IZKUŠNJE PRI GRADNJI IN SANACIJI ZAHTEVNIH BETONSKIH OBJEKTOV, Ljubljana, 9. september 2008
Povzetki
Kratek pregled slovenskih kolokvijev o betonu 1994 – 2008
Andrej Zajc, IRMA Inštitut za raziskavo materialov in aplikacije, Ljubljana
Referat podaja kratko zgodovino organiziranja slovenskih kolokvijev za beton. Slovenski kolokviji o betonu so organizirani z namenom, da se strokovni javnosti predstavijo najnovejši dosežki na področju betona. Organizirani so kot enodnevna strokovna srečanja z vabljenimi predavatelji. Vabljeni predavatelji so kompetentni strokovnjaki iz inštitutov, univerz, industrije in gradbeništva iz Slovenije in tujine. Prvi slovenski kolokvij o betonu je bil prirejen 26. maja 1993 v Ljubljani, temu pa so sledili naslednji, vsako leto z drugo temo.
Dosežki IRMA v tehnologiji betona v obdobju 1993 -2008
Jakob Šušteršič, IRMA Inštitut za raziskavo materialov in aplikacije, Ljubljana
V referatu je podan pregled nekaterih pomembnejših dosežkov IRMA na področju tehnologije betona v zadnjih 15. letih, to je od 1993 do 2008. Obravnavani sta dve preskusni metodi in štirje primeri uspešno zaključenih razvojno-raziskovalnih projektov z uporabo rezultatov v praksi. S preskusno metodo cepitve z zagozdo se določijo diagrami obtežba – ŠOR iz katerih se izračunajo ekvivalentne trdnosti do izbrane širine razpoke. Ekvivalentna trdnost do izbrane širine razpoke je predlagana kot mera za odpornosti betona proti širjenju razpok. Podvodna abrazijska preskusna metoda, ki se izvaja v skladu s standardizirano metodo podano v ASTM C 1138 je projektirana z namenom, da reproducira abrazijsko obtežbo z vodo nošenih delcev v podslapju. Rezultati preskusov visokozmogljivega betonskega praga, to je prednapetega železniškega praga iz mikroarmiranega betona so pokazali, da ima bistveno izboljšane mehanske lastnosti v primerjavi s prednapetimi betonskimi pragovi, ki se uporabljajo po svetu. Zelo tanke prednapete in oblikovane plošče, narejene iz mikroarmiranega betona z jeklenimi vlakni izkazujejo nov medsebojni odnos med ceno odra in konstrukcijo ločnega mostu. V Premogovniku Velenje so bile razvite panelne plošče za podpiranje rudniških prehodov z običajno armaturo (armaturnimi palicami) in vlakni, ki morajo biti odporne proti velikim pritiskom zaledne hribine. Razviti so bili novi materiali za vodo-neprepustno membrano in aplikacija novih konceptov projektiranja voziščnih plošč mostov, ki so sestavljene iz dveh slojev betona. Zgornji sloj je izdelan iz betona visoke zmogljivosti.
Dosežki IRMA pri sanacijah betonskih konstrukcij v obdobju 1993 -2008
Iztok Leskovar, IRMA Inštitut za raziskavo materialov in aplikacije, Ljubljana
Betonske in armiranobetonske konstrukcije so v eksploataciji izpostavljene različnim obremenitvam, ki vplivajo na njihovo varnost in funkcionalnost. Po določenem času je zato praktično na vseh betonskih objektih v večjem ali manjšem obsegu potrebna sanacija ali ojačitev konstrukcije.Institut IRMA se od ustanovitve intenzivno ukvarja z omenjeno problematiko. V članku so tako prikazani nekateri referenčni in najbolj odmevni primeri sanacij betonskih objektov, pri katerih je v 15 letih svojega obstoja sodeloval institut.
Izziv za betone 21. stoletja: trdnost ali obstojnost
Narayan R. Swamy, Sheffield University, Sheffield, England
Svet je v težki in zaskrbljujoči situaciji in mi živimo v hitro se spreminjajočem se svetu. Gradbeništvo je soočeno z mnogimi izzivi – z globalnim ogrevanjem, s podnebnimi spremembami, in je sposobno doseči trajen razvoj in ekonomski napredek brez škode za naše okolje. Betonarska industrija pa je soočena s še dodatnimi izzivi. Mnogi dokazi kažejo, beton in betonske konstrukcije po celem svetu hitro propadajo in da nismo sposobni zagotoviti kakovosti za njihovo dolgoročno življensko dobo. Da bi še bolj zmedli to situacijo, smo soočeni tudi z nujno potrebo za obnovo naših infrastrukturnih sistemov, če želimo izkoreniniti revščino in zagotoviti spodobno kakovost življenja za ljudi na celem svetu. Ta referat kaže, da je sedanji poudarek na visoki trdnosti in zelo visoki trdnosti in na filozofiji projektiranja: doseganje obstojnosti preko trdnosti v osnovi pomanjkljiva. To sta zavajajoč koncept in vizija, ki sta primarno odgovorni za pomanjkanje obstojnosti betona v realnem okolju. Da bi se ta scenarj spremenil, ta članek zagovarja dejstvo, da mora biti beton narejen za doseganje obstojnosti in ne trdnosti. Prikazano je, da se koncept trdnost z obstojnostjo da doseči s skrbnim projektiranjem cementne matrice in njene mikrostrukture. Če naj bo beton okolju prijazen gradbeni material in trajna pogonska sila za socialne spremembe, je potreba po proizvodnji obstojnega betona s trnostimi med 30 in od 60 do 80 MPa mnogo večja kot po proizvodnji visoko trdnih betonov brez zagotovljene obstojnosti.
Mikroarmirani beton za pametno, obstojno in vzdržljivo infrastrukturo
Nemkumar Banthia, Civil Engineering Department, The University of British Columbia, Vancouver, Canada
Infrastruktura po celem svetu je v skrajno slabem stanju in zelo veliki napori so potrebni na strani vseh zainteresiranih ljudi, da povrnejo našo slabo infrastrukturo nazaj v uporabno in varno stanje. Glavni problema je v očitnem pomanjkanju obstojnosti naših gradbenih materialov, nesposobnosti na strani lastnikov, da zagotovijo pravočasno vzdrževanje, pomanjkanju napredne opreme za ocenitev stanja, pomanjkanju dolgotrajnosti, cenovno ugodnih sanacijskih materialov in tehnologij. V referatu bodo predstavljeni podatki, ki dokazujejo, da je mikroamirani beton idealen material s katerim se dosežejo omenjeni cilji. Vlakna kontrolirajo razpokanje zaradi krčenja, zmanjšujejo širjenje mikro-razpok in preskrbijo betonu visoko duktilnost, žilavost, odpornost na udar in trajno utrujanje. Prav tako pa vlakna zmanjšujejo prepustnost obremenjenega betona in lahko pripomorejo, da je material po mnogokratnem razpokanju dosti bolj čvrst in odporen proti poškodbam. V referatu so najprej predstavljene osnove ojačevanja z vlakni in podan je zgodovinski pregled našega razumevanja mehanizmov ojačevanja. V nadaljevanju je predstavljena nova vrsta bio-mikroarmiranih betonov, ki vsebujejo naravna celulozna vlakna, lahko se reciklirajo, so biološko razgradljivi in zelo vzdržljivi. Na koncu so prikazani mikroarmirani betoni z ogljikovimi vlakni in ogljikovimi nano-cevkami, ki imajo razumne sposobnosti in ki nam pomagajo razviti pametno in inteligentno infrastrukturo s prefinjeno integriranimi razumnimi in zdravimi nadzorovalnimi sposobnostmi.
Trendi razvoja cementno-polimernih kompozitov: makro – mikro – nano pristop
Lech Czarnecki, Faculty of Civil Engineering, Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland
Referat predstavlja sedanji razvoj cementno polimernih kompozitov (C-PC) na treh strukturnih nivojih: makro, mikro in nano. Izkoriščanje efektov na nano nivoju je trenutno najbolj pomemben trend bazičnih in uporabnih raziskav. Za razumevanje in obvladovanje lastnosti C-PC materialov se je potrebno usmeriti na spodnji nivo mikrostrukture kompozitnih maaterialov. Vpliv polimerov na lastnosti kompozitov je posledica lastnosti polimerov in spremembe mikrostrukture kompozitov. Cementno polimerni kompoziti so naredili velik napredek v zadnjih desetletjih. Družina C-PC materialov je znana že kar precej časa, vendar pa so to zelo obetavni materiali za nove uporabe in nove raziskave. Kot tudi drugi napredni materiali potrebujejo dobro teoretsko bazo za bolj efekten in zanesljiv razvoj – razvoj na osnovi boljšega razumevanja materiala. Tu je mnogo možnosti za nanotehnologijo, da se spremenijo vizija, pričakovanja in možnosti, ki so povezane s P-CP materiali.
Inteligentno polimerno-modificirane malte za popravilo korozijsko poškodovanih betonskih konstrukcij s sposobnostjo samocelitve mikrorazpok ali s sposobnostjo zaviranja kloridne korozije
Yoshihiko Ohama, Visiting Professor, Research Center for Advanced Mineral Aggregate Composite Products, Kangwon National University, Chuncheon, Korea; Professor Emeritus, Nihon University, Tokyo, Japan
Referat predstavlja razvoj inteligentnih polimerno modificiranih malt za popravilo korozijsko poškodovanih betonskih konstrukcij s sposobnostjo samocelitve mikrorazpok ali s sposobnostjo zaviranja kloridne korozije armature. Inteligentno polimerno modificirane malte s sposobnostjo samocelitve mikrorazpok so narejene z uporabo epoxi smol brez trdilca, ki razvijejo samocelilno funkcijo s samokapsuliranimi fazami epoksi smole, ki se tvorijo pri katalitičnem delovanju hidroksidnih ionov (OH-), nastalih pri hidrataciji cementa. Inteligentno polimerno modificirane malte s sposobnostjo zaviranja kloridne korozije armature so narejene z uporabo nitritnega tipa hidrokalumita (kalumit), ki razvija zaviralni učinek korozije z ionsko izmenjalno reakcijo. Obravnavane so tudi lastnosti takih malt kot materiala za popravila. Inteligentne polimerno modificirane malte s samocelilno sposobnostjo razpok ali z zaviralno funkcijo korozije armature ali z obema funkcijama hkrati, se da narediti s kontroliranjem polimerno-cementnega razmerja in vsebnostjo kalumita. Z uporabo takih inteligentnih polimerno-modificiranih malt bo storjen korak k učinkovitim materialom za popravilo betonskih konstrukcij.
Sedem dobro znanih osnovnih hib, ki ovirajo inovacije v gradbeni kemiji, in kako jih premostiti
Peter Seidler, Astradur Industrieboden AG, Germany
Gradbena kemija je manj razvita kot druga področja kemije. Inovacije so nov proizvod, izboljšan postopek ali/in bolj uspešna organizacija. To je jasno, ko je viden opazen napredek pri uvedbi sprememb. Pri tem je možnih sedem ovir, ki so kratko predstavljene. Na področju inovacije mora biti poznano izhodiščno stanje (state of the art). Inovacija se meri s primerjavo z začetnim stanjem. Če začetno stanje še ni znano, se napredek počasi udejanja z uporabo razpoložljivega znanja. Realizacija pa se meri s kvalitativnim ali s prednostno kvantitativnim bechmarkingom. Na področju gradbene kemije se to navadno ne dela. Predno se izvede benchmarking, mora biti vspostavljena uspešna komunikacija, ki temelji na resnici. Razpoložljiva znanstvena metodologija mora biti znana. Možno je, da bo benchmarking pokazal razlike v znanju (izobrazba) in usposabljanju. To bo povzročilo pritisk na potrebo za ustrezno preglednost za povečanje učinkovitosti. Obetavno je, da na ta način nastanejo samoregulacijski procesi, ki izboljšujejo proizvode in procese. Sedem napak se pojavi pri prekritju 3.000 m² industrijskega tlaka, zaradi katerih je defektnih 5% ali 150 m² celotne površine. Napake so mehurjenje površine, verjetno zaradi vlažnosti podlage. Na kraju se najde finančno in praktično rešitev problema s premišljevanjem.
Betonska vozišča – raziskave in praksa na Švedskem
Johan L. Silfwerbrand, President, Swedish Cement and Concrete Research Institute, Stockholm, Sweden, Professor, Royal Institute of Technology (KTH), Stockholm, Sweden
Na začetku referata je prikazano zgodovinsko ozadje aplikacij betonskih vozišč na Švedskem od 1926 do 1960. Moderni tip švedskih betonskih vozišč je bil originalno razvit v sedemdesetih prejšnjega stoletja. Opisana so glavna poglavja švedske metode projektiranja betonskih vozišč, kakor tudi nove metode, ki je bila razvita leta 2006. Površinske lastnosti betonskih vozišč imajo velik vpliv na trajnost vozišč. Uporaba betonskih vozišč v industrijske namene, kot so pristanišča, skladišča hlodov in ostalih površin pod težkim prometom je opisana v enem poglavju referata.
Projekt mestnega predora v Malmö, Švedska: betoniranje stebrov galerije na Triangeln postaji s samozgoščevalnim betonom
Ulf Jönsson, Consultant, Ystad, Sweden
Citytunneln projekt predstavlja 17 km dolgo železniško povezavo med mestoma Malmö v južni Švedski in Kopenhagnom. Izvrtani predor ima betonsko oblogo z notranjim premerom 7.8 m in debelino 35 cm. Postaja Triangeln je bila betonirana na licu mesta in osrednja vrsta stebrov je pomembna nosilna konstrukcija v 27 m široki kaverni. S stebri podprti predor ima 28 individualnih stebrov višine 6.8 m, ki so povezani s krovnim nosilcem. Stebri so bili betonirani v parih skupaj s 13.8 m segmentom krovnega nosilca. Skupna prostornina betona je bila 1.700 m3. Da bi zagotovili popolno zapolnitev konstrukcije, se je investitor odločil, da se uporabi samozgoščevalni beton (SCC). Odločil je, da veljajo take zahteve za odpornost in obstojnost, da bi se kar najbolj zmanjšalo vzdrževanje v 120 letni življenski dobi predora. Obstojna konstrukcija mora biti odporna na vrsto procesov kot so puščanje vode, korozija armature in izpostavljenost ekstremnim temperaturam – požaru in zmrzovanju.
Obnova tunela
Boris Ukrainczyk, Građevinski laboratorij d.o.o., Zagreb, Hrvaška
Krešimir Ložnjak in Velimir Ukrainczyk, Mostprojekt, Zagreb, Hrvaška
Prikazana je obnova šest tunela izvedenih sredinom prošloga stoljeća. Tuneli su bili izvedeni bez hidroizolacije, pa je tijekom eksploatacije nastalo niz oštećenja na tunelskoj oblozi, portalima i na kolniku. Obnovom su tuneli modernizirani i prilagođeni novim uvjetima prometa.