Konstrukcje betonowe i żelbetowe

        

Beton, jako mieszanina piasku, kruszywa, spoiwa i wody często postrzegany jest jako sztuczny kamień, który może nawet imitować kamień naturalny. Najstarsze budowle betonowe powstały już w Mezopotamii (zastosowanie betonu na zaprawie wapiennej przy budowie akweduktu Sanheriba), zaś najsłynniejszą „wiekową” konstrukcją wykonaną w pełni z betonu jest rzymski Panteon. Co prawda, nie znano jeszcze wtedy klinkieru wykorzystywanego po produkcji cementu, ale pozyskiwano równie skuteczny substytut ze skał wulkanicznych (zwłaszcza pucolany). O ich pozytywnych właściwościach pisze Witruwiusz: „Istnieje pewien gatunek pyłu, który dzięki przyrodzonym właściwościom wytwarza rzeczy godne podziwu. Występuje on w okolicach Bajów i na grotach municypalnych leżących dookoła Wezuwiusza. Proszek ten zmieszany z wapnem i łamanym kamieniem nie tylko zapewnia trwałość budowli, lecz nawet użyty przy budowli grobli w morzu twardnieje pod wodą”.

Beton, jako materiał budowlany, podlega korozji, co wynika z jego silnej ekspozycji na warunki atmosferyczne. Rozróżniamy następujące rodzaje korozji betonu:

1. Korozja ługująca – wywołana przez bardzo miękką wodę, która zawiera mało soli rozpuszczalnych (im mniej rozpuszczalnych soli wapnia w wodzie, tym łatwiej je rozpuszcza). Czyste i miękkie wody z opadów atmosferycznych lub z topniejących lodów mają charakter wody destylowanej i są traktowane jako wody agresywne, działające niszcząco na beton. Korozja następuje w skutek rozpuszczania i wyługowywania wodorotlenku wapnia (CaCO₃). Największą wrażliwość na tego typu niszczenie wykazuje beton w pierwszym okresie po wykonaniu, kiedy jeszcze wodorotlenek wapnia, który zawiera, występuje w słabo wykrystalizowanej postaci. Korozja ługująca jest szczególnie niebezpieczna gdy woda znajduje się w ruchu, np. w państwach skandynawskich (skutkiem było niszczenie tam wodnych).
2. Korozja ogólnokwasowa – wywołana przez wody o kwaśnym odczynie. Niekorzystne, a wręcz niebezpieczne dla betonu wody, to takie, których pH wynosi mniej niż 4.0, a także te, które zawierają sole bardzo silnych kwasów. Agresywne działanie kwaśnych wód polega na eliminowaniu wodorotlenku wapnia, a następnie po jego zmniejszeniu lub usunięciu, rozkładu uwodnionych krzemianów i glinianów. Kwaśne wody mogą atakować nie tylko samo spoiwo, ale i kruszywo czy stal w żelbecie.
3. Korozja węglanowa – spowodowana jest obecnością w powietrzu i w wodzie agresywnego dwutlenku węgla występującego w nadmiarze względem ilości koniecznej do utworzenia węglowodanu wapnia i utrzymania go w roztworze. Wolny dwutlenek węgla może inicjować reakcje destrukcyjne wielu składników stwardniałego zaczynu.
4. Korozja siarczanowa – najpopularniejsza i najgroźniejsza dla betonu. Polega na tworzeniu się w porach betonu trudno rozpuszczalnych soli, które charakteryzują się znacznym zwiększeniem objętości prowadzącym do koncentracji naprężeń, a z czasem do zniszczenia betonu. W wyniku działania kwasów siarczanowych tworzy się gips lub ettryngit.
5. Korozja chlorkowa – występuje jako reakcja na działanie wody morskiej, wód kopalnianych oraz środków odladzających. W wyniku takich działań powstają ekspansywne sole podwójne powodujące liczne destrukcyjne procesy w strukturze betonu.

Należy jednak zwrócić uwagę na fakt, że nie tylko korozja jest przyczyną zniszczenia konstrukcji betonowych i żelbetowych. Uszkodzenia betonu mogą powstać także na skutek przekroczenia naprężeń granicznych, zwiększenia obciążeń użytkowych, wystąpienia oddziaływań użytkowych, czy czynników mechanicznych (uderzenie, przeciążenie, osiadania budowli, wibracje, etc.).

Główne zasady i metody naprawy oraz konserwacji konstrukcji betonowych żelbetowych przedstawiono w tabeli poniżej.

 

Nr	Zasada	Metoda
1	Ochrona przed szkodliwym wnikaniem	Impregnacja Iniekcja Pwłoki ochronne
2	Ograniczenie zawilgocenia	Impregnacja Powłoki ochronne Ochrona elektrochemiczna
3	Odbudowa elementu betonowego	Betony i zaprawy Betony natryskowe Częściowa wymiana struktury
4	Wzmacnianie	Iniekcja Dodatkowe pręty, płyty, taśmy Zwiększenie przekroju
5	Odporność na czynniki fizyczne	Impregnacja Powłoki ochronne
6	Odporność na czynniki chemiczne	Impregnacja Powłoki ochronne
7	Utrzymanie lub przywrócenie stanu pasywnego stali zbrojeniowej	Zwiększenie grubości otuliny Wymiana betonu Realkalizacja lub elektrochemiczne usunięcie chlorków
8	Podwyższenie odporności otuliny betonowej	Ograniczenie zawilgocenia Impregnacja Powłoki ochronne