Environmentálne zaťaženia pojazdných plôch garáží a možnosti predĺženie ich životnosti
Prostredie hromadnej garáže je mimoriadne agresívne najmä z hľadiska korózie oceľovej výstuže v železobetónových stropoch pojazdných plôch. Zvýšená vlhkosť a koncentrácia CO2, prítomnosť chloridov a trhlín skracujú pasívne a aktívne štádium korózie betonárskej výstuže pojazdných plôch. Včasná aplikácia náterového systému predstavuje účinnú a ekonomickú ochranu na predĺženie ich životnosti. Predmetom príspevku je vyhodnotenie agresívnosti prostredia podzemnej garáže a možností sekundárnej ochrany pojazdných plôch na zvýšenie ich trvanlivosti.
1. Úvod
V tuneloch a garážach je zvýšená koncentráciou CO2 vo vzduchu, čo urýchľuje karbonatáciu betónu, ktorá je spojená s poklesom jeho alkality. Pre výstuž, ktorá sa nachádza v betóne s pH < 9 sú tým často splnené podmienky (vlhkosť a prítomnosť kyslíka) pre koróziu výstuže. Chloridové ióny z chemických rozmrazovacích látok (ChRL) bývajú vozidlami zavlečené do garáže a vyvolávajú akcelerovanú koróziu výstuže. Pojazdné plochy hromadných garáží sú ohrozené najmä tvorbou ohybových trhlín od účinkov priameho, a deliacich trhlín od nepriameho zaťaženia, ktoré uľahčujú prienik CO2 a chloridov do betónu. Neutesnené trhliny urýchľujú koróziu výstuže a tým skracujú životnosť základových a stropných dosiek i rámp hromadných garáží. Elektrochemickou koróziou ocele dochádza k zmenšovaniu prierezovej plochy výstuže a porušeniu súdržnosti výstuže s betónom, čo spôsobuje statické problémy a skrátenie životnosti najmä stropných dosiek.
Systém na ochranu horného povrchu pojazdných plôch hromadných garáží treba navrhnúť na základe skutočných alebo predpokladaných príčin zhoršenia stavu železobetónových dosiek podľa primeraných zásad (princípov) a metód na ochranu povrchu betónu, ktoré stanovuje STN EN 1504-9 [1].
Na zabezpečenie plánovanej životnosti pojazdných plôch hromadných garáží sa používajú sekundárne ochranné prostriedky. Na nové pojazdné plochy stropných dosiek sa najčastejšie nanášajú pružné náterové systémy so schopnosťou premosťovať trhliny, na základové dosky kombinácia nepružných náterových systémov a injektovanie trhlín. Na utesnenie existujúcich trhlín môže byť vhodné aj bandážovanie trhlín alebo ich úprava na pracovnú škáru. V prípade, že betonárska výstuž je depasivovaná a prebieha elektrochemická korózia ocele je možné koróziu spomaliť alebo zastaviť pomocou inhibítorov korózie alebo katódovou ochranou výstuže.
2. Posúdenie účinkov agresivity prostredia v podzemných garážach
Povrch pojazdných plôch hromadných podzemných garáží je najčastejšie vystavený stupňom prostredia XC3, XD3 a XM1 (mierny stupeň obrusovania betónu).
2.1 Teplota a vlhkosť v podzemných garážach
Pri odhadovaní rizika korózie výstuže v betóne treba zohľadniť vlhkostné pomery v podzemnej garáži, ako i kvalitu betónu, ako aj použitú sekundárnu ochranu betónu.
V priebehu mesiacov november a december bola v podzemnej garáži, sledovaná teplota a vlhkosť vzduchu pomocou termohydrometra umiestneného v 3. PP. Zaznamenané priemerné teploty a vlhkosť vzduchu v sledovanom období sú uvedené v tab. 1.
| Merané obdobie | Vlhkosť [% R.V.] | Teplota [°C] |
|---|---|---|
| 21. až 27. 11. | 75 až 80 | 21 |
| 5. až 8. 12. | 68 až 70 | 23 |
Vlhkosť betónu zodpovedajúca 60 až 70 % relatívnej vlhkosti obklopujúceho prostredia neumožňuje koróziu výstuže. Betón obsahujúci chloridy má zvýšenú schopnosť prijímať vlhkosť zo vzduchu (hygroskopicitu) a k zabráneniu korózneho procesu dochádza až pri poklese relatívnej vlhkosti vzduchu na 50 až 60 %.
Na základe uvedeného možno konštatovať, že vlhkosť vzduchu v podzemných garážach má hodnoty, ktoré umožňujú karbonatáciou betónu aj chloridmi iniciovanú koróziu výstuže v betóne.
2.2 Korózia výstuže iniciovaná karbonatáciou betónu
Obr. 1 Predpokladaný postup karbonatácie betónu pre betóny rôznej pevnosti
Obsah CO2 sa v bežnom prostredí vyskytuje v množstve približne 0,03 obj. %. V garážach dosahuje koncentrácia CO2 niekoľkonásobne vyššie hodnoty, v priemere 0,2 %. Karbonatácia betónu je spojená s poklesom na hodnotu pH < 10, pričom sa stráca stabilita pasivujúceho povlaku na výstuži (depasivácia), čo vedie k plošnej korózií oceľovej výstuže.
Ako to vyplýva z obr. 1, v konštrukciách hromadných garáží zhotovených z betónu C 30/37, s hrúbkou krycej vrstvy Cnom > 25 mm je výstuž trvalo chránená proti korózii iniciovanej karbonatáciou betónu aj napriek zvýšenému obsah CO2.
2.3 Korózia výstuže iniciovaná chloridmi v betóne
Chloridy v betóne sú schopné iniciovať urýchlenú lokálnu koróziu výstuže aj v alkalickom prostredí betónu. Zvlášť citlivé sú stropné dosky viacpodlažných podzemných garáží, ak chloridmi kontaminovaná voda preniká deliacimi trhlinami k výstuži pri oboch povrchoch dosky.
Obsah chloridov v betóne sa vyjadruje percentuálnym podielom chloridových iónov k hmotnosti cementu. Koncentrácia chloridov v úrovni výstuže sa porovnáva s kritickým obsahom chloridov vyvolávajúcim depasiváciu výstuže. Kritický obsah chloridov v betóne závisí na zložení betónu a environmentálnych podmienkach prostredia. STN EN 1992-1-1 [2] uvádza kritickú úroveň chloridov v intervale od 0,2 % do 0,4 %. Bolo však zistené, že ani pri hodnote Cľ = 1 % neboli zistené stopy korózie, kým na druhej strane aj pri hodnote 0,1 % bola zaznamenaná korózia ocele. Transport chloridov v povrchovej vrstve betónu prebieha predovšetkým formou kapilárnej nasiakavosti vody kontaminovanej chloridmi. Vo väčších hĺbkach od povrchu betónu prebieha najmä difúzia chloridových iónov k výstuži na základe rozdielu koncentrácie chloridových iónov.
Výrazne vyššie hodnoty obsahu chloridov v betóne možno očakávať v mieste trhlín, čo poukazuje na význam ich včasného utesnenia a pravidelnej kontroly tesnosti trhlín počas celej životnosti dosiek v garážach. Kontaminovaná voda preniká cez trhlinu od povrchu dosky k výstuži a následne sa môže vodorovne šíriť na spodnom povrchu výstuže v dutine od sadania a plastického zmrašťovania betónu. Touto cestou môžu chloridy vyvolať koróziu výstuže na veľkej ploche dosky.
Ak sa včas neprijmú opatrenia na zabránenie prístupu chloridov k výstuži cez trhlinu, môže po 10 až 15 rokoch v dôsledku malej anodickej a veľkej katodickej oblasti korózneho článku prebiehať intenzívna bodová korózia výstuže. V nenápadnej trhline šírky 0,25 mm na povrchu pojazdnej plochy bola po 15 rokoch prevádzky garáže zistená 75% strata prierezovej plochy výstuže ∅10 pri hornom povrchu stropnej dosky. Z uvedeného je zrejmé, že najväčšie riziko trvanlivosti dosiek v hromadných garážach predstavuje kombinácia trhlín a chloridmi kontaminovanej vody.
3. Výber náterového systému na ochranu pojazdných plôch
Na zabezpečenie plánovanej životnosti konštrukcií hromadných garáží sa používajú primárne a sekundárne opatrenia. Ako sekundárne opatrenia sú vhodné pružné náterové systémy so schopnosťou prekrývať trhliny, resp. kombinácia nepružných náterových systémov s injektovaním trhlín. Pružné náterové systémy sa vzhľadom na celkovú životnosť, prevádzkové náklady a náklady na údržbu považujú za najvýhodnejší variant sekundárnej ochrany betónu stropných dosiek.
Systém na ochranu horného povrchu pojazdných plôch hromadných garáží treba zvoliť na základe skutočných alebo predpokladaných príčin zhoršenia stavu a podľa primeraných zásad (princípov) a metód na ochranu povrchu betónu, ktoré stanovuje STN EN 1504-9. Smernica [3] uvádza varianty ochranných systémov (OS) v Tab. 2.
Tab. 2: Varianty zhotovenia OS pojazdných betónových plôch [3]
![Tab. 2: Varianty zhotovenia OS pojazdných betónových plôch [3]](/docu/clanky/0216/021689o2.png)
4. Záver
Problematika životnosti pojazdných plôch hromadných garáží je veľmi aktuálna, najmä pre stropné dosky. Kombinácia agresívneho prostredia, predovšetkým prítomnosť chloridov, v kombinácii s výskytom trhlín významne zmenšuje ich trvanlivosť. Vhodne vybrané a včasne aplikované ochranné náterové systémy sú účinný spôsob sekundárnej ochrany na predĺženie životnosti stropných a základových dosiek hromadných garáží.
Poďakovanie
Tento príspevok vznikol s podporou výskumného projektu VEGA č. 1/0645/20 Navrhovanie a zosilňovanie betónových konštrukcií na trvanlivosť.
Literatúra
- STN EN 1504-9 (2009): Výrobky a systémy. na ochranu a opravu betónových konštrukcií. Definície, požiadavky, riadenie kvality a hodnotenie zhody. Časť 9
- STN EN 1992-1-1 (2006): Navrhovanie betónových konštrukcií – Časť 1-1: Všeobecné pravidlá a pravidlá pre budovy
- DBV-Merkblatt: Parkhäuser und Tiefgaragen (3. vydanie, 2018)
The subject of the paper is the evaluation of the aggressiveness of the underground garage environment and the possibilities of secondary protection of mobile surfaces to increase their durability. The environment of the collective garage is extremely aggressive, especially in terms of corrosion of steel reinforcement in the reinforced concrete ceilings of mobile surfaces. Increased humidity and CO2 concentration, the presence of chlorides and cracks shorten the passive and active stage of corrosion of the concrete reinforcement of the running surfaces. Early application of the coating system provides effective and economical protection to extend their life.