Zaprawy naprawcze do betonu

Uszkodzenia mogą mieć postać np. rys, mikropęknięć, powierzchniowych ubytków, wykruszania betonu, wykwitów czy nawet rozpadu warstwy ochronnej, a w efekcie korozji zbrojenia.

Wbrew pozorom rysy w konstrukcjach betonowych są zjawiskiem normalnym i bardzo często są przewidziane już na etapie projektowania, szczególnie jeśli ich rozwarcie mieści się w granicach dopuszczanych w normach. Niemniej jednak, podobnie jak inne wady betonu, nie są pożądane głównie ze względów estetycznych. Gdy zniszczenia już się pojawią, nie warto zwlekać z rozpoczęciem prac naprawczych, ponieważ mogą one prowadzić do poważnych konsekwencji mających wpływ na bezpieczeństwo całej konstrukcji.

Najczęściej naprawy powierzchni betonowych dotyczą płyt balkonowych, stropów, słupów, ramp, posadzek, wsporników konstrukcyjnych, a także zbiorników betonowych lub żelbetowych czy mostów.

Kompatybilność materiałów

Najważniejszym aspektem wpływającym na trwałość prac naprawczych jest dobór odpowiednich materiałów. Naprawa powinna zapewnić konstrukcji właściwości użytkowe nie gorsze niż przed rozpoczęciem prac. Obejmuje ona nie tylko przywrócenie nośności elementu, ale także zapewnienie integralności i trwałości całej konstrukcji.

Ważnym pojęciem związanym z wyborem materiałów do naprawy betonu jest kompatybilność materiałowa. Przez wiele lat brano pod uwagę tylko podobieństwo materiałowe, nie zwracając uwagi na podobne parametry techniczne. Co więcej, panowało przeświadczenie, że skoro wbudowany materiał nie okazał się wystarczająco trwały, to należy zastosować inny, o wyższej wytrzymałości.

Obecnie za materiały kompatybilne uznaje się takie, które mają przede wszystkim podobną wytrzymałość, ale także zbliżony moduł sprężystości oraz współczynnik rozszerzalności cieplnej. Przyjmuje się na przykład, że do naprawy powierzchni betonowej zaleca się stosowanie zapraw mineralnych zawierających cement. Poprawność wykonanej naprawy ocenia się najczęściej na podstawie przyczepności wykonanych warstw do podłoża.

Jednak pomiar wykonany tuż po zakończeniu prac może nie być wystarczający. O wiele ważniejsza jest przyczepność i wytrzymałość, które materiał wykazuje po kilkunastu lub kilkudziesięciu latach po wbudowaniu.

Częstą przyczyną niepowodzenia wykonanych prac jest zastosowanie produktów nieodpornych na korozję mrozową, powstającą przez cykliczne zamrażanie i odmrażanie się wody wnikającej w pory betonu. Na ten rodzaj korozji szczególnie narażone są konstrukcje w naszej strefie klimatycznej, gdzie występują duże różnice temperatury pomiędzy latem a zimą oraz częste przejścia przez temperaturę 0°C. W Polsce w ciągu roku występuje ok. 100 cykli zamrażania i odmrażania (czyli przejść przez 0°C).

Przyczyną spękań i ubytków powstających w wyniku korozji mrozowej jest zjawisko zmiany objętości wody przy zamarzaniu. W okresie zimowym przy ujemnych temperaturach woda znajdująca się w porach betonu zwiększa swoją objętość i rozsadza strukturę betonu.

Podział materiałów do naprawy konstrukcji betonowych i żelbetowych

Podstawowymi grupami materiałów używanymi do naprawy konstrukcji betonowych i żelbetowych są:

• materiały do kotwienia zbrojenia,
• powłoki do zabezpieczenia elementów stalowych, takich jak np. pręty zbrojeniowe,
• systemy zapraw i betonów reprofilacyjnych (służące do wyrównywania i odtwarzania oryginalnego geometrycznego kształtu danego elementu),
• materiały zapewniające odpowiednią przyczepność pomiędzy materiałem wbudowanym a materiałem naprawczym,
• powłoki ochronne.

Dużą grupę materiałów naprawczych do betonu stanowią zaprawy. Stosuje się je w celu wymiany lub przywrócenia pierwotnego kształtu oraz funkcji uszkodzonego elementu betonowego. Zaprawy naprawcze poprawiają estetykę i wydłużają czas życia konstrukcji. Używa się ich do napraw betonu w niemal wszystkich rodzajach konstrukcji, np. budynkach, mostach czy obiektach infrastruktury. Zaprawy naprawcze można nanosić ręcznie lub metodą natrysku.

Ze względu na rodzaj zastosowanego spoiwa można je podzielić na trzy grupy:

• zaprawy typu CC (ang. Cement Concrete) – nazywane są również zaprawami hydraulicznymi, co oznacza, że twardnieją po zmieszaniu z wodą w wyniku reakcji hydratacji.
  Zaprawy tego typu powstają poprzez zmieszanie spoiwa hydraulicznego z frakcjonowanym kruszywem. Mogą zawierać różnego rodzaju dodatki poprawiające parametry techniczne.
• zaprawy i betony polimerowo-cementowe typu PCC (ang. Polymer Cement Concrete) – podobnie jak zaprawy z grupy CC bazują na spoiwie hydraulicznym oraz ulegają utwardzeniu po zmieszaniu z wodą.
  Główną różnicą jest jednak obecność polimerów, które tworzą w utwardzonych zaprawach sieć połączeń, odpowiadających za wyższą wytrzymałość na rozciąganie oraz mniejszy współczynnik sprężystości liniowej.

Najczęściej stosowanymi polimerami w zaprawach typu PCC są:
– żywice akrylowe, metakrylowe lub modyfikowane akrylowe w postaci rozpuszczalnych proszków lub dyspersji wodnych,
– polimery, kopolimery i terpolimery winylowe w postaci rozpuszczalnych proszków lub dyspersji wodnych,
– kauczuk styrenowo-butadienowy w postaci dyspersji wodnych,
– naturalne lateksy kauczukowe,
– epoksydy.
Zaprawy typu PCC są często stosowane do napraw konstrukcji narażonych na różnego rodzaju obciążenia (dynamiczne oraz ruchem kołowym). Są również wodoodporne, dyfuzyjne, odporne na środowisko zewnętrzne oraz środki do posypywania dróg, w tym soli.

• zaprawy i betony polimerowe typu PC (ang. Polymer Concrete) – powstają poprzez zmieszanie mieszanki spoiw polimerowych i kruszywa. W przeciwieństwie do zapraw PCC i PC, zaprawy polimerowe utwardzają się w reakcji polimeryzacji.

W normie PN-EN 1504-3:2006 „Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji betonowych. Definicje, wymagania, sterowanie jakością i ocena zgodności” materiały naprawcze dzielą się na dwie grupy:

• do napraw niekonstrukcyjnych – są to materiały klasy R1 i R2, czyli o wytrzymałości na ściskanie co najmniej 10 MPa w przypadku klasy R1 i 15 MPa w przypadku klasy R2,
• do napraw konstrukcyjnych – są to materiały klasy R3 i R4, czyli o wytrzymałości na ściskanie co najmniej 25 MPa w przypadku klasy R3 i 45 MPa w przypadku klasy R4.

Zaprawy używane do naprawy betonu można również podzielić na następujące grupy:

• szpachlowe – przeznaczone do wyrównywania i wygładzania powierzchni betonu,
• naprawcze – przeznaczone do reprofilacji elementów betonowych,
• szybkowiążące – charakteryzujące się bardzo szybkim przyrostem wytrzymałości,
• specjalne – przeznaczone do specjalnych zastosowań, np. do wykonywania podlewek pod łożyska.

Ochrona konstrukcji i dobór odpowiedniej zaprawy naprawczej

Przed rozpoczęciem prac naprawczych warto dobrze zastanowić się nad wyborem odpowiedniej zaprawy. Dostępne na rynku masy różnią się od siebie szybkością wysychania, możliwością późniejszej obróbki czy wydajnością. Jeżeli ubytki są szersze niż 5 mm, warto zdecydować się na mocne masy z dodatkami np. z włókna szklanego.

W przypadku mniejszych uszkodzeń bardzo dobrze sprawdzą się lekkie i szybkoschnące masy. Takie zaprawy mogą być gotowe nawet w 2 godziny. Po nałożeniu i wyschnięciu masy należy pokryć naprawianą powierzchnię preparatami, które zapobiegają gwałtownemu odparowywaniu wody. Ta czynność ma bardzo duży wpływ na uzyskanie przez zaprawę odpowiedniej wytrzymałości oraz trwałość naprawy.

W niektórych przypadkach stosuje się również folie i membrany pielęgnacyjne. Warto również wspomnieć, że do utrzymania konstrukcji betonowej w dobrym stanie przyczynia się odpowiednia ochrona.

W niektórych przypadkach zniszczenia betonu są również spowodowane przez zaniedbania ze strony administratorów budynków. Ich obowiązkiem, zgodnie z wymaganiami prawa budowlanego, są przeglądy okresowe, które pozwalają określić konieczność i zakres prac remontowych. Wszelkie zaniechania w tym zakresie mogą w przyszłości prowadzić do poważnego uszkodzenia elementów konstrukcyjnych, a w skrajnych przypadkach do konieczności ich wymiany. Oprócz tego należy zapewnić drożność i szczelność systemu odwodnienia, usuwać wszelkie przecieki oraz nie doprowadzać do zalegania śniegu po intensywnych opadach.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!