MAPEI POLSKA Sp. z o.o. – Beton samozagęszczalny w podporach wiaduktu we Włoszech

Pod pojęciem przedsięwzięć budowlanych najczęściej rozumiemy nowe inwestycje realizowane na określonym terenie. Rzadko jednak zdajemy sobie sprawę, iż równie wielkim zadaniem są działania naprawcze istniejących już i eksploatowanych obiektów. Każdego roku, nie tylko w Polsce, instytucje zarządzające sieciami dróg i autostrad zmuszone są inwestować pokaźne sumy pieniędzy w celu utrzymania i naprawy funkcjonującej infrastruktury, której sporą część stanowią obiekty inżynierii komunikacyjnej, takie jak mosty czy wiadukty.

Konstrukcje te ulegają degradacji poprzez bezustanne poddawanie ich znacznym obciążeniom, zdarza się, że przekraczającym zakres projektowanej nośności oraz agresywne działanie czynników atmosferycznych. Ich trwałość zostaje zachwiana także w przypadku braku odpowiedniej konserwacji. Nie bez znaczenia pozostaje fakt, iż natężenie ruchu drogowego uległo znacznym zmianom oraz, że używane ówcześnie materiały często nie odpowiadają dzisiejszym standardom. Tylko przeprowadzenie odpowiednich napraw pozwala zachować fundamentalną niezawodność i zapewnić im trwałość. Obiekty inżynierii komunikacyjnej są integralnym składnikiem ważnych sieci dróg o dużym natężeniu ruchu, więc oprócz zapewnienia bezpieczeństwa podczas napraw kluczową rolę odgrywają też sprawnie opracowane objazdy.

Przykładem odpowiedniego doboru rozwiązania materiałowo-technologicznego jest wykonanie prac naprawczych podpór wiaduktu Rio Verde we Włoszech. Znajduje się on w ciągu autostrady Cisa A15, biegnącej przez prowincję Massa Carrara i składa się on z dwóch niezależnych jezdni wspartych na filarach, z których najwyższy sięga 140 m. Długość przęsła wynosi 95 m. Korozja i zniszczenie warstwy betonu otulającej zbrojenie podpór były już na tyle zaawansowane, że administrator autostrady podjął decyzję o przeprowadzeniu naprawy i wzmocnienia filarów tego wiaduktu.

Zakres prac remontowych

Projekt naprawy obejmował w pierwszym etapie usunięcie warstwy zniszczonego betonu (o gr. od 8 do 12 cm) metodą hydrodynamiczną. Ze względu na wymagane wzmocnienie konstrukcji filarów, po usunięciu skorodowanego betonu i oczyszczeniu podłoża, zamontowane zostały dodatkowe siatki ze stalowych prętów zbrojeniowych. Kolejnym etapem prac było uzupełnienie przekroju podpór warstwą betonu. W przypadku niższych podpór (o wys. do 80 m) reprofilację dokonano stosując gotowe, konfekcjonowane zaprawy naprawcze polimerowo-cementowe, nakładane metodą natrysku mokrego, charakteryzujące się doskonałą urabialnością, właściwościami tiksotropowymi oraz zdolnością do zachowania odpowiednich właściwości podczas pompowania na duże odległości zarówno w poziomie jak i w pionie. Natomiast do naprawy najwyższych podpór wybrano technologię betonu samozagęszczalnego, wlewanego do szalunku. Aby zapewnić właściwe warunki realizacji poszczególnych etapów prac, w tym zachować bezpieczeństwo pracowników oraz zautomatyzować i zoptymalizować większość czynności firma wykonawcza ABC Construzioni zaprojektowała i wykonała prototypową platformę roboczą Albert.
Platforma ta to konstrukcja bazująca na stalowej ramie, która może być przesuwana w pionie, wzdłuż filara. Rama wyposażona w pomosty robocze, urządzenia służące do komunikacji pionowej oraz transportu pracowników wraz z potrzebnym sprzętem, narzędziami i materiałami, stanowi profesjonalnie zorganizowany i wyposażony plac budowy. Całość zawieszona jest na systemie stalowych lin, z jednej strony zamocowanych na szczycie wiaduktu, a z drugiej na bębnach napędzanych zsynchronizowanymi silnikami elektrycznymi, usytuowanymi u podnóża naprawianego filara.

Dzięki temu rozwiązaniu można było przeprowadzić przygotowanie podłoża metodą hydrodynamiczną urządzeniami, w które wyposażona została platforma. Pomost ten umożliwiał także pracownikom bezpieczne i łatwe mocowanie dodatkowego zbrojenia, a także montaż i demontaż szalunków, przestawianych sukcesywnie wraz z postępem prac. Wlewanie do szalunków mieszanki betonu samozagęszczalnego prowadzone było z tego pomostu. W ostatnim etapie całość powierzchni naprawionych podpór zabezpieczona została powłoką z dwukomponentowego mineralnego materiału modyfikowanego polimerem akrylowym i dodatkiem mikrowłókien, charakteryzującym się bardzo dobrą przyczepnością do podłoża, elastycznością, a także zdolnością do dyfuzji pary wodnej przy równoczesnym wytworzeniu bariery dla czynników atmosferycznych. W ten sposób zapewniono wymaganą trwałość wykonanej naprawy.

Skład samozagęszczalnego betonu naprawczego

Niezbędnym elementem uzupełniającym ten zestaw są odpowiednio dobrane materiały zastosowane przy naprawie podpór.

Czynnikiem decydującym o doborze materiału do reprofilacji i uzupełniania warstwy zewnętrznej powierzchni podpór była trwałość. Poza tym powinien wyróżniać się właściwościami umożliwiającymi łatwe podawanie do szalunku i szczelne wypełnienie w nim przestrzeni oraz odpowiednim otuleniem prętów dodatkowej siatki zbrojeniowej, a także możliwością szybkiego rozdeskowania i przestawienia na wyższy poziom deskowania. Ponadto powienien charakteryzować się niską nasiąkliwością i wysoką mrozoodpornością. Te cechy i wymagania wskazały na beton samozagęszczalny (SCC). Kompozycja składu mieszanki miała na celu uzyskanie tworzywa o wymaganych właściwościach na etapie pompowania i układania w deskowaniu oraz redukcję skurczu właściwego dla kompozytów mineralnych.

W tym celu zastosowano specjalnie przygotowane do mieszanek samozagęszczalnych spoiwo cementowe STABILCEM SCC. Mieszankę komponowano dodając odpowiednie kruszywo oraz wysokoefektywny superplastyfikator akrylowy DYNAMON SR3 wraz z domieszką ekspansywną EXPANCRETE oraz preparatem redukującym skurcz MAPECURE SRA. Wykorzystano tu efekt synergii tych dwóch ostatnich składników. Składy poszczególnych mieszanek przedstawiono w tab. 1.

Na podstawie licznych prób z kilkoma wariantami mieszanek betonu samozagęszczalnego wybrano właściwą kompozycję – nr 4 z tab. 1.

Końcowy rezultat testów i doboru odpowiednich składników to uzyskanie mieszanki betonu samozagęszczalnego o wysokiej ciekłości przy równoczesnym zachowaniu spoistości i braku segregacji składników. Ponadto charakteryzowała się ona łatwością pompowania na zmienną wysokość (w zależności od etapu prac) i ułożeniem w szalunku, gdzie dokładnie wypełniała całą przestrzeń z umieszczoną wcześniej siatką zbrojeniową. Zapewniała ona dokładne wypełnienie kształtu szalunku, otulenie prętów zbrojeniowych i gwarantowała uzyskanie szczelnej, zagęszczonej i trwałej struktury betonu, nie wykazującego pustek, gniazd żwirowych, mikrorys i spękań.

Przyrost wytrzymałości wczesnej produktu pozwalał na usunięcie i przestawienie deskowania już po 14 godzinach od podania mieszanki.

Z każdej partii mieszanki przygotowywanej na budowie, przed przystąpieniem do pompowania do szalunku, pobierano próbki i kontrolowano rozpływ oraz formowano próbki kostkowe do badania wytrzymałości na ściskanie oraz beleczki do kontroli skurczu.

Tab. 1. Składy mieszanek betonu samozageszczalnego [kg/m³] z różnymi kombinacjami domieszek modyfikujących

Podsumowanie

Obecnie, po wykonanej naprawie, powierzchnia betonowych podpór jest jednorodna, szczelna, nie występują na niej raki ani gniazda żwirowe. Dzięki właściwemu doborowi materiału naprawczego do filarów odcięty został dostęp dwutlenku węgla i chlorków, zapewniając tym samym wymaganą trwałość konstrukcji.

Sukces i powodzenie całego przedsięwzięcia osiągnięte zostały dzięki owocnej współpracy zarówno serwisu technicznego dostawcy surowców, personelu firmy wykonawczej, ale i wsparcia naukowego prof. Giuseppe Manciniego. Przykład ten pokazuje, że prowadzenie prac naprawczych konstrukcji betonowych wymaga szeroko rozumianej kooperacji zarówno świata nauki, techniki i praktyki wykonawczej.

dr inż. Krzysztof Pogan

Mapei Polska Sp. z o.o.

MAPEI POLSKA Sp. z o.o.

ul. Gustawa Eiffela 14

44-109 Gliwice
tel. 22 595 42 00

faks 22 595 42 01

info@mapei.pl

www.mapei.pl