Vízépítési Nagyműtárgyak felújításával kapcsolatos betontechnológiai kérdések

Átírás

1 MMK Vízgazdálkodás és vízépítés, 2018 Vízépítési Nagyműtárgyak felújításával kapcsolatos betontechnológiai kérdések Almássy Piroska Techno-Wato Kereskedőház Kft. ügyvezető, szakértő

2 A 2018-ban kezdődő vízkormányzó művek felújítása: Deák Ferenc-zsilip, Baja Dunakiliti, hajózsilip Góri tározó, duzzasztómű Kisköre, vízlépcső Kvassay-zsilip, töltő-ürítő műtárgy Nick, duzzasztómű Nyugati főcsatorna, beeresztő zsilip

3 Deák Ferenc-zsilip 3

4 Dunakiliti, hajózsilip duzzasztómű

5 Góri tározó

6 Kiskörei vízlépcső

7 Kvassay-zsilip

8 Nick, duzzasztómű

9 Nyugati főcsatorna

10 A műtárgy felújításokkal ill. azok tervezésével kapcsolatban az alábbi feladatokat kell megoldanunk: Az üzemeltető ill. beruházó céljainak pontos megismerése, mely kiterjed az építmény tervezett élettartamára, az új MÁSZ és egyéb előírásokra Az új funkciók ill. bővítések miatti átalakítások egyeztetése Vízgazdálkodási és urbanisztikai, valamint hidrológiai összefüggések vizsgálata A kapcsolódó területfejlesztési tervekkel való összhang vizsgálata, szükség esetén környezetvédelmi hatástanulmány és kockázatelemzés készítése A műtárgyak és azok közvetlen környezetének állapotvizsgálata, mely kiterjed a vasbeton és fém szerkezetekre, csővezetékek diagnosztikájára, valamint a megközelíthetőséget biztosító úthálózat ellenőrzésére

11 A felújítási terveket megalapozó Szakvélemény készítését arra hivatott személy, vagy szervezet végezheti Szakvélemény tartalmi egységei: Megbízás tárgya és előzmények Korróziós állapotfelmérés (szemrevételezés, valamint roncsolásos és roncsolás mentes vizsgálatok, helyszínen és laborban szabványos módon) vasbeton és acél szerkezeten Kiértékelés, kapott eredmények dokumentálása Javaslat a javítási megoldásokra (megrendelő külön kérésére) Fotó dokumentáció

12 A szakvélemény vasbeton szerkezetekre vonatkozó diagnosztikai része az alábbi szempontok alapján történik: a) a műtárgy állapotának vizsgálata roncsolásos és roncsolás mentes módszerekkel: a beton szilárdságának ellenőrzése a betontakarás vastagságának meghatározás a beton karbonátosodásának vizsgálata a beton kémiai szennyeződéseinek vizsgálata a betonacél károsodás meghatározása a betonszerkezet méreteinek meghatározása (amennyiben nem állnak rendelkezésre megvalósulási tervek) repedések és elmozdulások feltérképezése, különös tekintettel az átfolyásokra, szerkezet nedvességvizsgálat zsilipek és egyéb fém szerelvények rögzítésének, tömítettségének ellenőrzése

13 Vizsgálati eredmények kiértékelése - a károsodás mértékének megfelelő osztályba sorolása: bontandó szerkezeterősítést igényel felületi javítás, védelem b) a műtárgy környezetének felmérése, mely kiterjed: a földművek és építmény magassági ellenőrzésére, az aláüregelődések és kimosódások mértékének meghatározására, a műtárgyakon belüli iszapvastagság mérésére

14 Nyírási repedés talaj elmozdulás

15 Utótömörödés miatti elmozdulás

16 A vasbeton szerkezetek károsodásának okai és típusai Tervezésnél: Méretezés - építmények funkciójának figyelembe vétele Csomópontok (beton-beton, beton-acél) - technológiák figyelembevétele vízszigetelés, vízelvezetés Munkahézag tervezés Betonösszetétel - betontechnológus Kémiai, korróziós igénybevételek - füstgázok, savak, sóoldatok jelenléte a környezetben Vízelvezetés

17 A beton előállításánál: Alapanyagok - adalékanyag, cement, víz minősége és szennyezettsége Betontechnológiai hibák - receptúra, homogenizálás, szállítási útvonal megtervezése, bedolgozási idő Adalékszerek - kötésgyorsítók, kötéskésleltetők, képlékenyítők és azok összeférhetősége

18 Nem tervezett dilatációból adódó hiba

19 Nem megfelelő betontakarás, felfagyás

20 Kivitelezésnél, bedolgozásnál Tömörítés (kézi, gépi, öntömörödő) utótömörödés (alépítmény) Hőmérséklet - erős hőterhelés frissbeton kiégés, kötés előtti fagyhatás kagylós kifagyás Deformálódott vasszerelés - betonacélok közötti távolság és beton max. szemnagysága Nem megfelelő betontakarás - teherhordó szerkezet kültéren 3 cm, belül 2 cm vtg. Munkahézag zárás hiánya (kalcium-hidroxid kimosódás) Utókezelés - nedvesen tartás, utókezelő szer

21 A megszilárdult betont érő káros hatások: Mechanikus sérülések Légköri - füstgáz, savas eső, egyéb technológiai eredetű Biológiai - szerves savak, alkoholok, észterek, talaj huminsavak, növényi gyökérsavak, állati ürülékek, nitrifikáló és tiobaktériumok Fagy és olvasztósózás - túlhűtés, kifagyás Kilúgozódás - átmenő víz általi oldás Karbantartás és védelem hiánya

22 Biológiai korrózió, zuzmó, moha

23 Biológiai állati ürülék

24 Elégtelen vastakarás

25 Mechanikus sérülés

26 Javítást követő mechanikai sérülés

27 Kivitelezési hibák

28 Nem megfelelő betontakarás, savas esők, rossz anyagválasztás

29 Nem megfelelő fugaanyag

30 Átmenő víz általi oldás

31 Munkahézag zárás hiánya

32 Munkahézag zárás hiánya, vagy tönkremenetele

33 Munkahézag zárás hiánya

34 Utótömörödés, szerkezeti repedés

35 Acél korróziót követő vízoldás

36 Nem megfelelő tömörítés, savas esők

37 Acélkorrózió

38 Baja, javítási hibák

39 Ipoly, duzzasztók

40 Ipoly duzzasztó

41 Ipoly, kimosódás

42 Ipoly, rossz betonminőség és mechanikai sérülés

43 Mezőtúr, felületi lefagyás

44 Mezőtúr, Berettyó hármas zsilip

45 Mezőtúr, árvízkapu szétosztályozódás

46 Berettyó, hármas zsilip

47 Tasi zsilip felületi hámlás, lerakódások

48 Tasi zsilip

49 Tasi zsilip, fenéklemez tönkremenetel

50 Tasi zsilip, buzgár az aljzaton

51 Roncsolásmentes vizsgálati módszerek bemutatása a bajai Deák Ferenc-zsilip vizsgálati esettanulmányán keresztül 51

52 52

53

54 54

55 55

56 56

57 Felújítási terv készítése Szakvélemény készíttetés / átvétel (állékonyság, felúszás, korrózió vasbetonra és acélszerkezetekre) Helyreállítási tervek (vagy kiviteli tervek) Javítási technológia, munkafázisok meghatározása, TU készítése Alkalmazandó anyagok (vonatkozó szabvány szerint) Költségkiírás az alkalmasnak ítélt technológiára Kivitelezés ütemezése (pl. hajózási zárások) Felületképzés és utókezelés Kivitelezői munkák ellenőrzési pontjainak meghatározása Karbantartási előírások

58 MSZ 4798: új betonszabvány a monolit és előregyártott betontermékekre A szabvány követelményeket ír elő, ill. ajánlásokat fogalmaz meg: a beton alkotóanyagaira; a friss és a szilárd beton tulajdonságaira, valamint annak igazolására; a betonösszetétel határértékeire; a beton előírására; a friss beton leszállítására; a gyártásközi ellenőrzés eljárásaira; a megfelelőségi feltételekre és a megfelelőség értékelésére. A szabvány időközben M1, M2 kiegészítéssel módosult.

59 A beton gyártási folyamatában résztvevők fontosabb feladatait: A projekt résztvevői Előíró (Követelményrendszer készítője) Gyártó Betontechnológus Felhasználó és/vagy megrendelő (vevő) Ellenőrző és tanúsító szervezet Feladat A betonfajta előírása és megfelelősének ellenőrzése A betonösszetétel elkészítése, típusvizsgálata, A szállított betonfajták megfelelősége A friss beton szállítása, átadása/átvétele A betonösszetétel megtervezése és betontechnológiai utasítás elkészítése A betonfajta előírása (megrendelése) A friss beton szállítása, átadása-átvétele A beton beépítése (MSZ EN 13670:2010) A szállított betonfajták megfelelősége Gyártásellenőrzés értékelése, felügyelete és tanúsítása

60 Példa a beton jelére az MSZ 4798:2016 szerint: C30/37 - XC S2 - MSZ 4798 C30/37 nyomószilárdsági osztályú beton (normál beton) XC3 környezeti osztály (esőtől védett, kül- ill. beltéri szerkezet, nedves helyen Dmax = 24 mm névleges legnagyobb szemnagyság S2 konzisztencia osztálya (konzisztencia képlékeny és a tervezés idején ismeretes, hogy a konzisztenciát roskadás méréssel fogják vagy kell meghatározni, és a roskadási mértéknek mm közé kell esnie),

61 Betonjavítási technológiák az EN 1504 Termékek és rendszerek a betonszerkezetek védelmére és javítására szabványnak megfelelően A 1504 szabvány 10 részből áll: 1. Fogalom meghatározások (1504-1) 2. Felületvédelmi anyagok (1504-2) 3. Szerkezeti és nem szerkezeti javítás (1504-3) 4. Ragasztók (1504-4) 5. Injektáló anyagok (1504-5) 6. Betonacél lehorgonyzó anyagok (1504-6) 7. Acélbetét-korrózió elleni védőanyagok (1504-7) 8. Minőségfelügyelet és megfelelőség (CE-tanúsítás, ETA) (1504-8) 9. A termékek és rendszerek általános felhasználási elvei (1504-9) 10. Az anyagok és rendszerek munkahelyi alkalmazása és a kivitelezés minőségellenőrzése ( )

62 MSZ EN A betonszerkezet hibáinak javítására és védelmére szolgáló alapelvek és javítási módok A betonban keletkezett hibák javítására és védelmére 6 féle elv, 26 féle javítási mód A betonacélok korróziója miatt keletkezett hibák 5 féle elv, 11 féle javítási mód

63 A beton hibáinak javítására szolgáló elvek: háromféle hibaok (mechanikai,kémiai és fizikai) eredményezte károk 6 féle javítási elve és javítási módjai 1. elv: [PI = Protection Ingress] Behatolással szembeni védelem 1.1. Hidrofobizáló impregnálás (Átitatás) 1.2. Impregnálás 1.3. Bevonatolás 1.4. Repedések, felületi lezárása 1.5. Repedés kitöltése 1.6. Előtéttáblák felszerelése [nem tárgya e szabványnak] 1.7. Rugalmas rétegek alkalmazása 2. elv: [MC = Moisture Control] Nedvességtartalom szabályozása 2.1. Hidrofóbizálás - Víztaszító impregnálás 2.2. Felületi bevonat 2.3. Védőtető vagy burkolás [nem tárgya e szabványnak] 2.4. Elektrokémiai kezelés [nem tárgya e szabványnak]

64 3. elv: [CR = Concrete Restauration] Beton helyreállítás 3.1. Habarcs kézi felhordása 3.2. Keresztmetszet-kiegészítés betonozással 3.3. Beton vagy habarcs lövése 3.4. Szerkezeti elemek cseréje 4. elv: [SS = Structural Strengthening] Szerkezetmegerősítés 4.1. Betonacél pótlás vagy csere 4.2. Kötőelemek és betonacélok beépítése hornyokba és lyukakba 4.3. Lamellás erősítés 4.4. Keresztmetszet-kiegészítés habarccsal vagy betonnal 4.5. Repedések, üregek, hézagok injektálása 4.6. Repedések, üregek, hézagok kitöltése 4.7. Feszítés külső feszítőelemmel 5. elv: [PR = Physical Resistance] Fizikai ellenállás növelése 5.1. Burkolatok vagy bevonatok 5.2. Impregnálás (pórustelítő vagy hidrofóbizáló)

65 6. elv: [RC = Resistance to Chemicals] Kémiai ellenállás növelése 6.1. Burkolatok vagy bevonatok 6.2. Impregnálás (pórustelítő vagy hidrofóbizáló) A betonacélok védelmére szolgáló elvek négyféle hibaok (a betonfedés csökkenése, karbonátosodás, a védő betonréteg elszennyeződése, kóboráram) eredményezte károk 7. elv: [RP = Preserving or Restoring Passivitiy] A passzivitás védelme vagy helyreállítása 7.1. A betonacél takarásának növelése cementes betonnal/habarccsal 7.2. A szennyezett vagy karbonátosodott beton cseréje 7.3. A karbonátosodott beton elektrokémiai újralúgosítása 7.4. A karbonátosodott beton újralúgosítása diffúzióval 7.5. Elektrokémiai kloridkivonás 8. elv: [IR = Increasing Resistivity] Az elekromos ellenállás növelése 8.1. A nedvességtartalom korlátozása felületkezeléssel, bevonatokkal vagy védőtetővel

66 9. elv: [CC = Cathodic Control] A katódos felületek szabályozása 9.1. Az oxigéntartalom korlátozása (a katódon) pórustelítő impregnálással vagy felületi bevonattal 10. elv: [CP = Cathodic Protection] Katódos védelem Elektromos potenciál létrehozása 11. elv: [CA = Control of Anodic Areas] Az anódos felületek szabályozása A betonacélok festése aktív pigmentes bevonattal A betonacélok festése bevonattal (Barrier-elv) Inhibítor felhordása a betonra (impregnálás vagy diffúzió) 66

67 Általános javítási technológia bemutatása Felülettisztítás, előkészítés Injektálás (szükség szerint) Gépészeti csere és tömítések (szükség szerint), régi csövek és egyéb fém szerkezetek korrózióvédelme Betonfelület kiegyenlítés falakon és födémeken (gépi vagy kézi módszerrel, szükség szerinti vastagságban) Védőbevonatok készítése a feladat függvényében Vízszintes felületek kiegyenlítése lejtésbehozással, tömörítéssel, a lehető legkisebb érdességgel, dilatációk és mozgó repedések zárása - vízelvezetés Utókezelés

68 Felületelőkészítés módszerei Száraz rendszerű szemcseszórás Nedves szórás Mikroszórás Vizes tisztítás Golyó- vagy sörétszórás Lángszórás Gőzszórás Vegyi tisztítás Tűpisztoly Stokkoló kalapács Marás Ultrahang és hősokk Lézersugár

69 Száraz rendszerű szemcseszórás elsősorban fémek tisztításánál, gyakran visszaszívó rendszerrel (régen homokfúvás) Alkalmazott szóróanyagok: kvarchomok, kvarcliszt kőzetőrlemények (dolomit, bazalt, perlit) fémszemcsék (korund, alumínium) salakok (kohósalak, réztartalmú salakok) üvegliszt műanyag kéreggel bevont fémszemcsék (Sponge jet) fa őrlemény száraz jég

70 Nedves szórás a tisztító hatás a vízsugár és a szemcsék kinetikus energiáján alapul A száraz rendszerű szórás módosítása vízpermet hozzáadásával (a szemcséket sűrített levegő mozgatja) Szemcsék mozgatása nagy nyomású víz alkalmazásával Kis vízmennyiség liter/óra

71

72

73 Injektáló anyagfajták áttekintése Az anyag A probléma Cement Epoxi gyanta 2-komp. poliuretán Akrilok Viszkozitás mpas (víz ~ 1,0 mpas) A minőségtől és keveréstől függ Száraz repedések XXX* XXX Szerkezeti erősítésre Nedves repedések XXX XXX XXX Poros, törmelékes repedések XXX Nagy mennyiség injektálása szükséges XXX XXX Nedves repedések nagy nyomással XXX* XXX Szerkezeti erősítésre XXX XXX XXX = nagyon jó XX = jó = nem jó * = előinjektálás szükséges

74 Cement alapú injektálás Lehetséges felhasználási területek: Mit kell tudni az eljárásról? Üregek kitöltése Szerkezeti erősítés Időleges vízzár a betörő víz mennyiségének csökkentése Elsősorban a szerkezet megerősítésére Vízzel elő kell injektálni Nem vízzáró Víznyomás esetén nem injektálható Poros, törmelékes repedések injektálása nem lehetséges A gyorskötő (mikro) cementet speciálisan kell keverni

75 Csőbevezetés lezárása injektálással

76 Tömlő csatlakozás

77 Pakkerhely fúrás és rögzítés

78 Injektálóanyag megjelenése

79 Kőburkolat mögötti injektálás

80 Hátűr kitöltés injektálással, falvarrás

81 Szerkezeti repedés injektálás, és alap stabilizáció

82 Epoxi gyanta injektálás Lehetséges felhasználási területek: Mit kell tudni az eljárásról? Szerkezeti erősítés Elsősorban a szerkezet megerősítésére Hőérzékeny anyag Rövid ideig tartható el Nedves repedésekben nem használható Nem vízzáró Poros, törmelékes repedések injektálása nem lehetséges 82

83 Fúrt pakkerek injektálása Furatok készítése Pakkerek elhelyezése Repedés tömítése Injektálás

84 Repedés injektálás ragasztott pakkereken keresztül

85 Egykomponensű PU hab Lehetséges felhasználási területek: Lyukak, üregek kitöltésére Előinjektálásként a vízbetörés csökkentésére Átmeneti vízzáró Mit kell tudni az eljárásról? Nagy viszkozitású Hosszútávon nem tartós Poros, törmelékes repedések injektálása nem lehetséges Tapadás szükséges Elsősorban Lyukak, üregek kitöltésére Ideiglenes vízzárásra

86 Injektálóanyag áttörése

87 Egykomponensű PU hab alapú injektálás

88 Vízszintes munkahézag injektálás

89 Kétkomponensű PU gyanta Felhasználási területek: Lyukak, üregek kitöltésére Megállítja a vízbetörést Átmeneti vízzáró Elsősorban Vízzárás Mit kell tudni az eljárásról? Nagy viszkozitású Előinjektálásra szükség van (a vízbetörés megállítására) Poros, törmelékes repedések injektálása nem lehetséges Tapadás szükséges

90 Akril gélek Lehetséges felhasználási területek: Mit kell tudni az eljárásról? Vízzárás Elsősorban vízzárásra Alacsony viszkozitású vízszerű anyag Szabadon beállítható kötésidő Poros, törmelékes repedések injektálása is lehetséges Nem kell tapadnia a felülethez Nyomás alatti vízbetöréseknél is használható A szerkezetet nem erősíti

91 Rugalmas toktömítés

92 Csőáttörés

93 Betonlövés

94

95

96

97

98 Padlófelület kialakítása

99 Betonszerkezetek védőbevonatával szembeni elvárások - vízállóság és vízzáróság; - ellenálló képesség a kémiai hatásokkal szemben, - kiváló és tartós tapadás az alapfelülethez; - jó összeférhetőség és együttdolgozás az alapfelülettel; - egyszerű és gyors kivitelezhetőség; - egészségre és környezetre ártalmatlanság. 99

100 Javító és védőbevonatoknál kétféle anyagcsoport versengése figyelhető meg, a reaktív epoxi gyanta (EP) kötőanyagú és az akrilát kopolimerrel módosított cementkötésű (PCC) anyagok Műszaki jellemző C20/25 beton Nyomószilárdság (N/mm 2 ) Lineáris zsugorodás (mm/m) Hőtágulási együttható (10-5 /K) Páradiffúziós ellenállási szám - μ Savállósági határérték (ph) EP bevonat PCC bevonat ,3-0, ,3-0,5 0,8-1,3 4,5-6,5 1,0-1, ,0 1,0 3,0 100

101 Védőbevonat vizes bázisú betonfestékek

102 Műtárgyak felújításainak ellenőrzése és műszaki átvétele Az elkészült műtárgyak műszaki átvételéhez szükséges tudnivalók,pl. vizsgálati módszerek, azok eredményei, valamint a felhasznált anyagok dokumentálása (Teljesítménynyilatkozatok), karbantartási utasítások Független külső labor megbízásával Saját vizsgálati eszközök felhasználásával, saját hatáskörben

103

104 Ahogyan száguldottunk az űrben, egyre csak az járt a fejemben, hogy ennek az űrhajónak minden alkatrészét az gyártotta-e, aki a legalacsonyabb árajánlatot tette? John Glenn 1998 Űrhajós-Szenátor

105 Köszönet a valamint VITUKI Nonprofit Kft. Konstruktőr Kft. Minden-Korr Mérnökiroda Bt. Mingeo Kft-nek, Dr. Seidl Ágoston, Dr. Kausay Tibor és Sántha Béla és Valtinyi Dániel uraknak a képekért és konzultációért.