Wklejanie prętów zbrojeniowych w technologii Rebar

Budownictwo XXI w. często sta­wia duże wymagania wykonaw­com i projektantom dotyczące zarówno czasu realizacji inwestycji, jak i wykorzystywania najnowszych zdobyczy technologii. Szybki czas realizacji staje się normą a niestety ma często zły wpływ na jakość wyko­nywanych prac oraz możliwość wy­stąpienia błędów montażowych czy też błędów na etapie projektowania. Sprzęt budowlany najnowszych gene­racji umożliwia wykonywanie dużych powierzchni betonowych z odpowied­nim zagęszczeniem mieszanki betono­wej przy zachowaniu bardzo dobrych parametrów wytrzymałościowych i jakościowych betonu. Jednak często przeszkodą do prowadzenia ciągłości betonowania w zakresie dużych po­wierzchni [jak np. płyty fundamento­we, ławy czy stopy fundamentowe] są wystające pręty zbrojeniowe służące dowiązaniu kolejnych elementów kon­strukcji, takich jak słupy, balkony itp. Stosując technologię Rebar, możemy uniknąć takiej sytuacji, wklejając prę­ty zbrojeniowe po zakończeniu robót betonowych.

Fot. 1 Błąd montażowy

Uciąglanie [przedłużanie] lub wklejanie prętów zbrojeniowych w konstrukcjach żelbetowych jest powszechnym rozwiązaniem w bu­downictwie zarówno w przypadku wystąpienia tzw. błędów montażo­wych [brak prętów lub umieszcze­nie prętów w złym miejscu, fot. 1], jak również w przypadku nowych elementów, dla których chcemy zastosować opisane nowoczesne metody układania i zagęszczania mieszanki betonowej.

Technologia jest wykorzystywana za­równo w przypadku budynków nowo wznoszonych, jak i tych poddawanych renowacji, przebudowie czy wzmoc­nieniu. W nowych konstrukcjach mamy do czynienia z uciąglaniem zbrojenia głównie w przypadkach, kie­dy ze względu na stosowaną techno­logię wykonywania prac żelbetowych wymagane są przerwy technologicz­ne. Aby zachować ciągłość zbrojenia w żelbecie, należy „dowiązać się” do istniejącego już zbrojenia. Często stosuje się tu metodę prętów zgina­nych, które po zagięciu „chowa się” w specjalnych kasetach i umieszcza w deskowaniu. W tej metodzie jed­nak występują duże ograniczenia ze względu na uplastycznianie prętów przy ich zginaniu pod kątem 90 stop­ni, co w efekcie umożliwia stosowa­nie tej metody tylko przy niewielkich średnicach prętów. Innym rozwiąza­niem może być połączenie mechanicz­ne prętów za pomocą gwintowanych tulei lub zacisków. Metoda ta wią­że się z koniecznością pozostawie­nia w betonie odpowiednich gniazd montażowych w miejscu przyszłego połączenia nowego pręta zbrojenio­wego, co często skutkuje błędami montażowymi [gniazda umieszczane mało precyzyjnie i przemieszczane w czasie betonowania). Następnie łączone pręty należy nagwintować i precyzyjnie skręcić ze sobą lub za­stosować zaciski łączące, co jest bardzo kłopotliwe i pracochłonne w warunkach budowy. Wymienione metody z oczywistych przyczyn nie mogą być stosowane w pracach re­montowych i renowacyjnych, w któ­rych istnieje konieczność monolitycz­nego połączenia nowego elementu żelbetowego z istniejącym. W takim przypadku pozostaje odkrycie zbro­jenia w istniejącym żelbecie poprzez jego odkucie w betonie i następnie przyspawanie (lub związanie) nowego pręta zbrojeniowego. Jest to jednak metoda bardzo pracochłonna i wiąże się z lokalnym zniszczeniem żelbetu. Często metoda ta ze względu na dużą ingerencję w ustrój monolityczny kon­strukcji (zniszczenie zarówno struk­tury betonu, poprzez kucie ciężkim sprzętem wyburzeniowym, jak i stali) nie może być zastosowana. Alternatywą do powyższych rozwią­zań jest metoda uciąglania zbrojenia przez wklejenie chemiczne w element żelbetowy prętów zbrojeniowych za pomocą żywic iniekcyjnych Rebar. Me­toda ta została opracowana przez inżynierów przy współpracy z ośrod­kami naukowymi i laboratoriami ba­dawczymi. Najnowszym osiągnięciem udoskonalającym jeszcze tę technolo­gię jest metoda Safeset.

Fot. 2 Wiercenie otworów metodą HDB

Dzięki tej metodzie instalacja prętów zbrojeniowych jest prosta i polega na wywierceniu otworu w istniejącym żelbecie przy zastosowaniu wiertła z systemem równoczesnego odsysa­nia zwiercin podczas procesu wierce­nia (HDB), a następnie wprowadzeniu odpowiedniej dozy żywicy i umiesz­czeniu nowego pręta zbrojeniowego. Dla usprawnienia i poprawności wy­konania prac montażowych stosuje się specjalnie przygotowane do tego akcesoria i narzędzia (o oznaczeniu Premium, Profi), pozwalające bardzo precyzyjnie zadozować odpowiednią ilość żywicy, co ma decydujący wpływ na jakość zamocowania. Dodatkowo technologia Safeset daje pewność, że zaprojektowane połączenie z użyciem prętów kotwiących lub zbrojeniowych osiągnie określoną, wcześniej obliczo­ną wytrzymałość. Znaczącą zaletą wklejania prętów technologią Rebar Safeset jest automatyczne czysz­czenie otworu. Brak pyłu pozwala po­minąć czasochłonny i złożony proces oczyszczania wywierconego otworu ze zwiercin i ma korzystny wpływ na ochronę zdrowia pracowników i kom­fort realizowanego przedsięwzięcia. Prawidłowo wykonany proces wkleje­nia prętów zbrojeniowych (uciąglanie konstrukcji) powinien być wykonany zgodnie ze sztuką budowlaną zarów­no pod kątem projektowania (teoria żelbetu i technologia Rebar), jak i pod kątem wykonawstwa.

Fot. 3 Lokalizacja zbrojenia

Zawsze proces wklejania prętów zbrojeniowych składa się z sześciu podstawowych kroków:

1. Lokalizacja istniejącego zbroje­nia. Ma na celu nawiązanie się z nowo wklejanymi prętami do już istniejących oraz uniknięcie zniszczenia istnieją­cych prętów w konstrukcji nośnej. Do analizy i rozpoznania istniejącego zbrojenia mogą służyć urządzenia do skanowania betonu oparte na tech­nologii elektromagnetycznej czy fal radiowych. Przykładowym urządze­niem mogącym posłużyć do wykonania takich prac może być np. Ferroscan PS 250.

3. Czyszczenie wywierconego otwo­ru. Jak wspomniano, wiercenie uda­rowe techniką tradycyjną wymaga przeprowadzenia prawidłowo całego procesu czyszczenia, polegające­go na kilkakrotnym mechanicznym wyszczotkowaniu otworu specjalny­mi szczotkami oraz przedmuchaniu sprężonym powietrzem przy użyciu specjalnych dyszy przedmuchujących. Zarówno czyszczenie, jak i przedmu­chanie otworu należy powtórzyć 2-, 3-krotnie. Można tego uniknąć, sto­sując technikę wiercenia z jednoczes­nym czyszczeniem otworu HDB.

4. Dozowanie żywicy – zadozowanie właściwej ilości żywicy w odpowied­nie miejsce wcześniej wywierconego otworu. Jest to niezwykle ważny ele­ment z punktu widzenia później uzy­skiwanej, a wcześniej zaprojektowanej nośności zamocowania. Prawidłowe wykonanie dozowania żywicy powinno się odbyć przy użyciu specjalnych ru­rek i odpowiednich końcówek dozują­cych, pozwalających na iniekcję żywi­cy na dno otworu, a przy tym również umożliwiających pełną kontrolę prawi­dłowego jego wypełnienia.

5. Montaż pręta. Po zadozowaniu żywicy należy wprowadzić pręt w otwór ruchem posuwisto-obroto­wym umożliwiającym pełne wypełnie­nie przestrzeni między wywierconym otworem a instalowanym prętem. Po włożeniu pręta żywica powinna wypłynąć z otworu, co jest sygnałem, że ilość żywicy wprowadzona w otwór była prawidłowa i aplikacja jest właś­ciwie wykonana. Po zainstalowaniu pręta trzeba założyć pewien czas, stosownie do temperatury podłoża, na pełne związanie żywicy przed przy­stąpieniem do obciążania wcześniej wklejonego pręta.

6. Kontrola zamocowania. Powinna zawierać zarówno kontrolę wizualną zamocowania (położenie i długość prętów, ilość żywicy), jak również kontrolę uzyskanej nośności pręta, jeżeli taka jest wymagana. Kontrolę nośności można wykonać, stosując odpowiedni tester do zamocowań kotwowych zarówno prętów gwinto­wanych, jak i prętów żebrowanych. Kontrola powinna się odbyć w obec­ności kierownika budowy i nadzoru budowlanego, a po kontroli należy wypisać protokół z przeprowadzo­nych prób.

Rys. 1 Łączenia pionowe

Rys. 2 Renowacja i naprawy konstrukcji żelbetowych

Coraz częściej przy realizacji inwesty­cji kładzie się duży nacisk na ochronę środowiska. Można stosować żywice do mocowania prętów zbrojeniowych opatrzone znakiem Clean-Tech, który oznacza produkt ekologiczny, począw­szy od procesu produkcji aż po prze­twarzanie i usuwanie odpadów.

Wprowadzenie techniki wklejania prę­tów zbrojeniowych za pomocą różnego rodzaju żywic do powszechnego za­stosowania w budownictwie poprze­dzono przeprowadzeniem wielu badań, testów w centrach badawczych. Wy­nikiem tych działań jest pewność, że przemieszczenie prętów wklejonych oraz naprężenia występujące we wkle­janym pręcie przy użyciu żywicy odpo­wiadają zabetonowanej stali zbroje­niowej, dlatego można powiedzieć, że technologię Rebar stosuje się zarów­no w warunkach wystąpienia błędów montażowych, jak również jako meto­dę umieszczania prętów startowych lub uciąglania konstrukcji żelbetowej przy nowo realizowanych przedsię­wzięciach (patrz wykres).

W budownictwie żelbetowym pręty zbrojeniowe służą tylko do przejmo­wania sił osiowych. Przenoszenie sił poprzecznych odwzorowuje się na modelu symulacyjnym kratowni­cy, przy czym ukośna siła ściskająca jest przenoszona przez beton przez uszorstnienie jego powierzchni, a składowa rozciągająca – przez stal. Rozważane rodzaje zniszczeń, jakie mogą wystąpić, możemy podzielić na trzy kategorie: zniszczenie pręta, zniszczenie żywicy oraz zniszczenie betonu – przez rozłupanie (odłupa­nie) lub odwarstwienie czy ścięcie lub wyłamanie stożka betonu.

Rys. 3 Połączenia konstrukcyjne

Prawidłowy proces projektowania i doboru parametrów wklejania prę­tów zbrojeniowych wymaga wiedzy z zakresu teorii żelbetu. Bardzo po­mocne i mocno wspierające cały pro­ces projektowo-wykonawczy może być odpowiednie oprogramowanie (np. Profis Rebar) służące do doboru wszystkich niezbędnych parametrów zakotwienia.

Do podstawowych zastosowań tech­nologii Rebar zalicza się łączenia pionowe (głównie słupy i podpory), wzmacnianie konstrukcji nośnych, zbrojenie głowic pali.

Podstawowe zalety rozwiązania to:

– dokładne pozycjonowanie prętów startowych,
– łatwy montaż zbrojenia,
– dostęp, lepsza komunikacja na placu budowy.

Ściany oporowe

Wśród zastosowań technologii wy­mienić należy również renowacje i naprawy konstrukcji żelbetowych, w tym: renowację konstrukcji mo­stów, wzmacnianie konstrukcji żelbe­towych, prace naprawcze, renowację gzymsów i kap chodnikowych. Tu za­letą jest brak konieczności spawania (i podobnych połączeń) oraz prosty montaż i redukcja odkuwania betonu. W przypadku połączeń konstrukcyj­nych (takich jak schody, włazy, wspor­niki, balkony) na szczególną uwagę za­sługuje możliwość bardzo dokładnego pozycjonowania prętów startowych, brak konieczności odkuwania betonu, uproszczenie deskowania i fugowania oraz możliwość łatwego wykonania skomplikowanych elementów żelbe­towych.

Kolejnym zastosowaniem jest budo­wa ścian oporowych. W przypadku uciąglania zbrojenia w obszarze ścian szczelinowych, ścian łączących czy ścian kurtynowych do zalet innowa­cyjnej technologii można zaliczyć: łatwość wykonania prac, relatywnie małe średnice wierconych otworów oraz możliwość połączeń przy użyciu zagiętych prętów.

Fot. 5 Wklejenie prętów pod ściankę szcze­linową

Dowodem atrakcyjności technologii wklejania prętów zbrojeniowych Rebar są zrealizowane projekty. Wśród obiektów referencyjnych znalazło się wiele inwestycji na całym świecie, w realizacjach krajowych można wy­mienić:

– powiększenie stóp fundamentowych pod jedną z najnowocześniejszych hal Walcowni Prętów Okrągłych w Ostrowcu Świętokrzyskim;

– przedłużenie konstrukcji filaru żel­betowego estakady nad ul. Chłop­ską w Szczecinie (autostrada A6);

– konstrukcyjne połączenie ścian szczelinowych z płytą denną tunelu B20 Metra Warszawskiego;

– wklejenie prętów zbrojeniowych dla wykonania wspornika podpierającego konstrukcję dachu Centrum Handlo­wego Focus Park w Bydgoszczy;

– wklejenie prętów zbrojeniowych w strop jako starterów pod balkony w wieżowcach Platinum Towers w Warszawie.

mgr inż. Wojciech Pękowski