G.nther Ruffert – Tłumaczył Wiesław Słowik

Iniekcje z żywic syntetycznych wykonuje się w miejscach uszkodzeń, szczególnie w rysach występujących w betonie, aby je wypełnić i scalić konstrukcję betonową. W tym celu zostały opracowane technologie żywic syntetycznych, odznaczających się dobrą płynnością (plastycznością), przeznaczonych specjalnie do zabiegów iniekcyjnych, zapewniających szczelne wypełnienie rys i uszkodzeń elementów betonowych. W zależności od charakteru wzmacnianej konstrukcji są tu stosowane żywice epoksydowe, których wytrzymałości w stanie utwardzonym są wyższe od wytrzymałości zwykłych betonów, przeznaczone do połączeń przenoszących znaczne siły, albo też elastyczne żywice poliuretanowe, które są stosowane przede wszystkim tam, gdzie musi być zapewniona szczelność. W przeważającej liczbie przypadków stosowane w konstrukcjach żelbetowych iniekcje z żywic epoksydowych służą jednocześnie jako środek chroniący stal zbrojeniową przed korozją, powstałą wskutek uszkodzeń betonu takich jak rysy, pustki wypłukane przez wodę, które są groźne szczególnie w przypadku stosowania soli do topienia śniegu.

Zarówno przyczyny zarysowań, jak również wpływ rys w betonowych elementach konstrukcji na jej nośność, użyteczność i trwałość powinny być każdorazowo oceniane przez inżynierów ekspertów. Przede wszystkim przed każdym wypełnieniem rys konieczne jest usunięcie przyczyn zarysowania, gdyż nawet najbardziej skuteczne wypełnienie rys w najlepszym przypadku może tylko przywrócić stan konstrukcji sprzed zarysowania, który widocznie nie jest wystarczająco dobry, aby uniknąć powstawania dalszych rys. Po usunięciu przyczyn zarysowania, np. przez wzmocnienie konstrukcji, wbudowanie klamer spinających itp. należy sprawdzić, czy wystarczy tylko rysy wypełnić, czy też należy połączyć rozdzielone rysami części konstrukcji. W zależności od przyczyn zarysowania oraz wpływu rys na stan bezpieczeństwa, trwałości, użyteczności budowli, stosowane są różne materiały do wypełniania rys.

Jeżeli wskutek zarysowania jest zagrożony stan bezpieczeństwa budowli, konieczne jest wykonanie połączeń zdolnych do przenoszenia sił. Celem iniekcji w takim przypadku jest wypełnienie przestrzeni między bocznymi płaszczyznami rysy, mocną żywicą syntetyczną, najczęściej żywicą epoksydową, aby przywrócić stan betonu umożliwiający mu przenoszenie sił ściskających, co jest jego właściwą rolą w żelbecie, będącym materiałem zespolonym. Ponieważ wskutek obecności w betonie grubych ziarn kruszywa boczne powierzchnie rysy są zawsze nieregularnie ząbkowane, poprzez wypełnienie rys możliwe jest przywrócenie zdolności betonu do przejmowania sił, które przebiegają nie prostopadle, lecz ukośnie bądź też równolegle do brzegów rysy, to znaczy także sił stycznych.

Możliwość połączenia dwóch brzegów przedzielonych rysą jest ograniczona, o ile nie było to możliwe przed wtłoczeniem masy wypełniającej. Należy usunąć brud, który nagromadził się w rysie albo nawet obrzeża rysy oczyścić lub osuszyć, aby zapewnić połączenie między betonem oraz materiałem wypełniającym, zdolne do przenoszenia sił. Takie połączenie przenoszące siły rozciągające nie jest zresztą w przypadku żelbetu wymagane, gdyż zgodnie z normą PN-84/B-03264 siły rozciągające są przenoszone przez stal zbrojeniową.

Wprowadzenie żywicy pod ciśnieniem wymaga zastosowania specjalnego urządzenia. Do wtłaczania żywicy przeznaczone są dwa typy urządzeń

Urządzenie wwiercane
Urządzenie instaluje się w specjalnie wywierconym kanale przecinającym rysę, w którym jest, jako samoklinujące, tak mocno osadzone, że nie zostanie wypchnięte nawet przy wysokim ciśnieniu. Ten typ jest stosowany przy dużych ciśnieniach oraz gdy ściany rysy są wzajemnie względem siebie przesunięte.

Przy prostopadle biegnących rysach urządzenie wtłaczające jest z reguły umieszczane na najniższym końcu. Napełnianie trwa tak długo, aż żywica zacznie wychodzić z najwyżej usytuowanej końcówki. Następnie segment łączący z przewodem tłocznym jest nakręcany na uprzednio zamontowany zawór zwrotny i procedura jest powtarzana. Umieszczenie zaworu zwrotnego zabezpiecza przed dalszym wypływem żywicy. Przy wypełnianiu "raków" w betonie postępuje się w zasadzie w podobny sposób, lecz aparaty tłoczące rozmieszcza się w określonych odstępach – w węzłach siatki, obejmującej całą powierzchnię elementu.

Urządzenie wklejane
Urządzenia tego typu są najczęściej naklejane na rysie przeznaczonej do wypełnienia. Elementem składowym urządzenia jest cienki trzpień stalowy, który utrzymuje otwarty wlot służący do wtłaczania, a który jest usuwany przed rozpoczęciem iniekcji. Urządzenia wklejane są stosowane głównie przy mniejszych ciśnieniach i gładkich powierzchniach rysy.

Aparaty iniekcyjne Aparaty iniekcyjne służące do wtłaczania żywic, to urządzenia pracujące jedno- lub dwuskładnikowo. W przypadku systemu jednoskładnikowego obydwa składniki żywicy są uprzednio mieszane i pompowane z jednego zasobnika. W przypadku systemu dwuskładnikowego obydwa składniki są doprowadzane z oddzielnych zasobników, w dokładnie określonych proporcjach, do pistoletów iniekcyjnych, gdzie są mieszane i sprężane. Praca w systemie jednoskładnikowym odznacza się prostotą obsługi oraz mniejszymi nakładami na aparaturę. Jednak rytm pracy musi być często przerywany dla przyłączenia aparatu i napełnienia mieszanką. Inną konsekwencją iniekcji jednoskładnikowej jest to, że trudno jest obliczyć ilość żywicy właściwą dla jednego cyklu pracy, trwającego 1 – 2 godziny, gdyż wraz z twardnieniem żywicy musi być zakończony proces wtłaczania i materiał, który nie zostanie wtłoczony, pozostanie niewykorzystany. W przypadku iniekcji dwuskładnikowej materiał nie jest uprzednio mieszany, natomiast – ponieważ obydwa składniki w różnych temperaturach mają także różną lepkość – konieczne jest przenośne i dokładnie funkcjonujące urządzenie sterownicze.

Wypełnianie żywicami rys w elementach z betonu należy obecnie do wypróbowanych metod wzmacniania konstrukcji. Można wymienić dwa źródła zawierające wymagania i warunki techniczne wykonywania tych zabiegów.

  • Uzupełniające zalecenia techniczne i wytyczne wypełniania rys żywicami syntetycznymi w elementach budowlanych z betonu, wydane przez Niemieckie Ministerstwo Transportu.

    Wytyczne te odnoszą się tylko do naprawy i wzmacniania budowli mostowych wykonanych z żelbetu i z betonu sprężonego. Dla tych obiektów z oczywistych powodów muszą być stawiane ostrzejsze wymagania.

  • Wytyczne ochrony i naprawy elementów budowli z betonu, wydane przez Niemiecki Komitet Konstrukcji Betonowych.

    Wytyczne te dotyczą wszystkich budowli obliczanych i wznoszonych zgodnie z normą DIN 1045, o ile nie są to budowle mostowe.

    Literatura
    CIESIELSKI J.: Naprawa wiaduktu żelbetowego za pomocą iniekcji żywicami epoksydowymi. Inż. i Bud., nr 7/1966.
    CIESIELSKI J.: Badania nad zastosowaniem żywic epoksydowych do połączeń prefabrykatów i napraw konstrukcji betonowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Krakowskiej, nr 4/1968.
    SCHIESSL P.: Das Problem der Risse im Beton (Problematyka zarysowania w betonie). VDI-Berichte Nr 653/1988.
    RUFFERT G.: Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen (Ochrona i naprawa elementów budowlanych z betonu). Bauverlag 90.