita betona pred škodljivimi vplivi, Časnik Finance, 12.02.2007, št. 28/2007, Ljubljana 13 Wedebrunn, O., 2008, Beton - uporaba betona v zgodovini in danes, AB, Arhitektov bilten, letnik 38, številka 177/178, Društvo arhitektov Ljubljana 14 Žarnić, R., 2005, Lastnosti gradiv, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Katedra za preskušanje materialov in konstrukcij, Ljubljana 15 Žnidaršič, M., 2007, Vpliv konsistence, aeriranja in trajanja mokre nege na odpornost betona z večjim deležem kamene moke proti zmrzovanju/tajanju v prisotnosti soli, Diplomska naloga, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Ljubljana
Nega in zaščita betona Stran 24 16 Beton, uporaba in cena. Dostopno na: http://www.mojmojster.net/clanek/130/beton_uporaba_in_cena 28. 6. 2016 17 Kaj je cement?, SLOCEM, Združenje slovenske cementne industrije. Dostopno na: http://www.slocem.si/o_cementu/2012022210290240/kaj%20je%20cement?/ 28. 6. 2016 18 Beton. Dostopno na: http://www.slonep.net/gradnja/gradbeni-materiali/beton-2565 27. 6. 2016 19 History of concrete. Dostopno na: http://www.concretenetwork.com/concrete-history/ 21. 6. 2016 20 Effects of blast induced vibrations on the fresh concrete lining of the shaft. Dostopno na: http://www.researchgate.net/publication/245210315_effects_of_blast_induced_vibrations_ on_the_fresh_concrete_lining_of_a_shaft 6. 9. 2016 21 Rain's effect on fresh concrete. Dostopno na http://www.concreteconstruction.net/how-to/rains-effect-on-fresh-concrete_o 6. 9. 2016 22 Sylomer in Sylodyn Izolacija proti vibracijam. Dostopno na: http://www.lespatex.si/gradbenistvo/vibracije-in-akustika/sylomer-sylodyn-izolacija-protivibracijam/ 7. 9. 2016
Nega in zaščita betona Stran 25 8 PRILOGE 8.1 Seznam slik Slika 1: Rimski akvadukt... 2 Slika 2: Sestava betona... 3 Slika 3: Opažne plošče... 9 Slika 4: Nega betona... 12 Slika 5: Hidrofobna impregnacija... 15 Slika 6: Razpoka v betonu... 17 Slika 7: Korozija vgrajene jeklene armature in posledično pojav razpok... 18 8.2 Naslov študenta Vanesa Jeseničnik Bojtina 33 2315 Šmartno na Pohorju e-mail: vanesa.jesenicnik@gmail.com 8.3 Kratek življenjepis Rojena: 26.4.1990, Maribor Šolanje: 1997-2005 OŠ Šmartno na Pohorju 2005-2009 Srednja šola Slovenska Bistrica 2009-2016 Fakulteta za gradbeništvo, Maribor