Destrukce betonu: metody a doporučení

Potřeba ničit betonové konstrukce vzniká při demolici starých budov, modernizaci konstrukcí a demontáži fragmentů nevyužitých základů. Nejběžnější způsoby destrukce betonu jsou mechanické a chemické. Individuální výhody každé metody umožňují zvolit optimální technologii pro zajištění efektivní a bezpečné demontáže v každém konkrétním případě.

Jak se používají různé metody

• Perforátor;
• Perlík;
• Voda a hořák;
• Kladivo a dřevěné kolíky;
• Vysoce pevný diamantový vrták.

Ve většině případů je mechanická metoda spojena s hlukem a vibracemi při provádění práce. Chemické metody ničení betonu, založené na použití aktivních složek, jsou absolutně tiché, ale vyžadují spoustu času. Pro chemické ničení předmětů se používají:

• Specializované směsi kyselin;
• Alkalické suché směsi.

Správná příprava chemických směsí při dodržení teplotních podmínek a stanovených poměrů eliminuje potřebu použití rázových nástrojů.

Mechanické metody ničení

Malé betonové konstrukce lze snadno rozbít perlíkem nebo příklepovou vrtačkou. Kombinované použití příklepové vrtačky a perlíku umožňuje rychle zničit relativně malé monolitické části budov. Pomocí příklepové vrtačky se do monolitu vyvrtají otvory ve vzdálenosti asi 20 cm od okraje. Do otvorů se vloží kšilt sbíječky nebo kus dostatečně silné ocelové výztuže (o průměru minimálně 30 mm). Série silných úderů perlíkem na ocelový čep vede ke vzniku trhlin a následně k odlomení úlomku betonu. Tato metoda je úspěšná zejména při ničení betonu, který není vyztužený ocelovou výztuží.

Použití vody a hořáku je časově náročné, což výrazně snižuje množství potřebné fyzické námahy. Plocha základny se co nejvíce zahřeje plamenem hořáku, poté se zahřátý povrch nalije studenou vodou. Přibližně 3 – 4 opakování cyklů ohřevu/chlazení vedou k vytvoření četných malých trhlin. Silný úder perlíkem do prasklé části monolitu vede k odlomení úlomku betonu. Nevýhodou této metody je její dlouhé trvání. Výhodou této metody je možnost rozebrat vyztužený základ bez velké fyzické námahy a finančních nákladů.

Metoda využívající dřevěné kolíky spočívá v použití příklepové vrtačky k vyvrtání otvorů o průměru alespoň 30 mm podél linie plánované třísky v krocích asi 20 cm Do otvorů se zapichují suché hmoždinky z tvrdého dřeva. Průměr zátek musí přesahovat průměr otvorů. Nad korkem je umístěna plastová láhev s otvorem na dně. Voda vytékající z láhve způsobí zvětšení objemu korku o 15 %. Rozpínáním navlhčeného dřeva vzniká tlak, který překoná pevnostní práh monolitického materiálu. Metoda je poměrně účinná a umožňuje demontovat monolitické konstrukce bez zbytečné fyzické námahy. Chcete-li vytvořit otvory v železobetonu, musíte použít diamantový vrták.

Metody chemické destrukce

Použití specializovaných chemických činidel zajišťuje efektivní demontáž betonových konstrukcí velkých rozměrů umístěných v blízkosti obytných budov a používaných veřejných budov. Unikátní složení „Silent Explosion“, které se při spojení s vodou rozpíná, vytváří silný tlak vedoucí k destrukci betonu. Výhody chemické metody:

• Bezpečnost lidí a okolních budov;
• Možnost použití ve stísněných podmínkách;
• Žádný hluk, prach nebo vibrace;
• Environmentální a požární bezpečnost;
• Lze použít pod vodou se zaručenou absencí škodlivých emisí.

Chemické metody ničení monolitických struktur jsou nepostradatelné, když není možné použít tradiční metody. Univerzální metodu lze použít při provádění široké škály demontážních operací.

Beton je nejoblíbenější konstrukční materiál. Zaujímá první místo, pokud jde o objem výroby, používá se pouze pro stavební potřeby, což je vysvětleno jeho vysokou pevností a nízkou tažností, jakož i souborem výkonnostních charakteristik, které jsou pro tuto oblast nejvhodnější. Stejně jako jakýkoli jiný materiál je beton náchylný k destruktivním faktorům, což vyžaduje zvláštní opatření k ochraně konstrukcí již ve fázi přípravy směsi a lití železobetonu. Při výběru značky materiálu, způsobu instalace a dalších vlastností technologického procesu je nutné vzít v úvahu podmínky, ve kterých bude budova nebo stavba provozována, aby nedošlo k její destrukci. K tomu je důležité pochopit příčiny a mechanismy možné destrukce betonu.

Při provozu betonových a železobetonových výrobků působí mnoho faktorů, které lze rozdělit do následujících skupin:

1. chemické faktory vznikající v důsledku interakce různých látek (složky betonu, vody a látek v ní rozpuštěných, plynů);
2. fyzikální jevy (teplotní změny, cyklické zmrazování a tání betonové hmoty a procesy smršťování, které se vyvíjejí jak během procesu lití betonu, tak v průběhu času);
3. mechanické vlivy (otřesy, otěr, vibrace a jiná zatížení);
4. trhliny a jiné vady, které vznikají jak v důsledku přírodních procesů, tak v důsledku nesprávné instalace bednění, nesouladu charakteristik betonu se standardními ukazateli nebo chyb při lití železobetonových konstrukcí.

Některé z těchto skupin faktorů jsou objektivní realitou, a proto je třeba je brát v úvahu při navrhování konstrukcí, vývoji způsobů jejich instalace, provozu, ochrany a oprav. Obvykle jsou opatření k jejich prevenci, odstranění a minimalizaci předepsána v SNiP a další regulační a technické dokumentaci, například mrazuvzdornost betonu pro výrobu železobetonových výrobků a železobetonových výrobků je zpočátku vybrána s ohledem na jejich provozní podmínky.

Další část důvodů je náhodné povahy, například se vyskytuje v důsledku nedodržení technologie výroby a dodávky betonu, porušení v procesu stavebních prací, chybných výpočtů při průzkumech. V tomto případě vystupuje do popředí účinnost a správná diagnostika poškození, která umožňuje včasné provádění oprav nebo ochranných prací a prodloužení životnosti nebo zvýšení spolehlivosti konstrukce.

Chemické faktory

Při provozu železobetonových konstrukcí na vzduchu jsou výrazně ovlivněny všemi kyselými plyny. Protože hlavní látkou této třídy obsaženou ve vzduchu je oxid uhličitý (koncentrace CO₂ o několik řádů vyšší než koncentrace jiných kyselých plynů), pak je považován za hlavní impaktní faktor. Oxid uhličitý, interagující za přítomnosti vlhkosti se složkami betonu (produkty hydratace vápna, zejména Ca(OH)₂), způsobuje tvorbu uhličitanu vápenatého (CaCO₃) a H₂O následující reakcí:

Existují další mechanismy pro interakci oxidu uhličitého s různými reakčními produkty. Obecně však lze tento proces charakterizovat jako intenzivní, vzhledem k vysoké schopnosti betonu absorbovat vlhkost a oxid uhličitý z atmosféry a difúzně a kapilárně přecházet do objemu materiálu. Je třeba vzít v úvahu, že v první fázi lze proces karbonizace považovat za pozitivní, protože výsledný uhličitan vápenatý má menší rozpustnost než hydroxid vápenatý, což vede ke zvýšení pevnosti betonu. Od CaCO₃ má tendenci ucpávat stávající póry, zpomaluje se proces pronikání plynů hluboko do struktury.

Na druhé straně hluboce pronikající karbonatace vede k nežádoucím následkům. Za určitých podmínek se v důsledku intenzivního vyluhování rozvíjejí korozní procesy výztuže, zvyšuje se její objem, objevují se nadměrné napětí a v důsledku toho praskliny a třísky betonu. Poté se proces ještě více zintenzivní a vyžaduje okamžitá opatření k opravě konstrukce. Diagnostika poškození betonu způsobená expozicí uhličitanům se provádí pomocí barevného testu s použitím fenolftaleinu. V důsledku nanesení 1% roztoku fenolftaleinu na povrch nekarbonovaný beton zčervená, ale barva karbonizovaného betonu se nezmění.

K vyluhování betonu dochází podobným mechanismem, ale vyžaduje přítomnost vlhkosti s oxidem uhličitým a dalšími agresivními složkami v něm rozpuštěnými. V důsledku toho je cementový kámen zničen a struktura ztrácí své pevnostní vlastnosti. Diagnostika vyplavování betonu se provádí pomocí vizuální metody, která sleduje destrukci cementového kamene. Při působení síranů se uvnitř betonové konstrukce tvoří reakční produkty (sádra, thaumasity a ettrigidy), které při zvětšování objemu způsobují pnutí a destrukci matrice. Diagnostika takových jevů se provádí v laboratorních podmínkách studiem difrakčního obrazce.

Ke zničení chloridy dochází v podmínkách vystavení mořské vodě, rozmrazovacím prostředkům a solím. Chlór, pronikající až na úroveň výztuže, rozpouští pasivační film oxidů železa a spouští proces koroze. Rychlost pronikání chloridů je ovlivněna jejich koncentrací, vlhkostí a propustností betonu. Po zahájení korozního procesu, stejně jako v předchozích případech, dochází v důsledku vzniku nových způsobů průniku agresivních látek ke stále větší destrukci betonu. Kritická koncentrace chloridů je přímo úměrná pH betonu, což umožňuje vztáhnout mechanismus destrukce k účinkům uhličitanů a zajistit komplexní ochranu konstrukcí.

K diagnostice poškození chloridy se používá několik metod. Chemickým rozborem se stanoví jejich hmotnostní koncentrace v cementu. Diagnostika se také provádí pomocí barevného testu nebo analýzy difrakčního obrazce v rentgenovém spektru. Nejdostupnější metodou je barevný test, který spočívá v ošetření betonu roztokem dusičnanu stříbrného a fluoresceinu a následném sledování změny barvy. Po zničení sírany získá beton světle růžovou barvu a při absenci tohoto procesu ztmavne.

Dalším chemickým mechanismem destrukce betonu je interakce cementových alkálií a kameniva. Některé kamenivo obsahuje reaktivní oxid křemičitý, který reaguje s alkáliemi a sodnými a draselnými solemi za vzniku gelu, který expanduje v přítomnosti vlhkosti nebo vody a rozrušuje okolní beton. V důsledku toho se tvoří křemičitany hydratovaného draslíku a sodíku s velkým objemem, což vede ke vzniku trhlin na povrchu betonu, poddolování jeho částí a bobtnání. Rychlost reakce je ovlivněna úrovní vlhkosti a také procesem mrznutí a tání betonu. Známky reakce cementových alkálií a betonového kameniva se zjišťují pomocí barevné zkoušky nebo vizuálně. V druhém případě je diagnostikováno otoky a uspořádané praskání podobné síti. Barevný test se provádí pomocí kobaltinitu sodného, ​​gel se odhaluje jeho žlutou barvou.

Fyzikální faktory

Z fyzikálních faktorů ovlivňujících pevnost betonu je třeba zdůraznit smršťování a negativní teplotní podmínky.

Smrštění se dělí na dva typy:

• plastický – pozorovaný v plastickém stádiu, to znamená během nebo v prvních dnech po položení betonu, a je způsoben rychlým uvolňováním vlhkosti v něm obsažené. Současně se na povrchu materiálu tvoří propady, mikrotrhliny nebo praskliny;
• hygrometrické – vyskytuje se v prvních měsících po ztuhnutí betonu.

Hlavní metodou boje proti plastovému smršťování je pokrytí čerstvě položeného betonu vrstvou vodotěsné fólie, nanášení materiálů, které vytvářejí ochranný film, nebo postřik vodou po dobu několika dnů. Hygrometrickému smrštění lze zabránit použitím přísad, které snižují poměr voda-cement (W/C).

Cyklus zmrazování a rozmrazování je proces pronikání vody do betonu, její následné zamrzání se zvětšováním objemu a vytvářením napětí v tělese konstrukce. Aby se těmto jevům zabránilo, je nutné snížit kapilární mikroporéznost ve fázi výroby betonu přidáním provzdušňovacích přísad a mrazuvzdorných plniv, což umožňuje optimální poměr W/C.

Beton se může také zhoršit v důsledku vysokých teplot. Tento proces může být způsoben zejména různými koeficienty tepelné roztažnosti výztuže a betonu, prasknutím kameniva pojivem, rychlým ochlazením materiálu při hašení požáru vodou a dalšími faktory.

Mechanické faktory

Mezi mechanické faktory patří:

• oděru v důsledku pravidelného vystavení pevným abrazivním částicím, pěšímu a mechanickému zatížení. Odolnost proti otěru se zvyšuje zvýšením poměru voda-cement nebo nasycením vrchní vrstvy betonu speciálními polymery nebo cementy s pevnými přísadami;
• zničení nárazu v důsledku intenzivních nárazů, pohybu mechanických vozidel. Zvýšené odolnosti proti nárazu lze dosáhnout použitím pevnějšího betonu, schématu výztuže a správným výběrem spárovacího tmelu;
• povětrnostní vlivy nebo eroze v důsledku působení větru, vody nebo námrazy, které způsobují, že povrch betonu je vystaven kamenivu. Pokud je v důsledku vizuální kontroly zjištěn proces eroze, je nutné zajistit včasnou opravu a ochranu povrchu betonové konstrukce.

Oděru a porušení rázem u betonu lze zabránit během fáze porušení betonu správnou volbou složení a metod ochrany. Boj proti erozi spočívá ve včasné diagnostice a opravách železobetonových konstrukcí a betonových výrobků.

Hlavní typy vad

Z hlavních typů defektů zaznamenáváme následující jevy spojené s technologickými faktory:

• dochází k prohýbání v důsledku nedostatečného seřízení bednění, rozlití nebo neodborné pokládky betonu;
• při použití nesprávně nainstalovaného nebo nedostatečně tuhého bednění vznikají výstupky na povrchu;
• dutiny v objemu betonu se tvoří, když směs visí na bednění nebo výztuži, v místě technologických švů nebo při předčasném usazení dříve položených vrstev;
• dřezy se objevují v důsledku nahromadění vzduchu nebo vody v blízkosti povrchu konstrukce, s nedostatkem řešení, špatným zhutněním směsi nebo její zvýšenou tuhostí;
• smršťovací trhliny vznikají v důsledku nedostatečné péče o čerstvě položený beton;
• konstrukční a technologické trhliny vznikají v důsledku poškození železobetonových konstrukcí v důsledku přepravy, instalace, sevření a vystavení provoznímu zatížení.

Způsoby opravy poškození

Podle míry vlivu na únosnost konstrukce se rozlišuje několik skupin poškození a podle toho opatření k jejich opravě nebo kompenzaci. Za „nejlehčí“ se považují vady, které neovlivňují pevnost konstrukce (dutiny, povrchové dutiny, výmoly, trhliny, destrukce povrchové vrstvy). Nevyžadují naléhavé opravy, ale musí být opraveny podle plánu, aby se zabránilo dalšímu vývoji nebo tvorbě nových malých trhlin. V tomto případě je nutné chránit konstrukci před účinky vnějších destruktivních faktorů.

Při diagnostice poškození snižujících životnost a spolehlivost konstrukce (dutiny, třísky a dutiny s obnaženou výztuží, hloubková nebo povrchová koroze betonu) je nutné okamžitě přijmout opatření k jejich odstranění. Zejména se utěsní dutiny a praskliny, odstraní se uvolněné a korodující vrstvy betonu a následně se nanesou speciální materiály.

Pokud je zjištěno poškození snižující nosnost konstrukce (šikmé, vodorovné trhliny v objemu nosných konstrukcí, dutiny v tlačených zónách, trhliny ve spojích desek apod.), provádějí se urgentní opravy. Ve většině případů odstranění takových vad vyžaduje vypracování individuálního projektu.