Sanace železobetonových konstrukcí s moderními materiály s inhibitory koroze

Železobeton je jedním z nejpoužívanějších materiálů současnosti. Logicky tak dochází ke styku železobetonových konstrukcí s celou řadou korozního prostředí. Většina inženýrských staveb je realizována ze železobetonu a právě zde dochází k nejčastějšímu zatížení konstrukcí. Tyto stavby jsou vystaveny povětrnostním vlivům a okolnímu prostředí, které má významný vliv na jejich celkovou trvanlivost a životnost.

Korozní procesy v betonu

Pro korozi betonu je důležitým parametrem, který může mít vliv na celou řadu korozních procesů, míra nasycení konstrukce vodou. Za přítomnosti vody dochází k většině korozních procesů v betonu resp. železobetonu. Konstrukce, které jsou součástí dopravní infrastruktury, jako jsou mosty, tunely a další pomocné konstrukce (svodidla, zábradlí, schodiště, apod.), jsou vedle vody vystaveny i působení chemických rozmrazovacích solí (CHRL), které jsou v zimním období využívány. Takto ohroženy jsou i konstrukce, které nejsou přímo pomocí CHRL ošetřovány, ale i konstrukce vzdálenější. Není nic neobvyklého, že dochází k navezení sněhu a sněhové břečky do konstrukcí garáží a garážových domů, nebo jiných konstrukcí.

Působení vody je možné rozdělit do několika skupin. Jedná se o přímé působení vody, kdy v závislosti na rychlosti průtoku v bezprostřední blízkosti konstrukce dochází k postupné přeměně minerálů v cementovém tmelu a k jejich vymývání. V důsledku toho dochází k zvětšování podílu pórového systému v konstrukci a tím i k snižování fyzikálně mechanických vlastností betonu.

Druhým korozním procesem, který je v našich podmínkách frekventovaným, je poškozování betonu v důsledku cyklického působení mrazu. Voda při změně struktury v led zvětšuje svůj objem o cca 9 %. To vyvolává poměrně velké krystalizační tlaky, které není cementový tmel schopný přenášet, a dochází k jeho postupnému poškozování. Nejprve dochází k odhalování jemného kameniva od povrchu konstrukce, které dále postupuje do jádra konstrukce s odhalováním hrubého kameniva a případnou tvorbou trhlin. U tenkovrstvých konstrukcí může dojít k celkové degradaci, u železobetonových konstrukcí obecně dochází ke zmenšování krycí vrstvy a „otevírání” transportních cest pro vodu a další korozní média. Takový povrch je i složitě opravitelný.

Nejčastějším korozním procesem betonu resp. železobetonu je ztráta alkality cementového tmelu v důsledku působení vzdušného CO₂ (karbonatace). Ocelová výztuž je v betonu chráněna vysokým pH cementového tmelu (čerstvý beton má pH > 12). I za přítomnosti vody a kyslíku nemůže docházet ke korozi ocelových výztužných vložek. Postupným působením oxidu uhličitého na cementový tmel dochází jednak k přeměně hydroxidu vápenatého na uhličitan vápenatý, který má nižší pH. Se ztrátou pH cementového tmelu se vytvářejí v bezprostředním okolí výztuže podmínky pro korozi výztuže.

Při vnikání vody do konstrukce mohou být do betonu vneseny látky, které přímo negativně působí na cementový tmel. Nejčastěji se jedná o chloridové ionty, které jsou používány při zimní údržbě. Při kontaminaci krycí vrstvy betonu nad výztuží chloridovými ionty je vytvořeno prostředí vhodné pro elektrochemickou korozi výztuže. A nepomůže ani dostatečná alkalita cementového tmelu.

Předcházení korozi železobetonu a sanace

Pro prodloužení životnosti železobetonových konstrukcí, nebo konstrukcí z předpjatého betonu, je nutné provést opatření již při výrobě konstrukce samotné. Jedná se zejména o minimalizaci možnosti vnikání vody a dalších korozních látek. Součástí tohoto postupu je i vhodně zvolený systém údržby. U stávajících konstrukcí je nutné použít způsob sanace, který rizika koroze eliminuje, nebo alespoň minimalizuje.

Stávající sanační materiály jsou v dnešní době na vysoké kvalitativní úrovni. Při degradaci konstrukce v důsledku působení vzdušného CO₂ je nejobvyklejším způsobem sanace odstranění zdegradovaných vrstev a jejich nahrazení vrstvami novými reprofilačními materiály (řada MONOCRETE – www.betosan.cz) s dostatečnou alkalitou, která výztuž opět ochrání. Alternativou je elektrochemická realkalizace povrchových partií betonu (krycí vrstvy). Jedná se o poměrně složitý proces, který je prováděn v evropských podmínkách pouze v malé míře.

Používané malty MONOCRETE jsou také mrazuvzdorné a obnovená krycí vrstva betonu je tak odolná vůči působení mrazu a chemických rozmrazovacích látek.

Inhibitory koroze

Na konstrukce, které jsou degradovány působením karbonatace, nebo působením chloridových iontů, je možné aplikovat migrující inhibitory koroze (ARMOGUARD N). Jedná se o látky, které jsou schopny pohybovat se směrem k výztuži a v jejím bezprostředním okolí vytvořit chemickou bariéru. Ta brání v přístupu chloridových iontů k výztuži a eliminuje katodicko – anodické reakce způsobující korozi výztuže.

Inhibitory koroze jsou běžně aplikovány v kapalné podobě na povrch konstrukce (ARMOGUARD N – www.betosan.cz). Další možností je použít inhibitory koroze jako přísadu (ARMOGUARD P – www.betosan.cz) do záměsové vody reprofilačních malt.

Systém UNISAN s inhibitory koroze

Nejnověji jsou k dispozici reprofilační hmoty, které obsahují inhibitory koroze jako suchou přísadu (systém UNISAN). Při opravě železobetonových konstrukcí jsou tak provedeny dvě operace v jednom kroku. V době, kdy je cena lidské práce dražší než materiály se jedná o podstatnou finanční úsporu.

Systém UNISAN zahrnuje všechny druhy materiálů, které jsou používány pro jednotlivé sanační kroky. Jedná se o adhezní můstek (UNISAN ADH 2K), reprofilační malty pro ruční nanášení (UNISAN TH CRETE), malty pro suchý (UNISAN S CRETE) resp. mokrý nástřik (UNISAN M CRETE). Pro finalizaci povrchu, nebo pro tenkovrstvé úpravy je vhodná dvou komponentní jemnozrnná malta (UNISAN SF 2K). Materiály systému UNISAN byly vyvinuty po dlouhodobém testování v náročných podmínkách. Testováním byla ověřena funkce inhibitorů koroze a současně byl stanoven vhodný poměr mezi funkčností a dávkou inhibitoru koroze tak, aby byly výroky finančně konkurenceschopné ve vztahu k reprofilační maltě a kapalnému inhibitoru koroze. Dalším produktem výzkumu byl vývoj metody detekce inhibitorů koroze, kterou lze ověřit míru penetrace inhibitoru do konstrukce.

Závěr

Při sanacích inženýrských staveb, které jsou zatíženy vodou, je velmi často při stavebně technickém průzkumu zjištěno, že jejich poškození vyžaduje speciální zásah, kterým bude bráněno progresi poškození konstrukce jako celku. V takových případech je velmi často nutné použít materiály stavební chemie, které jsou pro daný účel vyvinuty a je u nich zaručena delší životnost opravy než u materiálů běžných. Jedná se např. o materiály s přísadou inhibitorů koroze, které jsou schopny zajistit ochranu výztuže i v konstrukcích, které by byly v minulosti odsouzeny ke zbourání.