AZ INJEKTÁLÁS ALKALMAZÁSA MŰTÁRGYAK REKONSTRUKCIÓJÁNÁL

Átírás

1 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM ÉPÍTŐMÉRNÖKI KAR ÉPÍTŐANYAGOK ÉS MÉRNÖKGEOLÓGIA TANSZÉK TDK AZ INJEKTÁLÁS ALKALMAZÁSA MŰTÁRGYAK REKONSTRUKCIÓJÁNÁL FEHÉRVÁRI SÁNDOR ÉPÍTŐMÉRNÖKI KAR EO2000 KONZULENS: SALEM G. NEHME november

2 TARTALOMJEGYZÉK 1. BEVEZETÉS 4 2. ZTV-RISS SZABVÁNY 6 3. A MŰTÁRGYAK JAVÍTÁSI TECHNOLÓGIAI INJEKTÁLÁS ELŐZETES ÁLLAPOTFELVÉTEL A SZERKEZETI INJEKTÁLÁSSAL ELÉRHETŐ CÉLOK: AZ INJEKTÁLÁS TECHNOLÓGIÁJA AZ INJEKTÁLÓ CSONKOK KIOSZTÁSA AZ INJEKTÁLÁS MÓDJAI VONAL MENTI INJEKTÁLÁS FELÜLETRE IRÁNYULÓ INJEKTÁLÁS A SZERKEZET TÖMEGÉNEK INJEKTÁLÁSA INJEKTÁLÁSI RENDSZEREK ÁSVÁNYI INJEKTÁLÓ ANYAGOK CEMENT SZUSZPENZIÓ Cement szuszpenziótól általános követelményei Cement szuszpenzió injektálási technológiája MIKROCEMENT (CEMENTISZAP, FINOMCEMENT, EXTRA FINOMCEMENT) Mikrocement általános követelményei Mikrocement injektálási technológiája KÉMIAI INJEKTÁLÓ ANYAGOK EPOXI MŰGYANTÁK Epoxi műgyanták általános jellemzői Epoxi műgyanták injektálási technológiája POLIURETÁN MŰGYANTÁK Poliuretán műgyanták általános jellemzői Poliuretán műgyanta habok általános jellemzői Poliuretán műgyanta injektálási technológiája NAGYSZILÁRDSÁGÚ POLIURETÁN HABOK NÁTRIUM SZILIKÁT ALAPÚ INJEKTÁLÓANYAGOK AKRILÁT ALAPÚ MŰGYANTÁK (AKRILGYANTÁK) Akrilát alapú műgyanták általános jellemzői Akrilát alapú injektálási technológiája POLIÉSZTER MŰGYANTÁK ESETTANULMÁNYOK A BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM K ÉPÜLET D1 SZÁRNY REHABILITÁCIÓS MUNKÁLATAI AZ ÚN. DÉLI SZÁRNY LEÍRÁSA AZ ALAPMEGERŐSÍTÉS A KÁROSODOTT TÉGLA- ÉS KŐSZERKEZETEK JAVÍTÁSA A repedések előkészítése Injektálás MUNKASZERVEZÉS MUNKAVÉDELEM MEGÁLLAPÍTÁSOK BOLTOZATOS HIDAK REHABILITÁCIÓJA ÁLTALÁNOS ISMERTETÉS MEGERŐSÍTÉSI LEHETŐSÉGEK TECHNOLÓGIAI KUTATÁSOK A BOLTOZAT MEGERŐSÍTÉSE INJEKTÁLÁSSAL 30 2

3 5.2.5 VIZSGÁLATOK ÖSSZEFOGLALÁS HAZAI ÉS KÜLFÖLDI PÉLDÁK A FENT LEÍRTAK ALKALMAZÁSÁRA EGY KATALÓNIAI VEGYIGYÁR GYÁRTÓÜZEMÉNEK REHABILITÁCIÓJA ÁLTALÁNOS ISMERTETÉS ELŐZETES ÉPÜLETSZERKEZETI VIZSGÁLATOK Eredmények Értékelés JAVASOLT PREVENTÍV INTÉZKEDÉSEK MEGFIGYELÉS KÍSÉRLETI IDŐSZAK KIVITELEZÉS Kivitelezési lépések Kiegészítő injektálás RÁFORDÍTÁSOK ÖSSZEFOGLALÁS A PAKSI ATOMERŐMŰ SZELLŐZŐKÉMÉNYEINEK MEGERŐSÍTÉSE ÁLTALÁNOS ÖSSZEFOGLALÁS ELŐZMÉNYEK A MEGHIBÁSODÁSOK JELLEGE ÉS OKAI AZ ERŐTANI ELLENŐRZÉS EREDMÉNYEI A JAVÍTÁSI MÓDSZER KIDOLGOZÁSA Alapelvek Az eredeti javítási technológia A módosított javítási technológia AZ INJEKTÁLÁS MÓDSZERE MEGÁLLAPÍTÁSOK MEDERPILLÉR-ALAP MEGERŐSÍTÉS VÍZ ALATTI INJEKTÁLÁSSAL DIAGNOSZTIKA INJEKTÁLÁSI TECHNOLÓGIA AZ ELVÉGZETT MUNKA TANÚSÍTÁSA INJEKTÁLÁSI PÉLDÁK MÉLYGARÁZS LINZ, AUSZTRIA CSATORNA SZIGETELÉSE LINZ, AUSZTRIA KIVITELEZÉSI HIBA JAVÍTÁSA RIO GRANDE DO SUL, BRAZÍLIA AUTÓPÁLYA FELÜLJÁRÓ PRÁGA, CSEH KÖZTÁRSASÁG IVÓVÍZTÁROZÓ MEDENCE COLOGNE, NÉMETORSZÁG VÍZZÁRÓ GÁT NEUSTADT, NÉMETORSZÁG VÍZBETÖRÉS MEGÁLLÍTÁSA MÉLYGARÁZSBAN STUTTGART, NÉMETORSZÁG SÁNDOR PALOTA, BUDAPEST RAIFFEISEN BANKCENTER BUDAPEST METRO SZELLŐZŐ ALAGÚT BUDAPEST GENERÁTORTÉR AUCKLAN, ÚJ-ZÉLAND TŐZSDE ÉPÜLETE KIJEV, UKRAJNA MEGÁLLAPÍTÁSOK, ÖSSZEFOGLALÁS TECHNOLÓGIAI MEGFONTOLÁSOK KIVITELEZÉSI MEGFONTOLÁSOK GAZDASÁGOSSÁGI ELEMZÉS MŰEMLÉKVÉDELMI MEGFONTOLÁSOK ÖSSZEFOGLALÁS FELHASZNÁLT IRODALOM 67 3

4 1. BEVEZETÉS Az utóbbi évtizedekben a vasbeton, beton és kőszerkezetek rekonstrukciós, illetve megerősítési munkáinak mennyisége világszerte folyamatosan növekedett az új szerkezetek építésének összvolumenéhez képest. A fejlett országokban az építményrekonstrukcióra fordított éves költségek megközelítették, esetenként meg is haladták az új beruházások költségeit.(brüchwiller, 1999.) Ennek egyik oka, hogy az egyre idősebbé váló szerkezetek egyre kevésbé képesek megfelelni a velük szemben támasztott, folyamatosan változó igényeknek (gondoljunk például a közúti és vasúti hidak forgalmi terheinek rohamos növekedésére vagy az egyre fokozódó vízzáróság igényekre, stb.). Másrészt a szerkezetet érő egyre agresszívabb külső környezeti hatások a műtárgy degradációjához, teherbírásának, illetve használhatóságának csökkenéséhez vezetett. Ennek következtében egyes szerkezetek bizonyos idő elteltével már az építéskor támasztott követelményeknek sem képesek megfelelni. Néhány esetben tervezési, kivitelezési hibák, nem megfelelő anyagok alkalmazása, vagy rendkívüli hatások (pl. földrengés, robbanás stb.) miatt kialakult károsodások miatt van szükség a szerkezet biztonságos működése érdekében valamilyen beavatkozásra. Az építmény tulajdonosának a megváltozott igényeknek megfelelően és/vagy a feltárt károsodások mértékének figyelembevételével, szakértők (szerkezettervező, gazdasági szakértő) bevonásával el kell döntenie, hogy az építményt lebontja, és újat épít helyette, vagy megerősíti, és ezzel alkalmassá teszi további biztonságos működésre. A gazdaságossági és/vagy műemlékvédelmi megfontolások és műszaki lehetőségek alapján meghozott döntések az esetek egyre nagyobb számában a rekonstrukciós munkálatok mellett teszik le voksukat. A rehabilitációs munkálatokat típusát meghatározza az állapotromlás mértéke és mikéntje, a szerkezettípus, a felújítással elérendő állapot és a megrendelő egyéb igénye(i). A munkálatok széles spektrumon mozoghatnak, a szerkezet esztétikai javítása ill. korrózió-megelőző munkálatoktól a vízzáróság fokozásán ill. visszaállításán keresztül, az időállóság és a tartósság fokozásán át, a statikailag meggyengült, az előírt terheket viselni már nem képes szerkezet megerősítéséig terjedhetnek. Természetesen az építőipar jelenlegi állapota lehetőséget kínál az adott problémának több merőben különböző megoldására is. A variációk közül a megrendelő választja ki a számára legkedvezőbbet. Jelen dolgozatban ismertetésre kerül a rekonstrukciós munkálatok egyik, feltörekvő, a témában egyre nagyobb befolyással bíró módozata, mely a hibák és károsodások kijavítására kínál az esetek nagy részében, statikailag és kivitelezhetőségi szempontból kedvező, árában versenyképes megoldást. 4

5 Köszönetnyilvánítás: A szerző köszönetet mond az alábbi kivitelezéssel, gyártással, forgalmazással foglalkozó mérnököknek, akik értekezéseikkel, információs anyagok átadásával és személyes beszámolójukkal segítették a dolgozat elkészültét: Berecz András Csányi László Lichter Tamás Orbán Zoltán Skoumal Gergely Sika Hungária Kft. Technowato Kft. ICM Kft. MÁV Rt. MC-Bauchemie Kft. 5

6 2. ZTV-RISS SZABVÁNY A Német Szövetségi Közlekedési Minisztérium Útépítési Osztály, a Közlekedési Minisztérium Belföldi Hajózási és Víziút Osztály valamint a Német Szövetségi Vasút által 1993-ban kiadott, ZTV-RISS 93 szabvány gyűjtötte össze és foglalta keretbe a Német Szövetségi Köztársaságban érvényben lévő, a repedés, üreg kitöltésre vonatkozó kivitelezési- valamint az ezekben használatos anyagokról rendelkező anyagszabványokat. A szabványgyűjtemény részletesen foglalkozik az egyes anyagok meghatározásával, az anyaggal szemben támasztott követelményekkel, a lehetséges és szükséges vizsgálati módszerekkel, az anyagspecifikus kivitelezési és minőségbiztosítási módszerekkel. Jelen pillanatban Magyarországon hiányzik az injektálás témakörét összefogó és szabályzó szabványgyűjtemény, így a magyar kivitelezők, gyártók és forgalmazók a ZTV-RISS 93 szabványra támaszkodnak munkálataik során. 6

7 3. A MŰTÁRGYAK JAVÍTÁSI TECHNOLÓGIAI A műtárgyak rekonstrukciójának több lépcsőfoka létezik: tervszerű karbantartás időszakos felújítás károsodott szerkezet javítása károsodott szerkezet megerősítése Jelen munka tárgya az injektálással történő szerkezetjavítás és megerősítés. A felújítási technológiák közül ezzel kívánok foglalkozni. 3.1 INJEKTÁLÁS A szerkezeten lévő folytonossági hibák (melyek lehetnek tervezet hézagok, igénybevételek hatására kialakuló repedések, munka és csatlakozási hézagok vagy a különböző anyagú szerkezetek összeépítésénél kialakuló repedések) illetve a kivitelezés vagy használati okokból keletkező üregek, fészkek kitöltése megoldható nyomásmentes módon (kiöntés, fugázás) ill. nyomás alatt. Az injektálás jellemzője a nyomás alatti kitöltés. Ahogy azt a ZTV RISS szabvány definiálja: az injektálás a repedések és üregek nyomás alatti kitöltése, az injektáló csonkon keresztül Előzetes állapotfelvétel Az injektálás céljának és technológiájának meghatározásához el kell végezni a szerkezet állapotfelvételét és az így nyert anyagokat értékelni kell. Az állapotfelvétel során dokumentálni kell a repedések fajtáját, lefutását, egymástól való távolságát, szélességét, mélységét és keresztmetszeti kiterjedését, álló- vagy mozgó jellegét, száraz vagy nedves voltát. Rögzíteni kell a repedés megállapítható hatását a teherhordó képességre, a használatra. Amennyiben különleges hatások is érik a szerkezetet (korróziós, hőmérsékleti, dinamikus teher stb.) azokat is regisztrálni kell. A felmért állapot alapján mindenek előtt azt kell tisztázni számítással, tapasztalattal vagy szerkezeti szemlélettel hogy a repedés vagy üreg milyen hatással van a teherbíró képességre. Meg kell határozni a repedés kialakulásának okát A szerkezeti injektálással elérhető célok: (felsorolás a ZTV RISS szabványból) kitöltés : A fő szempont a szerkezet anyagának homogenizálása, a szerkezet korrózióvédelmének biztosítása. 7

8 szigetelés: A szerkezet helyileg sérült szigetelőképességének helyreállítása. erőátadó kapcsolat létrehozása: A szerkezet erőtani homogenitásának, a teherbíró képesség visszaállítása. A repedések, üregek erőátadó kitöltése során nyomó- és húzószilárdsággal rendelkező kapcsolat jön létre a repedés szélek és felületek között. Az erőátadó kapcsolat azt jelenti, hogy ismételt tönkremenetel előidéző igénybevétel esetén nem szabad hogy a tönkremenetel a kitöltő anyagban, vagy annak határfelületén menjen végbe. rugalmas kapcsolat létrehozása: repedések tartós lezárását biztosítása mozgások esetében is Jellemzően előforduló feladatok természetesen a fenti követelmények kombinációját igénylik. 3.2 AZ INJEKTÁLÁS TECHNOLÓGIÁJA Az injektálás technológiájával minden esetben alkalmazkodni kell a javítandó szerkezet sajátosságaihoz. A technológiát determinálja az üregek, repedések mérete, álló, vagy mozgó jellege, a kitöltendő repedés vagy üreg száraz, nedves jellege, a szerkezet hőmérséklete, ismerni kell a felhasználható anyagok tulajdonságait és az azokból fakadó korlátokat. A technológiának alkalmazkodni kell a konkrét szerkezet sajátosságaihoz és a körülményekhez Az injektáló csonkok kiosztása az injektálás módjai Az injektáló csonkok (az ún. pakkerek) olyan szelepes szerkezetek, amelyeken keresztül jut a nyomás alatti injektáló anyag a szerkezetbe. Alapvetően két típust különböztethetünk meg: a furatba épített csonk esetét (furat csonk) az injektálandó repedés felületére ragasztott csonk esetét (ragasztott csonk) 3.1. Ábra Furatba építetett injektáló csonk keresztmetszete A furat csonk készülhet fémből elsősorban a műgyanta alapú injektálások alkalmával, alkalmazkodva a nagy nyomás keltette igénybevételekhez. A cement alapú anyagok injektálási technológiájánál alkalmazott kisebb nyomás elviselésére elegendő a műanyag csonk alkalmazása. A fém csonk jellegzetes átmérője 8-12 mm, a műanyagé mm. 8

9 3.2. Ábra Injektálás végrehajtásának technológiája Minden hosszanti, felületi vagy térfogati injektálásnál ügyelni kell arra, hogy a csonkokból kijutó injektálóanyag-mezők egymással kapcsolatba kerüljenek. Ennek célszerű végrehajtása az ún. pakker-kapcsolatos injektálás, melynél az első csonkon addig történik az injektáló anyag bejuttatása, míg az a következő csonkban meg nem jelenik Vonal menti injektálás Repedések, munka- és csatlakozási hézagok erőátadó, szigetelési, vagy korrózióvédelmi célú kitöltése esetén alkalmazandó eljárás. Az injektáló csonkokat vonalszerűen kell elhelyezni. A fúrt csonkokat a repedés síkjára cca. 45 -os szögben készített furatba helyezik. A furatokat néhány cm-el túl kell nyúlni az injektálandó repedés felületein, hogy a furat tisztítása során ne záródhasson el a repedés. A csonkok általában alakváltozásra képes gumiövvel készülnek. A gumiöv a rögzítés során kitágul és tömíti a csonk és a furat fala közötti hézagot. Ragasztott csonkokat a repedés vonalára kell ragasztani, úgy, hogy a furat nyílásából az anyag közvetlenül a repedésbe jusson. Mindkét esetben szükséges a repedés felületi vonalának lezárása. 9

10 3.3. Ábra Vonalmenti injektálás sémája a ZTV-RISS 93 alapján 3.4. Ábra Vonalmenti injektálás ragasztott pakkerekkel 3.5. Ábra Vonalmenti injektálás fúrt, 45 -os szögben álló pakkerekkel 10

11 3.2.3 Felületre irányuló injektálás 3.6. Ábra Vonalmenti injektálás végrehajtása Szerkezeten belüli hézagok például sérült szigetelés helyreállítása, vagy különböző szerkezeti rétegek közötti utólagos szigetelés kialakítására, vagy esetleges köpenyezés esetén a régi és új szerkezeti részek közötti felületi erőátadó kapcsolat létrehozására szolgáló módszer. Ezzel a módszerrel lehet hátűr kitöltést, vagy szigetelő membrán képzést is elvégezni. Ebben az esetben fúrt csonkokat kell alkalmazni. A furatokat az injektálandó felületről egy meghatározott raszterben kell elkészíteni. A raszter méreteit tapasztalat, gyakorlat és próbainjektálás alapján lehet meghatározni Ábra Felületi injektálásához előkészített fúrt pakkerek alkotta raszter 11

12 3.8. Ábra Felületi injektálás pakkerkiosztásának vázlata A szerkezet tömegének injektálása Szerkezeten belüli hézagok, üregek, a szerkezet tömegét átjáró repedések kitöltésére alkalmas módszer. Ebben az esetben is felületről készített, raszterben elrendezett, fúrt csonkokon keresztül lehet az injektálást elvégezni. A raszter meghatározásához szerkezeti vizsgálatot kell végezni (ez lehetőség szerint megfúrás legyen), és a kivitelezés minőségét alaposan analizálni kell (munkahézagok összedolgozása, tömítési hibák). A fentiek alapján kiegészítve a tapasztalatokkal és építéstechnológiai ismeretekkel lehet a rasztert meghatározni. Célszerű próbainjektálást végezni és annak hatását vizsgálattal igazolni. Előfordulhat, hogy szükséges a szerkezet felületének lezárása például lövellt beton köpennyel indokolt, hogy a beinjektált anyag ne tudjon a felületen kilépni Ábra Szerkezeti injektálás egy lehetséges vázlata téglaanyagú pincefőfalaknál 12

13 3.7. Ábra Betonszerkezet injektálás előtt illetve után 13

14 4. INJEKTÁLÁSI RENDSZEREK A szerkezetek védelme, állapotjavítása során alkalmazható anyagok fejlődése az utóbbi évtizedek során töretlen. A gyártók folyamatos fejlesztései nyomán egyre újabb, speciálisabb feladatokra tervezett anyagok kerülnek a piacra. Nem szabad azonban elfeledkezni a régi jól bevált anyagokról sem, melyek tökéletesítése is rendületlen erőkkel folyik. Az injektálás egyik sajátossága, hogy az adott probléma önmaga megszabja a felhasználandó anyagot is. Az anyag kiválasztása egyszersmind determinálja a technológiát is. 4.1 ÁSVÁNYI INJEKTÁLÓ ANYAGOK Az ásványi eredetű injektáló anyagok, mint a cement szuszpenzió és a mikrocement alkalmazása az injektálási gyakorlatban elterjedt. Ennek oka az alapanyag (cement) jó tulajdonságai: a biztosan merev kötés, a korrózióvédelem és a nem elhanyagolható szempontként felmerülő építőanyag-identikusság. Alkalmazásuknak azonban gátat szab, hogy jellemzően csak nyomó-igénybevétel felvételére képesek. Tipikus alkalmazási eset a szomszédos telken végzett építési tevékenység esetében megrepedt falazatok konszolidálása, vagy zsákfalazatok (két réteg kő, tégla vagy vegyes falazat közé kötőanyag nélkül beépített töltőanyag) üregeinek kitöltése. Ezekben az esetekben az injektáló anyag cementhabarcsként tartja össze a szerkezetet Cement szuszpenzió A legrégibb injektáló anyagok egyike. Alkalmazható repedések, üregek, betonhiányok, fészkek erőátadó, szigetelő lezárására, a tömörségi, szilárdsági hibák kiküszöbölésére, felületre irányuló injektálásra. Alkalmazása főleg nagyobb 0,5-3,0 mm közötti nagyobb repedések, és különlegesen porózus, üreges falazat javításakor javasolt Cement szuszpenziótól általános követelményei d 95 nem haladja meg a 16 mm-es szemcseméretet. Alacsony viszkozitással rendelkezzen. Rendelkezzen a megfelelően szilárdsági jellemzőkkel, mely a javítandó szerkezettel harmonizál. Térfogata legyen állandó. Egyes esetekben követelmény lehet a szulfátállóság. Természetesen az injektáló keverék viszkozitását, gélesedését, kötés gyorsaságát lehet kémiai anyagokkal javítani. Különböző töltőanyagokkal bedolgozhatósági tulajdonsága javítható. 14

15 Cement szuszpenzió injektálási technológiája A cement szuszpenzió kiszerelése általában szárazhabarcs, a helyszínen vízzel keverendő. Az injektálást kis nyomással (4-15 bar) közepes víz-cement tényezővel kell elkezdeni, majd ellenőrzés után szükség szerint a víz-cement tényezőt csökkentve és a nyomást növelve telítettségig kell végezni. A kötéskezdeten belül ismételt injektálás lehetséges és gyakran szükséges. A technológia végrehajtása során a lég-, aljzat és anyaghőmérséklet nem eshet 5 C alá Mikrocement (cementiszap, finomcement, extra finomcement) A cementipar új terméke a mikrocement, melynek őrlési finomsága különleges. Szemcsemérete a legújabb speciális anyagoknál már elérik a d 98 kisebb, mint 10 mm-os értéket. Ehhez társul a rendkívül nagy felület (900 m 2 /kg), ami a viszkozitási jellemzőket teszi rendkívül kedvezővé Mikrocement általános követelményei Alacsony viszkozitással rendelkezzen. Rendelkezzen a megfelelően szilárdsági jellemzőkkel, mely a javítandó szerkezettel harmonizál. Térfogata legyen állandó. Cement minősége magas. Egyes esetekben követelmény lehet a szulfátállóság Mikrocement injektálási technológiája Az injektálási technológia megegyezik a cement szuszpenzióval történő injektálással. Tekintettel azonban a rendkívül finom szemcsézetből fakadó felfokozott reakcióképességre általában három részből áll: por komponens, adalékszer, további adalékszert tartalmazó ionmentes víz. Figyelemmel kell lenni a megkötött anyag rugalmatlanságára, mely a kötés után esetleges szerkezeti deformációkra repedések megjelenést eredményezheti KÉMIAI INJEKTÁLÓ ANYAGOK A kémiai injektáló anyagok egy, két vagy több komponensből álló vegyületek, melyek a velük érintkezésbe kerülő víz, vagy az összekevert komponensek egymásra hatása miatt rövid időn belül, vagy akár azonnal gélesednek, szilárdulnak, kikeményednek. A kémiai injektáló anyagok alkalmasak a legkisebb, 0,05 mm hajszálrepedések porózus falazatok szigetelésére, nedves környezetben, vagy akár víznyomás ellenében is. A kémiai injektáló anyagoknak olyan tulajdonságokkal kell rendelkezniük, hogy magának a műgyantának, és azokból előállított keverékeinek, a felhasznált katalizátoroknak ne legyen súlyosan mérgező hatásuk, ne legyenek robbanásveszélyesek, ellenálljanak a korróziónak, tulajdonságaik hosszú ideig 15

16 állandóak legyenek, a talajvízre és az abban oldott ásványi anyagokra ne legyenek érzékenyek. Az üzemszerű injektálást megelőzően próbákkal kell beállítani a keverési arányokat, az injektálási nyomást, az adagolást és a szivattyúzás sebességét. Tekintettel kell lenni arra, hogy a különböző műgyanták másképp reagálnak környezetük nedvességtartalmára, hőmérsékletére, az injektálás során kialakuló nyomásviszonyokra és áramlási sebességekre. A leggyakrabban használatos kémiai anyagok: Epoxi műgyanták Poliuretán műgyanták Nátrium szilikát Akrilát műgyanták Poliészter műgyanták A kémia injektáló anyagok, azok oldó és tisztító szereik különböző mértékben kissé mérgező hatásúak ezért zárt környezetben kiválasztás, felhasználás előtt, munka- és egészségvédelmi szempontból hatásukat vizsgálni kell. Egyes műgyanták és oldó-, tisztítószerek tűzveszélyesek. A kémiai injektáló anyagok munkaegészségügyi tulajdonságai: Epoxi műgyanták gyenge mérgező hatás Poliuretán műgyanták közepes mérgező hatás Nátrium szilikát gyenge mérgező hatás Akrilát műgyanták gyenge mérgező hatás Poliészter műgyanták erős mérgező hatás Epoxi műgyanták A kémiai injektáló anyagok legrégebben alkalmazott alapanyaga. Erőátadó kapcsolatok kitöltésére kínál nagy szilárdságú, kiváló tapadású és gyors kötésű megoldást. Nagy hátránya, hogy önmagában alkalmazva nedvességre érzékeny, csak száraz beton (nedvességtartalom kisebb mint 5%) alkalmazható Epoxi műgyanták általános jellemzői oldószermentes alacsony viszkozitás kiváló tapadás Epoxi műgyanták injektálási technológiája A repedések kis tágassága indokolja és az anyag viszonylagos homogenitása lehetővé teszi a viszonylag nagy nyomású (50-től akár bar-ig) injektálást is. Ilyen nyomásviszonyoknál már elengedhetetlenül szükséges az injektálandó repedések teljes légmentes zárása. (Nagy nyomású injektálásnál tekintettel kell lenni a speciális munkavédelmi követelményekre) 16

17 Az anyag egyes változatai azonban már alacsony nyomású injektálással is a repedésekbe jutathatóak Poliuretán műgyanták A poliuretán anyagok nagy előnye a sokoldalú felhasználhatóság, mert vízre nem érzékenyek, víz hatására is tudnak térhálósodni. A nyomással kifolyó vizek ellenében a poliuretán egykomponensű injektáló anyagok vízzel történő gyors reakciójuk során térfogatuk többszörösére növelve (habképződés) a repedéseket, üregeket kitöltik, lezárják a vízfolyások helyeit. A nem merev, rugalmas poliuretán hab nem nagy szilárdságú, ezért vízzáró tulajdonság csak időleges, szükséges válik másodlagos injektálással a habosodott anyag pórusait kitölteni. A második injektálásra vizes körülmények között, poliuretán bázisú többkomponensű keverék a legalkalmasabb, mely rugalmasan és maradóan kitölti a hab repedéseit, a falazat pórusait. Harmadik injektálásra is szükség lehet, ha a beton pórusaiba zárt víz a fellépő nyomás hatására reakcióba lép a másodinjektálás anyagával és annak a betonhoz való tapadását megbontja Ábra Poliuretán gyanta duktilitása Poliuretán műgyanták általános jellemzői oldószermentesség alacsony viszkozitás zárt pórusképződés rugalmas Poliuretán műgyanta habok általános jellemzői nyomás alatti vizek ellen is használható gyors (vegyi úton szabályozható) reakció nyíltpórusú alacsony viszkozitás gyors és nagyméretű térfogat-növekedés Poliuretán műgyanta injektálási technológiája A poliuretán alapú műgyanták injektálása fúrt vagy ragasztott csonkokon keresztül, magas (50 bar feletti) nyomáson történik. 17

18 4.2.3 Nagyszilárdságú poliuretán habok A poliuretán alapú technológia új ágát képviselik. Anyagszerkezetük a sima poliuretán habokéhoz hasonlatos, azzal a nem elhanyagolható különbséggel, hogy szilárdulás után nagy szilárdságú (40 N/mm 2 ) összletet alkotnak. Jelenlegi alkalmazási technológiájuk kialakulóban van. Általánosságban elmondható, hogy vegyi úton szabályozható kötésidejük miatt kiválóan alkalmasak hátűrkitöltésre és különösen veszélyes, vizes közegben végzett injektálásra Nátrium szilikát alapú injektálóanyagok A nátriumszilikát alapú injektálás a talajszilárdításnál már bevált anyag. A kétkomponensű anyag rendkívül kedvező viszkozitási tulajdonságokkal rendelkezik. A reagált és megszilárdult anyag vízüvegszerű amorf kocsonyás gélt képez, majd kőkeményre szilárdul. Az anyag térfogata kötés közben változik, zsugorodik. Tulajdonságai miatt tehát a nátriumszilikát szerkezeti injektálására csak korlátozott mértékben alkalmas Akrilát alapú műgyanták (Akrilgyanták) Az akrilát műgyanta bázisú injektáló anyagok alacsony viszkozitásúak, kikeményedés után a komponensek keverési arányától függően nagyszilárdságúak, rugalmasak. Tulajdonságaik ezért kedvezőek. A három komponensből kevert gyorsan gélesedő injektáló keverék egyik komponense a víz. A térhálósodott formatartó gél jó tapadó képességekkel rendelkezik mind száraz mind nedves felületre. A változó nyomásviszonyok között is megtartja tulajdonságait, víz, szénsavas közeg, nem oldja, savaknak, lúgoknak ellenálló. A betonszerkezetből kioldódó sók és a keletkező gázok nem károsítják. Olvadás-fagyás periódusokra nem változtatja tulajdonságait. Az akrilát alapú műgyanta injektáló anyagok felhasználási területének egyik legjellemzőbb területe a talajjal érintkező építmények, műtárgyak utólagos szigetelése, a sérült szigetelés javítása. 18

19 4.2. Ábra Szigetelő réteg injektálása a pincefalazat védelmére 4.3. Ábra Akrilát alapú műgyanta alkotta felület porózus közegen 4.4. Ábra Akrilgél által létrehozott szigetelőhártya 19

20 Akrilát alapú műgyanták általános jellemzői oldószermentes rugalmas többszöri duzzadó és zsugorodó képességgel (víztartalomfüggő) Akrilát alapú injektálási technológiája A keverési arányokat, a szigetelő falazat hőmérsékletének és víztartalmának megfelelően a helyszínen szükséges próbákkal meghatározni, optimalizálni. A speciális igényű keverék fazékideje (bekeveréstől a felhasználásig eltelő idő) rövid. Bedolgozása speciális injektáló-berendezést igényel. Az injektálás az igényelt hatás által megkövetelt nyomáson, raszterben elhelyezett furatokon keresztül történik Poliészter műgyanták A poliészter gyanták jó szilárdsági tulajdonságokkal rendelkeznek, viszkozitásuk kedvező. Oldószerei azonban mérgezőek, ezért zárt helyen nem alkalmazhatóak, egyéb alkalmazásuk is szigorú munkavédelmi feltételek betartásával történhet. Nedvességre érzékeny, nedves felületre egyáltalán nem tapad. Száraz szerkezeti repedések javító injektálására (fenti körülmények figyelembevételével) alkalmas. 20

21 5. ESETTANULMÁNYOK 5.1 A BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM K ÉPÜLET D1 SZÁRNY REHABILITÁCIÓS MUNKÁLATAI (Az ICM kft. által készített szakvélemény és műszaki leírás felhasználásával) A Budapesti Műszaki Egyetem Központi épülete 1906 és 1909 között épült Hauszmann Alajos tervei alapján. A közel 200 m hosszúságú, már eredetileg is m 2 nettó hasznos alapterületű épületet a későbbiek során bővítették, az emeletráépítéssel és a belső udvarainak beépítésével alapterülete közel megduplázódott Az ún. déli szárny leírása Az épületrész alagsor + magasföldszint + három emeletes, magastetős kialakítású. Az alagsor alatt egyes helyeken mélypince is készült. Az adott kor építési és anyaghasználati szokásainak megfelelően sávalapokra állított nagy vastagságú hagyományos tégla főfalakkal készült, acélgerendák közötti poroszsüveg boltozatos tégla födémekkel. Egyes helyeken azonban eredetileg is építettek az épületbe vasbeton lemezeket, alulbordás födémeket. A nagy terek lefedésénél I 450-es acélgerendákat alkalmaztak. Az eredeti alapozás legalul csömöszölt beton, felette tégla anyagú sávalapokkal történt. Az alapok szélessége általában megegyezett a felmenő falak pince szinti szélességével. Az alapozási szint a jelenlegi terepszint alatt 6-8 m mélységben van, erősen váltakozva. A felszín alatt ugyanis 3,5-8 m közötti alsó síkkal egy fekete szerves iszapréteg húzódik. Sajnos az alapozással ne mindig értek el az ennek a rétegnek az alján megjelenő teherhordó szürke homokos kavics talajt. A vizsgálatok szerint a sávalapok rendkívül gyenge minőségű betonból készültek, a feltárt alapok kézzel bonthatóak voltak. A falazatok általában nagyméretű falazótéglából falazott téglafalak. Vastagságuk a terhelés függvényében 120-tól 45 cm-ig változik. A belső főfalak általában ajtókkal áttört, kéményekkel, szellőzőkkel gyengített, de folyamatos falak, a homlokzati falak téglapillérek sorából állnak. A nyílásáthidalók mindenhol falazott boltívekkel készültek. A mélypincében a födém dongaboltozat. Ettől felfelé acélgerendák közötti poroszsüveg födémek készültek, nagyméretű téglából falazva. A II. emelt felett acélgerendák közötti dongaboltozatok is készültek, két végükön kontyolt kialakítással. A folyosókon dongaboltozat illetve poroszsüveg födém van. Az emeletráépítés felett vasbeton szerkezetű födémet építettek, e fölött van a faanyagú tetőszerkezet. Az épület a megépítés óta jelentős mozgásokat mutat. Az igen nagy épülethossz, az évenként többször igen jelentősen változó talajvíz, valamint a falak alatti alaptestek igen jelentős túlterhelése a teherhordó szerkezeten végigfutó közel függőleges és ferde repedések megjelenését eredményezte. Az északi és a déli szárny közötti süllyedéskülönbség meghaladja a 30 cm-t. A déli szárnyon belül a saroktornyok és a középső rész süllyedés különbsége pedig több mint 15 cm, ami az épület teherhordó szerkezetén, válaszfalain és burkolatain jelentős deformációkat, helyenként repedéseket okozott. Ez a közel száz év alatt lejátszódó nagy 21

22 mértékű süllyedéskülönbség a jelenség lassú lefutás miatt csak kisebb, 1-2 mm tágasságú repedéseket okozott Az alapmegerősítés A folyamatosan süllyedés megállítására a legjobban süllyedő déli szárny alapjainak jetgrouting (HDI, solicrete) eljárásos megerősítését készítették. Sajnos a kivitelezés alatt is technológia hibák miatt további süllyedések léptek fel. Ezekre a hirtelen bekövetkező lokális mozgásokra további jelentős repedések jelentek meg. A kivitelezés alatt, illetve a korábbi mérése óta bekövetkezett károsodás nagyságrenddel nagyobb, mint a korábban észlelt repedések. A lépcsőháznál sikerült 23 mm-es (!) repedéstágasságot is mérni. A D1 lépcső legjobban sérült folyosói szakaszát a kivitelezés ideje alatt a boltozatok látványos, lépcsőzetes törése miatt azonnal alá kellett dúcolni. A folyosói szakasz legjobban sérült boltívei a 2002-es év során megerősítésre kerültek, de a boltíveket gyámolító boltöveken és a lépcsőhát falain is számos repedés volt látható. A folyosó folytatásában lévő épületszakasz nagymértékű repedései is zömmel ekkor keletkeztek, illetve nyíltak meg látványosan Ábra A D1 lépcsőházban található repedések és az ideiglenes megtámasztás A főfalak közötti válaszfalak alatt lesüllyedt a födém, ill. a főfalak is bemozdultak. A válaszfalak egyrészt elrepedtek, törtek, ill. egyes válaszfal lemezek elváltak az alattuk vagy felettük lévő födémektől és befeszültek a főfalak közé. Látványosan jelentkezett ez a károsodás a magasföldszinten. Itt az alsó teherhordó födémről történő leválás elérte a 3-4 cm-es értéket. Itt a közvetlen életveszély elhárítás érdekében azonnal kiékelést és injektálást alkalmaztak. Gyakorlatilag elmondható, hogy a déli szárny udvari homlokzatai, ill. belső falai kivétel nélkül kiseb-nagyobb károsodást szenvedtek. A vizsgált felületen a vakolat vastagsága mai szemmel nézve rendkívül vastag. 2-6 cm között mozog. Az épület egyenetlen süllyedését a falazatok viszonylag rugalmasan követték, a vakolatok azonban nem. A felületi repedések mögött gyakran ép falazat maradt. Gyakran táblákban vált el a vakolat a téglafaltól. 22

23 Mivel az épület alapjainak megerősítése előtt, alatt és után nem készült sem állapotfelvétel, sem magassági, sem süllyedésmérés, utólag igen nehezen volt megállapítható, hogy a repedések közül melyik alakult ki a megerősítés előtt és melyik a kivitelezés közben, vagy azután A károsodott tégla- és kőszerkezetek javítása A repedések előkészítése A tömör belső tégla falszerkezetek helyreállítása során felületi javításokkal, kiékelésekkel a fal belső részeinek folytatólagosságát nem lehet elérni. Ez csak vékony falaknál és kis vastagságú boltozatoknál lehet megoldás. A falazat töréseiben nem csak a habarcs fúgák nyíltak meg, hanem a törések a téglákat is eltörték, ezért nem volt elegendő a habarcs fúgák kitisztítása és kitöltése ragasztó habarccsal. Ezzel az eljárással a nagy vastagságú falazatok belső részeibe sem juttatható be a ragasztó habarcs. Egyedüli megoldásként csak az injektálásos-ragasztásos eljárás mutatkozott. Csak az injektálással lehet biztosítani, hogy a falazat kis repedéseibe is eljusson, ezáltal az eredetileg homogén falazat ismét teljes keresztmetszetében egyenértékű legyen az eredeti, törés előtti szerkezettel. Ezeknél a falaknál pontosan fel kellett tárni a falakban a repedések környezetében lévő szellőzőket, kéményeket, gépészeti szerelvények hornyait hogy injektáló anyag ezekbe ne szivárogjon el. Azokon a helyeket, ahol a függőleges repedések teljesen szétvágták a falakat, nem volt elég az egyszerű ragasztás. Itt a folyamatos korábbi süllyedések, az állandó mozgások és a 100 éves, elöregedett habarcs miatt a falazat vízszintes húzófeszültsége gyakorlatilag nullára csökkent. Ezért a repedésekre merőlegesen vezetett, azok két oldalán egy-egy métert túlnyújtott, a kitisztított tégla fugákba beragasztott betonacél beépítése vált szükségessé. Ezzel a lépéssel sikerült jelentősen javítani a két különvált falszakasz együttdolgozását. A kiváltó tégla boltövek kiékelése előtt, a repedések továbbterjedésének elkerülés érdekében, szintén periodikusan vezetett betonacélok kerültek beragasztásra a fal mindkét oldalán a felső boltöv alsó részének közelében. Nagyobb nyílások, magasan felrepedt boltövek felett kétsoros elhelyezés vált szükségessé. A beragasztás megszilárdulása után a téglafúgákat kitisztították, acél ékekkel a boltöveket visszaékelték. A homlokzati falak belső oldalát is az előzőekben ismertetettekhez hasonlóan került előkészítésre. A külső homlokzat dísztégláit az acélbetétek beépítés előtt gondosan kibontották. A födémszerkezeteknél a poroszsüveg födém hézagainak acéllemezes kiékelése és gondos tisztítás után a repedések ragasztóhabarccsal lezárásra kerültek. 23

24 Injektálás I. ütem előkészítési folyamat elektromos, gépészeti vezetékek kiváltás csővezetékek kiváltása, ahol szükséges volt visszabontása repedések teljes feltárása repedések környezetében 50 cm szélességben a vakolat leverése laza habarcs kikaparása II. ütem ideiglenes megtámasztások (ék, dúcolat) eltávolítása vas ékek ellenőrzése falazatok egyik oldalán a repedések lezárása pillanatkötő habarccsal (1,5-2,5 kg/fm) állványtelepítés, építés repedt kőszerkezetek bevágása kővágó koronggal III. ütem Megerősítési folyamat III.1 Repedések előkészítése repedések kitisztítása, kiporszívózása a repedések feltöltés felöli oldalának lezárása poliuretán habbal a felesleges hab eltávolítása III.2 Repedések injektálása injektáló pakkerek helyeinek kialakítása 5 db/fm födémen, falakon lévő repedések pakkerek közötti tömítése lezárása cementalapú pillanatkötő habarccsal. (1,5-2,5kg/fm) repedések átöblítése, teljes kitisztítás vízzel injektálás alacsony nyomáson cement alapú injektáló anyaggal (A felhasznált anyag 1-40 mm repedéstágasság kitöltésére alkalmas, nyomószilárdsága 50 N/mm 2, duzzadása: ~ 0,1 térfogatszázalék) Nagyobb töréseknél cementbázisú horgonyzóhabarcs alkalmazása (Nyomószilárdság: 24 órás korban 55,0 N/mm 2, 28 napos korban 85,0 N/mm 2 ; duzzadás ~ 1,4 térfogatszázalék) injektálás befejezése után pakkerek eltávolítása kikapart fugák visszadolgozása javított mészhabarccsal Az injektálás egyik speciális kérdését adta a poroszsüveg födémek kitöltése. A teherviselő rétegek feletti feltöltés kiinjektálása egyszerre lett volna hatalmas anyagi pazarlás és sok statikai probléma okozója. A nagy hézagtérfogatú feltöltés rengeteg 24

25 injektáló anyag felvételére képes, ami súlyánál fogva később visszaterhel a szerkezetre. A problémát úgy sikerült megelőzni, hogy eltérően a tömör anyagoknál alkalmazott módszerektől nem teljes telítésig injektáltak. Próbák során meghatározásra került az egy csonkon bejuttatandó anyagmennyiség, melytől a kivitelezés során nagymértékben nem tértek el. Az utólagos vizsgálatok a rendszert igazolták. A teherviselő szerkezetek repedései erőátadó módon kerültek kitöltésre, míg a feltöltésbe nem került jelentősebb mennyiségű injektálóhabarcs Ábra Poroszsüveg boltozat injektálás közben Ábra Poroszsüveg födém injektálás közben (a repedéskép még jól látható) 25

26 Ábra Szerkezeti repedés injektálása a D1 lépcsőházban Ábra Szerkezetei repedés injektálása és javítása a D1 lépcsőház egy boltívében III.3 Kőszerkezetek javítása Ábra Az injektálás folyamata a kőzetről minden szennyeződés (mechanikai, biológiai stb.) eltávolítása törés környékének tisztítása kémiai vagy mechanikai úton injektálás cementbázisú injektáló anyaggal kőelem felületének javítása fagyálló habarccsal 26

27 kőelemből kitört darabok pótlása cementalapú, kis zsugorodású magképző habarccsal felületkezelés hidrofobizáló injektáló szerrel III.4 Válaszfalak rögzítése, javítása válaszfal rögzítése a főfalhoz fúrt-ragasztott betonacél tüskékkel a boltozat újraékelése mennyezeti leválásnál IV. Helyreállítási munkák elektromos és gépészeti hibák javítása vakolat kijavítása (cementrabic) festés javítása, újrafestés gipszstukkók javítása takarítás Munkaszervezés A munkálatok helyzetéből adódóan meg kellet küzdeni a nagyforgalmú létesítményben végzett munkavégzés minden problémájával. A munkálatok bizonyos lépéseit (teljes lezárást igénylő folyamatok) kevés kivételtől eltekintve csak a délutáni esti órákban lehetett elvégezni. Az irodahelyiségekben törekedni kellett a gyors munkavégzésre Munkavédelem A lezárt területet korláttal, figyelmeztető táblákkal látták el. Különös gonddal kellett eljárni a nem teljesen zárt munkaterületen végzett tevékenységekkel. Kiépítésre került a megfelelő (lehulló tárgyak ellen is védő) állványzat Megállapítások Az épületalap megerősítése során elkövetett technológiai hibák miatt a K épület D1 szárnya rekonstrukcióra szorult. A rehabilitációs munkálatok nehézségét adta a túlterhelt, közel száz éves szerkezet állapota, a szerkezeti hibák mennyisége és nagysága, sőt önmaga a szerkezet bizonyos részei is (vastag vakolatok, poroszsüveg födém). További nehézséget jelentett, hogy a károsodás kijavítása csak részlegesen lezárt térben volt lehetséges. A rehabilitáció során törekedni kellett a szerkezet egészének visszaállítására az épület eredeti teherhordási képességének javításával. További szerkezetek beépítése (pl. vasbeton födémmel kiváltani a megsérült szerkezeteket) gazdaságossági, teherbírási (a túlterhelt falak további terhelésének elkerülése) és munkaszervezési kifogásokat vetett fel. Az injektálással sikerült viszonylag kis költséggel, az egyetemi élet aránylag csekély megzavarásával a Műegyetem K épületét ismét hosszabb távra felújítani. Miután a repedések kijavításra kerültek, az eredeti állagmegóvás (alapmegerősítés) eredményei is élvezhetővé váltak. 27

28 5.2 BOLTOZATOS HIDAK REHABILITÁCIÓJA (Orbán Zoltán: Boltozatos hidak rehabilitációja a meglévő források felhasználásával c. előadásának felhasználásával) A hazai út- és vasúthálózat található hidak között jelentős számban találhatunk régi kő, illetve tégla boltozatúak. Az Európai Unióhoz való csatlakozás előkészítésének időszakában kiemelkedő jelentőségű a régi boltozat kialakítású hidak előírásoknak való megfelelésének ellenőrzése és szükség esetén biztosítása Általános ismertetés Ábra Magyar vasúti kőboltozatos hidak példák Köszönhetően elődeink magas szaktudásának, valamint a szerkezeti rendszerből fakadó kivételesen jó erőátrendező képességnek, hídjaink említett csoportja komolyabb szerkezeti károsodás nélkül, valamint kellő karbantartás mellett az európai normáknak megfelelő kellő biztonsággal rendelkezik. Mindez azonban csak akkor igaz, ha a híd az idő folyamán megváltozott terhelési körülmények dacára, változatlanul az eredeti terhelési rendszer szerint, azaz boltozatként viseli a rá háruló terheket. Aggodalomra ad okot azonban, hogy a hidak egy részének állapotromlási folyamata már annyira előrehaladott, hogy az eredeti erőjáték teljes megváltozását eredményezheti, amit a régi kő- vagy téglaszerkezet viselni már nem képes. Sok esetben a hagyományosan alkalmazott karbantartási és megelőzési módszerekkel a híd eredeti teherhordó képessége nem állítható helyre, illetve az állapotromlás megállítása nem garantálható Megerősítési lehetőségek Jelen gyakorlat szerint szinte egyedüli megoldásként marad ilyen esetekben a régi híd kiváltása az új szerkezetre (pl. kerethídra), vagy oly módon történő megerősítése, ami nem a régi teherviselési rendszer helyreállítását, hanem a terheknek a beépített új szerkezetre, vagy szerkezeti elemekre történő áthárítását jelenti. 28

29 A leggazdaságosabb megoldásnak mégis az, ha beavatkozással is segítünk a szerkezetnek az évtizedek alatt jól működő statikai rendszer fenntartásában és a rejtett teherbírási tartalékok mobilizálásában. Meggátolva, hogy a régi szerkezet egy labilisabb rendszerré alakuljon, új szerkezeti elem beépítés nélkül lehet a híd élettartalmát meghosszabbítani. A felújítási munkák célja tehát a káros szerkezeti mozgások korlátozása, valamint a lokális jellegű tönkremeneteli folyamatok hátráltatása. Jelenleg Európa számos országában küzdenek hasonló problémákkal. Általánosságban kijelenthető, hogy bár születtek egyedi jó megoldások, még nincs kialakult gyakorlat és technológiája a boltozatos hidak rekonstrukciójának. (Lásd pont) A kutatások több irányban folynak: szerkezetek modellezése diagnosztikai eszközök és eljárások fejlesztése és tökéletesítése a tényleges rehabilitáció technológiái Technológiai kutatások Számításokkal igazolható, hogy a régi tégla/kő boltozatú vasúti hídjaink túlnyomó többsége alapvetően nem igényelne semmiféle megerősítését, még a várhatóan növekvő tengelyterhek ellenére sem. Mindez azonban csak az eredeti, ideális boltozati alak, illetve szinte sértetlen falazó elemek és fugázat mellett, nagyobb repedésektől és hídfősüllyedésektől mentesen igaz. Azonban a hidak jelentős részénél az állapotromlás már régen túlhaladta ezt az ideális állapotot. Ennek oka lehet az utóbbi évtizedek nem megfelelő karbantartása, valamint olyan környezeti hatások, mint a folyamatos átázások, a nem megfelelő szigetelés valamint az ebből fakadó felületi és belső károsodások, a helyi túlterhelések, illetve az alapok süllyedése, vagy a vízszintes értelmű elmozdulása révén keletkező szerkezeti repedések. Az említett okok miatt a szerkezet terhelés alatti viselkedése eltérő lesz az ideálistól, sokkal érzékenyebben fog reagálni nagyobb terhelésre. A boltozat lassan elveszti egyik legnagyobb erényét a rendkívüli alakváltozó és energia elnyelő képességét. A romlási folyamat előrehaladásával ezért a szerkezeti biztonság rohamosan csökken, tehát a boltozat előbb-utóbb megerősítésre szorul. Mint minden szerkezeti beavatkozás esetén, itt is igaznak bizonyul, hogy a korai beavatkozás jóval kisebb költséggel, valamint a teherviselő rendszer számára is kevesebb módosítással jár. A jelenlegi gyakorlat szerint, a teherbírás megbízható megállapíthatóságának hiányában, az említett károsodások már elegendő okot szolgáltatnak arra, hogy a továbbiakban ne bízzunk a boltozat teherviselésében. Ezzel a megközelítéssel összefüggésben fejlődött ki az nézet, hogy a megerősítést egy újonnan beépített vagy kiképzett kéregnek adjuk át. 29

30 Ennek módozatai: boltozat fölé beépített vasbeton nyereg külső felületen kialakított viszonylag vastag, dupla vasalással ellátott, kellően lealapozott lövellt beton bélelés Mindkét módszer lényegében a boltozat tehermentesítésére, tehercsökkentésére irányul. Mivel azonban a merev vasbeton kéreg és a lágyabb boltozati felület együttdolgozása nem biztosítható, az új vasbeton kérget önálló teherviselő elemként kell méretezni. További megerősítési alternatívaként jelentkezik a szerkezet injektálása Ábra Boltozat megerősítése vastag lövellt betonos kéreggel (a) és vékony, hajlékony kéreg valamint injektálás alkalmazásával (b) A szerkezet állapotromlásának függvényében alkalmazható eljárások: megfelelő helyeken (pl. képlékeny csuklók várható helyei) a boltozat anyagának duktilitását növeljük a teljes kérget injektáljuk, homogenizálva kő-, téglaszerkezetet, visszaállítva a boltív szerkezeti integritását A rehabilitáció tervezése során betartandó szempontok: a nem várt feszültségátrendeződések elkerülése érdekében a szerkezet merevségi viszonyainak megtartása igazodás a szerkezet kémiai-fizikai adottságaihoz igazodás a szerkezeten tapasztal állapotromlásaihoz A boltozat megerősítése injektálással A boltozat injektálásával lényegében kétféle kedvező hatást érhetünk el. A repedések, folytonossági hiányok, valamint a meggyengült fugázatú szerkezetek kipótlásával növelhető a boltozat homogenitása, másrészt csökken a szerkezet vízáteresztő képessége. Az injektálás során a falazat szilárdságának növelése helyett inkább a folytonosság helyreállítása, valamint az elváló részek együttdolgozásának elősegítését kell megcélozni. Kedvező hatásként jelentkezik emellett, hogy az injektált falfelület jobb tapadást biztosít a felületre lövellt beton, vagy habarcs kéreg számára. Ebben az esetben a lövellt beton kéreg már nem szükségszerűen olyan vastag, hiszen a homogenitás visszaállításával boltozat teherbírása önmagában is emelkedett. 30

31 Régebbi hídszerkezeteknél a lövellt beton alkalmazása nem minden esetben megoldható. A kéreg ugyanis rontja az esetleg műemléki besorolású műtárgy esztétikáját, valamint már a kis szerkezeti beavatkozás is űrszelvény-korlátozást vonhat maga után. Az injektáló anyag megválasztásakor körültekintően kell eljárni, annak érdekében, hogy biztosítható legyen a szerkezettel való kompatibilitás a fizikai, kémiai és mechanikai jellemzőkben, illetve a megfelelő injektálhatóság. Az injektálást követően is meg kell őrizni a szerkezet alakváltozó képességét. Nem szabad olyan anyagokat használni, amely hirtelen merevségváltozásokhoz vezethet, mert így fennáll a veszélye a további repedések kialakulásának és a rideg tönkremenetelnek. Lényeges, hogy a meglévő falazat anyagaival (tégla, kő, fugázat) jó tapadás tudjon kialakulni, amely a nedvesedés és dinamikus hatások mellett is időtálló. Fontos továbbá, hogy az injektálás révén ne avatkozzunk bele túlságosan a szerkezet meglévő páraháztartásába. Az említett körülményeknek eleget tevő, relatíve nem túlságosan magas költségigényű injektáló rendszer alakítható ki többek között cementbázisú anyagok felhasználásával. A boltozat megerősítés hatékonyságának egyik kulcseleme a vízszigetelés helyreállítása. Mivel a boltozat feletti ágyazat és feltöltés ideiglenes eltávolítására a legtöbb esetben nincs lehetőség, ezért a vízszigetelés megoldása lehet a boltozat hátűrinjektálás, például poliuretán habbal. Az injektáló anyag összetételének, mennyiségének megállapítását, valamint az injektálási helye megtervezését célszerű próbainjektálással és diagnosztikai módszerekkel előkészíteni. A nagy hézagtérfogatú hátűr miatt nem lehet (és nem is szükséges) telítésig injektálni a szerkezetet. Mindenkor szem előtt kell tartani, hogy a szerkezet megerősítését csak boltozat falazott részének injektálása szolgálja. A próbainjektálásokkal meghatározott mennyiségnél nem kell többet préselni egy pakkerbe Vizsgálatok A szerkezet rehabilitációja utáni roncsolásos és roncsolásmentes vizsgálatok igazolták a várakozásokat, a szerkezeti integritás visszaállítás után a boltozott szerkezet viselkedése és teherbírása az elvártaknak megfelelően alakult. Ellenőrző számításokkal bizonyítható, hogy a fent vázolt eljárás alkalmazása által biztosított szilárdságnövekmény is csak abban az esetben biztosítható hosszú távon, amennyiben a káros tönkremeneteli folyamatokat minél előbb sikerül megállítani Összefoglalás A tégla- és kőboltozatú hidak szerkezeti megerősítésének és élettartamhosszabbításának egy igen kedvező fajlagos költségű módja a vékony, stabilizáló lövellt beton réteggel kombinált, vagy önállóan alkalmazott szerkezeti injektálás. 31

32 Az injektálási technológia ezirányú fejlődésével, valamint a szaporodó alkalmazási példák által nyert információk révén pontosítani lehet a technológiai lépéseket, racionalizálni az anyagkiválasztást. A folyamatos fejlődés eredményeképp lehetővé fog válni általános érvényű szabvány vagy technológiai utasítás kidolgozása, amivel már rutinszerűen lehet ezen szerkezetek rehabilitációját tervezni, végrehajtani Hazai és külföldi példák a fent leírtak alkalmazására Vaúti híd Zihle, Cseh Köztársaság Vaúti híd Drahotuse, Cseh Köztársaság 32

33 Vasúti gyalogos aluljáró Kaplice, Cseh Köztársaság 33

34 Vasúti híd Mönchengladbach, Németország Vasúti híd Neckargerach, Németország 34

35 Vasúti híd Vác-Verőce 35

36 Az Európai Gyorsvasúti Hálózat hídja Mannenberg, Svájc 36

37 5.3 EGY KATALÓNIAI VEGYIGYÁR GYÁRTÓÜZEMÉNEK REHABILITÁCIÓJA (Claus Flohrer és Hannes Fiala: Reaktív adalékanyag tartalmú betonok injektálása c. előadásának felhasználásával) A kérdéses épület ( egy vegyigyár ) Spanyolország katalóniai vidékén közvetlenül a Costa Brava tengerparton áll. Synthese I nevű gyártóüzemének továbbépítése (1970.) során reaktív adalékanyagokat tartalmazó beton került felhasználásra. A reaktív adalékanyagok, mint az alkáli kovasav vagy egyes kénvegyületek (pl. pirit) reakciója során fellépő duzzadás a szerkezetben térhálós repedések megjelenését eredményezte, mely repedésrendszer a teljes betonkeresztmetszetre kiterjedt. A betonszerkezet teherbírásának csökkenése a közelmúltban egész lakótelepek lebontását tette szükségessé Spanyolország egyes térségeiben Általános ismertetés A kérdéses üzemegység szerkezetében repedések miatti teherbírás csökkenése alapján egy szakértő javasolta a károsodott épületrész lebontását. Ez azonban üzemeltetési és gyártási kényszerítő okok miatt nem volt lehetséges. Különféle helyreállítási módszereket, mint pl. az érintett részek kiegészítő alátámasztását acélszerkezettel, műszaki és üzemeltetési peremfeltételek hiúsították meg. A repedések erőzáró injektálásának lehetőségét a szakértők megvitatták, és javasolták. Az üzem vezetősége egy előzetes kísérlet után úgy döntött, hogy az épületszerkezet helyreállítását epoxi alapú injektáló anyaggal történő repedésinjektálással végezteti el Előzetes épületszerkezeti vizsgálatok Eredmények A szemle során az eredeti szerkezet takaró rétegeit eltávolították a homlokzati felületről, hogy a beton felülete jól látható legyen. A szemle és a vizsgálat a következő eredményeket hozta: a homlokzati betonfelületen szabálytalan repedéskép térhálós repedezettség a teljes betonkeresztmetszetben a tartók konzoljain háromdimenziós repedéskép és a betonkeresztmetszet roncsolódása a fúrt magmintában repedéskötegek, túlnyomórészt függőleges irányban húzódva a homlokzati oldalon a betonszálak erős korróziója belső felületek repedésmentesek szerkezet repedései vízzel telítettek 37