Badania stanu technicznego przewodów przed renowacją

Prawidłowy stan techniczny przewodów zapewnia: właściwą eksploatację, bezpieczeństwo użytkowania, ochronę środowiska gruntowo-wodnego. Wadliwy stan techniczny przewodów powoduje: zmniejszenie przepustowości, awarie oraz zapadanie się powierzchni ulicznych.

Zakres opracowania: Inspekcja kamerą Badanie parametrów wytrzymałościowych betonu - mechaniczne - chemiczne

Inspekcja kamerą polega na przeglądzie wnętrza kanału przy pomocy kamery i zapisie obrazu na taśmie wideo. Elementy zestawu: kamera w obudowie samojezdnej lub ciągnionej, oświetlenie halogenowe, przewód, pulpit sterowniczy z monitorem i magnetowid.

Zastosowanie: do kanałów o średnicy od 10 do 120 cm. Zalety: dokładna ocena stanu technicznego kanału, możliwość obrotu o 360 stopni (kamera satelicka). Wady: brak możliwości pokonywania nawet średnich przeszkód.

Pojazd wieloczynnościowy

Mechaniczne badania betonu Młotek Schmidta Badania próbek rdzeniowych Wykrywanie uszkodzeń Impactecho Aparat Dyna „Capo - Test” Ocena nasiąkliwości Ocena wodoszczelności

Młotek Schmidta Umożliwia: nieniszczące określenie wytrzymałości betonu na ściskanie na podstawie pomiaru twardości powierzchniowej. uzyskanie informacji o jakości wyłącznie powierzchniowej warstwy betonu (grubości od 3 do 10 cm),

wytrzymałość jest miarodajna, jeśli grubość elementu nie przekracza: 20 cm – przy dostępie jednostronnym, 40 cm – przy dostępie dwustronnym, 60 cm – przy dostępie co najmniej z trzech stron. TYPY MŁOTKÓW : N – średni (normalny) M – ciężki (masywny) L – lekki P – wahadłowy

średni - Energia uderzenia 2,21Nm (0,225 kGm) Przeznaczenie : badanie betonu zwykłego w elementach prefabrykowanych i konstrukcji z betonu ciężki - Energia uderzenia 29,5Nm (3 kGm), Odpowiedni wymiar w kierunku działania przyrządu nie może być mniejszy od 20 cm, Przeznaczenie: badanie betonu w konstrukcjach masywnych, w fundamentach

Młotek Schmidta

Przeprowadzenie badania : młotek ustawić prostopadle do badanej powierzchni i powoli naciskać. nacisk powoduje cofnięcie się masy uderzeniowej i naciągnięcie sprężyny uderzeniowej. (Cofnięcie się masy powoduje automatyczne zwolnienie i uderzenie w trzpień. Po uderzeniu masa odskakuje na pewien odcinek, rejestrowany za pomocą wskaźnika). odczyt na skali - liczba odbicia L. dla wszystkich typów młotków zasady pomiarów są identyczne.

Liczba miejsc badań badanie przeprowadzać co najmniej w 12 miejscach w elemencie wykonanym z jednej partii betonu, w elementach prefabrykowanych dopuszcza się 6 miejsc (wg PN-75/B-06250), w każdym badanym miejscu należy wykonać przynajmniej 5 odczytów.

Wybór miejsc do badań : Unikać badania: w odległości mniejszej niż 3-4 cm od krawędzi elementu, powierzchni skorodowanych, elementów o małej sztywności (płyty, tarcze o grubości < 10 cm), powierzchni zawilgoconych (zaniżone odczyty), na ziarnach kruszywa grubego (duży rozrzut wyników), miejsc, pod którymi przewiduje się istnienie zbrojenia konstrukcyjnego lub innych wkładek na głębokości do 3 cm.

Zaleca się łączyć badania sklerometryczne i próbek rdzeniowych na ściskanie w maszynie wytrzymałościowej. Pozwala to w sposób wiarygodny ocenić wytrzymałość i jakość betonu w elementach konstrukcji.

Opracowanie wyników pomiarów: na podstawie badań uzyskuje wartość tzw. liczby odbicia L, wytrzymałość betonu na ściskanie R: L – liczba odbicia na podstawie średniej arytmetycznej z 12 miejsc badań, a, b, c – parametry określone na podstawie krzywej regresji, opracowanej doświadczalnie wg Instytutu Techniki Budowlanej.

Badanie próbek rdzeniowych WYTRZYMAŁOŚĆ BETONU NA ŚCISKANIE: Partia betonu może być zakwalifikowana do danej klasy, jeśli jego wytrzymałość określona na próbkach 150x150x150 mm spełnia warunki: przy liczbie próbek n < 15 Ri min – najmniejsza wartość wytrzymałości w badanej serii n próbek , a – współczynnik zależny od liczby próbek n, RbG – wytrzymałość gwarantowana;

Współczynnik poprawkowy do obliczania wytrzymałości betonu

W przypadku gdy nie jest spełniony warunek to badany beton może być uznany za odpowiadający klasie gdy oraz średnią wartość wytrzymałości betonu oblicza się ze wzoru w którym Ri - wytrzymałość poszczególnych próbek

przy liczbie kontrolowanych próbek n=>15 obowiązuje wzór oraz w którym: _ R - średnia wartość s - odchylenie standardowe wytrzymałości w przypadku gdy s>0,2R należy ustalić i usunąć wszystkie przyczyny powodujące duży rozrzut wytrzymałości

Próbki do badania wytrzymałości betonu na ściskanie należy pobierać przy stanowisku betonowania. Próbki pobiera się losowo. Częstotliwość pobranych próbek nie może być mniejsza niż: 1 na 100 zarobów 1 na 50 m3 1 na zmianę roboczą 3 na partię betonu Ocenie podlegają wszystkie wyniki próbek pobranych z partii. Jeżeli nie ma przeciw wskazań badanie wytrzymałości na ściskanie należy przeprowadzić po 28 dniach.

Sposób przeprowadzenia badań Do prób ściskania stosuje się prasy wytrzymałościowe. Maksymalna siła potrzebna do zniszczenia próbki powinna stanowić min 20%, lecz nie więcej niż 90% pełnego zakresu obciążeń. Próbki sześcienne umieszcza się prostopadle do kierunku ich betonowania a walcowe bada się zgodnie z kierunkiem betonowania. Jeżeli powierzchnie próbek nie mają pożądanej gładkości, nanosi się warstwę wyrównawczą grubości do 5 mm.

Szlifowanie powierzchni należy stosować przy przede wszystkim badając próbki wycięte z konstrukcji. Muszą być oszlifowane bardzo dokładnie. Odchyłki od płaszczyzny i związane z tym miejscowe dociski prowadzą do uzyskania wyników z błędem. Prędkość przyrostu naprężeń ściskających w próbce powinna być stała i wynosić 0,6 +-0,4Mpa/s.

Sposób pobierania próbek wiertnica

Badanie próbek rdzeniowych WYTRZYMAŁOŚĆ BETONU NA ROZCIĄGANIE: Można badać trzema podstawowymi metodami: rozciąganie osiowe rozciąganie przy rozłupywaniu rozciąganie przy zginaniu Należy pamiętać że wyniki przeprowadzane różnymi metodami nie są zamienne.

Rozciąganie osiowe fctdir =F/A Próbkę o wymiarach 100X100 lub 150X150 i długości równej podwójnemu wymiarowi poprzecznemu umieszcza się w uchwytach głowicy prasy i osiowo rozciąga. Wytrzymałość osiowego rozciągania obliczamy: fctdir =F/A gdzie: F - siła zrywająca próbkę, A - pole powierzchni, w którym nastąpiło zniszczenie

Jeżeli zniszczenie nastąpiło poza środkową częścią próbki (w 3/4 jej długości), to otrzymany wynik należy odrzucić. Badanie to jest trudne ze względu na konieczność osiowego przyłożenia siły i statycznego obciążenia. W praktyce otrzymuje się duży rozrzut wyników badań.

Rozciąganie przy rozłupywaniu - metoda brazylijska. Przeprowadza się je, przykładając siłę przez podkładki o szerokości 0,1d (d - szerokość/średnica/ dla próbek kostkowych/walcowych/). Do badań zaleca się stosowanie kostek o boku 150 mm lub walców o średnicy 150mm i długości 300mm. Patrz rysunek. Próbkę obciąża się w sposób ciągły, zaś czas do zniszczenia próbki nie powinien być krótszy niż 30 s.

fclspl =2F/d3 fclspl =2F/dl Wytrzymałość betonu na rozciąganie dla próbek: kostkowych fclspl =2F/d3 walcowych fclspl =2F/dl Prawidłowy obraz zniszczenia to pękniecie w płaszczyźnie wyznaczonej liniami przyłożenia siły. Nie ma przepisów polskich określających liczbę próbek niezbędnych do opracowania wyników. Sugeruje się aby było min 15 próbek. Do opracowania wyników wykorzystuje się wzory analogicznie jak przy badaniu wytrzymałości na ściskanie dla 15-stu i więcej próbek.

Rozciąganie przy zginaniu Przeprowadza się je, najczęściej na betonowej próbce o wymiarach przekroju poprzecznego bh i długości l=4d. Obciąża się ją dwiema siłami skupionymi, o wartości F/2 każda przez rolki stalowe o średnicy od 20 do 40 mm, usytuowane w równych odległościach od podpory. Zaleca się wymiary próbki b=h=150mm i l=600mm

Wytrzymałość betonu na rozciąganie dla próbek: fctflex =Fl/bh2 Za niszczącą przyjmuje się siłę F powodującą złamanie beleczki, które następuje w najsłabszym przekroju w obszarze Mmax. Wytrzymałość na rozciąganie przy zginaniu jest znacznie większa od wytrzymałości na osiowe rozciąganie nawet do 80%

Rozciąganie wg PN-B-03264:1999 Wprowadzono średnią wytrzymałość na rozciąganie fctm , którą na podstawie charakterystycznej wytrzymałości betonu na ściskanie fck określa zależność fctm=0,3fck2/3 Charakterystyczna wytrzymałość betonu na rozciąganie fctk stanowi 70% wytrzymałości średniej fctk=0,7fctm Obliczeniową wytrzymałość betonu na rozciąganie fctd wyznacza się, dzieląc wytrzymałość charakterystyczną fctk przez częściowy współczynnik bezpieczeństwa c fctd=fctk/ c

Metoda „ IMPACT–ECHO „ Nieniszcząca metoda badania betonu. Istota: wykorzystanie zjawiska odbicia się impulsowo wzbudzonej fali sprężystej od wewnętrznych oraz powierzchniowych wad materiałowych.

Zastosowanie : wykrywanie i lokalizacja wewnętrznych wad w betonie, wykrywanie rozwarstwień wewnętrznych, ocena zagrożenia korozyjnego, ocena głębokości rys powierzchniowych, pomiar grubości elementów betonowych dostępnych jednostronnie, kontrola skuteczności wykonania iniekcji zarysowanych elementów betonowych.

Opracowanie wyników pomiaru : Rozprzestrzenianie się fali w betonie powoduje niewielkie przemieszczenia jego powierzchni, które są rejestrowane za pomocą czujnika. Głębokość położenia wady T: VP – prędkość rozchodzenia się fali w betonie f – częstotliwość dominująca

Metoda „ pull–off ” - Aparat Dyna Umożliwia: określenie, kosztem niewielkiego uszkodzenia konstrukcji, wytrzymałości betonu na rozciąganie, Istota: pomiar siły niezbędnej do oderwania od badanej powierzchni przyklejonego do niej metalowego stempla.

Zastosowanie metody „ pull-off ”: diagnostyka wszelkiego rodzaju konstrukcji betonowych, sprawdzenie możliwości naprawy danego podłoża betonowego, sprawdzenie jakości przygotowania podłoża betonowego bezpośrednio przed ułożeniem powierzchniowych warstw naprawczych, sprawdzenie przyczepności warstw naprawczych.

Aparat „DYNA-TESTER”

Pobieranie próbek betonu

Aparat wyposażony w elektroniczny rejestrator

Warunki techniczne pomiaru: minimum jeden pomiar na każde 25m2 badanej powierzchni, lecz nie mniej niż 5 pomiarów na jeden badany element, wyrównanie i oczyszczenie powierzchni, przyklejenie stalowego stempla (Ø 50 lub 75mm), nawiercenie rowka wokół przyklejonego stempla, oderwanie stempla od podłoża za pomocą siłownika, pomiar siły wyrywającej walec betonu.

Istota metody „ pull-off ”

Metoda „ pull–out ” - Capo-Test Umożliwia: szybkie określenie wytrzymałości na ściskanie warstw przypowierzchniowych betonu. Istota: pomiar wartości siły niezbędnej do wyrwania z betonu stalowej kotwy.

Warunki techniczne pomiaru: minimum 5 punktów pomiarowych rozmieszczenie punktów pomiarowych równomiernie na powierzchni, minimalna odległość osi kotwy: - od krawędzi i narożników 100 mm, - od zbrojenia 50 mm,

Przeprowadzenie badania: przygotowanie otworu w betonie, osadzenie w otworze kotwy, wyrwanie kotwy z betonu z jednoczesnym pomiarem siły wyrywającej. Opracowanie wyników: wytrzymałość betonu na ściskanie odczytuje się z tabel na podstawie otrzymanych wartości siły wyrywającej.

Kotew osadzona w trakcie wykonywania konstrukcji

Siłownik hydrauliczny

Nasiąkliwość Nasiąkliwość – stosunek masy wody, którą zdolny jest przyjąć beton do jego masy w stanie suchym. Zależy od: porowatości otwartej; Na porowatość mają wpływ: stosunek w/c, dodatki mineralne, stopień zagęszczenia, warunki dojrzewania betonu, rodzaj kruszywa (w przypadku lekkich betonów)

Próbki do badań: kształtu regularnego, np. do badania wytrzymałości na ściskanie, kształtu nieregularnego, o objętości nie mniejszej niż: - 1 dm3 przy frakcjach kruszywa ≤ 16 mm, - 2 dm3 przy frakcjach ≥ 16 mm. Liczba próbek nie mniejsza niż: - 3 dla próbek kształtu regularnego, - 5 dla próbek kształtu regularnego.

Wykonanie badania: po 28 dniach twardnienia ułożenie próbek w naczyniu wannowym, tak aby poziom wody nie przekraczał 200 mm, a podstawa nie stykała się z dnem naczynia (podpórki 10 mm), wlanie wody do poziomu równego połowie wysokości próbek (temp. wody 18 ± 20C), po 24 godzinach dolanie wody do poziomu o 10 mm wyższego od poziomu próbek, co 24 godziny próbki wyjmuje się z wody i po wytarciu ich powierzchni waży się je, nasycenie trwa tak długo, aż dwa kolejne ważenia nie wykażą przyrostu masy, nasycone próbki suszy się w temp. 105-1100C do stałej masy.

WPŁYW NA BETON: obliczenie nasiąkliwości: m1 – średnia masa próbek suchych [g], m2 – średnia masa próbek nasyconych wodą [g]. WPŁYW NA BETON: niszczenie otuliny, korozja zbrojenia

Nasiąkliwość betonu nie powinna być większa niż: dla betonu zwykłego: - 5% dla betonów narażonych na bezpośrednie działanie czynników zewnętrznych, - 9% dla betonów osłoniętych przed bezpośrednie działanie czynników zewnętrznych. dla betonów lekkich: - 20% dla betonu zabezpieczonego i narażonego na bezpośrednie działanie czynników atmosferycznych, - 25% dla betonu zabezpieczonego przed bezpośrednim działaniem czynników atmosferycznych.

Ocena wodoszczelności betonu : Podstawowy parametr oceny jakości betonu i jego przewidywanej trwałości : stopień wodoszczelności - odporność struktury materiału na penetracje wody. Ocena wodoszczelności umożliwia : określenie odporności betonu na penetrację wody, ocenę jakości wykonanych robót uszczelniających i powłok zabezpieczających.

Warunki techniczne pomiaru: miejsce badania gładkie, oczyszczone, nie zaolejone i nie zawilgocone, podkładka uszczelniająca przyklejona do podłoża klejem szybkoschnącym, komora przymocowana do powierzchni za pomocą pary kleszczy dociskowych.

Opis ogólny metody : Istota metody: poddanie badanej powierzchni wymuszonemu działaniu założonego ciśnienia wody. zamontowanie i uszczelnienie komory ciśnieniowej, napełnienie komory wodą, ustalenie i kontrola określonej wartości ciśnienia za pomocą śruby mikrometrycznej, pomiar za pomocą dwóch metod: - po czasie 5-10 min. oddziaływania stałej wartości ciśnienia wody – odczyt ze śruby mikrometrycznej i ocena wodoszczelności, - poddanie badanej powierzchni betonu zmiennej wartości ciśnienia wody (0,15MPa; 0,25MPa; 0,40MPa – co 24 godziny) i pomiar zasięgu penetracji wody w badanym elemencie.

Stopień wodoszczelności w zależności od wskaźnika ciśnienia i warunków wodnych: Wskaźnik ciśnienia – stosunek wysokości słupa wody [m] do grubości przegrody [m]. Przy wskazaniu poniżej 0.5 beton zwykły nie musi być sprawdzany na przepuszczalność wody. Stopień wodoszczelności betonu jest osiągany, jeżeli pod wymaganym wg jego symbolu ciśnieniem wody w 4 na 6 badanych próbek nie stwierdza się oznak przesiąkania wody.

Chemiczne badania betonu Badania głębokości karbonatyzacji Zawartość szkodliwych związków: - siarczany, - chlorki, - azotany.

Ocena głębokości karbonatyzacji : Karbonatyzacja – obniżenie pH betonu – w wyniku przemiany tlenku wapnia (CaO) albo wodorotlenku wapnia (Ca(OH)2) w węglan wapnia (CaCO3) pod wpływem dwutlenku węgla (CO2) i wilgoci. Wpływ na tempo karbonatyzacji mają : porowatość betonu, zawartość wody w kapilarach, ciśnienie cząsteczkowe CO2 , zawartość Ca(OH)2 w betonie.

Ogólny opis metody: spryskanie powierzchni świeżego przełomu betonu roztworem, pod wpływem którego zmienia on barwę, ocena odczynu pH na podstawie porównania uzyskanej barwy z wzorcem.

Warunki techniczne pomiaru: badanie wykonać co najmniej w 5 punktach, na powierzchni świeżego przełomu, powierzchnie zawilgocone należy osuszyć, pomiar grubości skarbonatyzowanej warstwy betonu wykonać z dokładnością do 1 mm.

Interpretacja wyników: Wartość odczynu pH : 11 – 13 - beton wolny od wpływów karbonatyzacji, 11 – wartość graniczna (obniżona zdolność otuliny do ochrony zbrojenia), poniżej 9 – zagrożenie korozyjne zbrojenia.

Zasięg strefy karbonatyzacji betonu: dla testu fenoftaleinowego - pojawienie się koloru czerwonego (pH 8.5-9.5), dla testu tymofenoftaleinowego - kolor granatowy (pH 9.3-10.5), Dla „Rainbow-Testu”, kolor granatowy bądź fioletowy (pH 11-13), oznacza beton wolny od wpływu karbonatyzacji

Korozja chlorowa Negatywne działanie chlorków: zagrożenie dla trwałości, obniżenie pH betonu (korozja stali zbrojeniowej), obniżenie mrozoodporności,

Opis ogólny metody : Istota badania: pobranie z konstrukcji pyłu betonowego, a następnie poddanie go działaniu zestawu odczynników. próbki pobierane na kilku głębokościach - profil rozkładu zawartości chlorków,

Warunki techniczne pomiaru: Pobieranie pyłu betonu: zarysowane lub uszkodzone miejsca konstrukcji, miejsca występowania zacieków, bezpośrednie sąsiedztwo dylatacji, zewnętrzne powierzchnie elementów. Próbki pobierać zgodnie z instrukcją obsługi danego urządzenia.

Opracowanie wyników : O obecności chlorków świadczy wytrącenie się białych lub szarych osadów chlorków srebra. Progowa zawartość jonów Cl - w betonie to 0,4% masy cementu. działanie chlorków + karbonatyzacja betonu (ok. 0.5% masy cementu) (obniżenie odczynu pH betonu) = przyspieszona korozja stali zbrojeniowej

Korozja siarczanowa najgroźniejsze i najczęściej spotykane zagrożenie dla betonu, powstanie trudnorozpuszczalnych soli w porach betonu (MgCl2,CaCl2)  obniżenie pH zaczynu, czynnik niszczący: anion siarczanowy SO42-, składnik atakowany: wodorotlenek wapnia Ca(OH)2, sole pęczniejące - wzrost naprężeń w betonie sól Candlota (trójsiarczanoglinian trójwapniowy).

Literatura: A. Kuliczkowski – „Problemy bezodkrywkowej odnowy przewodów kanalizacyjnych”, „Zalecenia dotyczące oceny jakości betonu „IN-SITU” w istniejących konstrukcjach obiektów mostowych”, J. Małolepszy – „Technologia betonu – metody badań”, K. Nagrodzka-Godycka – „Badanie właściwości betonu i żelbetu w warunkach labratoryjnych”, Z. Ściślewski – „Ochrona konstrukcji żelbetowych”, Młotek SCHMIDTA – Instrukcja obsługi, PN-75/B-06250, PN-99/B-03264, Internet.

DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ :)