UDK:624
DEGRADACIJA DEGRADACIJ A BETONA I ARMATURE ARMATURE ARMIRANOBETONSKIH ARMIRANOBETONSKIH TEMELJA SA PREDLOGOM PREVENTIVNIH MERA ZAŠTITE OBUHVAĆENIH STRUČNOM REGULATIVOM Zoran Bonić 1 Vr!a Pro"o#ić2 Dar!o $i#!o#ić % K&ni'a Jan!o#ić 4 R(i) Građevinske konstrukcije su tokom svog životnog veka izložene različitim agresivnim uticajima koji izazivaju njihovu degradaciju i smanjuju trajnost. Kada su u pitanju konstrukcije od armiranog betona, istraživanja su pokazala da se problem njihove trajnosti može svesti na problem probleme e degradacije betona i armature u betonu. U radu je najpre ukratko data analiza anal iza agr agresivn esivnih ih utica uticaja, ja, a zati zatim m pre predstav dstavljen ljene e mer mere e za spre sprečava čavanje nje degradac degr adacije ije beto betona na i arm armatur ature e kod plitki plitkih h temelj temelja. a. Posebn Posebna a pažnja pažnja je poklonjena poklonjena određivanju zatitnog sloja betona temelja i p roračunu temelja na osnovu graničnih stanja upotrebljivosti. !at je paralelan prikaz ovih mera mera prem prema a naem naem Pravilni Pravilniku ku "#$# "#$# %&' i (vrop (vropski skim m norma normama ma "() * (vrokod +'.
K"'*+n r+i,
-.
armira armirani ni beton beton,, plitki plitki temelj temelj,, delovanje, degradacija, trajnost
agre agresiv sivno no
UVOD
Dosad Dosadašn ašnja ja iskust iskustva va u izgrad izgradnji nji i traja trajanj nju u građev građevins inskih kih konstr konstrukc ukcijija a pokazu pokazuju ju da postoj postoje e brojn brojnii proble problei i koji koji dovod dovode e do teških ošte!enja" a ne retko i rušenja konstrukcija# $azloge za ova 1
r" asistent" %rađevinsko&arhitektonski 'akultet ( )iš dr" redovni pro'esor" %rađevinsko&arhitektonski 'akultet & )iš 3 r" asistent" %rađevinsko&arhitektonski 'akultet ( )iš 4 dr" viši nau*ni saradnik" +,- & .eograd 2
/.0$)+K $D0 %$3+)-K0&$5+)K0)-K0% 7KU8 no#24
dešavanja treba tra9iti u greškaa u prora*unu sae konstrukcije ili njene interakcije sa tlo" zati u prieni neodgovaraju!ih ili nekvalitetnih građevinskih aterijala" nestru*no izvođenju konstrukcija itd# Kada su u pitanju problei u konstrukciji *iji je uzrok vezan za 'undiranje" naj*eš!e su to nepravilne procene uticaja vlage i vode na teeljno tlo" ali se njihov štetan uticaj o9e javiti i kod betona teelja# 0si toga" kod pravilno projektovanih i izvedenih konstrukcija od betona i ariranog betona" koje se naj*eš!e prienjuju u građevinarstvu i koje su predet ovog rada" javlja se proble du9ine njihovog 9ivotnog veka ili trajnosti# )aie" do polovine sedadesetih godina pitanju trajnosti betonskih i ariranobetonskih konstrukcija nije posve!ivana nikakva pa9nja jer se satralo da su skoro ve*ite# ,eđuti" problei koji su se javili na izvedeni objektia i velika aterijalna sredstva ulo9ena u njihovu sanaciju" pokazali su da su beton i arirani beton vrlo osetljivi na uticaje agresivne sredine i da ovo probleu treba posvetiti du9nu pa9nju# Danas je njihova t rajnost vrlo va9an ako ne i osnovni proble građenja betono# )a njegovo rešavanju rade brojni istra9iva*i" institucije i stru*ne organizacije# +stra9ivanja pokazuju da se proble trajnosti ariranobetonskih konstrukcija o9e svesti na problee degradacije betona i arature u betonu# 0vaj rad je posve!en degradaciji ariranobetonskih eleenata koji se nalaze u tlu ( teeljia#
/.
DEGRADACIJA BETONA
oko 9ivotnog veka građevinskog objekta beton je izlo9en razli*iti agresivni uticajia koji izazivaju njegovu degradaciju a poti*u iz okoline ili su vezani za koriš!enje objekta# ,o9eo ih svrstati u tri osnovne grupe uticaja: 'izi*ke" heijske i biološke# )ajdrasti*niji oblik 'izi*kog uticaja koji dovodi do degradacije betona je dejstvo raza# )aie" voda koja se zadr9ava u poraa i pukotinaa srzava se na niski teperaturaa i izla9e beton *esto vrlo visoki pritiscia i do 22; ,
tetno dejstvo raza se u 'undiranju naj*eš!e spre*ava izboro odgovaraju!e dubine teeljenja" izrado tapon sloja od šljunka ispod teelja" izrado odgovaraju!e drena9e i izvođenje adekvatne izolacije od vlage i vode delova objekata koji su u tlu# 0stali oblici ehani*ke degradacije betona i betonskih konstrukcija povezani su sa pojavo prslina usled skupljanja" teperaturnih razlika i usled razli*itog teri*kog širenja agregata i ceentnog kaena i dr# 0si toga" treba poenuti i prekora*enje
ehni*ki uslovi u pogledu kvaliteta aterijala #######################
nosivosti i cikli*no optere!ivanje i rastere!ivanje konstrukcije što uzrokuje stvaranje prslina i utire put drugi agresivni uticajia# Uobi*ajna esta pojave pobrojanih ehanizaa napada na beton locirana su neposredno iznad površine terena" retko na visini ve!oj od ?;c" u zavisnosti od visine kapilarnog penjanja vode#
/.0$)+K $D0 %$3+)-K0&$5+)K0)-K0% 7KU8 no#24
-lika 1 Degradacija betona usled dejstva vode i raza
-lika 2 Degadacija betona usled dejstva soli
ehni*ki uslovi u pogledu kvaliteta aterijala #######################
%.
DEGRADACIJA ARMATURE
Korozija arature je slo9en elektroheijski proces" gde brzina napredovanja zavisi od propustljivosti" elektri*nog potencijala i elektri*ne otpornosti betona# Korozija araturnog *elika se odvija u prisustvu vode i kiseonika gde nastaje oksid gvo9đa poznat pod nazivo rđa# $azvoje korozije se na površini betona pojavljuju seđe rlje i karakteristi*ne prsline du9 araturnih šipki" naro*ito u uglovia eleenata" gde su najviše izlo9ene prodiranju agresivnih aterija u beton# Kako rđa ia ve!i zapreinu od *elika pri razvoju korozije dolazi do prskanja i loa betona i otvara se put dalje proboju agresivnih aterija# reba re!i da se prsline do ;"4 ilietra obi*no sae zapunjavaju prljavštino i rđo tako da zbog toga nisu opasne za trajnost konstrukcije te se upravo na ovu veli*inu ograni*ava širina dozvoljene prsline u slabo agresivnoj sredini .. AB=# U noralni uslovia suve sredine beton dobrog kvaliteta" zahvaljuju!i svo alkalno karakteru" štiti *eli*nu araturu od korozije# isoka p5 vrednost ceentnog kaena" koja poti*e kalciju hidroksida i ostalih alkalija nastalih u procesu hidratacije ceenta" uti*e na stvaranje tankog zaštitnog sloja stabilnih 'ero& oksida na površini *elika koji *ine tzv# pasivnu zaštitu arature spre*avaju!i tako dalji razvoj rđe# 0vaj sloj je nepropustan i stabilan sve dok je p5&vrednost betona oko njega dovoljno visoka p5C11=# ,eđuti" kada se sloj stabilnih 'ero&oksida naruši dejstvo jako korozivnog okru9enja koje uslovljava pojavu karbonatizacije" delovanje kiselih rastvora koje sni9avaju alkalnost sredine= ili ako je koli*ina hlorida u vodi unutar pora oko arature zna*ajna" dolazi do depasivizacije arature i po*etka njene korozije# )ajva9niji uzrok korozije *elika u betonu je kontainacija hloridia#
/.0$)+K $D0 %$3+)-K0&$5+)K0)-K0% 7KU8 no#24
debljino i propustljivoš!u zaštitnog sloja koja zavisi od vodoceentnog 'aktora i kvaliteta nege betona# 5loridi ogu na razli*ite na*ine dospeti u beton# ako agregat i voda ogu sadr9ati hloride" a visoki sadr9aj hlorida u betonu ogu biti posledica kalciju hlorida kao aditiva za ubrzavanje hidratacije ceenta# /bog toga je u novije vree zabranjena upotreba aditiva na bazi hlorida# U beton hloridi ogu dospeti iz orske vode i atos'ere a u naši krajevia naj*eš!e prieno soli za odrzavanje# Kao što je ve! re*eno proces karbonatizacije betona sni9ava p5 vrednost betona *ie se stvaraju uslovi za depasivizaciju arature# e!ina istra9ivanja i erenja na terenu pokazuju" da proces karbonatizacije sanjuje p5 vrednost betona na A do G što je dovoljno da dođe do razaranja zaštitnog oksidnog 'ila i otvaranja puta koroziji arature# %rađevinsko tlo je vrlo slo9eno i eđusobno razli*ito po svo sastavu tako da to neizbe9no uti*e i na njegovu agresivnost prea betonu i araturi# 0si sastava tla i kliatski 'aktori kao što su koli*ina padavina i teperatura zna*ajno uti*u na svojstva tla i njegovu agresivnost# ako se agresivnost tla prea betonu i araturi o9e kretati od zanearljive do vrlo intezivne# )a agresivnost tla u prvo redu uti*e njegova vla9nost odnosno sadr9aj vode u poraa i kapilaria# U sitnozrni vrstaa tla prašine i gline= ona je zna*ajna" zbog kapilarnog penjanja" i u periodia bez padavina" dok su krupnozrna tla peskovi i šljunkovi= upravo iz ovih razloga anje agresivna# 0.
MERE ZA SPREČAVANJE DEGRADACIJE BETONA I ARMATURE
ehni*ki uslovi u pogledu kvaliteta aterijala #######################
0si toga istra9ivanja na ovo planu stalno dovode do novih na*ina" postupaka i aterijala u svrhu nepropusnosti betona za vodu" vodenu paru" razne gasove" kao i di'uziju rastvorenih soli# o su naj*eš!e razli*ita sredstva u vidu preaza kao dodatna zaštita površine betona" zati hidro'obne ipregnacije" katodna zaštita arature" priena nerđaju!e arature itd# 1.
ZAŠTITNI SLOJ BETONA I PRORAČUN NA OSNOVU GRANIČNIH STANJA UPOTREBLJIVOSTI PREMA BAB23
$adi predupređenja opisanih oblika degradacije naš još uvek va9e!i
/.0$)+K $D0 %$3+)-K0&$5+)K0)-K0% 7KU8 no#24
grani*ni stanjia de'oracija#
µ z :F= ≥
M k p ⋅ au
# 0vde koe'icijent kp za glatku
araturu % 24;J6; iznosi J?" a za rebrastu araturu $ 4;;?;; iznosi J;#
ehni*ki uslovi u pogledu kvaliteta aterijala #######################
4.
ZAŠTITNI SLOJ BETONA I PRORAČUN NA OSNOVU GRANIČNIH STANJA UPOTREBLJIVOSTI PREMA EVROKODU /
vrokod 2 de'iniše zaštitni sloj kao rastojanje izeđu površine arature koja je najbli9a površini betona uklju*uju!i i uzengije= i najbli9e površine betona# /aštita arature od korozije i zaštita betona od nepovoljnih uticaja sredine zavisi od debljine zaštitnog sloja betona i kopaktnosti i kvaliteta betona# Kvalitet i kopaktnost zaštitnog sloja posti9u se tako što se vodi ra*una o aksialno vodoceentno 'aktoru i inialnoj koli*ini ceenta što uslovljava klasu *vrsto!e betona obziro na trajnost" koja je u direktnoj zavisnosti od klase izlo9enosti konstrukcije uticajia sredine# ako vrokod 2 posebno tabelo de'iniše zahtevanu klasu *vrsto!e za beton obziro na klasu izlo9enosti konstrukcije# eelji se u najve!e broju slu*ajeva ogu svrstati u klasu izlo9enosti O@2 obziro na koroziju arature= i klase O1 i O2 obziro na ošte!enja betona=# /a ove klase izlo9enosti inialne klase *vrsto!e betona su: @2?J; za klasu izlo9enosti O@2 i klasa *vrsto!e @J;JB za klase izlo9enosti O1 i O2# 0vako preporu*ena klasa *vrsto!e betona zbog uslova sredine o9e biti ve!a od klase *vrsto!e betona koju zahteva prora*un konstrukcije" tako da se kao kona*na uzia ve!a klasa *vrsto!e betona# vrokod 2 de'iniše noinalni zaštitni sloj betona na slede!i na*in: c no = c in +
Δc dev
gde je c in inialni zaštitni sloj dok Δc dev predstavlja pove!anje inialnog zaštitnog sloja da bi se uzela u obzir odstupanja pri izvođenju# ,inialni zaštitni sloj c in osi zaštite arature ia zadatak da obezbedi siguran prenos sila prianjanja betona i arature i otpornost na dejstvo po9ara# %reške priliko izvođenja se se tolerišu na taj na*in što se cin uve!ava za Δc dev " za koje se u vrokodu 2 preporu*uje 1;# /a beton koji se ugrađuje preko neravnih površina vrokod 2 dozvoljava usvajanje i ve!ih tolerancija" odnosno ve!ih vrednosti za Δc dev #
/.0$)+K $D0 %$3+)-K0&$5+)K0)-K0% 7KU8 no#24
U grani*na stanja upotrebljivosti de'inisana ovo regulativo spadaju ograni*enje napona" kontrola prslina i kontrola ugiba de'oracija=# Ukoliko je 'undaent u toku eksploatacionog veka izlo9en neki speci'i*ni dejstvia npr# vibracijaa= tada se kontrolišu i grani*na stanja upotrebljivosti na ta dejstva# Kontrola ugiba" kao što je ranije poenuto" uglavno nije od priarnog zna*aja pri dokazivanju grani*nih stanja upotrebljivosti kod 'undaenata# -a druge strane" prekora*enje napona u betonu i araturi" odnosno prekora*enje grani*ne vrednosti širine otvora prsline" direktno i nepovoljno uti*u na 'unkciju i trajnost konstrukcije# 0grani*enje napona u betonu svodi se na ograni*enje napona pritiska radi izbegavanja pojave prslina" ikroprslina i te*enja betona# $ezultat nastanka prslina je sanjenje trajnosti arirano betonske konstrukcije# >to se ti*e arature" vrši se ograni*enje napona zatezanja radi izbegavanja neelasti*nih dilatacija" prevelikih veli*ina prslina ili de'oracija# Uzroci nastanka prslina ogu biti razli*iti i gotovo je neogu!e spre*iti njihov nastanak" ve! je potrebno kontrolisati i spre*iti ekspanziju prslina" tj# potrebno je ostvariti da je: Pk ≤ PaQ gde je sa P k ozna*ena karakteristi*na širina prsline" a sa P aQ grani*na vrednost ra*unske širine prslina# U zavisnosti od naene i prirode konstrukcije preporu*ene vrednosti za P aQ date su abelo B#1) u R2S# to se 'undaenata ti*e" pa9nju treba obratiti estia nagle proene popre*nog preseka i zonaa u blizini koncentrisanih dejstava# U svako slu*aju" poštovanje odredaba vezanih za zahteve konstrukcijskih detalja arature" i ove zone su" prethodno navedeni postupko sra*unavanja širine prslina" potpuno obezbeđene# 3.
ZAKLJUČAK
Kako su teelji posle završetka objekta obi*no teško pristupa*ni" prevashodno je potrebno obratiti pa9nju prevenciji štetnih uticaja eventualnih agresivnih delovanja nego le*iti njihove posledice# /bog toga je sa aspekta 'undiranja vrlo va9no pravilno projektovati teelje u agresivni sredinaa iaju!i pri to u vidu
ehni*ki uslovi u pogledu kvaliteta aterijala #######################
pravilno izabranu vrstu ceenta i kvalitet ugrađenog betona sa jedne strane i inialnu debljinu zaštitnog sloja" tapon sloja šljunka ispod i oko teelja" usvajanje adekvatnih drena9nih era i eventualnu zaštitu arature pre ugradnje sa druge strane# )apoena: $ad je u okviru istra9ivanja na
2.
LITERATURA R1S #,# )evil: -vojstva betona" %rađevinska knjiga" .eograd" 1GB6 R2S %rdi! /#" $ankovi! -#: Klasi'ikacija i zahtevi u doenu tehnologije betona prea evropskinoraa i upređenje sa va9e!i doa!i pravilniko" /bornik radova %rađevinsko& arhitektonskog 'akulteta u )išu 2;" str# 1;B&122" )iš" 2;;4 RJS vrokod 2:
