Metoda cementowej iniekcji ciśnieniowej

W przypadku betonów rakowych od dłuższego czasu stosuje się metodę cementowej iniekcji ciśnieniowej w celu ich wzmocnienia. Polega to na wtłaczaniu w uszkodzone miejsce zaczynu cementowego pod ciśnieniem. Wadą tej metody jest m.in.:

– trudność wykonawcza,

– brak możliwości kontroli odpowiedniego wypełnienia zaczynem cementowym pustych miejsc.

Metoda iniekcji próżniowej

Metoda iniekcji próżniowej została opracowana w Katedrze Budownictwa Żelbetowego Politechniki Krakowskiej. Jest to stosunkowo nowy sposób wzmocnienia betonów rakowatych. Przeprowadzono badania z praktycznego zastosowania takiej metody. W efekcie pojawiła się opcja, żeby osiągnąć dobre efekty techniczno-ekonomiczne w określonych przypadkach uszkodzeń (uprawnienia architektoniczne – egzamin).

W tej metodzie izoluje się wzmacnianą część konstrukcji od atmosfery wokół niej. Odizolowana część służy do wywołania podciśnienie przy użyciu pompy próżniowej. Następnym krokiem jest wprowadzenie zaczynu cementowego/innej substancji wzmacniającej na miejsce usuniętego powietrza.

Wzmocnienie żelbetowego wiaduktu drogowego metodą iniekcji próżniowej

Ta metoda została wykorzystana do wzmocnienia żelbetowego wiaduktu drogowego. Występowała tam następująca średnia wytrzymałość betonu:

– skrzydła i ściany pionowe – 128 kg/cm2 (projektowana wartość: 170 kg/cm2),

– w strefach rakowatych ścian: 42-64 kg/cm2.

Jak wygląda iniekcja w ścianach rakowatych, których grubość wynosi 24 cm? W związku z tym, że beton w płycie górnej, która nakrywała wiadukt, miał grubość 35 cm, to nie budziło to zastrzeżeń i wytrzymałość była do przewidzenia. Konieczne było wzmocnienie i uszczelnienie ścian pionowych i skrzydeł wiaduktu.

Etapy wzmocnienia żelbetowego wiaduktu drogowego metodą iniekcji próżniowej

W pierwszym etapie wzmacniania uszczelniono zewnętrzne ściany przy użyciu izolacji bitumicznej. Po ukończeniu robót należało je zasypać ziemią. Kolejnym krokiem było osadzenie rurek w zaizolowanej powierzchni ścian. Pełniły one funkcję końcówek przewodów zasilających, które były połączone ze zbiornikiem-mieszalnikiem zaczynu cementowego. Z kolei wewnętrzne strony ścian zostały uszczelnione gumowymi dywanami ssącymi. Wykonane są one z gumy brodawkowej, na którą naciągnięta jest lniana tkanina filtracyjna (szczegółowy program egzaminu na uprawnienia budowlane). Obrzeża dywanów są nieaktywne. Ich zadaniem jest wytworzenie szczelnej komory próżniowej pod dywanem. Folią PCW pokryto styki i obrzeża dywanów na ścianie. Następnie podłączono ssawy pompy próżniowej do otworów w dywanach. Wydajność pompy to 5000 I/min. Na przyczepie samochodowej zainstalowano pompę oraz zbiornik wyrównawczy. Zaczyn przeznaczony do iniekcji miał W/C = 0,65. Zawierał takie ilości domieszek w stosunku do ciężaru cementu:

– betonit: 5%,

– plastyfikator (klutan): 0,2%,

– proszek aluminiowy: 0,015 %.

Po etapie uszczelniania ścian i przygotowania zaczynu, można było obniżyć ciśnienie w pustkach rakowatego betonu do około 0,4 atm. Kolejnym krokiem było wprowadzenie zaczynu cementowego przez rurki, począwszy od dolnego rzędu. Przez przezroczystą folię PCW można było zobaczyć to, jak zaczyn zaczyna wypełniać pustki wewnątrz ścian i jak przenika przez całą grubość. Wówczas przerywa się dostarczanie zaczynu, a kontynuuje się próżniowanie. Dzięki temu nadmiar wody odprowadzano z zaczynu. Proces iniekcji i odpowietrzania jednego odcinka ściany trwał ok. 4,5 godziny (program przygotowujący do uprawnień budowlanych).

Efekt iniekcji próżniowej

Na skutek pomiarów wytrzymałościowych stwierdzono, że:

– użycie iniekcji próżniowej sprawiło, że średnia wytrzymałość betonu wzrosła dwukrotnie (bez uwzględnienia zwiększenia wytrzymałości betonu rakowatego, który osiągnął pięciokrotny wzrost swej wytrzymałości),

– znacznie wzrosła jednorodność wytrzymałościowa betonu, co wpływa na bezpieczeństwo konstrukcji,

– może być ekonomiczna w przypadkach uszkodzeń o większych rozmiarach.

W przypadku ekonomiczności mowa jest głównie o:

– opłacalności sprowadzenia sprzętu,

– przygotowania uszczelnień (dość kosztownych).

Jeżeli zdecydowano by się na wykorzystanie tańszych i mniej kłopotliwych uszczelnień, takich jak zmywalne uszczelnienia natryskowe oraz folii PCW, to byłaby szansa na szersze stosowanie opisanej metody, przy jej ekonomicznej konkurencji z metodami tradycyjnymi (uprawnienia budowlane).