2018/2: csomópont, vasút, közút, híd, alapozás, szerkezetmegerősítés, támfal, metró, városi vasút, aluljáró, rehabilitáció, alagút, csővezeték, akna, vízzáróság, betontechnológia, vízépítési műtárgy, rekonstrukció, mérnök
2018. december 10.

Szerző:
Siha Ádám építészmérnök siha.adam@sakret.hu SAKRET Hungária Bt.


Vasbeton és falazott vízi műtárgyak

Helyreállítás szilikával módosított lőtt habarccsal

Vasbeton és/vagy kerámia falazott szerkezetek helyre­állításakor az egyik legnagyobb műszaki kihívás az állandó vízzel terhelt szerkezetek problémáinak kezelése.


A víztárolási vagy a mozgó vízzel terhelt szerkezetek tönkremenetele gyors ütemű, és a felújításhoz alkalmazható anyagok különleges tulajdonságokkal bírnak, például vízzáróak, duzzadnak, repedéskompenzáltak, nagy szilárdságúak, kopásállóak stb. A víz kezelésekor – legyen szó álló- vagy folyóvízről – a szerkezetek kialakítása azért igényel speciális tervezési módszert és egyedi építőanyagokat, mert a víz nagyon jó oldószer, és mozgása során jelentős a koptató hatása is. Ismerjük azt a vízzel kapcsolatos mondást, hogy: A víz cseppről cseppre faragja meg a követ.

Régi szivattyútelepi zsilip – Báta

Földünk édesvízkészletének kétharmada fagyott állapotban, egyharmada felszíni és az alatti formában létezik. A népesség folyamatos növekedése és a pazarló életmód miatt a felhasználható ivóvíz mennyisége csökkenőben van. A fejlődő országokban fellépő vízhiány már konfliktusokat okozott. Kezelése, tisztítása és folyamatos ellátása elsődleges feladat. Nélküle a civilizált élet elképzelhetetlen. Magyarország vízkészlet és víznyerési lehetőség szempontjából szerencsésnek mondható. A lakosság ivóvízellátása 95%-ban teljes. A tisztított víz tárolásának különféle folyamatai, műtárgyai vannak – hasonlóak az úszómedencék szerkezeteihez –, elsősorban előfeszített vasbeton szerkezetek.
A szennyvíz károsító tényezőivel ellentétben ezeknél a műtárgyaknál inkább a tárolt víz mennyiségének megőrzése és folyamatos egészségügyi, ivásra, hétköznapi használatra való alkalmasságának fenntartása a feladat. A tárolásra épített műtárgyak, víztornyok, felszíni vagy felszín alatti tározók általában 20–30 cm vastagságú feszített, vízzáró vas­beton szerkezetek. A komoly vízzáró betonok terhelhetőségét és szilárdságát is kikezdi idővel a víz oldószer tulajdonsága és mechanikai koptató hatása.

Zsilip szerkezete kétoldali falazott pillér erősítéssel

A folyóvizekkel kapcsolatos műtárgyak esetében az építőanyag és szerkezeti elvárásaink az ivóvíztárolással kapcsolatos előírásokból erednek. A javításokat igénylő problémák – időrend szerint – két csoportba sorolhatók. A betonszerkezet építésekor keletkezett betonminőségi hibák, bedolgozási hibák, például dilatációs hézagok hiánya, nem elegendő betonvasfedés, nem megfelelően kialakított munkahézagok, alulméretezett vagy nem szakszerű vasalás.
Az elmúlt években-év­tizedekben a műtárgyak zárófödémjein lecsapódó kondenzvíz okozta korrózió, a szigetelés hiánya miatt a csapadékvíz, talajpára okozta korrózió, valamint az időszakos fertőtlenítés vegyi anyagai okozta betonkárosító hatások tönk­retették a legtöbb műtárgyat. Ezek miatt a szerkezet folyamatos javításokat, állagmegóvásokat igényel, és egyes esetekben a felújítás nem odázható tovább. A helyreállító, betonjavító rendszer termékei hosszú távon megoldást nyújtanak nemcsak a víztározó műtárgyak szerkezetének felújítására, állagmegóvására, szigetelésére, hanem a hatályos szabályozásnak és előírásoknak megfelelően hozzájárulnak az abban tárolt víz egészségügyi alkalmasságához is. A javítandó betonhiányok mélységétől, kiterjedésétől függően kézi és gépi feldolgozású rendszerek közül lehet választani. Az eltérő feldolgozási módok, a különböző szemcsenagyságok, a többféle termékösszetétel kényelmessé teszi a választást.
A Sakret lövellt beton és habarcs rendszerei a szabványnak megfelelő vízzáró tulajdonsággal, igény szerint szálerősítéssel, szilikával vagy speciális kötőanyaggal rendelhetők. A rendszer „száraz” eljáráshoz alkalmas betonlövő gépekkel hordható fel. Ivóvíztárolás szerkezeteinél alapvető elvárásunk a vasbeton szerkezetek vízzárósága és a víz kismértékű (< 50 mm) behatolása. A vízzáró betonok alap­vetően nagyon tömör betonok, amihez a megszilárdult anyag porozitását – és ezáltal vízfelvételét – kell csökkentenünk.

A kapilláris porozitás csökkentéséhez a kö­vet­kezőkre van szükség:
  • a víz-cement tényező csökkentése;
  • 0,35-nál kisebb v/c tényező (elsősorban a vízigény csökkentésével);
  • pórusok lezárása (pl. puccolános anyagokkal).
A harmonizált európai szabvány – MSZ EN 12390-8 – szerint a vízzáróság meghatározása:
  • A víz maximális behatolása a betonba: 50 mm.
  • Követelmény: megfelelő betonminőség és korrekt műszaki megoldások és kialakítás a csatlakozások és a hézagok kialakításával kapcsolatban.

Az ivóvíztárolás szerkezetei lehetnek önállóan vízzáróak és bevonati réteggel ellátott vízzáró szerkezetek. Mind a két mód esetén – mivel speciálisan ivóvízről van szó – fontos tulajdonság, hogy a betonból semmi nem mosódhat ki, ami rontja az ivóvíz minőségét. Mivel a víz igen jó oldószer, ezért a minimálisra kell csökkenteni a káros anyagok kimosódásának lehetőségét. Ezek a feltételek értelemszerűen érvényesek a természetes vizek szerkezetei esetén is, hiszen a folyók, patakok és egyéb felszíni vizek esetén sem szeretnénk, hogy a természetes élővilágot károsító módon tudjon csak üzemelni egy zsilip, gát vagy egyéb vízi műtárgy. A legegyszerűbb dolgokra is ügyelni kell, vasbetonból kimosódott anyagok – ha kismértékben is, de – módosíthatják például a vizek kémhatását, befolyásolva ezzel az érintkező élővilágot. Az ivóvíztárolási feladatokra szánt termékeknek külön ivóvíztárolásra alkalmas engedéllyel kell rendelkezniük.
A legtöbb műtárggyal, amivel az utóbbi időben találkoztunk Magyarországon, hasonló problémák vannak. Többségük 100 évnél régebbi, és az adott kor építési technológiájának megfelelő méretezéssel és anyagokkal épült. A vasbeton elsősorban az 1920-as évek után kezdett igazán teret hódítani, ezért az ez előtti zsilipjeink, átemelőink, gátjaink leginkább falazottak voltak. A felmérések során kiderült, hogy gyakran földfeltöltés két oldalára lett falazva, és a két fal között soványbeton-feltöltés található. A szerkezetek kimozdulása, kismértékű támaszsüllyedése miatt repedések és anyaghiányok, építőanyag-aprózódás tapasztalható.

Az eredeti állapot a feltárás során jelentős hiányokat mutatott

A falazott szerkezetek helyreállításának legbiztonságosabb és legegyszerűbb módja, hogy a ponthegesztett hálóból előtétvasalat készül – természetesen a falszerkezet fugáinak és téglahiányainak pótlása után –, és erre kerül teherhordó rétegként és kéregként a lőtt habarcs vagy beton.

A szerkezet ponthegesztett hálóval erősí­tett vasbetonkérget kap

A lövellt réteg vastagsága mindig a statikai tervek szerinti, és az 1-2 cm-től a több tíz cm vastagságig terjedhet. Kiegészítő adalékokkal a fellőtt szerkezet vastagsága jelentősen növelhető a maximális szemcsenagyság vagy a szemcse mennyiségének növelése nélkül.

Falazott pilonok hézagkitöltése és anyagpótlása a lövés előtt

A könnyebb feldolgozás és a későbbi szerkezet minőségének javítására ma már szinte mindig speciális betonokat és habarcsokat alkalmazunk. Ezeknél az anyagoknál, az alaprecepttől eltérően, előszeretettel használunk mikroszilikát, szálerősítést, polimereket, speciális cementet. A mikroszilika alkalmazásával egyszerre több pozitív tulajdonságot is tapasztalhatunk – hogy mást ne említsünk, kevesebb a lehullás.
A szilikaport nevezik mikroszilikának, amelynek por alakú változata. A szilikapor puccolános tulajdonsággal bíró amorf kvarc, ezért előszeretettel alkalmazzuk speciális betonok készítéséhez. A szilikapor szilícium és szilíciumötvözetek, például nagy tisztaságú ferro-szilícium ipari gyártása során keletkező melléktermék – akkor keletkezik, amikor az olvasztóban a szilícium-dioxid 1650 °C hőmérséklet fölött megolvad. Lehűléskor szilícium-tetraoxiddá alakul, és közös oxigénatomokkal, térhálót képezve kapcsolódnak egymáshoz. Az így kialakult amorf kvarc lényegében visszaalakult szilícium-dioxid, és ezt dolgozzák fel mikroszilikává. Ezt az amorf anyagot gyöngy formában dolgozzák fel (egyebek között ezért viselkedik ideálisan a lőtt betonokban).
A szilikapor szemei gömb alakúak, méretük általában 0,1–0,3 μm, így lényegesen kisebbek, mint a cement szemcséi (5–30 μm), ezért növeli a fajlagos felületet, és ebből származik a szilárdságnövekmény is (ez a növekmény a mérések alapján a feldolgozás utáni kb. 1 hétben jelentkezik). A megnövekedett fajlagos felület miatt a beton konzisztenciája megváltozik, ragadósabb lesz – ezért lényegesen kisebb a lehullás mértéke, viszont a klasszikus vizsgálatokkal (mint a terülésmérés) nem fejezhető ki. A konzisztencia változása miatt gyakran alkalmaznak folyósítószereket, de lőtt habarcs és beton esetén ez nem feltétlenül szükséges.
A szilikával módosított betonok zsugoro­dása nagyobb – akár a duplája is lehet – a szi­lika nélküli változatokénál, ezért az utókezelés fontos, bár ez vízi műtárgyaknál nem minden esetben szükségszerű. Hidak és egyéb infrastrukturális építmények helyreállításánál is javasolt a szilika összetevő alkalmazása, mert a szilikától nő a beton rugalmassági modulusa, ezért jóval ellenállóbb a dinamikai terhelésekkel szemben. A nagy testsűrűség, nyomószilárdság, rugalmassági modulus és a viszonylag kis mértékű kúszás ridegebbé teszi a betont, amitől hajlamosabb lesz a repedésre. A betonszerkezet repedésekre ellenállóbbá tehető szálerősítés alkalmazásával, ami az utóbbi időben ilyen típusú feladatoknál már szinte alapelem. A repedések kiküszöbölése pedig elsődleges feladat. A szilikával módosított lőtt betonokkal javított vasbeton szerkezetek Németországban már több mint 50 éve állják a próbát, és a mai napig is ellátják feladatukat.

A 3. zsilipkapu üzemben

A vasbeton műtárgyak helyreállításakor javasolt felvenni a kapcsolatot a lövellt technikához szükséges termékek gyártására szakosodott gyártókkal, mert ma már közvetlenül az adott feladathoz legalkalmasabb termék állítható össze. A választható „alkatrészek” palettája igen széles: mikroszilika, szálerősítés, gyorskötő adalék, szulfátálló cement, nagyobb maximális szemcseméret, rugalmasságjavító adalék stb.•

 
Innotéka Mélyépítés