MMK Vízgazdálkodás és vízépítés, 2018 Vízépítési Nagyműtárgyak felújításával kapcsolatos betontechnológiai kérdések Almássy Piroska Techno-Wato Kereskedőház Kft. ügyvezető, szakértő
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
Deák Ferenc-zsilip 3
Dunakiliti, hajózsilip duzzasztómű
Góri tározó
Kiskörei vízlépcső
Kvassay-zsilip
Nick, duzzasztómű
Nyugati főcsatorna
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
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
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
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
Nyírási repedés talaj elmozdulás
Utótömörödés miatti elmozdulás
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
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
Nem tervezett dilatációból adódó hiba
Nem megfelelő betontakarás, felfagyás
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
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
Biológiai korrózió, zuzmó, moha
Biológiai állati ürülék
Elégtelen vastakarás
Mechanikus sérülés
Javítást követő mechanikai sérülés
Kivitelezési hibák
Nem megfelelő betontakarás, savas esők, rossz anyagválasztás
Nem megfelelő fugaanyag
Átmenő víz általi oldás
Munkahézag zárás hiánya
Munkahézag zárás hiánya, vagy tönkremenetele
Munkahézag zárás hiánya
Utótömörödés, szerkezeti repedés
Acél korróziót követő vízoldás
Nem megfelelő tömörítés, savas esők
Acélkorrózió
Baja, javítási hibák
Ipoly, duzzasztók
Ipoly duzzasztó
Ipoly, kimosódás
Ipoly, rossz betonminőség és mechanikai sérülés
Mezőtúr, felületi lefagyás
Mezőtúr, Berettyó hármas zsilip
Mezőtúr, árvízkapu szétosztályozódás
Berettyó, hármas zsilip
Tasi zsilip felületi hámlás, lerakódások
Tasi zsilip
Tasi zsilip, fenéklemez tönkremenetel
Tasi zsilip, buzgár az aljzaton
Roncsolásmentes vizsgálati módszerek bemutatása a bajai Deák Ferenc-zsilip vizsgálati esettanulmányán keresztül 51
52
54
55
56
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
MSZ 4798:2016 - 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.
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
Példa a beton jelére az MSZ 4798:2016 szerint: C30/37 - XC3-24 - 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 50-90 mm közé kell esnie),
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 (1504-10)
MSZ EN 1504-9 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
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]
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)
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
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 10.1. Elektromos potenciál létrehozása 11. elv: [CA = Control of Anodic Areas] Az anódos felületek szabályozása 11.1. A betonacélok festése aktív pigmentes bevonattal 11.2. A betonacélok festése bevonattal (Barrier-elv) 11.3. Inhibítor felhordása a betonra (impregnálás vagy diffúzió) 66
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
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
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
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 30-40 liter/óra
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 100-1000 250-800 5-20 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
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
Csőbevezetés lezárása injektálással
Tömlő csatlakozás
Pakkerhely fúrás és rögzítés
Injektálóanyag megjelenése
Kőburkolat mögötti injektálás
Hátűr kitöltés injektálással, falvarrás
Szerkezeti repedés injektálás, és alap stabilizáció
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
Fúrt pakkerek injektálása Furatok készítése Pakkerek elhelyezése Repedés tömítése Injektálás
Repedés injektálás ragasztott pakkereken keresztül
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
Injektálóanyag áttörése
Egykomponensű PU hab alapú injektálás
Vízszintes munkahézag injektálás
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
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
Rugalmas toktömítés
Csőáttörés
Betonlövés
Padlófelület kialakítása
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
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 20-25 100-120 25-30 0,3-0,4 15-40 0,3-0,5 0,8-1,3 4,5-6,5 1,0-1,8 70-100 300.000-400.000 800-1.100 6,0 1,0 3,0 100
Védőbevonat vizes bázisú betonfestékek
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
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
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.