Capitolul 2- Degradari Master.pdf

Cap.2. DEFINIREA CONCEPTULUI DE STARE DE DEGRADARE A PODURILOR DE BETON ARMAT 2.1 Introducere 2.1.1 Simptomatologia şi deteriorările betonului Structurile din beton armat şi beton precomprimat trebuie astfel proiectate, executate şi utilizate încât, sub influenţele aşteptate ale mediului, să-şi menţină siguranţa, aptitudinea de folosire şi un aspect acceptabil pe perioada de serviciu proiectată fără a necesita costuri ridicate de mentenanţă şi intervenţii neprevăzute. Durabilitatea pe durata de serviciu cerută trebuie a se obţine fără utilizarea unor protecţii speciale care să necesite reparaţii şi refaceri frecvente. Evitarea problemelor de durabilitate pe toată durata de serviciu proiectată a structurii necesită eforturi coordonate ale tuturor părţilor implicate în toate fazele proiectării, execuţiei si utilizării. Pe perioada utilizării, problemele de durabilitate trebuie considerate ţinând seama de: modul de utilizare a construcţiei (încărcări, mediu) de efectuarea activităţilor de inspectare şi mentenanţă (întreţinere, reparaţii minore) şi a lucrărilor de reparaţii şi consolidări. Tabel 3 Clasificarea deteriorărilor funcţie de mecanismele de producere Clasa I -

II -

III  -

-

IV  V 

-

Deteriorări funcţie de mecanismele de producere Deteriorări produse prin dizolvarea hidroxidului de calciu obţinut prin hidratarea cimentului Portland. Dizolvarea este produsă de apele conţinând acid carbonic. Deteriorările din această clasă nu ating proporţii mari atât timp cât puterea de dizolvare a apei nu este foarte ridicată, iar betonul nu este poros; se produc eflorescenţe. Deteriorări produse de reacţia între compuşii de calciu ai cimentului întărit şi soluţii conţinând substanţe agresive. Produşii de reacţie au rezistenţă mai slabă decât produşii originali deteriorând betonul. Funcţie de natura substanţelor agresive se disting: Subclasa II-A mecanisme de deteriorare bazate pe schimbul de substanţe ca în cazul sărurilor de magneziu Subclasa II-B reacţia compuşilor de calciu cu grăsimi, Subclasa II-C reacţia compuşilor de calciu cu zaharuri. Deteriorări datorate reacţiilor chimice ce produc expansiuni excesive Subclasa III-A - substanţele agresive sunt soluţii de sulfaţi care în reacţii cu hidroaluminaţii de calciu formează cristale de sulfoaluminat de calciu care mărindu-şi volumul produc eforturi interne cu efecte în fisurarea şi dezintegrarea betonului (atac sulfatic) Subclasa III-B - reacţia are loc între alcalii conţinute în cimentul Portland şi anumite roci şi agregate minerale conţinând carbonaţi sau silicaţi activi (reacţia alcaliiagregate). Reacţia are loc în prezenţa apei, iar produşii de reacţie cresc în volum provocând fisurări, dislocări etc. ale betonului. Deteriorări provocate de reacţia cu soluţii acide; componenţii de calciu sunt descompuşi şi chiar dacă, particulele de agregat nu sunt dizolvate, pasta de ciment nu mai poate să constituie un liant. Deteriorări datorate unor mecanisme de coroziune ale oţelului (oţelul în beton este protejat împotriva coroziunii prin pasivitatea dată de alcalinitatea betonului, valoarea pH-ului trebuie să fie mai mare de 12,5). Coroziunea armăturii are loc ca urmare a: Subclasa V-A - depasivizării betonului

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Clasa VI 

VII  -

VIII  -

Deteriorări funcţie de mecanismele de producere Subclasa V-B - sub acţiunea ionilor de clor. Efectele coroziunii pot fi reducerea secţiunii oţelului, fisurarea şi desprinderea betonului de acoperire. Deteriorări determinate de atacul biologic al betonului (de exemplu la sistemele de canalizare), sau de substanţe de natură organică, licheni, alge sau rădăcini de plante ce pătrund în beton prin fisuri sau zone cu rezistenţă scăzută, cauzează degradări datorate presiunii interne şi/sau reţinerii apei la suprafaţa betonului care conduce astfel la creşterea riscului de deteriorare prin îngheţ. Deteriorări cauzate de procese fizice Subclasa VII-A procesul de pătrundere a unor soluţii de săruri în beton care se concentrează şi se evaporă la suprafaţa betonului ca eflorescente şi/sau umplu porii betonului, dezvoltînd presiuni interne mari, care cauzează fisuri şi/sau desprinderi. Subclasa VII-B deteriorări produse de îngheţ-dezgheţ; penetrarea apei ce îngheaţă provoacă suprapresiune şi astfel fisurarea betonului. Deteriorări de natură mecanică Subclasa VIII-A deteriorări determinate prin abraziune, eroziune (de ex. de valuri). Subclasa VIII-B deteriorări datorate contracţiei, efectelor termice, supraîncărcări, oboseală.

2.1.2 Tehnici de identificare a degradărilor Identificarea defecţiunilor este calea raţională de a proceda, pornind de la efecte (dovezi) şi ajungând la cauzele oricărei deteriorări, care este urmată de recomandarea lucrărilor de remediere necesare pentru reabilitare. Este foarte important să se verifice cu atenţie orice posibilitate în acest sens şi să nu existe idei preconcepute în privinţa cauzelor. Identificarea defecţiunilor se bazează atât pe o bună cunoaştere a tehnologiilor de construcţie cât şi pe simţul tehnic, reclamând de asemenea abilitatea inginerului de a recunoaşte defectele simple, dar şi problemele care necesită intervenţii ale experţilor şi o acţiune în consecinţă. Primul pas este acela de a aduna informaţii, pe baza observaţiilor proprii sau/şi a celor relatate de specialişti în domeniu. În acest stadiu, este important să se afle cât mai mult posibil despre cauzele care au determinat apariţia acelor defecţiuni. Al doilea pas, este acela de a relaţiona aceste informaţii cu datele existente (istoricul lucrărilor de întreţinere, planuri şi detalii de proiect etc.), urmând ca toate acestea să se transmită factorilor responsabili cu rezolvarea defecţiunilor respective. Identificarea propriu-zisă a defectelor, respectiv precizarea stării şi nivelului de deteriorare şi a cauzelor deteriorărilor constatate, se bazează pe cunoaşterea teoretică şi experimentală a mecanismelor de deteriorare şi a tipurilor şi consecinţelor deteriorărilor. Identificarea defectelor este o activitate de precizare (recunoaştere) a stării, nivelului de deteriorare şi a cauzelor fenomenelor de durabilitate şi se efectuează de personal cu experienţă în cercetarea experimentală având cunoştinţe asupra mecanismelor de deteriorare, a tipurilor şi efectelor deteriorărilor. Identificarea defectelor se efectuează de specialiştii care au executat inspectarea extinsă, în funcţie de stadiul de deteriorare constatat şi efectele asupra rezistenţei, durabilităţii, duratei de serviciu. Etapele procesului de identificare a defectelor sunt: - examinarea preliminară in situ şi a proiectului (inclusiv evaluarea chiar şi aproximativă a duratei de serviciu); 50

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat prelucrarea datelor de inspectare (inspectări); sistematizarea rezultatelor şi aprecieri asupra nivelului de încredere şi extinderii domeniului de valabilitale al datelor experimentale; - interpretarea rezultatelor - identificarea tipului şi nivelului de deteriorare; - stabilirea stării tehnice. Starea tehnică cuprinde în final aprecierea modului încare este afectată structura (integral, parţial, local) şi măsuri necesare, din care se exemplifică: - nu este afectată rezistenţa, stabilitatea, durabilitatea; - măsuri: întreţinere, reparaţii minore, de aspect; - este afectată durabilitatea unui element (îmbinare) sau a mai multor elemente; - măsuri: refacerea locală sau generală a straturilor de protecţie, a protecţiilor, eventual reducerea încărcărilor utile şi/sau permanente, măsuri de eliminare sau evitare a cauzelor deteriorărilor, eventual supravegherea specială; - este afectată rezistenţa şi/sau stabilitatea unui element, structurii sau a unor părţi din structură; - măsuri: sprijiniri provizorii (după caz) expertizare şi decizie de intervenţie, reparare, consolidare. Prevederi speciale la proiectare: - prevederea posibilităţilor de acces pentru inspectare şi întreţinere, la elementele şi îmbinările structurii; - adoptarea unor forme structurale şi secţiuni care să asigure o comportare bună la durabilitate, în special pentru elementele sau zonele greu accesibile ale structurii; - utilizarea experienţei bazate pe inspectări anterioare privind tipul şi calitatea materialelor de bază, rezolvarea detaliilor, sensibilitatea la durabilitate a concepţiei structurale; - încadrarea construcţiei în clase de importanţă corespunzătoare; - stabilirea unor prevederi speciale pentru inspectarea extinsă, specifice construcţiei date; - prevederi pentru inspectarea curentă şi obligaţiile proprietarului (administratorului). Condiţii necesare la execuţie: - realizarea detaliilor de acces pentru inspectare şi întreţinere; - furnizarea tuturor datelor privind calitatea materialelor folosite şi lucrările ascunse, care vor fi anexate la cartea construcţiei. Condiţii necesare pe perioada utilizării: - realizarea de către utilizator a inspectării curente şi a mentenanţei şi solicitarea de către aceasta a unui institut de specialitate pentru inspectarea extinsă la intervalele prevăzute în prezentul îndrumător sau specificate de proiectant. 2.1.3 Identificarea cauzelor -

Defecţiunile apar datorită unor cauze cum sunt [15]: - proiecte de slabă calitate; - execuţie de slabă calitate; - nerespectarea de către executant a detaliilor din proiect; - acţiunea asupra structurii a unor factori care nu au fost prevazuţi în proiect; - uzura. 51

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Factorii de mai sus pot acţiona separat sau în combinaţie, având ca rezultat deteriorări semnalate prin: - modificări ale compoziţiei materialelor; - modificări ale construcţiei însăşi; - modificări ale dimensiunilor, formei sau greutăţii materialelor sau a elementelor unei structuri etc. Principalii factori care determină asemenea schimbări sunt: - uzura; - încărcările aplicate construcţiei şi elementelor de construcţie; - deformaţiile impuse; - infiltraţiile; - agresiunea chimică; - agenţii biologici; - agenţii climatici (temperatura şi variaţiile ei); - incendiul; - factori de risc de tipul dezastelor naturale cum ar fi cutremurele şi inundaţiile; - impactul cu autovehicule şi alte încărcări accidentale. Defecţiunea este manifestarea atât a factorilor cât şi a cauzei şi poate fi ilustrată prin cazurile expuse mai jos: a. Proiectarea defectuoasă a fundaţiilor structurilor de poduri static nedeterminate de exemplu poate duce la tasări ale terenului de fundaţie, indicate prin fisuri/crăpături ale suprastructurii, care va fi supusă unor modificări ale formei, urmărind diagrama de momente înconvoietoare; b. Execuţia de slabă calitate poate permite infiltrarea apei şi are ca rezultat apariţia petelor specifice şi modificări în compoziţia materialelor; c. Proasta întreţinere (soluţii defectuoase şi/sau lipsa de calificare corespunzătoare a lucrătorilor care efectuează reparaţiile, calitatea slabă a materialelor sau utilizarea unor materiale nepotrivite, întârzieri în luarea deciziilor privind efecturea lucrărilor de reparaţii, lipsa fondurilor necesare, etc.) pot de asemenea să dea naştere unei serii ample de deteriorări, dintre care multe pot să fie grave. 2.1.4 Analiza metodelor de inspecţie şi a tehnicilor existente de identificare a defectelor Inspectarea structurilor existente este o activitate (un proces) prin care orice deteriorare în structură este observată şi înregistrată [17]. Ea cuprinde lucrările efectuate pentru determinarea şi aprecierea stării şi condiţiilor structurii, incluzând colectarea de informaţii care detaliază dezvoltarea şi cauza oricărei deteriorări. Se deosebesc două clase principale de inspectări: inspectarea curentă si inspectarea extinsă. Inspectarea curentă se efectuează metodic la intervale regulate (uzual 1 an) de către utilizator prin personal de specialitate, şi are în principal caracter de examinare vizuală cu utilizarea de scule şi instrumente simple. Inspectarea extinsă constă dintr-o examinare intensivă a tuturor elementelor şi îmbinărilor structurii la intervale stabilite în funcţie de importanţa construcţiei, consecinţele avarierii, severitatea acţiunilor, de către personal cu experienţă de cercetare în domeniu pentru a putea recunoaşte, selecta şi aprecia deteriorările şi a stabili cauzele acestora. Inspectarea extinsă necesită acces la toate elementele şi îmbinările structurii şi tehnici speciale de examinare. Inspectarea curentă are ca obiective: 52

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat -

-

-

obţinerea de date referitoare la „istoria” construcţiei privind proiectarea, execuţia, funcţionalitatea, reparaţii şi investigaţii anterioare etc, date ce pot fi obţinute şi de la inspectări anterioare; identificarea şi examinarea cu atenţie a zonelor „sensibile” ale structurii (supuse la solicitări mari în timpul execuţiei sau folosinţei, ca urmare a unor proceduri de execuţie sau în contact cu substanţe chimice agresive etc.) şi a zonelor în care s-au efectuat intervenţii asupra unor elemente de construcţii; depistarea şi semnalarea unor eventuale deteriorări; identificarea cauzelor unor deteriorări probabile datorate unei folosinţe necorespunzătoare a construcţiei (în ce privesc mediul, instalaţiile, utilajele, protecţiile) etc.;

La construcţii obişnuite inspectarea curentă se efectuează anual. În cazuri de acţiuni severe inspectarea curentă se poate efectua de două ori pe an. Inspectarea curentă se efectuează de către administrator prin personal de specialitate pe baza unei liste de examinare. Inspectarea curentă se efectuează cu utilizarea de instrumente şi unelte obişnuite, folosind următoarele metode: - examinarea vizuală, cu necesitatea creării unor condiţii de acces corespunzătoare;

-

examinarea vizuală poate fi făcută cu ochiul liber sau cu instrumente optice precum şi prin folosirea unor unelte adiţionale simple; efectuarea de fotografii (recomandabil a tuturor elementelor structurale, nu numai a celor degradate pentru a se urmări evoluţia întregii structuri); testări simple, după caz, pentru determinarea rezistenţei betonului (metoda indicelui de recul folosind sclerometru) sau determinarea alcalinităţii betonului prin stropire în spărtura proaspătă cu soluţie de fenolftaleină.

Inspectarea se finalizează prin consemnarea rezultatelor într-un raport scris cu specificarea măsurilor de întreţinere şi reparaţii curente. Raportul se păstrează la cartea construcţiei. În cazul în care apar deteriorări semnificative, utilizatorul va solicita efectuarea inspectării extinse unui institut de specialitate. Inspectarea extinsă are ca obiectiv o examinare minuţioasă şi mult mai intensivă a tuturor elementelor şi îmbinărilor structurii, inclusiv a zonelor reparate sau consolidate şi necesită posibilităţi speciale de acces, uneori tehnici de examinare la distanţă. Suplimentar faţă de lista de examinare, pentru inspectarea curentă se iau în considerare instrucţiuni speciale aplicabile structurii examinate, stabilite de specialistul care efectuează inspectarea extinsă în funcţie de tipurile şi efectele deteriorărilor. Inspectarea extinsă se efectuează la intervale stabilite în funcţie de importanţa construcţiei, consecinţele avariei, severitatea acţiunilor conf. tabelului 1, sau în cazuri de circumstanţe neuzuale ca: - deteriorări semnificative reliefate de inspectarea curentă; - după evenimente excepţionale cu repercusiuni negative asupra construcţiilor (cutremur, -

foc, inundaţii, impact); la schimbarea destinaţiei clădirii.

Tabel 4 Intervale de timp recomandate între inspectările extinse succesive Destinaţii Intervale între inspectările extinse succesive Locuinţe, birouri, etc. 10 ani Clădiri industriale 5-10 ani Poduri pentru drumuri 6 ani

53

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Poduri autostrăzi, şosele 4 ani Poduri cale ferată 2 ani Clădiri care acoperă aglomerări 3-5 ani de oameni Inspectarea extinsă se efectuează de specialişti cu experienţă în domeniul cercetării experimentale a elementelor şi structurilor din beton armat şi beton precomprimat, utilizând în mod orientativ lista anexată privind tipurile şi efectele deteriorărilor şi lista de examinare. În inspectarea extinsă se utilizează instrumente, echipamente şi metode avansate de încercare nedistructivă şi parţial distructivă care necesită specializare şi un nivel ridicat de cunoştinţe inginereşti şi de experienţă. Specialistul trebuie să aibă o înţelegere completă a tuturor testelor şi o siguranţă asupra rezultatelor obţinute. În general este recomandabil folosirea mai multor tehnici experimentale care să se completeze reciproc. Inspectarea extinsă se încheie cu un raport scris în care se cuprind ca poziţii separate identificarea privind tipul de deteriorări, efectele deteriorărilor, cât şi cauzele de deteriorare, precum şi măsurile necesare. 2.1.5 Metode de inspecţie şi tehnici de testare utilizate pentru identificarea deteriorărilor Metodele şi aparatura pentru inspectare trebuie să fie selectate în funcţie de clasa de inspectare, de tipurile şi de extinderea deteriorărilor. Precizia şi domeniul de aplicare al instrumentelor şi metodelor trebuie să fie asigurată. Instrumente şi unelte curente: a) cretă, repere, clame; b) ruletă de măsură, metru pliant, şubler, sondă, spion, calibru cu vopsea; c) dreptar, nivelă, fir cu plumb, raportor; d) termometru; e) oglindă de inspectare, binoclu, lupă, foto, blitz, microscop de fisuri; f) cuţit, perie de sârmă, răzuitoare, târnăcop, lopată; g) şurubelniţă, patent, ciocan, cheie de torsiune. Metode avansate de încercare nedistructivă şi parţial distructivă [14]: a) verificarea durităţii (sclerometru): - aprecierea rezistenţei betonului. b) ultrasunete: - aprecierea omogenităţii betonului; - localizarea defectelor posibile (inclusiv fisuri); - determinarea modulului de elasticitate dinamică; - aprecierea rezistenţei betonului. c) detector magnetic (pahometru): - măsurarea acoperirii cu beton; - detectarea barelor de armătură; - determinarea dimensiunii şi direcţiei barelor. d) tehnici de perturbare a câmpului magnetic sau de penetrare a substanţelor colorante: - detectarea şi definirea fisurilor. e) radiografii (raze x sau y): - definire fisuri; 54

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat determinarea omogenităţii betonului şi a prezenţei fisurilor; verificarea poziţiei şi stării armăturilor pretensionate şi nepretensionate (erori de poziţie, deformaţii nenormale, ruperi, coroziune, lipsa aderenţei); - verificarea calităţii injectării; - determinarea densităţii aproximative a betonului. f) măsurători de potenţial electric: - existenţa coroziunii pe armătură. g) măsurători magnetice inductive: - detectarea ruperilor în armătură, verificarea coroziunii şi a deteriorării armăturilor. h) tehnică de căutare (spionare) acustică, în care sunetele sunt înregistrate: - detectarea ruperilor în fascicule, cabluri, sîrme, bare, toroane pretensionate. i) inspecţie endoscopică: - examinarea unor cavităţi inaccesibile (teci neinjectate). j) instrumente şi tehnici nautice: - examinarea structurilor sub apă. k) determinarea rezistenţei la întindere a betonului prin încercarea de smulgere la suprafaţă; l) instrumente şi aparatură pentru măsurat deplasări; m) traductori şi instrumente mecanice şi mecano-optice pentru măsurarea deformaţiilor; n) tehnici de măsurare electrică pentru aprecierea proprietăţilor dinamice: - frecvenţe, amplitudini o) doze şi dispozitive pentru măsurarea forţelor şi presiunilor; p) încercări pe carote: - rezistenţa betonului. q) încercări adiţionale pe beton: - porozitate; - omogenitate; - conţinut de aer; - rezistenţa la îngheţ-dezgheţ; - tipul şi granulozitatea agregatelor; - conţinutul de ciment; - adâncime de carbonatare; - evidenţierea posibilă a atacului chimic; - prezenţa clorurilor şi concentraţiei lor; - prezenţa sulfaţilor şi concentraţiei lor; - poluarea organică în agregate şi apă; - valori pH. 2.1.6 Evaluarea întinderii defectelor -

Există trei criterii pentru evaluarea întinderii defectelor: - extinderea defectelor corelată cu un nivel acceptabil sau inacceptabil de severitate în condiţiile existente de mediu; - extinderea defectelor în relaţie cu eficienţa aspectelor de funcţionalitate; - extinderea defectelor funcţie de rezervele structurale sau riscul iminent al colapsului.

55

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Aceste evaluări se fac pe baza analizei datelor culese cu ocazia inspecţiilor, bazelor de date, calculelor de rezistenţă şi au în vedere diferitele aspecte ale deteriorării [12]: - pierderea ariei de armătură medie exprimată procentual; - pierderea rezistenţei datorită degradării armăturii; - pierderea aderenţei oţel-beton; - pierderea rezistenţei datorită porozităţii şi calităţii slabe a betonului; - reducerea rigidităţii la încovoiere datorită fisurilor din zona întinsă datorită supraîncărcărilor; - reducerea secţiunii şi rezistenţei betonului datorită atacului sulfaţilor; - deschiderea fisurilor. 2.1.7 Fezabilitatea reparaţiei Fezabilitatea reparaţiei depinde de decizia luată pe baza informaţiilor asupra cauzelor deteriorării, mecanismelor şi întinderii defectelor, dacă o anume reparaţie este posibilă şi viabilă din punct de vedere economic. 2.2 Principii de bază pentru inspecţia vizuală a podurilor, tehnici utilizate, monitorizarea durabilităţii şi rezultatele determinării stării tehnice prin inspecţii 2.2.1 Principii de bază pentru inspecţia vizuală a podurilor Aceste principii ţin de defectele posibile, de existenţa unor fişe de defecte tipizate, de existenţa unor scheme sau liste orientative de examinare, funcţie de tipul inspecţiei care urmează să se realizeze. Două astfel de liste pot fi: - lista orientativă de examinare a elementelor şi structurilor din beton armat şi beton precomprimat în cadrul inspectării curente: Tabel 5 Conţinut Întreprinderea/profilul întreprinderii/secţia Construcţia/încadrare în planul general/identificare Număr proiect Proiectant/Institut de proiectare Structura de rezistenţă Condiţii specifice de funcţionare a instalaţiilor, utilajelor (dacă e cazul) Condiţii de mediu/umiditate relativă, temperatură, natura şi concentraţia agenţilor corozivi în stare gazoasă, lichidă sau solidă Protecţii propuse Eventuale specificaţii asupra intervalelor inspectărilor Executantul (constructorul) Anul începerii şi terminării construcţiei Sistemul de protecţii efectiv aplicat Condiţii de mediu Acţiuni mecanice accidentale, avarii, înlocuiri de utilaje Fisuri, deteriorări Reparaţii/consolidări cu specificarea şi

Tipuri de date Date referitoare la obiectul analizat

Date de proiectare

Date de execuţie a structurii Date referitoare la modificările survenite pe parcurs

56

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Tipuri de date Date obţinute cu ocazia inspectării curente în ce privesc:

Localizarea zonelor/elementelor/secţiunilor sensibile ce trebuie avute în vedere la inspectarea viitoare Recomandări

-

Conţinut localizarea elementelor Protecţii Starea betonului (prin observare sau determinată cu metode simple, a indicilor de recul cu ajutorul sclerometrului) Reducerea alcalinităţii (tratare în spărtura proaspătă a betonului cu soluţie de fenolftaleină) Semnalarea coroziunii armăturii (eventual determinarea reducerii secţiunii) Prezenţa substanţelor organice (examinare vizuală) Starea de fisurare Localizarea elementului/secţiunii fisurate (schiţă) Deschiderea şi poziţia fisurii Fisuri normale Alte tipuri de fisuri Deformaţii, deplasări ale unor elemente Defecte la îmbinări Deteriorări grave, ruperi, distrugeri ale unor elemente Alte tipuri de deteriorări (inclusiv prin coroziune)

Reparaţii locale, refaceri, protecţii în cazul deteriorărilor semnificative, solicitarea efectuării inspectării extinse de către un institut de specialitate

lista orientativă de examinare şi testare a elementelor şi structurilor din beton armat şi beton precomprimat în cadrul inspectării extinse: Tabel 6

Tipuri de date Date referitoare la obiectivul analizat Date de proiectare

Conţinut Întreprinderea/profilul întreprinderii/secţia Construcţia/încadrare în planul general/identificare Număr proiect Proiectant/Institut de Proiectare Structura de rezistenţă Încărcări utile pe planşeu Calitatea betonului Calitatea armăturii Condiţii specifice de funcţionare a instalaţiilor, utilajelor (dacă c cazul) Condiţii de mediu (umiditate relativă, temperatură, natura şi concentraţia agenţilor corozivi in stare gazoasă, lichidă sau solidă) Protecţii propuse 57

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Tipuri de date Date de execuţie a structurii

Date referitoare la modificările survenite pe parcurs

Date obţinute cu ocazia inspectării în ce privesc

Conţinut Eventuale specificaţii asupra intervalelor inspectărilor Executantul (constructorul) Anul începerii şi terminării construcţiei Date cronologice referitoare la turnare, montare, control tehnic de calitate Caracteristicile materialelor rezultate din încercările de laborator ale executantului (rezistenţa betonului, tipul şi rezistenţa armăturii etc.) Sistemul de protecţii efectiv aplicat Condiţii de mediu Acţiuni mecanice accidentale, avarii, înlocuiri de utilaje Fisuri, deteriorări Reparaţii/consolidări cu specificarea şi localizarea elementelor Protecţii Verificarea dimensiunilor elementelor structurale în special a secţiunilor Rezistenţa betonului (metode nedistructive combinate, indici de recul, viteza ultrasunetelor inclusiv extragere de carote) Depistarea golurilor sau defectelor ascunse din beton (de exemplu cu ultrasunete) Determinarea grosimii stratului de acoperire eventual verificarea calităţii şi cantităţii armăturii (metode electromagnetice) Reducerea alcalinităţii betonului, determinarea adîncimii de carbo-natare folosind metode experimentale (teste chimice insitu sau de laborator) Concentraţia de agenţi chimici în beton (teste chimice de laborator) Determinarea stării de corodare a armăturii (măsurarea reducerii de secţiune) Determinarea experimentală a stării armăturii (măsurarea potenţialului electric) Prezenţa substanţelor organice (examinare vizuală şi teste chimice de laborator) Starea de fisurare Localizarea elementului/secţiunii fisurate Deschiderea şi poziţia fisurii Fisuri normale Alte tipuri de fisuri Deformaţii, deplasări anormale Defecte ale îmbinărilor Deteriorări grave, ruperi, distrugeri ale unor elemente Alte tipuri de deteriorări (inclusiv prin coroziune) Alte date necesare identificării stării de deteriorare a construcţiei sau elementelor componente

Date referitoare la situaţia actuală a încărcărilor Date referitoare la condiţiile 58

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Conţinut

Tipuri de date actuale de mediu Localizarea unor zone/elemente/secţiuni sensibile ce trebuie avute în vedere la inspectările curente viitoare 2.2.1.1 Pregătirea inspecţiei

Pregătirea şi planificarea inspecţiei asigură eficienţa şi eficacitatea acesteia. Planul de inspecţie constă în revederea datelor din bazele de date existente pentru atenţia sporită asupra aspectelor delicate constatate anterior: - date referitoare la obiectivul analizat; - date de proiectare; - date de execuţie a structurii; - date referitoare la modificările survenite pe parcurs; - date referitoare la situaţia actuală a încărcărilor; - date referitoare la condiţiile actuale de mediu. 2.2.1.2 Tipuri de inspecţii Efectuarea unui tip de inspecţie anume este indicată de vârstă, stare şi funcţionalitatea structurii. Astfel se pot identifica patru tipuri de inspecţie a podurilor: - inspecţia iniţială sau de stare zero; - inspecţia curentă; - inspecţia detaliată; - inspecţia specială. Inspecţiile la podurile rutiere în România se fac conform: - „Normativului privind comportarea în timp a construcţiilor, indicativ P 130-1999”; - „Instrucţiunile pentru stabilirea stării tehnice a unui pod, indicativ AND 522-2006”; - „Manualului pentru identificarea degradărilor aparente la podurile rutiere şi indicarea metodelor de remediere, indicativ AND 534-98”; - „Ghidului pentru inspectare şi diagnosticare privind durabilitatea construcţiilor din beton armat şi precomprimat, indicativ C 244-1993”; - „Ghidului privind urmărirea comportării în exploatare a construcţiilor situate în medii agresive, indicativ GM 017-2003”; - „Metodologiei privind programul de urmărire în timp a comportării construcţiilor din punct de vedere al cerinţelor funcţionale, indicativ MP 031-2003”. 2.2.1.3 Siguranţa Siguranţa este un factor important pe teren, fiecare inspector fiind expus diferitelor pericole inerente unei astfel de activităţi. De aceea trebuie să se respecte la inspecţii toate normele de protecţia muncii conform legislaţiei în vigoare. Important este ca membrii echipei să se avertizeze referitor la problemele observate, să existe o colaborare armonioasă cu participanţii la trafic, locaţia să fie semnalizată corecpunzător unei inspecţii. 2.2.1.4 Evaluarea in situ a structurilor de poduri din beton 2.2.1.4.1 Suprastructura Aceasta constă în verificări asupra stării grinzilor, dalelor şi plăcilor astfel [16]:

59

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Fig.9. Verificarea grinzilor 2.2.1.4.2 Infrastructura Aceasta constă în verificări asupra stării fundaţiilor directe şi indirecte, a culeelor, aripilor şi pilelor:

Fig. 10 Verificarea culeei

60

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat

Fig.11. Verificarea pilei 2.2.1.4.3 Aparate de reazem Aceasta constă în verificări asupra stării elementelor aparatului de reazem funcţie de tipul acestuia:

Fig.12. Verificarea unui aparat de rezem elastometric

Fig.13. Verificarea aparatelor de reazem tip rulouri metalice

61

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

2.2.1.4.4 Rosturi de dilataţie Aceasta constă în verificări asupra stării elementelor aparatului de reazem funcţie de tipul acestuia:

Fig.14. Verificarea rosturilor de dilataţie 2.2.1.5 Controlul calităţii Controlul calităţii este un element vital al oricărei construcţii, erorile de construcţie având efecte majore asupra structurii pe durata sa de viaţă. De aceea trebuie să se verifice că structura a corespunde planurilor de proiectare. Defectele de construcţie trebuie detectate prin controlul calităţii la toate nivelurile, de la materii prime la elemente finite. 2.2.2 Evaluarea întinderii deteriorărilor în România 2.2.2.1 Cauzele deteriorărilor betonului Cauzele deteriorărilor sunt favorizate adesea de deficienţele calitative ale betonului şi sunt determinate de regulă de condiţiile ambientale la care este expusă structura. Cauzele deteriorărilor betonului se pot împărţi în următoarele grupe: a. Cauze chimice i. Agresiunea chimică de carbonatare a betonului Gravitatea acestui fenomen este legată de calitatea betonului, de grosimea stratului de beton care acoperă armatura şi de gradul de compactare al betonului. La betoanele incorect dozate, cu un raport mare de apă/ciment, rezistenţa la carbonatare este cu atât mai scazută cu cât betonul este mai permeabil. Bioxidul de carbon prezent în aer, respectiv apă reacţionează cu componenţii alcalini din beton, formând carbonatul de calciu. Fenomenul de carbonatare determină o reducere a pH-ului betonului de 13 la 8,5-9, valori care sunt sub pragul necesar asigurării condiţiilor de pasivitate a armăturilor. Ca o consecinţă logică, armăturile încep să oxideze, formează rugina care expandează şi creează tensiuni superioare rezistenţei la rupere a betonului. Astfel stratul de beton care proteja armătura se desprinde, expunând-o direct la coroziune prin ruginire. ii. Agresiunea chimică a sărurilor de clor sau de sulf Ionii de clor, prezenţi în sărurile folosite iarna pentru dezgheţ penetrează betonul. Substanţele întâlnite în aceste procese sunt clorura de sodiu (NaCl) şi clorura de calciu (CaCl 2). Efectul clorurilor este coroziv asupra betonului dar ajungând la interior, de la o anumită concentraţie, determină coroziunea electro-chimică a armăturilor având ca rezultat producerea oxidului de fier şi clorura ferică. Agresivitatea clorurilor se manifestă divers în funcţie de tipul de săruri. Astfel clorura de sodiu reacţionează cu agregatele reactive din beton (reacţie alcaliiagregate) în timp ce clorura de calciu reacţionează cu pasta de ciment. În mediul marin, pe terenuri argiloase cu conţinut mare de pirită sau în cazul apelor reziduale, agresivitatea este de natură sulfatică. Atacul coroziv asupra betonului este datorat substanţelor acide cu pH scăzut, sulfaţi care produc hidrogen sulfurat sau acid sulfuric, care se manifestă prin deteriorarea şi exfolierea stratului de beton. b. Cauze fizice i. Agresiunea ciclurilor de îngheţ/dezgheţ Apa se infiltrează prin porii betonului în interiorul lui şi în prezenţa îngheţului, prin modificarea volumului apei, determină mari presiuni care provoacă fisuri şi crăpături ale betonului. Alternanţa ciclurilor de îngheţ-dezgheţ accelerează fenomenul de degradare, care este 62

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat cu atât mai grav cu cât betonul este mai poros, stratul de acoperire cu beton peste armătură este mai redus şi cu cât calitatea betonului este mai slabă. ii. Agresiuni cauzate de incendii Structurile sunt supuse în acest caz la eforturi care uneori pot determina colapsul. Stratul de beton care acoperă şi protejază armăturile poate rezista până la temperatura de +650 oC. Armăturile pot rezista până la temperaturi de +500oC. La structurile de beton armat supuse incendiilor, apare fenomenul de dilatare a armăturilor care este mai mare decât coeficientul de dilatare a betonului şi care generează tensiuni ce provoacă fisuri şi distrugeri ale structurii, precum şi desprinderea completă a armăturii de beton. În funcţie de gravitatea cu care se manifestă un astfel de incendiu, cele două materiale pot să nu mai conlucreze şi astfel se produce colapsul structurii din beton. iii. Agresiuni cauzate de contracţii Variaţia umidităţii relative a mediului determină modificări dimensionale ale structurilor din beton. Aceste modificări determină apariţia unor tensiuni care se manifestă prin apariţia de fisuri. Acestea pot fi de două tipuri: - fisuri datorate contracţiei plastice a betonului proaspăt; - fisuri datorate contracţiei higrometrice a betonului întărit. În ambele cazuri fisurile apar ca urmare a evaporării apei din beton în ambient. c. Cauze mecanice i. Agresiunea provocată prin abraziune Se manifestă prin distrugerea stratului superior al betonului datorită pulberilor de materiale mai dure decât betonul. ii. Agresiunea provocată prin eroziune Se manifestă prin uzura suprafeţei betonului datorită curgerii apei care conţine materiale antrenate de apă. Eroziunea depinde de viteza apei, de geometria suprafeţei din beton şi de calitatea betonului. iii. Agresiunea provocată de apă prin smulgerea betonului Se manifestă prin distrugerea suprafeţei betonului datorită curgerii apei cu viteză mare. Fenomenul apare în canale unde viteza apei depăşeşte viteza de 12 m/sec, iar suprafaţa betonului nu este netedă şi compactă. Din cauza diferenţei de presiune, apa în curgere crează efectul de sucţiune sau smulgere. iv. Agresiunea provocată prin suprasarcini şi impact Solicitările de supragreutate neprevăzute în faza de proiectare sau şocurile mecanice accidentale sau ciclice pot genera în multe cazuri leziuni grave ale structurii de beton.

63

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

CAUZELE DETERIORĂRII BETONULUI CAUZE CHIMICE

CAUZE FIZICE

CARBONATAREA SĂRURI DE CLOR SAU DE SULF

CAUZE MECANICE

CICLURI DE ÎNGHEŢ/DEZGHEŢ INCENDII

CONTRACŢII PLASTICE ŞI HIGROMETRICE

ABRAZIUNE EROZIUNE DATORATĂ APEI SMULGERE

SUPRASARCINI ŞI IMPACT Fig.15. Diagrama cauzelor deteriorării betonului 2.2.2.2 Analiza simptomelor deteriorărilor majore Starea podurilor este inclusă în sistemul de management al podurilor şi este realizată pe baza tuturor inspecţiilor realizate începând cu anul 2001 şi corespund unei clasificări astfel: - stare tehnică foarte bună; - stare tehnică bună; - stare tehnică corespunzătoare; - stare tehnică necorespunzătoare; - stare tehnică critică.

Fig. 16 Graficul stării tehnice a podurilor din România [Sursa: baza de date BMS a C.N.A.D.N.] Se observă că reţeaua de poduri din România este una îmbătrânită şi duce o lipsă acută de lucrări de întreţinere. 2.3 Reprezentarea deteriorărilor betonului în România 2.3.1 Manifestarea deteriorării betonului

64

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Un prim punct ce trebuie specificat este clasificarea deteriorărilor betonului care se poate face în funcţie de mai multe criterii ce iau în considerare natura deteriorării, locaţia, tipul încărcărilor, etc. În funcţie de natura deteriorării betonului degradările structurilor de poduri pot fi clasificate după cum urmează: 1) deteriorare chimică: - natura chimică a cimentului conduce la deteriorare; - natura fizică a betonului conduce la deteriorare; - reacţia alcaliilor; - atacul electrolitic; - atacul fungiilor. 2) deteriorare mecanică: - contracţia din tasare; - diferenţe termice; - diferenţe de umiditate; - eforturi interne; - gradientul hidraulic; - îngheţ-dezgheţul; - abraziunea, eroziunea; - oboseala; - loviturile valurilor. Conform locului de pe structura podului unde apare degradarea clasificarea defectelor se poate face astfel: a) Fundaţii: - deplasările neaşteptate de genul cedărilor, tasărilor sunt cauza deteriorării fundaţiilor şi a celei mai mari părţi a structurii. b) Infrastructuri: - deteriorări ale culeelor şi aripilor; - deteriorarea aparatelor de reazem. c) Suprastructură: - creşterea deformaţiilor, a vibraţiilor; - deteriorarea accidentală; - deteriorarea chimică; - fisuri; - suprafeţe orizontale expuse circulaţiei; - coroziunea armăturilor; - infiltraţii; - carbonatare; - beton poros şi permeabil; - eroziunea suprafeţei tablierului; - deformaţii. În funcţie de tipul încărcărilor care produc deteriorări ale betonului din structurile de pod pot fi: a) încărcări statice - uniform distribuite - încărcări concentrate 65

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Nr. crt. poz. catalog

b) încărcări dinamice - convoaie. 2.3.2 Defecte ale podurilor din beton şi cauzele apariţiei acestora Sunt o varietate de defecte ce pot apărea la podurile din beton şi anume [12]: - fisuri; - desprinderi ale betonului; - exfolieri; - dislocări ale betonului; - contaminarea cu cloruri; - faianţări; - împuşcări ale betonului; - uzură; - deteriorări datorită coliziunii; - eroziune; - supraîncărcare; - coroziunea armăturilor; - deteriorarea betonului precomprimat. Defectele şi degradările podurilor rutiere sunt date în tabelul 7 şi sunt incluse în „Instrucţiunile pentru stabilirea stării tehnice a unui pod, indicativ AND 522-2006”, iar modalitatea de identificare şi metodele de remediere sunt descrise pe larg în „Manualul pentru identificarea degradărilor aparente la podurile rutiere şi indicarea metodelor de remediere, indicativ AND 534-98”. Tabel 7 Defectele şi degradările podurilor rutiere conform normativului AND 522/2006

2 3 4

5 6 7 8 9 10 11 12 13

Denumirea defectului Alinierea în plan rampa-pod necorespunzătoare, lăţime insuficientă a rambleului, acces dificil pe trotuarul podului, poziţia incorectă a sferturilor de con Amplasarea incorectă a gurilor de scurgere, lipsa grătarelor şi/sau a tuburilor de prelungire, guri de scurgere înfundate Aparate de reazem înglobate în praf şi murdărie, nefuncţionarea corespunzătoare a acestora. Blocarea aparatelor de reazem şi/sau împiedicarea deformaţiilor din temperatură şi contracţie ca urmare a deplasării infrastructurilor Aripi sau sferturi de con afuiate Aripi deplasate faţă de poziţia iniţială sau pierderea formei sferturilor de con Armături fără strat de acoperire Beton cu aspect friabil şi/sau zone din beton exfoliat Beton degradat prin carbonatare, apariţia de stalactite şi/sau draperii Beton degradat cu reducerea secţiunii elementului Bolţi cu degradări avansate (crăpături, apariţia de striviri) Calea pe pod sau pe trotuare este degradată (suprafaţă cu ciupituri, poroasă, încreţită) Coroziunea armăturii, pete de rugină şi/sau fisuri sau crăpături orientate pe direcţia acesteia Coroziunea avansată a stâlpului metalic al parapetului în zona de contact cu betonul, fixarea necorespunzătoare a parapetului de siguranţă şi/sau număr 66

Nr. crt. poz. catalog

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat

16

17

19 20 21 22

23

24

25 28 29

30 31 32 33 35 36 37

Denumirea defectului insuficient de şuruburi de înădire Cumularea la un element al structurii a mai multor degradări (coroziunea betonului şi a armăturii, exfoliere, fisuri, crăpături, striviri) care se manifestă prin modificarea formei elementului şi a proprietăţilor fizico-mecanice ale materialelor Defecte de suprafaţă ale feţei văzute (culoare neuniformă, pete negre, impurităţi, pete de rugină, aspect prăfuit, imperfecţiuni geometrice, aspect macroporos, agregate la suprafaţă) Deformaţii mari (săgeţi) ale suprastructurii din beton armat sau beton precomprimat Degradarea (betonului şi/sau coroziunea armăturii) parapetului, dislocarea stâlpului de prindere a parapetului, lipsa rostului în parapet Degradarea sau dislocarea bordurilor Lipsa sau distrugerea plăcilor de acoperire a golurilor din trotuare Degradări ale malurilor şi modificări de albie: - ruperea malurilor, modificarea în plan a traseului cursului apei; - depuneri de material solid, prezenţa unor obstacole; vegetaţie în albie Degradarea (subspălarea, deformarea) sau distrugerea parţială sau totală a luctrărilor de: - apărare; - dirijare; - praguri Denivelări ale căii pe pod, care favorizează sporirea efectului dinamic - văluriri, refulări, făgaşe; - praguri, gropi Deplasări ale infrastructurii faţă de poziţia iniţială (rotiri, deplasări pe verticală, lunecări etc.) produse de afuieri, tasări sau împingerea pământului Detaşarea timpanului de boltă pe anumite zone Deteriorarea aparatelor de reazem din neopren fretat, corodarea aparatelor de reazem metalice Ruperea tacheţilor, distrugerea plăcilor de plumb sau metalice, fisuri, armături corodate în penduli Dezaxări între fundaţie şi diferite elemente ale elevaţiei Masca chesonului nedemolată care influenţează defavorabil scurgerea apelor Distrugerea consolei trotuarului Distrugerea suprastructurii (elemente rupte) Dislocarea unei margini din bancheta cuzineţilor Amenajarea necorespunzătoare a acesteia Eroziunea betonului, prezenţa unor zone pe suprafaţa elementului în care agregatele nu sunt înglobate în pasta de ciment Fisuri din contracţie (neorientate, scurte, superficiale), faianţarea betonului Fisurile se referă numai la beton nu şi la mortar sau tencuială Fisuri şi/sau crăpături ale betonului: > 1 mm - longitudinale: > 0.2 mm < 0.2 mm - transversale: > 0.2 mm < 0.2 mm - înclinate: > 0.2 mm < 0.2 mm 67

Nr. crt. poz. catalog

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

38 42 43 44 46 47 48 50 51

52 53

54 55

57 58 59 60 61

63 65 66 67

Denumirea defectului Fisuri transversale sau longitudinale precum şi între timpane şi zidul întors la podurile boltite Fisuri sau crăpături în îmbrăcăminte (asfaltică sau din beton de ciment), faianţarea sau exfolierea acesteia Parapet cu geometrie generală necorespunzătoare în plan vertical şi/sau orizontal, sistem de protecţie degradat (mătuit, puncte de rugină, exfolieri etc.) Înclinarea pendulilor sau rotirea rulourilor neconcordante cu temperatura ambiantă Infiltraţii, eflorescenţe la podurile din beton cauzate în majoritatea cazurilor de lipsa sau deteriorarea hidroizolaţiei Neasigurarea pantei de scurgere a apelor pe pod Lipsa lucrărilor de apărare maluri şi/sau pentru dirijare a apelor sau necorelarea acestora cu ale unor construcţii din apropierea podului (poduri CF, canale etc.) Lipsa sau degradarea parapetului de siguranţă şi/sau a unor elemente din parapetul podului Lipsa sau degradarea dispozitivului de acoperire a rostului, a dispozitivelor de colectare şi evacuare a apei, a elementelor de etanşare, infiltraţii în zona rostului Lipsa sau degradarea etanşării dintre îmbrăcăminte şi celelalte elemente ale căii (borduri, guri de scurgere, parapete, rosturi etc.) Prezenţa apei sau a altor materiale în golurile de sub trotuar Lipsa sau ieşirea din funcţiune a dispozitivelor de protecţie la acţiuni seismice Lipsa sau degradarea lucrărilor de protecţie a taluzurilor, scărilor de acces, casiurilor, şanţurilor pereate de la piciorul taluzurilor, racordare defectuoasă casiu cu bordura de pe culee Modificarea exagerată a formei şi proprietăţilor fizico-mecanice ale betonului Modificări ale regimului hidraulic, coborârea etiajului în zona podului, adâncirea talvegului şi afuierea infrastructurilor h = coborâre talveg pt. C4 h = afuiere locală (inclusiv coborâre de talveg) pt. C3 Neprotejarea ancorajelor fascicolelor la elementele precomprimate Infiltraţii de-a lungul armăturii pretensionate Pozitia incorectă a elementelor componente ale aparatelor de reazem Prezenţa vegetaţiei pe elementele infrastructurii Prezenţa vegetaţiei pe elementele suprastructurii Rampe de acces degradate: - denivelări şi degradări ale căii; - tasări mari ale terasamentelor, alunecări laterale; - tasări mari cauzate de deteriorarea plăcii de racordare Rosturi decolmatate (în cazul îmbrăcăminţilor din pavele sau din beton de ciment) uzura pavelelor (rotunjire, şlefuire) sau a îmbrăcăminţii din beton de ciment Dispozitive de acoperire a rosturilor de dilataţie grav deteriorate, blocarea deplasării din zona rostului Dispozitive de acoperire a rosturilor necorespunzătoare, cu elemente de fixare slăbite, denivelate în plan orizontal şi/sau vertical Segregarea betonului, cuiburi de pietriş, caverne 68

Nr. crt. poz. catalog

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat

68 69 70 71

Denumirea defectului Solidarizări necorespunzătoare între elementele prefabricate (infiltraţii, fisuri, rosturi matate necorespunzător) Spaţiul liber sub pod şi/sau debuşeu insuficient, amplasarea necorespunzătoare a instalaţiilor suspendate pe pod, lipsa contraşinelor la pasajele superioare Torsionarea elementelor structurale, neplaneitatea acestora sau elemente insuficiente de solidarizare Uzura zidăriei sau betonului

Deşi la o primă parcurgere a listei există impresia unei liste exhaustive nu este deloc aşa, experienţa inspecţiilor a demonstrat necesitatea introducerii unor defecte noi sau rearanjarea celor vechi, în special pentru beton şi armături. Din tabelul următor se observă că cele mai vitregite au fost fisurile în descrieri. Tabel 8 Analiza defectelor din normativul AND 522/2006 Nr. Denumirea defectului actual catalog 17 Defecte de suprafaţă ale feţei văzute: culoare neuniformă pete negre impurităţi pete de rugină aspect prăfuit imperfecţiuni geometrice aspect macroporos agregate la suprafaţă 6 Armături fără strat de acoperire 7 Beton cu aspect friabil Beton exfoliat

8

9

-

Beton degradat prin carbonatare Apariţia de stalactite Draperii Beton degradat prin coroziune cu reducerea secţiunii elementului Coroziunea armăturii pete de rugină fisuri sau crăpături orientate pe

Propunere Defecte de suprafaţă ale feţei văzute culoare neuniformă pete negre aspect macroporos, permeabil Beton cu aspect friabil datorită reacţiei alcalii-agregate Beton exfoliat Desprinderea betonului exfoliat Împuşcarea betonului Infiltraţii la podurile din beton cauzate în majoritatea cazurilor de lipsa sau deteriorarea hidroizolaţiei sau a rosturilor de dilataţie Eflorescenţe Carbonatarea betonului Apariţia de stalactite Draperii Aspect prăfuit Beton degradat prin coroziune cu reducerea secţiunii elementului Coroziunea armăturii pete de rugină 69

Ce descrie rubrica efecte efect efect

efect+cauză efect+cauză efect efect efect cauză

efect efect efect efect efect efect efect efect efect

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Nr. catalog 35

36

Denumirea defectului actual direcţia acesteia Eroziunea betonului prezenţa unor zone pe suprafaţa elementului în care agregatele nu sunt înglobate în pasta de ciment Fisuri din contracţie (neorientate, scurte, superficiale) Faianţarea betonului

37

Fisuri şi/sau crăpături ale betonului: > 1 mm Fisuri longitudinale: > 0.2 mm < 0.2 mm Fisuri transversale: > 0.2 mm < 0.2 mm Fisuri înclinate: > 0.2 mm < 0.2 mm Fisuri transversale sau longitudinale precum şi între timpane şi zidul întors la podurile boltite -

Propunere

Eroziunea betonului

Ce descrie rubrica efect

-

Fisuri din contracţie (neorientate, scurte, superficiale) Faianţarea betonului Fisuri şi/sau crăpături ale betonului: > 1 mm Fisuri longitudinale: > 0.2 mm < 0.2 mm Fisuri din încovoiere Fisuri din forfecare Fisuri transversale sau longitudinale precum şi între timpane şi zidul întors la podurile boltite

efect+cauză efect efect efect efect+cauză efect+cauză efect

Fisuri din torsiune

efect+cauză

-

Fisuri din tasare plastică

efect+cauză

-

Fisuri din contracţie plastică

efect+cauză

-

Fisuri din contracţie termică timpurie sau târzie (fisuri datorate tensiunilor termice) Fisuri sau crăpături orientate pe direcţia armăturii corodate Fisuri în formă de fagure

efect+cauză

-

Reţele de fisuri (multiple, aleatoare)

-

Fisuri din tasare diferenţială a infrastructurilor Fisuri datorate vegetaţiei mediului înconjurător Fisuri datorate suprasarcinilor, suprasarcini ce conduc la deflexiuni şi deformaţii ale elementelor însoţite de fisuri Fisuri datorate suprasarcinilor excesive aplicate repetitiv ce

-

-

70

efect+cauză efect efect efect+cauză efect+cauză efect+cauză

efect+cauză

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Nr. catalog

Denumirea defectului actual

Propunere

Ce descrie rubrica

conduc la oboseala betonului -

-

44

54

67

Infiltraţii la podurile din beton cauzate în majoritatea cazurilor de lipsa sau deteriorarea hidroizolaţiei Eflorescenţe Modificarea exagerată a formei şi proprietăţilor fizico-mecanice ale betonului Segregarea betonului, cuiburi de pietriş, caverne -

71 16

nou nou

Uzura betonului Cumularea la un element al structurii a mai multor degradări (coroziunea betonului şi a armăturii, exfoliere, fisuri, crăpături, striviri) care se manifestă prin modificarea formei elementului şi a proprietăţilor fizico-mecanice ale materialelor -

Fisuri datorate atacului clorurilor/sărurilor pentru deszăpezire Fisuri din îngheţ-dezgheţ repetat (în apropierea muchiilor, rosturilor, etc.) Fisuri datorate reacţiei alcaliisilice sau alcalii-agregate -

efect+cauză efect+cauză efect+cauză cauză

Modificarea exagerată a formei elementelor din beton datorită depăşirii rezistenţei betonului Agregate la suprafaţă

efect efect

Prezenţa unor zone pe suprafaţa elementului în care agregatele nu sunt înglobate în pasta de ciment Imperfecţiuni geometrice Impurităţi Armături fără strat de acoperire Pete de rugină Alte defecte de construcţie Desprinderea betonului Uzura betonului -

efect

Defecte datorate coliziunii Beton degradat datorită atacului sulfaţilor

efect

efect efect cauză efect efect+cauză efect efect -

efect+cauză efect+cauză

2.3.2.1. Fisurarea Un mare număr de structuri de poduri de pe reţeaua de drumuri naţionale sunt realizate din beton armat sau beton precomprimat. De aceea, este foarte important de a avea cunoştinţe temeinice referitoare la caracteristicile de bază ale betonului în vederea eficientizării analizei elementelor componente ale podurilor construite din acest material. Comportamentul unui pod sub încărcările din trafic este foarte mult influenţat de proprietăţile materialului din care este alcătuit podul. În consecinţă, proprietăţile materialelor de construcţie au o mare importanţă pentru personalul care realizează diferitele tipuri de inspecţii, 71

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

investigaţii sau expertize asupra structurilor de poduri. Atât proprietăţile fizice legate de natura intrinsecă a materialului cât şi proprietăţile mecanice descriu comportamentul structural al materialului fiind importantă cunoaşterea diferitelor rezistenţe şi a punctelor slabe cu scopul de a înţelege comportamentul structural al întregului pod, ştiut fiind faptul că acesta este un sistem complex alcătuit dintr-o multitudine de elemente. Dacă se cunosc în detaliu diversele tipuri de degradări care conduc la reducerea durabilităţii podului este posibilă o evaluare a integrităţii şi siguranţei acestuia. S-a dovedit ştiinţific faptul că betonul simplu are o rezistenţă la compresiune (Rc) cuprinsă între aproximativ 80 daN/cm2 şi 150 daN/cm2, rezistenţa la întindere este doar 10% din Rc, cea la forfecare este aproximativ 12% -13% din Rc şi cea la încovoiere e de 14% din Rc. Modulul de elasticitate variază şi are o valoare aproximativ egală cu radicalul Rc. După ce se depăşeşte limita deformaţiei elastice, betonul prezintă deformaţii continui, de durată, remanente, sub aplicarea unui efort exterior constant variază de la 100% la 200% din valoarea deformaţiei elastice iniţiale, funcţie de timp. Cei cinci factori principali care conduc la creşterea rezistenţei la compresiune sunt: - dozajul de ciment crescut; - tipul de agregate; - raportul apă-ciment scăzut; - aerul oclus scăzut; - timpul de întărire crescut (extinderea perioadei de hidratare). Datorită rezistenţei sale la compresiune betonul este foarte des utilizat la execuţia structurilor de poduri, iar pentru a suplimenta rezistenţa sa la întindere limitată sunt utilizate bare de armătură. Barele de armătură metalică au de aproximativ 100 de ori rezistenţa la întindere a betonului. De aceea în structurile din beton armat betonul preia forţele de compresiune iar barele de oţel preiau forţele de întindere. Armăturile metalice ale betonului armat sunt adesea denumite „armătură moale”. Armăturile sunt localizate foarte aproape de faţa întinsă a betonului. Pentru a rezista la eforturile rezultate din variaţii ale temperaturii şi modificări volumetrice, perpendicular pe barele de armături de rezistenţă sau principale, logitudinale de preluare a eforturilor de întindere se prevăd armături de repartiţie sau secundare, transversale. Aceste bare de oţel care preiau forţele date de contracţia betonului datorită variaţiilor de temperatură şi care conduc la mărirea rezistenţei betonului la forfecare sunt denumite etrieri. Totusi, pentru a asigura o bună conlucrare între cele două materiale, şi în special pentru a asigura o bună ductilitate structurilor din beton armat sunt necesare respectarea unor serii de măsuri constructive. Barele de armătură pot avea suprafaţa netedă (lisă) sau pot avea suprafaţa striată, amprentată cu un model cu striaţii proeminente pe suprafaţa barei. Această suprafaţă conduce la îmbunătăţirea aderenţei barei de oţel la betonul ce o înconjoară. Podurile din beton armat din prezent sunt în general cu armături profilate. Fisurarea este o deteriorare des întâlnită a betonului care poate fi cauzată de o mare diversitate de factori. Fisurile observate la poduri, viaducte şi pasaje sunt descrise ca fiind structurale şi nestructurale. Fisurile structurale sunt cauzate deopotrivă de eforturile induse de încărcările moarte cât şi de cele permanente şi pot conduce la eventualul colaps al structurii. Fisurile structurale de încovoiere sunt verticale şi încep în zonele unde întinderea şi momentul sunt maxime. Fisurile structurale de forfecare sunt oblice şi sunt de obicei situate în inima 72

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat elementului. Ele pot începe la baza elementului şi se transmit pe diagonală către mijlocul elementului. Fisurile nestructurale pot fi cauzate de dilatarea termică sau contracţia betonului, contracţia betonului în timpul procesului de întărire sau a gradientului termic din interiorul elementelor masive din beton. De asemenea, prezenţa ruginii în jurul fisurilor nestructurale indică în mod normal coroziunea armăturilor în elementul din beton. Aceste fisuri în general nu afectează capacitatea portantă a elementului, dar poate conduce la susceptibilitatea crescută faţă de alte tipuri de deteriorări. Cauze ale fisurării betonului şi tipuri de fisuri Betonul este prin natura sa un material casant astfel că structurile din beton armat sunt sortite să sufere datorită fisurilor. Betonul este un amestec de ciment, filere şi apă. Cimentul, de obicei cimentul Portland acţionează ca un liant. Filerele şi nisipul, pietrişul sau alt tip de agregate reprezintă scheletul mineral al structurii betonului. Apa reacţionează cu cimentul, conducând la întărirea sa. Raportul dintre componentele betonului depinde de cerinţele reţetei de beton particulare. Filerele reprezintă un procent de 60 până la 75 din beton, cimentul un procent de 10 până la 15 din beton şi apa un procent de 15 până la 20. În general, conţinutul unui procent de apă redus în amestec face un beton mai rezistent, dar îl face în acelaşi timp mai greu lucrabil. Fenomenul de fisurare nu poate fi prevenit complet utilizând tehnicile prezente. Nu toate tipurile de fisuri din beton pun probleme, unele fiind dăunătoare structurii iar altele nu. Fisurarea „acompaniată” de infiltraţii, încovoierea excesivă afectează estetica şi durabilitatea structurilor. Betonul este relativ stabil sub încărcări uniform distribuite, dar nu are rezistenţă la întindere. De aceea, dacă se aplică o încărcare distribuită destul de neuniform pe o structură din beton aceasta va fisura. În special în structurile subţiri sau lungi cum sunt dalele, grinzile sau coloanele se nasc eforturi neuniforme, astfel că ele necesită armarea cu bare sau plase. Problema încadrării fisurilor într-o anumită categorie, este în mare masură una de raţionament. Numeroase fisuri cu deschideri reduse pot să fie, în unele cazuri, mai semnificative decât unele cu deschideri mai mari. Recomandările pentru clasificarea şi încadrarea degradărilor sunt mai mult un ghid, fiecare zonă deteriorată trebuind să fie analizată şi evaluată separat. Fisurarea poate fi clasificată funcţie de fenomen şi cauze astfel: - fisurarea apărută în urma coroziunii armăturii datorită creşterii volumului produşilor de coroziune; - fisurarea apărută înaintea coroziunii armăturii care induce coroziunea ulterioară a armăturilor; - fisurarea determinată de deteriorarea betonului. O fisură este o ruptură liniară în beton. Fisurile se pot traversa parţial sau total un element din beton. Fisurile apar în toate structurile din beton. Fisurarea poate fi rezultatul unuia sau mai multor factori combinaţi, cum ar fi contracţia betonului, variaţia temepraturii, tasarea şi forţele exterioare. Fisurile în beton sunt inevitabile, ele fiind caracteristici inerente ale betonului, aproape toate tipurile de beton dezvoltând fisuri. În unele cazuri fisurile nu disturbă integritatea structurală a betonului. În alte situaţii fisurile pot fi cauza catastroficului colaps al podurilor. Indiferent de potenţialele consecinţe ale fisurilor în beton, ele apar din cauze comune. Înţelegerea foarte bună a cauzelor care le produc ajută la prevenirea apariţiei unor crăpături periculoase şi care produc pagube costisitoare tuturor tipurilor de structuri. Betonul nu este un material ductil, nu se contractă sau îndoaie fără să se rupă. Acestea două sunt, deopotrivă şi calităţi şi defecte ale betonului. Duritatea şi rezistenţa ridicată la compresiune sunt motivele pentru care betonul este 73

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

folosit atât de mult în construcţii. Dar betonul se contractă, se dilată, se deplasează deci diferite elemente ale podului se mişcă în diferite direcţii. Se mişcă dacă este legat de un alt element din structură sau chiar de el însuşi, legătură cunoscută sub denumirea de încastrare şi conduce la apariţia unor forţe de întindere şi invariabil la apariţia fisurilor. Rezemarea simplă constă în faptul că elementului de beton (fie el o dală, un zid sau o fundaţie) nu i se permite o contractare sau o dilatare liberă în concordanţă cu variaţiile de temperatură şi nici o tasare. În concluzie, fisurarea poate fi semnificativ redusă când se ţine cont de cauzele care o produc şi se utilizează metode preventive. Cauzele apariţiei fisurilor sunt în general următoarele: - fisuri datorate problemelor materialelor utilizate; - fisuri anormale datorate problemelor structurale; - fisuri datorate contracţiei. Caracteristica fizică majoră a betonului care produce fisurarea sa este dilatarea termică, betonul dilatându-se la temperaturi ridicate şi contractându-se la temperaturi scăzute. Creşterea temperaturii (semnificativă în special în masa betonului) rezultă din căldura degajată la hidratarea cimentului, acesta fiind un proces exoterm. Când se răceşte betonul se contractă, şi în condiţii extreme, se poate contracta în primele trei zile atât cât s-ar contracta întrun an datorită condiţiilor de uscare. Este posibil ca în interior temperatura în beton să crească şi betonul se dilată, iar în exterior să se răcească şi să se contracte. Aceste fenomene cauzează eforturi de întindere interne care au ca rezultat fisurile datorită diferenţelor termice mari între suprafaţa betonului şi interiorul său. Deschiderea şi adâncimea fisurilor depind de variaţia termică, proprietăţile fizice ale betonului şi armăturilor. Betonul are o creştere foartă rapidă a rezistenţei după turnare pe o perioadă de 3-7 zile. Betonul întărit la 7 zile este cu 50% mai rezistent decât betonul proaspăt. Ideal este ca elementele din beton să fie ţinute în apă în primele 7 zile, deoarece: - porozitatea – datorită aerului oclus, pasta de ciment nu va umple niciodată spaţiile dintre particulele de agregate, permitând absorbţia apei şi trecerea acesteia sub presiune; - variaţii de volum datorate umidităţii – betonul se dilată odată cu creşterea umidităţii şi se contractă cu scăderea ei. În betonul armat fisurile sunt de obicei destul de mari pentru a fi observate cu ochiul liber. În betonul precomprimat este necesară o lupă pentru măsurat fisuri sau un fisurometru pentru a măsura şi diferenţia fisurile. Din fisuri apar adesea pete de rugină şi eflorescenţe. Atât fisurile de deschidere mică cât şi cele de deschidere mare din elementele principale, în special cele din elementele precomprimate trebuie atent înregistrate. Tipuri de fisuri Sunt cîteva tipuri de fisuri funcţie de criteriul de clasificare ales: - deschidere; - adâncime, suprafaţă şi direcţia de dezvoltare.

74

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat

Fig.17. Tipuri de fisuri Deschiderea fisurii Fisurile se pot clasifica în subţiri, medii sau de deschidere mare. Fisurile subţiri sunt de obicei fisuri ce nu se pot măsura cu dispozitive uzuale. La structurile armate convenţionale aceste fisuri subţiri sunt de obicei nesemnificative pentru capacitatea structurală. Fisurile medii şi cu deschidere mare sunt fisuri ce pot fi măsurate cu uşurinţă. Aceste fisuri pot fi semnificative şi trebuie monitorizate şi înregistrate în fişele de inspecţie. La structurile precomprimate toate fisurile sunt semnificative. În releveu trebuie notat pentru fiecare dintre fisuri lungimea, lăţimea, locaţia şi orientarea (orizontală, verticală sau diagonală). De asemenea, trebuie precizată prezenţa ruginii sau a eflorescenţelor şi trebuie evidenţiată deplasarea diferenţială a elementului de-o parte şi de alta a fisurii. Tabel 9 Tipuri de fisuri Tipul fisurării

Din tasare plastică

Cod

Subdiviziunea

A

Pe traseul armăturilor

B

În zonele arcuite

C

La schimbarea secţiunii

Locaţia cel mai des întâlnită

Secţiuni cu grosime mare Partea superioară a coloanelor Plăcile grinzilor casetate cu rol de 75

Cauza principală

Mustirea betonului

Cauza secundară/ Factori

Mod de evitare

Timpul apariţiei

Condiţii de întărire rapidă a betonului

Reducerea mustirii (aer oclus) sau prin revibrare

De la zece minute până la trei ore

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Tipul fisurării

Cod

Subdiviziunea

Locaţia cel mai des întâlnită

Cauza principală

Cauza secundară/ Factori

Mod de evitare

Timpul apariţiei

Întărirea rapidă a betonului în primele ore de la Raport a/c turnare scăzut Idem plus armături cu strat de acoperire insuficient

Îmbunătăţirea întăririi din primele ore de la turnare

De la treizeci de minute la şase ore

Generarea unei călduri excesive

Răcire rapidă

De la Reducerea două, trei căldurii şi/sau zile până izolarea de la trei exterior săptămâni

Elemente subţiri

Rosturi ineficiente

Întărire ineficientă cu contracţii excesive

Reducerea conţinutului de apă pentru îmbunătăţirea întăririi

Beton finisat lis

Cofraje impermeabi le

Betoane de calitate cu întărire deficitară

De la o zi până la Îmbunătăţirea şapte zile, întăririi şi a uneori finisării chiar mai mult

Beton de slabă calitate

Eliminarea cauzelor enumerate

preluare a momentelor negative pe reazeme

Din contracţie plastică

Din contracţie termică timpurie

Din contracţie termică târzie

D

Pe diagonala elementului

Dale

E

Aleator

Dale din beton armat

F

Pe traseul armăturilor

Dale din beton armat

G

H

I

J Fisuri multiple, aleatoare

Datorită coroziunii armăturilor

În zonele cu posibile contracţii externe În zonele cu posibile contracţii interne

K

L

M

La contactul cu cofrajele La elemente din beton turnate cu suprafeţe libere nivelate Pe elemente cu parament natural În zonele unde betonul intră în contact cu soluţia de clorură de calciu

Elemente tip zid groase Elemente tip dală groase

Dale

Nivelare excesivă

Coloane şi grinzi

Lipsa acoperirii de beton

Beton prefabricat

76

Exces de clorură de calciu

Câteva săptămâni până la câteva luni

Mai mult de doi ani

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Tipul fisurării

Datorită reacţiei alcaliisilice

Cod

N

Subdiviziunea

Locaţia cel mai des întâlnită

Cauza principală

Agregate reactive plus ciment alcalin

Locaţii cu umiditate sporită

Cauza secundară/ Factori

Mod de evitare

Eliminarea Mai mult de cauzelor cinci ani enumerate

Timpul apariţiei

Datorită reacţiei alcaliisilice

Adâncimea, suprafaţa şi direcţia de dezvoltare a fisurii Faianţările sunt fisurile aleatoare subţiri, întinzându-se pe toată suprafaţa elementului de beton. Acestea sunt fisuri subţiri care nu penetrează mult sub suprafaţa betonului şi sunt de obicei o problemă de estetică mai mult. Sunt abia vizibile, cu excepţia momentelor în care suprafaţa se usucă după ce a fost udată.

Fig.18. Faianţări Fisurile la muchiile sau rosturile elementelor din beton reprezintă o serie de fisuri în beton situate în apropierea sau aproximativ paralele cu rosturile, muchiile şi sunt fisuri structurale. Acest tip de fisuri sunt o formă a deteriorării datorită îngheţ-dezgheţului repetat şi se observă la unele elemente ale podurilor după trei sau mai mulţi ani de serviciu. Datorită acumulării naturale a apei în unele elemente expuse, agregatele devin eventual saturate. Atunci în urma ciclurilor de îngheţ-dezgheţ fisurarea betonului începe în agregatele saturate de la partea superioară a elementului şi avansează spre exterior până întâlneşte suprafaţa de uzură a betonului. Aceste fisuri încep de obicei lângă muchiile sau rosturile elementelor de beton.

Fig. 19. Fisuri la muchiile sau rosturile elementelor din beton (Sursa: http://www.concrete.org)

77

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Fisurile de suprafaţă sunt de deschidere mică şi sunt rezultatul micşorării volumului materialului aproape de suprafaţă, a creşterii volumului materialului sub suprafaţă sau ambele.

Fig.20. Fisuri de suprafaţă (Sursa: http://irc.nrc-cnrc.gc.ca) Cauzele care conduc la fisurarea betonului sunt:

a) Fisurarea datorată contracţiei plastice Contrar terminologiei populare betonul nu se usucă, mai degrabă se cimentează sau se întăreşte. Pe perioada întăririi betonul devine dur, rigid. Procesul chimic numit hidratare este constituit dintr-o serie de reacţii care apar atunci când moleculele de apă leagă trisilicatul de calciu şi disilicatul de calciu în ciment. Compuşii hidrataţi formează o structură cristalină densă care leagă nisipul şi agregatele într-o singură formă solidă. Alte componente din ciment, aluminatul tricalcic, aluminoferitul tetracalcic şi ghipsul sunt prezente dar au importanţă redusă în procesul de întărire. Fisurarea datorată contracţiei plastice este generată de contracţia ce apare pe suprafaţa betonului proaspăt în intervalul primelor câteva ore după turnare. Contracţia plastică apare atunci când betonul proaspăt îşi pierde umiditatea după turnare dar înainte ca orice rezistenţă să se dezvolte. Acest timp de contracţie este influenţat de efectele temperaturii mediului înconjurător (beton şi ambient), ale vântului şi umidităţii relative. Aceasta este o problemă particulară pentru betonarea pe vreme toridă. Acest tip de fisuri sunt fisuri timpurii, betonul fiind încă plastic şi înainte de atingerea oricărei rezistenţe semnificative. Toate betoanele sunt supuse modificărilor volumetrice după turnare. Această schimbare de volum este cauzată de pierderea umidităţii betonului care începe să se usuce. Aproximativ 80% din toată apa care se pierde se evaporă în primele 24 ore de la turnare. În timpul întăririi betonul, datorită legăturilor, nu este apt să transfere eforturile de întindere. Atunci când efortul de întindere este mai mare decât rezistenţa la întindere apar fisurile, mai întâi microscopice şi apoi cu deschideri din ce în ce mai mari. Alţi factori care afectează fisurarea din contracţie sunt: condiţiile meteorologice, cum ar fi umiditatea, temperatura aerului şi viteza vântului, o scădere cu 40% a umidităţii relative poate creşte rata de evaporare de până la cinci ori.

Fig. 21. Fisurarea datorată contracţiei plastice (Sursa: http://www.cadman.com) Când apa se evaporă de pe suprafaţa betonului turnat proaspăt mai repede decât este înlocuită de apa în exces atunci surafaţa betonului se contractă. Datorită legăturilor betonului din 78

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat stratul de sub suprafaţa de uscare, eforturile de întindere produc zone slăbite de beton plastic rigidizat ce conduc la fisuri superficiale de diverse adâncimi. Aceste fisuri sunt adesea destul de deschise la suprafaţă. În prezent nu au fost dezvoltate amestecuri care să poată evita acet tip de fisurare. b) Fisurarea datorată contracţiei din uscare Deoarece aproape toate betoanele se amestecă cu mai multă apă decât este necesară pentru hidratarea cimentului, o mare parte din apa rămasă se evaporă conducând la contracţia betonului. În multe aplicaţii fisurarea datorită contracţiei din uscare este inevitabilă. De aceea, rosturile de contracţie se practică în beton pentru a predetermina locaţia fisurilor datorate contracţiei din uscare. Din moment ce apa este necesară pentru reacţia de hidratare la turnare, evaporarea pe suprafaţa betonului poate crea o zonă de întărire mai lentă decât cea din interior. Această întărire neuniformă poate conduce la fisurare. Umiditatea scăzută şi căldura degajată în timpul reacţiei de hidratare contribuie la evaporarea de pe suprafaţă. Acesta este motivul pentru care structurile în mod uzual se udă cu apă timp de cîteva ore după turnarea betonului.

Fig. 22. Fisurarea datorată contracţiei din uscare (Sursa: http://www.members.optusnet.com.au) Rosturile controlate sunt executate pentru a permite deplasări cauzate de schimbările de temperatură şi contracţia din uscare. Cu alte cuvinte dacă betonul trebuie să fisureze este benefic ca acest lucru să aibă un rol activ, rosturile din beton prevenind fisurarea şi avînd şi rol decorativ. c) Coroziunea Coroziunea armăturilor şi a altor elemente metalice este una din cauzele care conduc la deteriorarea betonului. Când oţelul corodează rugina rezultată ocupă un volum mai mare decât oţelul. Expansiunea aceasta crează eforturi de întindere în beton care pot cauza fisurarea şi desprinderea betonului.

Fig.23. Fisură datorată coroziunii (Sursa: http://www.upload.wikimedia.org) d) Reacţia alcalii-agregate Reacţia alcalii-agregate este o cauză a deteriorării betonului ce apare când constituienţii mineralelor active a unor agregate reacţionează cu hidroxizii alcali în beton. Reacţia alcaliiagregate apare în două forme: reacţia alcalii-silice şi reacţia alcalii-carbonaţi. Indicatorii care

79

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

relevă prezenţa reacţiei alcalii-agregate pot fi reprezentaţi de o reţea de fisuri, cu rosturi închise sau desprinderi sau deplasări ale diferitelor zone ale structurii.

Fig.24. Fisuri datorate reacţiei alcalii-agregate (Sursa: http://www.cement.org) Fisurarea datorată degradărilor interne Fisurarea fagure Fisurarea fagure este datorată existenţei golurilor neregulate cauzate de faptul că mortarul nu a reuşit să umple spaţiile dintre particulele de agregate. Acest lucru se poate întâmpla datorită aglomerării armăturilor, conţinutului insuficient de ciment, raportului nisip-agregate necorespunzător sau tehnicilor de turnare neadecvate. Acest tip de fisuri apare frecvent la partea superioară a lucrărilor în zonele cu degradări interne ale betonului generate de vibrarea necorespunzătoare, în general pe lungimi între 10 şi 50 mm lungime, adâncime de câţiva centimetri şi deschidere de ordinul a 1/10 dintr-un milimetru. Acest tip de fisurare este pus în evidenţă de umiditate şi apare uneori şi datorită contracţiei dată de uscare. Fisurarea fagure poate fi redusă printr-o vibrare corespunzătoare şi prin îmbunătăţirea lucrabilităţii.

Fig. 25. Fisurarea fagure (Sursa: Handbook of concrete bridge management De Jorge de Brito) Fisurarea în reţea Fisurarea în reţea poate apare la elemente de dimensiuni mai mari (10-40 cm) decât fisurarea fagure. Acest tip de fisurare apare de obicei în special în cazul reacţiilor alcalii. Deschiderea fisurilor creşte odată cu evoluţia reacţiei şi poate fi de ordinul a câţiva milimetrii în cazul elementelor mari, iar adâncimea fisurii mai mare de 10 cm. Curăţarea cu jet de apă facilitează observarea acestor fisuri, iar cauzele care conduc la apariţia lor pot fi contracţia datorită uscării, atacul sulfaţilor şi îngheţ-dezgheţul repetat.

80

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat

Fig. 26. Fisurarea în reţea (Sursa: http://www.filer.case.edu) Fisurarea orientată pe direcţii a) Fisurarea pe o direcţie Când eforturile de compresiune se opun umflării interne fisurile sunt orientate preferenţial pe direcţia acestor eforturi. Este cazul coloanelor unde pot fi observate fisuri verticale. Aceste fisuri verticale pot avea originea în compresiunea excesivă sau coroziunea barelor verticale cu acoperire de beton necorespunzătoare. Acesta este şi cazul grinzilor de poduri precomprimate unde fisurarea este orientată perpendicular pe axa longitudinală a cablelor precomprimate. Aceste fisuri apar în timpul execuţiei construcţiei, în momentul tensionării cablurilor sau în timpul exploatării datorită coroziunii canalelor şi a cablurilor precomprimate. În unele cazuri suprapunerea eforturilor date de reacţia de umflare internă şi eforturile rezultate din acţiunile clasice aplicate structurii conduc la fisurare pe o direcţie preferenţială. Din punct de vedere mecanic, fisurarea dată de dimensionarea insuficientă a elementelor poate fi confundată cu cea dată de aplicarea repetată a încărcărilor. b) Fisurarea pe două direcţii Această fisurare este datorată umflării interne şi reacţiilor alcalii sau sulfaţi şi apare pe direcţia armăturilor din stratul de la suprafaţă. Concluzii asupra fisurării datorate degradărilor interne ale betonului În câteva cazuri de fisurare datorată reacţiilor alcalii, şi în special în cazul elementelor nearmate sau armate slab, adâncimea de fisurare este atât de mare că fisurile se întrepătrund, elementul prezentându-se ca un ansamblu de calupuri de beton. Fisurarea favorizează pătrunderea apei şi a agenţilor agresivi. Această apă alimentează reacţiile de umflare internă dar conduce concomitent şi coroziunea armăturilor, aceasta observându-se pe feţele expuse ale elementelor de beton ce au o culoare ruginie. Apariţia şi evoluţia fisurilor depinde de cinetica reacţiilor. Momentul apariţiei fisurilor depinde în special de perioada de după turnare. În general deteriorările apar la câţiva ani după construire (2-5 ani) şi foarte rar la 20-30 ani. Referitor la evoluţia fisurării, viteza de deschidere a fisurilor importante poate varia între 0,05 şi 0,5 mm pe an. Fisurarea, ca şi alte deteriorări nu apare uniform pe ansamblul lucrării. Totuşi în zona deteriorărilor este o eterogenitate, funcţie de câţiva parametrii cum ar fi extinderea zonei reactive, cantitatea de alcalii într-o anumită zonă, prezenţa apei sub forma umidităţii, cantitatea şi dispunerea armăturilor active şi pasive, etc. 81

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Elementele podului şi fisurile sale specifice Suprastructura a) Grinzi La grinzile din beton apar două tipuri de fisuri de bază, structurale şi nestructurale. Fisurile structurale sunt cauzate de eforturile induse de încărcările moarte şi încărcările vii. Principalele tipuri de fisuri ce apar în grinzile din beton armat sunt următoarele: - fisuri din încovoiere; - fisuri din forfecare; - ambele, fisuri din incovoiere şi forfecare. Prezenţa fisurilor verticale în centrul unei bolţi sau a unui arc sau deasupra zonei de rezemare a unei grinzi continui poate indica colapsul datorat încovoierii.

Fig. 27. Fisuri din încovoiere (Sursa: http://www.methvin.org) Aceste fisuri verticale se dezvoltă de la fibra întinsă a betonului, adică de la partea inferioară a grinzii către axa longitudinală a acesteia. În general acestea apar la partea inferioară, pe tot conturul grinzii, încep în zona întinsă sau în regiunea unde momentul este maxim (eforturi de încovoiere maxime), importanţa şi numărul lor descrescând odată cu distanţa de la secţiunea critică. De asemenea acestea pot apare şi la partea superioară a elementelor continui, în apropierea zonelor de rezemare (pile). Fisurile din forfecare sunt diagonale (aproximativ 45°) şi sunt situate în general aproape de zona de rezemare, importanţa şi numărul lor descrescând odată cu îndepărtarea de reazeme. Aceste fisuri pot genera trei tipuri de ruperi: ruperea prin compresiune orizontală, ruperea prin întindere orizontală şi ruperea prin strivirea sau flambajul oblic al inimii. Ruperea prin compresiune orizontală se caracterizează printr-o rotaţie a grinzii comparativ cu partea superioară a celei mai grave fisuri şi produce strivirea betonului. Ruperea prin întindere orizontală este datorată ancorării insuficiente în beton a barelor de armătură longitudinale traversate de fisuri. Ruperea prin strivirea sau flambajul oblic al inimii apare în special la grinzile a căror inimă este prea subţire, nefiind dimensionată corect pentru eforturile la care trebuie să reziste.

82

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Fig. 28. Fisuri din forfecare (Sursa: http://www.peterlindsell.co.uk) Fisurile din torsiune pot apare foarte rar la grinzi fiind datorate erorilor de proiectare sau execuţie. Direcţia acestor fisuri este de 45 grade faţă de axa longitudinală a elementului. În cazul elementelor la care nu sunt prevăzute armături care să preia eforturile torsionale iniţierea fisurilor conduce la colapsul elementului. În orice caz, rigiditatea tangenţială scade gradual cu creşterea unghiului de torsiune, iar în final datorită strivirii betonului elementul îşi pierde rezistenţa.

Fig. 29. Suprastructură torsionată (Sursa: http://www.damninteresting.com) Fisurile nestructurale ale grinzilor se împart în trei categorii: - fisuri din temperatură; - fisuri datorate contracţiei; - fisuri în masa betonului. Aceste fisuri sunt relativ minore şi în general nu afectează capacitatea portantă a elementului, dar reprezintă căi de intrare a apei şi a agenţilor chimici care pot produce degradări grave. Fisurile din temperatură sunt cauzate de dilatarea şi contracţia termică a betonului.

Fig. 30. Fisuri din temperatură (Sursa: http://www.irc.nrc-cnrc.gc.ca) Fisurile din contracţie sunt datorate contracţiei betonului ce apare în procesul de întărire. Fisurile din masa betonului apar datorită gradienţilor termici (diferenţele de temperatură dintre interior şi exterior) în secţiunile masive îmediat după turnare şi o perioadă de timp după aceea.

Fig. 31. Fisuri din contracţie (Sursa: http://www.inspect-ny.com) b)

Dale Principalele fisuri ale dalelor sunt următoarele: 83

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

- fisuri transversale; - fisuri longitudinale. Fisurile transversale în general se dezvoltă la intrados în mijlocul deschiderii sau la extrados deasupra reazemelor pentru dalele continui. Aceste fisuri sunt structurale şi indică o rezistenţă scăzută la încovoiere a dalei. Fisurile longitudinale sunt datorate gradientului termic în special pentru dalele cu lăţime mare, inclusiv dalele continui. Fisurile longitudinale pot de asemenea să apară între reazeme datorită lipsei ranforsării în acea zonă. La podurile cu oblicitate mare se poate dezvolta o reţea de fisuri perpendiculară pe linia reazemelor, ele pornind din colţul dalei unde armăturile sunt insuficiente şi pe direcţia unde unghiul dintre armăturile longitudinale şi transversale este ascuţit. c) Cadre Principalele fisuri ale cadrelor sunt următoarele: - fisuri transversale şi orizontale; - fisuri longitudinale şi verticale; - fisuri oblice. Fisurile transversale şi orizontale sunt fisuri structurale şi se pot dezvolta la intradosul cadrului în centru sau la extrados la joncţiunea intradosului cadrului sau a consolelor cu stâlpii. De asemenea acestea se pot observa pe stâlpi la jumătatea înălţimii acestora. Fisurile longitudinale şi verticale sunt fisuri nestructurale şi se datorează gradientului termic, în special la cadrele cu lăţime mare sau la structurile alcătuite din mai multe cadre. Fisurile verticale se dezvoltă în primul rând în stâlpi şi în anumite cazuri se pot prelungi în console şi pot deveni fisuri longitudinale la intrados. Fisurile oblice apar la podurile oblice şi se dezvoltă la intrados. d) Arce Principalele fisuri ce apar la arce sunt următoarele: - fisuri transversale; - fisuri longitudinale. Fisurile transversale ale arcelor din beton apar în general la cheie sau la naşteri. Fisurile transversale ce apar la cheie sunt datorate tasării diferenţiale a zonei de rezemare. Fisurile transversale la naşteri sunt specifice arcelor cu calea sus sau la mijloc. Poziţionarea lor este la intrados şi sunt active sub efectul termic, cauza fiind dată de deformaţiile arcului ce este limitat de naşteri în transmiterea eforturilor importante. Fisurile longitudinale la arcele din beton apar în general în timpane sau pe arc. Fisurile longitudinale ale timpanului sunt datorate tasărilor diferenţiale ale rezemărilor sau a tasărilor diferenţiale pe aceeaşi linie de rezemare. Fisurile longitudinale pe arc apar datorită datorită insuficinţei sau lipsei armăturilor transversale, betonul nefiind dispus să facă faţă contracţiilor rezultate din forţele de compresiune din arc. Astfel de fisuri apar şi când arcele sunt casetate datorită rigidităţilor diferite ale elementelor ce alcătuiesc caseta. e) Antretoaze Fisurile verticale sau înclinate apar la joncţiunea dintre grinzile principale şi antretoaze. Aceste fisuri corespund în principal fenomenului de contracţie diferenţială a betonului sau eventual al realizării tensionării armăturilor precomprimate ce conduc la deformaţii asimetrice între grinzi şi solicită anormal antretoazele. În cazul antretoazelor de capăt fisurarea acesteia relevă rezistenţa sa insuficientă, însoţită de tasarea diferenţială a reazemelor sau solicitarea prea mare a antretoazelor sub încărcări. 84

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat f)

Alte tipuri de elemente utilizate pentru suprastructuri de poduri La podurile cu suprastructuri din beton fisurile din temperatură şi din contracţie pot apare pe ambele direcţii, transversal şi longitudinal. Secţiunile din beton precomprimat îşi pot pierde rezistenţa prin diferite forme de deteriorare ale betonului. Elementele din beton precomprimat sunt sensibile în special la coroziune şi oboseală prezentând fisuri izolate. Coroziunea armăturilor pretensionate sau pierderea aderenţei acestora la beton pot conduce la fisuri şi ulterior la colaps. Contracţia betonului poate cauza relaxarea armăturilor pretensionate scăzând rezistenţa elementului. Infrastructura La zidurile întoarse şi culee, fisurile din temperatură şi contracţie sunt de obicei verticale, dar pentru că eforturile date de temperatură şi contracţie sunt multidirecţionale fisurile pot avea şi alte orientări. Fisurile verticale care se dezvoltă în teren şi în elevaţia culeelor pot fi cauzate de: - contracţia neuniformă a betonului; - erori de proiectare; - tasare diferenţială. Suprafeţele de beton expuse de pe elevaţiile culeelor se usucă în timp ce suprafaţa ce intră în contact cu terasamentul rămâne umed, sub aceste condiţii apărând fisuri de întindere în elevaţie.

Fig. 32. Fisuri din tasare diferenţială Proiectarea culeelor presupune că zidurile întoarse nu influenţează culeele, dar în realitate ele acţionează ca nişte contraforţi. Din acest punct de vedere elevaţia culeei poate fi solicitată la încovoiere longitudinală între contraforţi care necesită o armare orizontală în zona anterioară a zidului. La culeele vechi aceste armături orizontale sunt adesea concentrate în spatele zidurilor şi de aceea este posibil ca să apară fisuri verticale pe faţa acestor culee. Aripile şi zidurile întoarse sunt proiectate ca fiind independente de culee, dar sunt conectate de acestea, fisurile apărând de obicei la joncţiunea cu elevaţia culeei. Tasarea diferenţială ce apare pe direcţia longitudinală a culeei conduce de obicei la fisuri în zidul de gardă, al elevaţiei şi în terenul de sub aceasta. Rezistenţa şi durabilitatea la fisurare Armăturile aşa cum se ştie sunt utilizate pentru creşterea rezistenţei la compresiune a elementelor din beton. Când armăturile sunt încastrate corespunzător în beton, acestea acţionează împreună constituind un material de construcţie durabil, rezistent. În plus faţă de betonul armat, betonul precomprimat utilizează toroane din oţel de înaltă rezistenţă şi este utilizat în special la execuţia podurilor. Pentru a reduce forţele la întindere în elementul din beton, forţe de compresiune interne sunt induse prin precomprimarea toroanelor. Atunci când sunt aplicate 85

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

încărcările de serviciu pe element, orice forţă de întindere este contrabalansată de forţele de compresiune interne induse de armătura precomprimată, rezistenţa la întindere a elementului fiind în limitele admisibile şi nu dezvoltă fisuri din încovoiere. În elementele din beton precomprimate transferul eforturilor de întindere se face prin legătura dintre armături şi betonul înconjurător, iar în elementele din beton postcomprimate se face prin intermediul ancorajelor şi a penelor de blocare a armăturilor. Fisurarea betonului poate fi redusă semnificativ sau eliminată prin remarcarea următoarelor probleme: 1. Pregătirea corespunzătoare a terenului de fundare şi controlul valorilor umidităţii acestuia 2. Minimizarea conţinutului de apă a betonului prin maximizarea mărimii şi cantităţii de agregate concasate şi slab contractile 3. Utilizarea cantităţii minime de apă necesară lucrabilităţii 4. Evitarea amestecurilor cu cloruri de calciu 5. Prevenirea pierderii rapide a umidităţii la suprafaţă pe perioada cât betonul este încă plastic prin udarea şi protecţia împotriva evaporării pentru evitarea apariţiei fisurilor din contracţie plastică 6. Prevenirea modificărilor extreme ale temperaturii 7. Evitarea utilizării unor cantităţi excesive de ciment 8. Utilizarea aditivilor care reduc uscarea rapidă şi apariţia fisurilor din contracţie Monitorizarea fisurilor Una dintre metodele de monitorizare ale fisurilor este diagrama (releveul) pe patru direcţii. Pe elementul monitorizat se desenează două axe perpendiculare, de segmente şi unghiuri egale. Deschiderea fisurilor se trasează pentru fiecare segment pe cele patru direcţii. Suma deschiderilor fisurilor împărţită pe lungimea fiecărei axe este indicele de fisurare pe fiecare direcţie. Aceste măsurători trebuie repetate cu regularitate pentru a monitoriza evoluţia în timp a fisurii. Monitorizarea evoluţiei deschiderii fisurilor se poate realiza utilizând şi alte dispozitive cum ar fi senzorii de mişcare sau fisurometrele clasice sau electronice. Din punctul de vedere al mecanismelor ce conduc la apariţia fisurilor în beton putem avea următoarele situaţii: a) Tasarea terenului de fundare al elementului din beton Pierderea suportului structurilor din beton de obicei este cauzată de tasare sau subspălarea solului sau materialului terenului de fundare, putând produce o diversitate de probleme structurilor din beton, de la fisuri şi probleme de fiabilitate la colapsul structural. De asemenea, alte cauze pot fi în timpul execuţiei datorită suportului inadecvat al cofrajelor sau îndepărtarea prematură a acestora. Fisurile din tasare apar când terenul de fundare al elementului nu a fost compactat corespunzător pentru a furniza un nivel acceptabil care să limiteze eforturile de încovoiere care conduc la fisurare. b) Restricţionarea mişcărilor orizontale datorită elementelor fixe ale fundaţiilor Elementele ancorate de elementele fixe ale fundaţiilor fisurează datorită forţelor de încovoiere care apar datorită deplasării lor în timp ce elementele fundaţiei sunt fixe. Pentru a controla acest tip de fisurare sunt necesare rosturi din materiale izolatoare care să permită mişcarea independentă a elementului şi a fundaţiei fixe.

86

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Suprasarcini, aplicarea unor încărcări mai mari decât a fost proiectat să susţină elementul Fisurarea din suprasarcini poate fi uşor controlată prin dimensionarea la o grosime corespunzătoare a elementelor ţinând cont de cea mai mare încărcare ce poate fi aplicată pe suprafaţa sa. d) Fisuri datorate interacţiunii cu mediul înconjurător Rădăcinile plantelor conduc la apariţia fisurilor. Îngheţ-dezgheţul introduce eforturi în beton care generează fisuri. Expunerea chimică slăbeşte structura moleculară a betonului. Toţi aceşti factori de mediu stau la baza producerii fisurilor în beton. c)

Fig. 33. Fisuri datorate interacţiunii cu mediul înconjurător La examinarea stării de degradare a elementelor din beton este necesar a avea acces la rapoartele de inspecţie anterioare. Acest lucru permite inspectorului să noteze progresul deteriorării betonului şi furnizează o evaluare şi un raport de mai documentate. Inspecţia betonului trebuie să se facă atât prin examinare vizuală cât şi fizică. Fisurarea este una dintre primele forme de deteriorare observate în timpul examinării vizuale. Toate fisurile trebuie descrise (releveu) şi înregistrate. Următoarele inspecţii vor detecta modificările formei, mărimii şi deschiderii fisurii, fapt ce indică o degradare activă. Monitorizarea deschiderii fisurilor este o tehnică de evaluare importantă pentru determinarea cauzei apariţiei fisurii şi pentru specificarea lucrărilor de remediere optime.

Fig. 34. Fisurometru clasic şi fisurometru electronic Necesitatea remedierii fisurilor Lucrările de remediere necesită selectarea şi combinarea metodelor corespunzătoare, în concordanţă cu tipul şi extinderea degradării. Betonul degradat trebuie îndepărtat. Repararea betonului fisurat are ca scop impermeabilizarea şi durabilitatea acestuia. Metoda trebuie selectată funcţie de starea şi cauza apariţiei fisurii, precum şi de deschiderea fisurii. 2.3.2.2 Desprinderea betonului Desprinderea betonului se manifestă prin pierderea gradată a suprafeţei de mortar şi agregate de pe o suprafaţă. Acest defect apare la podurile cu îmbrăcăminte din beton de ciment. 87

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

2.3.2.3 Exfolierea Exfolierea reprezintă desprinderea unui strat de beton de pe suprafaţa elementului, uneori a întregului strat de acoperire, până la primul strat de armături. 2.3.2.4 Umflarea betonului Se observă în special la tablierele din beton. 2.3.2.5 Eflorescenţe Apar datorită deteriorării interne a betonului în urma infiltraţiilor şi au aspect alb prăfos. 2.3.2.6 Defecte de construcţie Defectele de construcţie sunt reprezentate de: cuiburi de pietriş, segregări, pori, strat de acoperire insuficient, rosturi de lucru, umplerea incompletă cu mortar de protecţie a tecilor elementelor din beton precomprimat. 2.3.2.7 Împuşcarea betonului Împuşcarea betonului este rezultatul reaţiilor alcalii-silice ce au loc în beton. Fragmente conice se desprind de pe suprafaţa betonului lăsând în beton mici găuri, iar agregatele din aceste găuri sunt sfărâmicioase, de slabă calitate.

Fig. 35. Împuşcarea betonului 2.3.2.8 Uzura betonului Apare datorită uzurii betonului în special la îmbrăcăminţile din beton de ciment. 2.3.2.9 Defecte de coliziune Apar din coliziunea cu autovehicule. 2.3.2.10 Defecte din suprasarcini Suprasarcinile conduc la deflexiuni şi deformaţii ale elementelor din beton. 2.3.2.11 Coroziunea armăturilor Armăturile corodează pe de o parte acolo unde betonul prezintă fisuri datorită pătrunderii agenţilor atmosferici (fisurare înainte de coroziune) sau pe de altă parte acolo unde betonul este carbonatat sau atacat de cloruri ce conduc la apariţia fisurilor după apariţia coroziunii. Aceste fisuri conduc la desprinderi ale betonului, odată cu părţi ale produţilor de coroziune ai armăturilor. Când betonul precomprimat prezintă fisuri acesta devine vulnerabil, colapsul fiind posibil deoarece se presupune că durabilitatea structurii a fost grav afectată.

88

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat

Fig. 36. Coroziunea armăturilor 2.3.3 Mecanismele şi cauzalitatea deteriorării betonului 2.3.3.1 Atacul sulfaţilor Atacul sulfaţilor poate apărea din cauze externe sau interne. Cauzele externe duc la o eroziune chimică a betonului. Terenurile agricole sau cele contaminate, apele menajere şi alte materiale organice pot conduce la atacul sulfaţilor asupra betonului. Prezenţa magneziului şi a altor sulfaţi (sodiu, calciu, etc.) din aceste materiale conduc la concentraţii mari de oxizi de sulf. Deteriorarea depinde de concentraţia şi de sursa ionilor de sulfaţi din apă şi de compoziţia pastei de ciment a betonului. Betonul aflat în contact cu sulfaţi reacţionează, hidroxidul de calciu aflat în pasta de ciment şi aceşti sufaţi se combină şi formează ghipsul (sulfat natural hidratat de calciu - CaSO4 • 2 H2O), care la rândul lui reacţionează cu aluminatul tricalcic C3A şi generează etringita (sulfat bazic de calciu şi aluminiu hidratat - Ca6Al2(SO4)3(OH)12 - 26H2O). Se manifestă prin expansiunea betonului şi pierderea progresivă a rezistenţei betonului. Atunci când apar din cauze externe afişează degradări similare cu cele ale reacţiei alcaliiagregate.

Fig. 37. Atacul sulfaţilor 2.3.3.2 Reacţia alcalii-silice Reacţia alcalii-silice sau alcalii-agregate este un fenomen unde agregatele (reactive) ce conţin minerale silicioase sau roci minerale carbonate (acide) reacţionează chimic cu ionii hidroxil din ciment şi generează un gel. Sunt două tipuri de reacţii: alcalii-silice şi alcaliicarbonate. Materialele brute utilizate la fabricarea cimentului sunt responsabile pentru alcalinitatea cimentului (0,2 până la 1,5% Na2O). Funcţie de acest conţinut pH-ul fluidului din porii betonului este 12,5 până la 13,5, adică puternic alcalin. Mineralele silicioase sau rocile minerale carbonate devin instabile în acest mediu, fiind vulnerabile. Astfel, gelul absoarbe apa, expandează şi conduce la fisurarea puternică a betonului. Acest proces de degradare este cunoscut sub denumirea de „cancerul betonului”.

89

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Fig. 38. Reacţia alcalii-silice 2.3.3.3. Atacul clorurilor Atacul clorurilor este fenomenul prin care coroziunea armăturilor este potenţată de prezenţa sărurilor împrăştiate pentru deszăpezire şi care pătrunde în beton.

Fig. 39. Atacul clorurilor 2.3.3.4. Îngheţ-dezgheţ repetat Este fenomenul care apare datorită îngheţ-dezgheţului repetat.

Fig. 40. Îngheţ-dezgheţ repetat 2.3.3.5 Carbonatarea Carbonatarea constă în pătrunderea ionilor de dioxid de carbon din atmosferă în beton. CO2 + H20 → H2C03 (atmosferă+apă din pori) H2C03 +Ca(OH)2 → CaCO3 + 2H20 (pH scade de la 13 la 9 – distrugerea stratului pasiv – coroziune) 2.3.3.6 Oboseala Apare datorită aplicării de supraîncărcări repetitiv, cel mai elocvent exemplu fiind cel al făgaşelor ce apar pe suprafaţa dalelor din beton lăsate de sarcinile roţilor autovehiculelor. 2.3.4. Tehnici de control al coroziunii armăturilor 2.3.4.1 Efectul de anod incipient 90

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Reparaţiile locale convenţionale ale structurilor din beton induc inevitabil la efectul de anod incipient datorită comportamentului electrochimic diferit a noii şi vechii armături/ciment. Zona reparată are un potenţial mai mare decât zona învecinată (care poate fi în continuare contaminată cu cloruri) şi devine catodul în procesul de coroziune, pe când armăturile din zona învecinată devin anod şi încep să corodeze. În cazul în care se vor trata doar simptomele şi nu cauza, efectul de anod incipient face ca această reparaţie să fie un proces continuu. 2.3.4.2 Protecţia catodică Coroziunea este un proces similar cu cel al unei celule galvanice. Reacţiile sunt următoarele: Anod: Fe → Fe2+ + 2eCatod: H2O + ½O2 + 2e- → 2OHDacă sistemul este uscat sau lipsit de oxigen rata coroziunii este neglijabilă. Apariţia procesului de coroziune depinde deci de pH-ul soluţiei care determină potenţialul electric al oţelului, deci îl determină să treacă din starea pasivă în starea activă. Astfel pot fi generate coroziunea sau pasivarea armăturilor. La potenţiale negative mult mai mari decât cel de coroziune la anumite metale se formează un film de oxid pe suprafaţa lucioasă a sa şi acesta nu corodează, dar pentru fier acest potenţial trebuie să fie foarte mare. Protecţia catodică se bazează pe principiul alegerii unui metal mai reactiv decât fierul, de obicei zincul, care să joace rolul de anod sacrificat şi care să corodeze în locul acestuia. În acest caz apa se descompune şi eliberează hidrogenul: 2H2O +2e- → H2 + 2OHPasivarea fierului prin protecţie catodică consumă relativ puţin curent, deci costurile sunt relativ reduse. H2O → O2 + 4H+ + 4eFuncţie de sistemul de anod folosit există mai multe tehnici de protecţie catodică a armăturilor din beton. Cel mai utilizat sistem este alcătuit din: anod primar – un strat de oţel turnat peste tablierul podului, anod secundar – asfalt conductor şi peste un strat de uzură din beton asfaltic. Dezavantajul sistemului este că nu se poate aplica decât pe partea superioară a tablierului, nu şi la infrastructură. Un alt sistem este cel cu sistem de protecţie conductiv alcătuit dintr-un grafit inclus într-o răşină de legătură şi este aplicat pe anodul secundar. Anodul primar este alcătuit din fire subţiri de titan aşternute pe suprafaţa anterioară acoperirii. Acoperirea este de culoare neagră dar se poate vopsi. Avantajul este că se poate aplica pe orice suprafaţă. Sistemul cu plasă din titan aplicat atât ca anod primar cât şi ca anod secundar, poate fi turnat odată cu betonul torcretat, cu asfaltul de uzură sau cu mortar special cu superplastifiant. Avantajul este durata de viaţă foarte mare a sistemului, care depinde substanţial de prezenţa apei în beton, deci tratarea corespunzătoare a elementelor precum hidroizolaţia, gurile de scurgere, rosturile de dilataţie, este foarte importantă. Un sistem cu zinc împrăştiat cu arc sau flacără a fost utilizat în medii marine şi are avantajul unei întreţineri minimale. 2.3.4.3 Extracţia electrochimică a clorurilor (desalinizarea) şi realcalinizarea Desalinizarea sau extragerea clorurilor şi realcalinizarea sunt tehnici noi ce conduc la creşterea duratei de viaţă a armăturilor din betoanele astfel afectate prin stoparea coroziunii. Cele două procese sunt strâns legate între ele. În beton armăturile sunt pasive datorită alcalinităţii apei din pori. Pasivitatea se poate distruge în două moduri: prin carbonatare şi prin atacul clorurilor. Carbonatare 91

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

CO2 + H20 → H2C03 (atmosferă+apă din pori) H2C03 +Ca(OH)2 → CaCO3 + 2H20 (pH scade de la 13 la 9 – distrugerea stratului pasiv – coroziune) Atacul clorurilor Ionii clorurilor atacă stratul pasiv fără scăderea pH-ului, ci acţionând ca nişte catalizatori ai procesului de coroziune. Acest fenomen este cuantificat prin raportul cloruri/hidroxil. Când acest raport este mai mare de 0,6 stratul pasiv este rupt (0,4% cloruri la masa cimentului) şi depinde foarte mult de tipul de ciment şi de reţeta de beton. Astfel poate fi depistată coroziunea la o concentraţie de 0,2% cloruri şi poate fi aproape invizibilă la 1,0% cloruri. Tehnicile electrochimice de tipul protecţiei catodice, îndepărtarea clorurilor şi realcalinizarea demonstrează faptul că coroziunea este atât un proces chimic cât şi unul electric. Reacţia catodică din timpul coroziunii generează mai mulţi ioni hidroxil şi pentru a stopa coroziunea trebuie să fie generate cât mai multe reacţii catodice. Montarea unui anod extern armăturile vor genera doar reacţii catodice. Pentru înlăturarea clorurilor şi realcalinizare acest anod este temporar şi reacţiile sunt conduse de un generator electric care trebuie să aibă o continuitate electrică, adică curentul să curgă de la anod la toate armăturile, fără scurtcircuite între armături şi suprafaţa betonului. Aceste scurcircuite stoprează ionii de clor sau ionii hidroxil. Îndepărtarea clorurilor se face cu ajutorul anodului temporar „de sacrificiu” care de obicei este din titan (în anii 70 s-a testat cuprul care a accelerat coroziunea). Determinarea momentului în care se termină îndepărtarea se face pe baza unor indicii: creşte rezistenţa, curentul este redus, cantitatea de cloruri îndepărtată este redusă, se testează probe din beton, etc. sau combinarea acestora, luând în considerare faptul că este imposibil de înlăturat toate clorurile din beton, zona mai îndepărtată de armături fiind mai puţin curăţată. Efectele posibile ale trecerii curentului electric prin armături sunt: pete maronii în jurul armăturilor traversat de curenţi de mare intensitate, adică colorarea betonului din jurul armăturilor. Efecte colaterale ale îndepărtării clorurilor sunt accelerarea reactivităţii alcalii-silice şi reducerea aderenţei beton-oţel, prima fiind accentuată la agregatele cu conţinut ridicat de silice, iar a doua fiind atenuată de nervurile armăturilor.

Fig. 41. Mecanismul desalinizării Reparaţiile locale sunt eficiente doar dacă pătrunderea clorurilor este locală şi clorurile pot fi îndepărtate aproape în totalitate. Repararea zonelor deteriorate fără îndepărtarea clorurilor sunt acţiuni de scurtă durată, fiind necesară îndepărtarea întregii mase de beton contaminat. Avantajul 92

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat îndepărtării clorurilor este faptul că nu necesită o sursă de curent permanentă ci doar pe durata „tratamentului”. Dezavatajele constau în faptul că trebuie aplicat întregii structuri, nu se cunoaşte durata eficienţei „tratamentului”, şi nu poate fi aplicat structurilor precomprimate datorită riscului de fragilitate generată de hidrogen. Realcalinizarea Reacţia catodică a arătat că prin aplicarea electronilor armăturii generează noi ioni hidroxil pe suprafaţa acesteia, regenerând alcalinitatea şi ridicând pH-ul la loc. Pentru generarea ionilor hidroxil se utilizează pe post de electrolit o soluţie de carbonat de sodiu care face „tratamentul” mai rezistent la carbonatare. Acest carbonat de sodiu se deplasează în beton datorită presiunii electroosmotice şi o parte din el va reacţiona cu dioxidul de carbon ce se va infiltra din atmosferă. Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3 „Tratamentul” este mai rapid decât îndepărtarea clorurilor, iar ca avantaje e de reţinut reducerea porozităţii şi permeabilităţii, creşte rezistenţei şi a modulului de elasticitate. Se utilizează acelaşi tip de anod ca la îndepărtarea clorurilor. Electrolitul de carbonat de sodiu poate accelera reacţia alcalii-silice şi duce la scăderea adezivităţii acoperirilor, astfel că utilizarea apei sau a unei soluţii slab concentrate de carbonat de sodiu poate fi folosită pentru realcalinizare.

Fig. 42. Mecanismul realcalinizării Determinarea momentului în care se termină procesul: atunci când adâncimea de carbonatare este zero şi se fac determinări de conţinut de sodiu al betonului. Efectele posibile pot fi apariţia datorită carbonatului de sodiu a eflorescenţelor pe termen scurt, iar alcalinitatea profundă poate afecta straturile de acoperire ulterioare, mai ales vopselurile pe bază de ulei, lacurile şi finisajele din lemn natural. Realcalinizarea este un tratament mai simplu decât desalinizarea. Reparaţiile locale şi straturile de acoperire cu un strat anticarbonatare sunt mai eficiente decât cele unde se constată atacul clorurilor. Realcalinizarea este un proces economic, care nu produce zgomot, praf sau vibraţii. 2.3.4.4.Inhibitori de coroziune Inhibitorii de coroziune sunt fabricaţi într-o varietate de tipuri şi se diferenţiază prin modalitatea de utilizare. Sunt două tipuri principale: - inhibitori de coroziune pe bază de lichide penetrante sau în fază de vapori; 93

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

aditivi pentru betoane cum este nitritul de calciu ce se adaugă în beton la turnare împreună cu alţi aditivi. Nitritul de calciu este util şi pentru că mangeriază cu succes coroziunea indusă de cloruri provenind din sărurile utilizate la operaţiunile de deszăpezire. Aceste materiale sunt aminoalcooli sau sodiu monoflorofosfat. Acesta din urmă rezolvă atât carbonatarea cât şi inducerea coroziunii şi nivelurile crescute de cloruri. Se inhibă atât reacţiile de coroziune anodică cât şi catodică cu ajutorul lichidelor penetrante sau în fază de vapori până la armături, de jur împrejur. O soluţie optimă este folosirea în combinaţie a reparaţiilor locale, a inhibitorilor de coroziune şi a straturilor de acoperire protectivă a betonului. Cea mai mare atenţie trebuie dată în situaţia unui nivel ridicat al clorurilor, reparaţiile locale pe astfel de suprafeţe fiind sortite eşecului dacă nu sunt tratate corespunzător. 2.4 Principii de bază pentru selectarea materialelor de reparaţii şi a tehnicilor corespunzătoare 2.4.1. Materiale utilizate pentru consolidare Materialele utilizate pentru consolidare trebuie să îndeplinească în principal următoarele cerinţe: - să fie cel puţin la fel de durabile ca şi materialele puse în operă în structura existentă; - să protejeze betonul existent şi armătura aferentă; - să fie stabile din punct de vedere dimensional, deci să prezinte contracţii minime; - să prezinte caracteristici foarte bune de aderenţă cu betonul şi cu armatura. Betonul de consolidare trebuie să îndeplinească cerinţele din NE 012:1999 “Cod de practică pentru executarea lucrărilor din beton, beton armat şi beton precomprimat. Partea A Beton şi beton armat”, pct. 7.2.1. Clasa de rezistenţă a betonului de consolidare va fi cel puţin egală cu cea a betonului existent dar nu mai mică decât 20/25 N/mm2. Clasa de lucrabilitate a betonului de consolidare va fi aleasă între S3 şi S5, astfel încât să poată fi pus cu uşurinţă în operă în spaţii în care cea mai mică dimensiune poate fi mai mică decât 80 mm. Clasa de consistenţă a betonului de consolidare se va alege între T3 si T5, în funcţie şi de dimensiunile elementelor de consolidare care trebuie realizate. Dimensiunea maximă a agregatului nu va depăşi 20 mm. În cazul în care dimensiunea cea mai mică a elementului de consolidare este sub 100 mm sau când acoperirea armăturii este cel mult egală cu 25 mm se vor utiliza agregate cu dimensiunea de până la 10 mm. Rezistenţele caracteristice la compresiune şi la întindere ale betonului de consolidare trebuie determinate prin încercări pe probe din beton şi trebuie să fie în conformitate cu cerinţele din proiectul de consolidare. Betonul de consolidare poate fi realizat cu aditivi speciali, care să îi confere caracteristici îmbunătaţite: contracţie mică, rezistenţe mecanice mari, rezistenţe mari la agenţi chimici. Ca aditivi se pot utiliza: ciment expansiv, răşini sintetice, polimeri. Compoziţia betoanelor cu aditivi speciali se stabileşte conform prevederilor din NE 012:1999, pct. 16.1. Oţelurile carbon pentru armături trebuie să fie conforme cu prevederile ST 009-96 “Specificaţie tehnică privind cerinţe şi criterii de performanţă pentru produse din oţel utilizate ca armături în structuri din beton”. Pentru ancorarea, prin aderenţă, cu răşini sintetice se vor folosi bare filetate sau bare cu profil periodic de tip PC sau similare. În cazul în care se folosesc produse similare, acestea vor avea agrement tehnic românesc pentru utilizarea ca armături. -

94

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Ancora mecanică este definită ca ansamblul de piese concepute pentru a realiza prinderi cu performaţe determinate, realizabile şi durabile. Cerinţele pentru ancorele mecanice sunt precizate în ST 043-2001 “Specificaţie tehnică privind cerinţe şi criterii de performanţă pentru ancorarea în beton cu sisteme mecanice şi metode de încercare”. Răşinile sintetice utilizate pentru ancorare pot fi: epoxidice, poliesterice, acrilice, poliuretanice. Se produc şi se comercializează: - capsule, la care amestecul componentelor se face dupa introducerea capsulei şi a barei în gaură, prin spargerea capsulei, a cărei sticlă rămâne în componenţa amestecului de înglobare; - dispozitive de injectare cu piston, cu răşină şi întăritorul preambalate separat, în recipienţi de schimb, amestecul acestora făcându-se în piesa de injectare (tronconică, cu şnec interior). Se utilizează, în continuare, şi amestecul de răşini preparat la faţa locului şi introdus în gaura de ancorare fie prin turnare directă, fie prin injectare. Plăcile cu gujoane realizate în România sau provenind din import trebuie să aibă agrement tehnic, în care se vor preciza obligatoriu: cerinţele de calitate, rezistenţa la tracţiune, rezistenţa la forfecare, rezistenţa la încovoiere, compoziţia oţelului, condiţiile de sudabilitate, modul de punere în operă. Lamelele din fibre de carbon sunt plăci polimerice armate unidirecţional, în matrice de răşină epoxidică, destinate pentru armarea sau suplimentarea armării elementelor de construcţii din beton armat. Lamelele din fibre de carbon se fixează pe beton cu adeziv special pe bază de răşină epoxidică. Pentru utilizarea ca armături, lamelele din fibre de carbon împreună cu adezivul vor dispune de agrement tehnic, în care se vor preciza obligatoriu: rezistenţa la tracţiune, rezistenţa la încovoiere, rezistenţa la compresiune, rezistenţa la forfecare între lamelă şi adeziv, rezistenţa la forfecare între lamelă, răşină şi beton, rezistenţa la smulgere de pe suport, modul de punere în operă. Ţesătura din fibre de carbon este un material flexibil, armat unidirecţional, care se fixează pe suportul din beton cu aditiv pe bază de răşină epoxidică. Pentru utilizarea ca armături, ţesătura din fibre de carbon împreună cu adezivul vor dispune de agrement tehnic, în care se vor preciza obligatoriu: rezistenţa la tracţiune, rezistenţa la încovoiere, rezistenţa la compresiune, rezistenţa la forfecare între ţesătura şi adeziv, rezistenţa la forfecare între ţesătură, răşină şi beton, rezistenţa la smulgere de pe suport, modul de punere în operă, măsuri de protecţia muncii. La acest sistem (ţesătură+adeziv) rezistenţa la tracţiune este peste 30 N/mm2. Ţesăturile din fibre de sticlă vor fi în conformitate cu prevederile din Caietul de Sarcini I 38421 “Ţesături Rowing din fibre de sticlă E cu greutatea 300 g/m2” privind condiţiile de calitate şi caracteristicile. 2.4.2 Tehnici corespunzătoare pentru reparaţiile betonului Reparaţii locale Înainte de începerea reparaţiei trebuie analizată cauza care a condus la apariţia respectivului defect [13]. Aceasta este momentul fundamental către succesul sau eşecul reparaţiei şi lipsa unei atenţii adecvate în această etapă poate periclita întreaga acţiune. Dacă defectul constatat a fost identificat ca fiind datorat carbonatării sau clorurării şi/sau a coroziunii armăturii reparaţiile locale pot fi utilizate deşi ulterior sunt necesare precauţii pentru a

95

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

fi asigurat succesul reparaţiei. Dacă defectul constatat este datorat altor mecanisme de deteriorare reparaţia trebuie să fie adaptată, fiind imposibilă generalizarea metodelor de remediere. Reparaţii locale ale betonului carbonatat Aceste reparaţii necesită următoarele etape: 1. Determinarea stratului de acoperire a armăturilor cu pahometrul; 2. Determinarea adâncimii de carbonatare cu fenolftaleină şi acolo unde este cazul, măsurarea potenţialului cu ajutorul unei semicelule. După aceste determinări putem întâlni următoarele cazuri: a. Zone de beton desprins cu armături expuse; b. Zone care sună „a gol” atunci când sunt lovite cu un ciocan, dar care vizual nu se pot observa; c. Zone unde acoperirea de beton este mai mică de 1 cm; d. Zone unde carbonatarea a depăşit primul strat de armături cu peste 0,5 cm; e. Zone unde betonul este poros; f. Zone unde valorile potenţialului depăşesc valoarea de -200 mV şi deci probabilitatea coroziunii armăturilor este foarte ridicată. Îndepărtarea betonului deteriorat este de preferat a fi făcută cu ajutorul apei sub presiune în detrimentul decupării sau sablării deoarece prin acest procedeu cunoscut sub denumirea de hidrodemolare se asigură o curăţare completă a zonei afectate.

Fig. 43. Hidrodemolarea betonului Toate zonele identificate mai sus necesită curăţarea betonului până dincolo de primul strat de armături cu cel puţin 0,5 cm pentru ca zona de reparare să aibă o formă cât mai regulată, fără protuberanţe, fapt ce ar cauza eşecul reparaţiei, iar armăturile vor fi curăţate până la luciu metalic. Dacă aria de armătură s-a redus considerabil este necesară înădirea pe anumite zone a armăturii sau înlocuirea totală a acesteia. După această operaţie este necesară îndepărtarea molozului rezultat şi se poate trece la operaţia de reparare propriu-zisă. Mortarul utilizat în scopul reparării trebuie să fie de calitate superioară, eventual un mortar polimeric care să conţină aditivi cu efect de compensare a contracţiei sau o serie de aditivi modificatori pentru a îmbunătăţi lucrabilitatea, permeabilitatea şi pentru o aplicare uşoară. Înaintea aplicării mortarului uneori este necesară aplicarea unei amorse specifică tipului de mortar utilizat. În cazul în care nu este necesară amorsa, suprafaţa betonului existent trebuie bine umezită până la saturare pentru a 96

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat reduce sucţiunea. Dacă substratul nu este bine umezit şi apa din zona de contact a celor două materiale, vechi şi nou, este absorbită apare o hidratare redusă a cimentului, reparaţia fiind ratată. În momentul aplicării mortarului suprafaţa trebuie să fie uscată, iar mortarul se va aplica în straturi subţiri, până la completarea totală a suprafeţei deteriorate. Suprafaţa reparată se va nivela şi finisa corespunzător, ulterior fiind lăsată să se întărească atât timp cât este necesar pentru a atinge rezistenţa, protejat cu o ţesătură umedă sau o membrană specială. Pe suprafaţa întărită pot apărea neregularităţi, goluri şi cu siguranţă culoarea reparaţiei diferă de culoarea betonului iniţial şi de aceea este necesară utilizarea unei protecţii care să mascheze reparaţia, iar ulterior trebuie aplicată o vopsea de protecţie anticarbonatare care are rolul de a stopa carbonatarea şi de a da un aspect estetic structurii. Reparaţii locale ale betonului deteriorat datorită atacului clorurilor Dacă carbonatarea afectează zone întinse şi duce la corodarea masivă a armăturilor întâlnite, contaminarea cu cloruri afectează zone restrânse şi duce la corodarea puctiformă a armăturilor, dar de adâncime. Produşii rezultaţi în urma acestui tip de coroziune sunt de culoare neagră şi la prima vedere, până nu sunt îndepărtaţi prin curăţare cu un cuţit sau cu jet de apă, nu se observă cât de mult au afectat armătura. Reparaţia este similară cu cea a betonului carbonatat cu excepţia unor precizări importante şi anume: 1. Dacă produşii de coroziune nu sunt îndepărtaţi corespunzător reparaţia este sortită eşecului datorită faptului că nu a fost îndepărtată cauza producerii şi anume a contaminării cu cloruri. 2. De asemenea, betonul contaminat trebuie îndepărtat în totalitate. 3. Conţinutul de cloruri din beton este alcătuit din conţinutul în cloruri al agregatelor, cimentului şi aditivilor. Astfel, conţinutul maxim de Cl- raportat la masa cimentului trebuie să fie cuprins între 0.4% şi 0.5% pentru betonul armat. Pentru clorurile adăugate în timpul amestecării procentul este de 0,4%, iar pentru conţinutul de cloruri al betonului întărit nu trebuie să depăşească 0,2%. Pentru betonul precomprimat sau postcomprimat nivelul de cloruri maxim este de 0,1% din masa de ciment. Conform „Normativului pentru producerea betonului şi executarea lucrărilor din beton, beton armat şi beton precomprimat – Partea 1: Producerea betonului, indicativ NE 012/1-2007” conţinutul de cloruri este următorul: 1. Pentru conţinutul maxim de cloruri al agregatelor se consideră următoarele limite: a. maximum 0,15 % pentru beton fără armătură sau alte piese metalice înglobate; b. maximum 0,04 % pentru beton armat şi cu piese metalice înglobate; c. maximum 0,02 % pentru beton precomprimat. 2. Pentru cimentul CEM III conţinutul de clor trebuie să fie de maximum 0,10 % pentru toate tipurile de betoane. 3. Conţinutul de cloruri al unui beton, exprimat ca procent de masă al ionilor de clor faţă de masa cimentului, nu trebuie să depăşească pentru clasa selecţionată valorile date în tabelul 10. Tabel 10 Clasa de cloruria conţinute

Utilizarea betonului

97

Conţinutul maxim de Clraportat la masa cimentuluib

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Beton care nu conţine armături de oţel, sau alte piese metalice înglobate (cu excepţia pieselor de ridicare rezistente la coroziune) Beton conţinând armături înglobate de oţel sau piese metalice

Cl

1,0

1,0%

Cl

0,20

0,20%

Cl

0,40

0,40%

Beton conţinând armături de precomprimare de oţel Cl

0,10

0,10%

Cl 0,20 0,20% a Pentru o utilizare specifică a betonului, clasa de utilizare este în funcţie de prevederile valabile pe locul de utilizare a betonului b Când sunt utilizate adaosuri de tip II şi sunt luate în calculul conţinutului de ciment, atunci conţinutul de cloruri este exprimat ca procent din masa ionilor clor faţă de masa de ciment plus masa totală a adaosurilor care sunt luate în consideraţie 2.5 Acţiuni de remediere a defectelor 2.5.1 Procedee de remediere a defectelor constatate la decofrarea elementelor Înregistrarea defectelor se va face în cadrul procesului verbal de verificare a aspectului betonului după decofrare. În cazul defectelor de adâncime şi/sau suprafaţa mare se va stabili dacă este admisă remedierea elementelor în cauză şi, după caz, se va opta pentru unul din procedee. În situaţii speciale se poate adopta aplicarea în paralel a două procedee (ex. torcretare+injectare). Remedierile cu amestecuri pe bază de ciment se execută la temperaturi ale mediului ambiant de minimum +10° C. Suprafaţa remediată se va menţine în stare umedă minimum 7 zile, prin stropirea periodică, acoperire cu prelate umede, folii sau prin aplicarea de pelicule de protecţie. Defecte de suprafaţă (DS) Lucrările pregătitoare constau din următoarele operaţii: a) perierea zonei cu defecte cu o perie de sârmă; b) curăţirea cu un jet de aer; c) umezirea zonei astfel încât să fie saturată cu apă. Prepararea pastei de ciment: în cantitatea de ciment măsurată în prealabil se introduce treptat apa, amestecând până se obţine un amestec cu aspect uniform şi de consistenţa necesară punerii în lucrare. Punerea în lucru: se aplică pe zone cu defecte pasta de ciment, prin apăsare energică cu mistria sau şpaclul. Defecte în stratul de acoperire, a armăturilor (DSA) Lucrările pregătitoare constau din următoarele operaţii: a) desprinderea betonului prin lovire cu ciocanul de geolog; b) curăţirea cu jet de aer; c) umezirea betonului cu apă până la saturare. Lucrările pregătitoare se consideră încheiate după zvîntarea suprafeţei de beton ce urmează a fi reparat.

98

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Prepararea mortarului: se amestecă cantităţile de nisip şi de ciment, se adaugă apa treptat, amestecându-se în continuare până se obţine un amestec cu aspect uniform şi de consistenţă necesară punerii în lucrare. Punerea în lucrare: se aplică mortarul în straturi de max. 15 mm grosime prin aruncarea cu mistria şi presare. Defecte de adâncime şi suprafaţă redusă (DASR) Lucrările pregătitoare constau din următoarele operaţii: a) îndepărtarea betonului necorespunzător, prin spargere cu şpiţul; b) corectarea formei golului, astfel încât să se asigure posibilitatea unei corecte completări cu beton nou; c) curăţarea zonei cu jet de aer; d) umezirea betonului până la saturare. Lucrările pregătitoare se consideră încheiate după zvîntarea suprafeţei de beton ce urmează a fi reparat. Punerea în lucru se face în următoarele etape: a) se aplică un amorsaj din pasta de ciment cu poliacetat de vinil pe suprafaţa de beton prin pensulare în două straturi, la un interval de 5...20 minute între ele; b) după zvântarea ultimului strat, zona de reparat se umple cu beton; punerea în lucru se va face în straturi, prin presare; c) dacă grosimea defectului este mai mare de 5 cm, se va monta un cofraj care să permită introducerea vibratorului de interior, iar betonarea se va face în exces; decofrarea se va face după 24 ore, iar imediat după această operaţie se va îndepărta betonul în exces prin şpiţuire uşoară (cu şpiţ sau daltă şi ciocan). Defecte de adâncime şi/sau suprafaţă mare (DASM) Aceste defecte pot fi remediate prin următoarele procedee: - injectare cu pastă de ciment, în cazul zonelor segregate de volum mare; - betonare în exces, aplicată în cazul golurilor sau zonelor cu segregări locale; - torcretare în cazul defectelor de mare suprafaţă sau în cazul în care nu se poate asigura prin betonare o umplere corectă a golurilor. Prin injectare cu pastă de ciment se realizează: - etanşarea zonelor segregate ale elementelor sau structurilor de construcţii care vin în contact cu apa (bazine, rezervoare, conducte, pereţi de subsol etc.); - restabilirea capacităţii portante a elementelor de construcţii prin consolidarea structurii betonului segregat; - protecţia armăturilor. Procedeul de remediere prin injectarea de pastă de ciment Lucrările pregătitoare constau în următoarele operaţii: a) Stabilirea zonelor ce urmează a fi injectate prin: - examinarea vizuală şi eventuale sondaje; - încercări cu ultrasunete în cazul elementelor de structură şi a fundaţiilor; în acest caz vitezele de propagare sunt mai mari cu 300 m/sec. faţă de zonele de beton compact. b) Stabilirea locurilor orificiilor de injectare, astfel încât să fie dispuse la distanţă de 20...60 cm, în funcţie de porozitatea zonei. Orificiile vor fi amplasate pe toate feţele accesibile ale elementului. 99

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

c) Pregătirea tubului PVC de 5...7 cm lungime în funcţie de procedeul de remediere ales (manual sau cu pompa). d) Tencuirea întregii suprafeţe segregate pe toate feţele accesibile cu mortar de ciment, în grosime de 1 cm, aplicat în minimum 2 straturi. În jurul tuburilor se aplică mortarul într-un strat de 3 cm. e) În cazul injectării cu pompa, după 3 ore de la tencuire se extrag tuburile. La injectarea manuală tuburile rămîn în orificii, în ele introducându-se seringa. f) În anumite situaţii când zonele segregate sunt de adâncimi mari, se creează prin perforare cu maşina rotopercutantă orificii de injectare cu  10...20 cm şi adâncime de 25...40% din grosimea elementului. g) Cu circa 24 ore înainte de începerea injectării se va face verificarea continuităţii dintre punctele de injectare, introducându-se în orificii apă sau aer sub presiune. Compoziţia pastei de ciment se stabileşte prin încercări preliminare de laborator, urmărinduse caracteristicile: - fluiditate ................................................ 13... 15 secunde - sedimentare sub .................................... 15 ml. Orientativ raportul a/c = 0,5. Prepararea pastei de ciment se face după cum urmează: a) Cimentul cântărit în prealabil se introduce prin presărare lentă în cantitatea de apă stabilită; b) Se malaxează timp de 7 minute. Pasta se poate păstra în vasul de preparare cel mult 60 minute cu condiţia ca la fiecare interval de 10 minute să se procedeze la o remalaxare cu o durată de 6 minute. Operaţia de injectare se execută astfel: a) Se începe injectarea de la orificiul amplasat cel mai jos şi se continuă din aproape în aproape până se ajunge la orificiul amplasat cel mai sus. În cazul suprafeţelor orizontale injectarea va începe de la orificiul amplasat la o extremitate a defectului şi continuă din aproape în aproape pînă la cealaltă extremitate; b) Injectarea cu seringa constă în următoarele operaţii: se încarcă seringa cu pastă de ciment; se fixează capul seringii în ştuţ şi se impinge încet pistonul; operaţiunea se consideră terminată pentru un orificiu de injectare, după ce se constată apariţia pastei de ciment într-unul din orificiile apropiate. Se astupă cu un dop orificiul respectiv şi se continuă injectarea prin orificiul imediat următor; c) Injectarea cu pompa constă în următoarele operaţii: - se alimentează pompa cu pastă de ciment; la introducerea pastei de ciment se foloseşte o sită cu ochiuri de 1...2 mm latură, pentru a îndepărta eventualele impurităţi existente în amestec; - se porneşte pompa până la apariţia pastei de ciment la capătul ştuţului, după care pompa se opreşte; - se introduce ştuţul în orificiul de injectare şi se strânge piuliţa de etanşare; - se porneşte pompa şi se urmăreşte permanent manometrul acesteia, astfel încât să nu se depăşească presiunea de 20 atm., caz în care se opreşte funcţionarea ei. Dacă după oprirea

100

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat pompei presiunea scade, atunci injectarea decurge în bune condiţii; se porneşte din nou pompa când presiunea atinge 5 atm.; - operaţiunea de injectare se consideră terminată pentru un orificiu de injectare, după ce se constată apariţia pastei de ciment într-unul din orificiile apropiate; se astupă cu un dop orificiul respectiv şi se continuă injectarea prin orificiul imediat următor; - dacă la începerea operaţiei de injectare presiunea creşte instantaneu, atingându-se 20 atm. şi după oprirea pompei nu se constată scăderea presiunii, rezultă că s-a format un dop de ciment în orificiul de injectare; în acest caz se spală orificiul cu apă sub presiune pentru a îndepărta dopul format, după care se reia injectarea. Verificarea lucrărilor de injectare cu pastă de ciment se poate face prin încercări cu ultrasunete. Procedeul de remediere prin betonare în exces Lucrările pregătitoare sunt aceleaşi ca la procedeul anterior la care se adaugă operaţia de montare a cofrajului, asigurându-se etanşeitatea, posibilitatea de pătrundere a vibratorului şi depăşirea cu10...15 cm a marginii superioare a zonei de remediere. Compoziţia betonului se stabileşte conform prevederilor din „Codul de practică pentru executarea lucrărilor din beton, beton armat şi beton precomprimat, indicativ NE 012-1999” şi trebuie să fie cât mai apropiată de cea a betonului existent.

Fig. 44. Cazul elementelor verticale (stâlpi, pereţi) la care există spaţiu suficient pentru manevrele de betonare şi manipulare a pervibratoarelor Prepararea betonului se face conform „Normativului pentru producerea betonului şi executarea lucrărilor din beton, beton armat şi beton precomprimat – Partea 1: Producerea betonului, indicativ NE 012/1-2007”. Executarea lucrărilor de betonare pentru construcţii noi se face conform „Normativului pentru producerea betonului şi executarea lucrărilor din beton, beton armat şi beton precomprimat – Partea 2: Executarea lucrărilor din beton, indicativ NE 012/2:2009”. Verificarea caracteristicilor betonului se face prin determinarea rezistenţei conform standardelor din seria SR EN 12390.

101

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Fig. 45. Cazul unui stâlp sau perete la care zona defectă se află în apropierea plăcii

Fig. 46. Cazul unei grinzi de planşeu Procedeul de remediere prin torcretare Lucrările pregătitoare sunt aceleaşi, iar torcretarea se execută conform „Instrucţiunilor tehnice pentru aplicarea prin torcretare a mortarelor şi betoanelor, indicativ C 130-78”.

102

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat 2.5.2. Procedee de remediere a deteriorărilor apărute în perioada de execuţie sau în cursul exploatării construcţiei Deteriorările care pot să apară ulterior decofrării elementelor şi procedeele de remediere sunt precizate în tabelul 12. Imediat ce se constată apariţia unor deteriorări este necesară efectuarea unei expertize tehnice prin intermediul căreia deteriorările se consemnează într-un releveu al elementelor sau structurii, precizându-se tipul, poziţia şi dimensiunile acestora. În funcţie de amplasarea şi consecinţele deteriorărilor constatate, soluţiile de remediere pot fi date prin: - notă de remedieri, sau - proiect de remediere (consolidare). Procedeele pe bază de ciment se recomandă a fi adoptate în situaţiile în care nu se dispune de personal cu experienţă în utilizarea răşinilor epoxidice sau de dotările şi materialele necesare. În cazul deteriorărilor de tip DASR şi DASM se adoptă procedeul pe bază de răşini epoxidice în situaţiile în care se impune realizarea unor rezistenţe superioare în intervalul de 24 ore. De menţionat faptul că procedeele asigură doar remedierea locală a deteriorărilor produse. În funcţie de măsura în care se apreciază că este afectată nefavorabil comportarea în viitor a structurii, precum şi de posibilitatea repetării unor solicitări similare şi necesitatea sporirii gradului de siguranţă în exploatare, se va analiza dacă este suficientă numai remedierea locală sau se impune adoptarea de măsuri suplimentare ca: - sporirea capacităţii de rezistenţă a elementelor prin armare suplimentară, cămăşuire etc.; - adoptarea de dispoziţii constructive care să asigure îmbunătăţirea modului de preluare a încărcărilor; - prevederea unor restricţii de exploatare. În cazurile în care fisurile sunt datorate acţiunii forţelor tăietoare şi se impune sporirea capacităţii de preluare a acestora, pentru remedierea şi consolidarea elementului se poate prevede atât injectarea fisurilor cât şi, suplimentar, placarea zonei în cauză cu chit epoxidic armat cu ţesătură din fibră de sticlă. Tabel 12 Caracterizarea deteriorării Tipul de deteriorare Procedee de remediere Nr. crt. pe bază de amesDescriere Notaţie pe bază de ciment tecuri epoxidice deschidere<0,5 închidere cu pastă închidere cu chit fo mm de ciment epoxidic deschidere 0,5...2 injectare cu răşină 1 fisuri f1 mm expoxidică injectare cu pastă injectare cu chit f2 deschidere > 2 mm de ciment epoxidic deteriorări în stratul de adâncime max. 4 2 acoperire a armăturilor, DSA mortar mortar cm ruperea muchiilor deteriorări de adâncime adâncime max. 1/4 3 DASR beton beton si suprafaţă redusă: h şi suprafaţa max. 103

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Nr. crt.

Caracterizarea deteriorării

Tipul de deteriorare cedări locale la solicitări de compresiune sau sarcini

Procedee de remediere

0,3 m2

-

4

deteriorări de adâncime şi/sau suprafaţă mare: cedări la solicitări de compresiune sau şocuri

adâncime max. 1/4 h şi suprafaţă > 0,3 m2 DASM adâncime > 1/4 h şi suprafaţă < 0,3 m2

betonare în exces torcretare

beton

La încadrarea în diferitele tipuri de fisuri se admite depăşirea deschiderii maxime cu până la 1 mm, dacă porţiunea cu deschidere sporită nu depăşeşte 20% din lungimea fisurii şi respectiv cu până la 2 mm dacă nu se depăşeşte 10% din lungimea fisurii. Utilizarea amestecurilor epoxidice la remedierea elementelor de beton şi beton armat se poate face numai în următoarele condiţii: - temperatura mediului şi a elementului trebuie să fie de minimum + 15°C şi umiditatea relativă a aerului de max. 60%, în perioada execuţiei remedierii şi minimum 7 zile după executarea acesteia; - suprafeţele de beton care se remediază nu trebuie să fie umede; - temperatura maximă în cursul exploatării nu trebuie să depăşească + 50°C; - fisurile să fie stabilizate (în cazul în care au fost generate de tasarea fundaţiilor); - temperatura materialelor utilizate trebuie să fie de min.+ 15°C şi max. + 30°C. Clasificarea metodelor de remediere ale fisurilor poate fi făcută şi după alte criterii şi anume după permeabilitate şi durabilitate, lucru ce este sintetizat în tabelul 13. Tabel 13 Metode de reparare a fisurilor Scop

Permeabilitate

Durabilitate

Stadiul şi cauza fisurării

Armăturile nu sunt corodate

Armăturile nu sunt corodate

Mici variaţii ale deschiderii fisurii Mari variaţii ale deschiderii fisurii Mici variaţii ale deschiderii fisurii

Reparaţii pe suprafaţa betonului

Injectări ale fisurilor

0,2 sau mai puţin

***

*

0,2...1

*

***

0,2 sau mai puţin

*

*

0,2...1

*

***

***

0,2 sau mai puţin

***

*

*

Deschiderea fisurii (mm)

104

Umpleri ale fisurilor

Alte metode Impermeabilizare ***

*** ***

Altele

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Metode de reparare a fisurilor Scop

Stadiul şi cauza fisurării

Deschiderea fisurii (mm) 0,2...1 1 sau mai mare

Mari variaţii ale deschiderii fisurii

Reparaţii pe suprafaţa betonului *

0,2 sau mai puţin 0,2...1 1 sau mai mare

Coroziunea armăturilor Deteriorarea datorită sărurilor Agregate reactive

Injectări ale fisurilor

Umpleri ale fisurilor

***

***

*

***

*

*

*

*

***

***

*

***

-

Alte metode Impermeabilizare

Altele

***

-

**

-

**

unde: * metodă corespunzătoare funcţie de situaţie ** metodă cu cerinţe specifice sau încă în cercetare *** metoda uzuală. În cazul în care deschiderea fisurii are 3 mm sau mai mult, armătura de rezistenţă trebuie remediată odată cu repararea fisurilor, deoarece aceste fisuri sunt defecte cu cauze structurale. Remedierea fisurilor cu deschidere < 0,5 mm (fo) Fisurile cu deschidere mai mică de 0,5 mm se pot remedia prin aplicarea pe fisură a unui chit epoxidic sau a unei paste de ciment cu adaos de poliacetat de vinil. Compoziţia chitului epoxidic este dată în tabelul 14. Tabel 14 Compoziţia

Cantităţi pentru un amestec de lucru dozare volumetrică (cm3) dozare gravimetrică (g) Răşină 200 200 Întăritor 28 25 Ciment sau filer de cuarţ 150...200 200...250 Prepararea chitului epoxidic se face astfel: se introduce într-o capsulă emailată răşina epoxidică şi întăritorul cântărite sau măsurate volumetric, şi se amestecă timp de minim 2 minute cu o mistrie, după care se adaugă treptat filerul sau cimentul cântărit în prealabil şi se continuă amestecarea până la omogenizarea completă a componenţilor. Operaţia de omogenizare se face foarte lent, evitându-se scoaterea mistriei din răşină în toată perioada de amestecare pentru a nu antrena aerul în amestec. Uneltele de lucru şi componenta solidă trebuie să fie perfect uscate la începutul operaţiei de preparare. Punerea în lucru se face în următoarele etape: a) se perie suprafaţa betonului fisurat cu o perie de sârmă şi se îndepărtează praful rezultat cu un jet de aer comprimat;

105

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

b) se aplică cu şpaclul, pe traseul fisurii, pe o lăţime de 2 ... 3 cm două straturi de acoperire din chit epoxidic, asigurându-se între cele două aplicări succesive un interval de timp care să permită aplicarea celui de-al doilea strat fără antrenarea stratului anterior. c) grosimea fiecărui strat nu va depăşi 1,5 mm; d) după terminarea preparării şi aplicării chitului, vasele şi celelalte unelte se vor curăţa cu acetonă tehnică. Remedierea fisurilor cu deschidere 0,5 ... 2 mm (f1) Remedierea fisurilor cu deschidere 0,5 ... 2 mm se face prin injectare cu răşină epoxidică. Lucrările pregătitoare constau în următoarele operaţii: a) Îndepărtarea tencuielii de pe suprafaţa de beton fisurată pe o lăţime de 5 ... 7 cm (min. 2,5 de o parte şi de alta a fisurii). b) Perierea zonei descoperite cu o perie de sârmă pentru a îndepărta laptele de ciment de pe suprafaţa de beton şi eliminarea prafului rezultat cu un jet de aer comprimat. c) Stabilirea punctelor de aplicare a ştuţurilor metalice pe traseul fisurii.

Fig. 47. Ştuţ metalic În cazul elementelor cu grosimi de max. 20 cm, ştuţurile se aplică pe o singură faţă a elementului, iar distanţa dintre ele este de 1,2 ... 1,5 x grosimea elementului, cu condiţia ca pe lungimea unei fisuri neîntrerupte să existe cel puţin două ştuţuri. În cazul elementelor cu grosimi de peste 20 cm, ştuţurile se amplasează pe ambele feţe ale elementului şi distanţa dintre ele este de 0,5 ... 0,7 x grosimea elementului. Punctele de aplicare de pe cele două feţe opuse trebuie să fie decalate între ele. La fiecare fisură se lasă, la una din extremităţi (cea de sus în cazul fisurilor verticale), un orificiu de 1 cm pentru refularea aerului. d) Fixarea ştuţurilor pe traseul fisurii, în punctele stabilite după cum urmează: - suprafaţa circulară a ştuţului se acoperă cu un strat de plastilină şi se aplică pe zona de beton fisurată acoperită şi ea în prealabil cu un strat de plastilină; aplicarea ştuţurilor se face simetric faţă de fisură; - fiecare ştuţ se fixează provizoriu pe contur în două-trei puncte, cu plastilină sau cu ipsos. Închiderea fisurii la exterior prin aplicarea de-a lungul acesteia a unui chit epoxidic de 1 ... 2 mm grosime, pe o lăţime de circa 3 cm. Cu acelaşi chit se fixează definitiv şi ştuţurile metalice. Aplicarea chitului se va face cu şpaclul sau cu mistria, prin apăsare puternică. În cazul injectării de pe o singură faţă, faţa opusă se chituieşte pe toată lungimea fisurii, lăsându-se întreruperi

106

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat pentru control de circa 3 mm, la 50 cm distanţă sau minimum una pe fisură. Închiderea fisurii la exterior se poate executa şi cu alte materiale pe bază de verificări prealabile. După întărirea chitului (la circa 6 ore de la aplicare) se verifică comunicarea dintre ştuţurile metalice astfel: se introduce aer comprimat pe rând în fiecare ştuţ metalic şi se urmăreşte refularea aerului prin cele două ştuţuri învecinate; orificiile prin care nu refulează aerul indică o întrerupere a fisurii în zona respectivă şi în acest caz se amplasează ştuţuri suplimentare pentru asigurarea comunicării. Compoziţia amestecului dc injectare este cea indicată în tabelul 15. Tabel 15 Componenţi Cantitatea pentru un amestec Unităţi de Unităţi de volum (cm2) masă (g) Răşină 100 100 Întăritor 14 12,5 3 Un amestec de lucru nu trebuie să depăşească 0,5 dm sau 0,5 kg. Prepararea amestecului pentru injectare Se măsoară volumetric sau gravimetric răşina epoxidică şi întăritorul în proporţiile corespunzătoare şi se introduce într-o capsulă emailată, după care se amestecă încet cu mistria timp de min. 2 minute, avînd grijă ca prin amestecare să nu se antreneze aer. Injectarea fisurilor se efectuează după min. 6 ore de la executarea operaţiilor pregătitoare, dacă temperatura mediului ambiant este mai mare de +20°C şi respectiv după min. 12 ore dacă temperatura mediului ambiant este sub +20°C. Injectarea se începe de la una din extremităţile fisurii. La fisurile verticale sau înclinate injectarea se începe de la capătul inferior. În timpul injectării se ţin deschise două ştuţuri de metal învecinate, celelalte fiind astupate cu dopuri de plastilină sau cauciuc. În cazul plăcilor, de regulă, injectarea se face prin faţa superioară. Dacă aceasta nu este accesibilă, injectarea se face de jos în sus practicându-se câte un orificiu suplimentar între două orificii de injectare, în care se introduce câte un tub PVC. Refularea răşinii prin acest tub indică pătrunderea răşinii până la 2/3 din înălţimea plăcii.

a) Diafragma din beton armat cu grosimea de cel mult 20 cm

107

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

b) Grindă din beton armat cu grosimea mai mare de 20 cm

c) Injectare planşeu de jos în sus Fig. 48. Detalii privind amplasarea ştuţurilor şi direcţia de injectare Injectarea fisurilor cu răşină epoxidică cu ajutorul pistonului manual constă în următoarele operaţii: a) încărcarea pistonului cu răşină epoxidică; b) fixarea capului pistonului în ştuţul metalic şi înşurubarea încet a pistonului pînă la apariţia răşinii în ştuţul învecinat după care se mută pistolul în acesta; c) astuparea ştuţului cu dop de cauciuc sau plastilină desfundarea celui de-al treilea ştuţ de injectare. Se procedează astfel până la injectarea completă a fisurii. La sfîrşitul injectării toate ştuţurile trebuie să fie astupate. d) după circa 2 ore se scot ştuţurile; acestea se refolosesc după îndepărtarea chitului prin spălare cu acetonă sau prin ardere. Injectarea fisurilor cu răşină epoxidică cu ajutorul pistolului acţionat cu aer comprimat se face: cu pistolul încarcat cu amestecul de injectare şi pus în legătură cu o sursă de aer comprimat până la 6 atm. Se fixează pistolul în primul ştuţ metalic, se deschide lent robinetul de aer comprimat al pistolului şi se menţine pistolul în această poziţie până ce se observă apariţia răşinii în ştuţul învecinat. Se închide robinetul de aer comprimat, se depresurizează şi se mută pistolul în ştuţul învecinat, se astupă prim ştuţ cu dop de cauciuc sau plastilină şi se destupă al treilea ştuţ de injectare. Se procedează astfel până la injectarea completă a fisurii. La sfârşitul injectării toate ştuţurile trebuie să fie astupate. După circa 2 ore se scot ştuţurile. Ştuţurile metalice se refolosesc după îndepărtarea chitului epoxidic prin spălarea lor cu acetonă sau prin ardere. Verificarea aplicării corecte a procedeului de injectare se face după 24 ... 36 ore de la injectare şi se execută astfel: 108

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat a) La fiecare a cincea fisură injectată, se va desprinde o lungime de circa 15 cm, cu dalta şi ciocanul stratul de chit epoxidic aplicat pentru închiderea exterioară a fisurii, la extremitatea la care s-a încheiat operaţia de injectare. În cazul injectării pe o faţă a elementului, se desprinde chitul de pe faţa opusă injectării. b) În cazul unei injectări corecte se constată prezenţa răşinii în fisură (culoarea răşinii este mai închisă decât a betonului). c) În cazul în care nu se constată prezenţa răşinii în fisură, rezultă că injectarea nu a fost executată corespunzător. În această situaţie se procedează la desfacerea completă a chitului de pe faţa respectivă a elementului şi se stabilesc zonele neinjectate. În fiecare din aceste zone se montează un ştuţ, se acoperă fisura cu chit epoxidic, lăsându-se câte o întrerupere de control de 2 ...3 mm, la extremitatea zonei de injectat şi se execută reinjectarea. Întrucât în acest caz există dubii şi în ceea ce priveşte calitatea injectării celorlalte fisuri, injectate anterior, se face verificarea acestora prin desfacerea chitului. Remedierea fisurilor cu deschidere > 2 mm (f2) Remedierea fisurilor cu deschidere 2 ... 5 mm se face prin injectare cu chit epoxidic. Lucrările pregătitoare sunt aceleaşi ca la celelalte procedee de remediere a fisurilor. Compoziţia chitului pentru injectare este dată în tabelul 16. Tabel 16 Componenţi Cantitatea pentru un amestec Unităţi de Unităţi de 3 volum (cm ) masă (g) Răşină 100 100 Întăritor 14 12,5 Ciment sau filer de cuarţ 50 50 Placarea cu chit epoxidic armat cu ţesătură din fibră de sticlă Placarea cu chit epoxidic armat cu ţesătură din fibră de sticlă poate fi utilizată: - la remedierea unor zone de grinzi sau diafragme care prezintă deteriorări ca urmare a unor solicitări predominant de forţe tăietoare (fisuri înclinate cu deschideri de 0,5 ... 5 mm) - la remedierea unor zone cu fisuri fine (deschideri sub 0,5 mm) la elementele la care este necesară asigurarea etanşeităţii, protecţia armăturilor sau a aspectului. Placarea cu chit epoxidic armat cu ţesătură din fibră de sticlă la grinzi are în principal rolul de a restabili sau îmbunătăţi capacitatea de preluare a unor eforturi principale de întindere, remediind lipsa sau ieşirea din lucru a unor etrieri. Nu se execută placări pe zone de beton segregat sau de calitate necorespunzătoare: - suprafeţe cu denivelări mai mari de 3 mm; - beton cu rezistenţă sub 10 N/mm2. În cazul elementelor cu fisuri cu deschideri mai mari de 0,5 mm, operaţia de placare trebuie asociată cu operaţia de injectare a fisurilor care se execută şi se verifică înaintea placării. Condiţii de proiectare pentru placarea cu chit epoxidic armat cu ţesătură din fibră de sticlă În vederea stabilirii posibilităţii utilizării soluţiei şi a condiţiilor concrete de folosire (mărimea şi poziţia zonelor ce urmează a fi placate, numărul de straturi), trebuie să se analizeze în fiecare caz natura deteriorărilor şi cauzele acestora. Efectul cantitativ al placării cu chit epoxidic armat cu ţesătură din fibră de sticlă este funcţie de condiţiile concrete de lucru ale 109

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

elementelor ce se repară şi de caracteristicile fizico-mecanice ale materialelor utilizate. Pentru ţesătură din fibră de sticlă se poate lua în considerare, pentru fiecare strat de chit epoxidic armat cu ţesătură din fibră de sticlă (un strat de ţesătură), o rezistenţă de calcul la întindere pînă la R st = 2,5 N/cm (lăţime).

Fig. 49. Placarea plăcilor de chit epoxidic armat cu ţesătură din fibră de sticlă Pentru analiza condiţiilor de remediere a grinzilor deteriorate de acţiunea forţelor tăietoare, valoarea forţei tăietoare de calcul capabilă preluată de etrieri, ţesătura înglobată şi betonul zonei comprimate poate fi stabilită cu relaţia: (2.1.) Qeb  1,5nst h0 Rst  ne Ae Rat  în care: nst - numărul de straturi (pe ambele feţe ale grinzii) de ţesătură din fibre de sticlă; R s t - rezistenţa unui strat de chit epoxidic armat cu ţesătură din fibră de sticlă (un singur strat de ţesătură înglobat în chit epoxidic), N/cm; h0 - distanţa dintre fibra cea mai comprimată şi centrul de greutate al armăturii întinse, în cm; ne - numărul de ramuri de etrieri care se află pe o lungime egală cu he şi care şi-au păstrat capacitatea de rezistenţă (au în continuare ancorajul necesar şi o capacitate corespunzătoare de alungire la rupere); A e - aria secţiunii unei ramuri de etrieri, în mm2; Rat - rezistenţa de calcul a armăturii transversale în N/mm2. Numărul de straturi este de maxim 4 şi rezultă din condiţia: Rtn . nstmax  (2.2.) . 0,2 în care Rtn (N/mm2) este rezistenţa normată la întindere determinată conform STAS 10102-75 „Construcţii din beton, beton armat şi beton precomprimat. Prevederi fundamentale pentru calculul şi alcătuirea elementelor”, în funcţie de rezistenţa efectivă la compresiune a betonului vechi, determinată prin încercări nedistructive. Operaţii pregătitoare executării placării cu chit epoxidic armat cu ţesătură din fibră de sticlă 110

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Lucrările pregătitoare constau în următoarele operaţii: a) injectarea fisurilor cu răşină epoxidică; b) desprinderea chitului epoxidic de acoperire a fisurii cu dalta şi ciocanul, verificându-se cu această ocazie dacă injectarea a fost corect executată; c) buceardarea zonei ce urmează a fi placată; d) perierea cu peria de sârmă şi îndepărtarea prafului rezultat cu un jet de aer curat; e) dacă suprafaţa de beton prezintă denivelări, aceasta se înlătură astfel încât să se asigure o suprafaţă plană. Executarea placării cu chit epoxidic armat cu ţesătură din fibră de sticlă Operaţiunea de placare constă în aplicarea unor straturi alternative de chit epoxidic şi ţesătură din fibre de sticlă pe suprafeţele elementelor din beton armat. În funcţie de prevederile proiectului, bazate pe analiza posibilităţilor de preluare a eforturilor de către betonul vechi, numărul de straturi de ţesătură din fibre de sticlă poate varia între 1 ... 4, la care corespund 2 ... 5 straturi de chit epoxidic. Pentru plăci, placarea se face cu fâşii depăşind lateral fisura cu circa 15 cm de fiecare parte; în cazul unor fisuri apropiate se utilizează fîşii mai late, acoperind întrega zonă fisurată cu depăşiri de circa 15 cm pe fiecare latură a zonei. La aplicarea ţesăturii din fibră de sticlă se au în vedere următoarele: - în cazul grinzilor, fibrele de sticlă predominante se orientează la fiecare strat după direcţia etrierilor; - în cazul diafragmelor sau plăcilor, fibrele de sticlă predominante se orientează perpendicular pe direcţia fisurii; - placarea se face cu fâşii din ţesătură din fibră de sticlă tăiate la lungimea de maxim 1,20 m; în cazul în care apare necesară placarea pe lungimi mai mari, ţesătura se înădeşte cu depăşire de 5 ... 7 cm, avându-se grijă ca, la aplicarea straturilor succesive, înădirile să nu se suprapună. Succesiunea operaţiilor este următoarea: a) Aplicarea prin pensulare a primului strat de chit epoxidic pe suprafaţa elementului ce urmează a se placa, cu compoziţia din tabelul 17. Tabel 17 Compoziţia pentru un amestec de lucru Componente Dozare Dozare volumetrică gravimetrică (cm3) (g) Răşină 500 500 Întăritor 70 63 Filer de cuarţ sau ciment 200 250 b) Aplicarea peste chit a ţesăturii din fibră de sticlă tăiată în prealabil la dimensiunile corespunzătoare, care se presează cu ajutorul unei role metalice cu striuri, prin mişcări pe cele două direcţii ale fibrelor ce alcătuiesc ţesătura, în vedera pătrunderii chitului epoxidic în ţesătură. Înainte de aplicarea celui de-al doilea strat de chit epoxidic, ţesătura din fibre de sticlă trebuie să fie complet îmbibată în chitul epoxidic pensulat anterior. 111

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

c) Aplicarea cu pensula a celui de-al doilea strat de chit epoxidic şi aşezarea celui de-al doilea strat de ţesătură din fibră de sticlă. Se repetă operaţia până la aplicarea numărului de straturi indicat necesar pentru consolidarea elementului fisurat. d) Indiferent de numărul de straturi ce se aplică, ultimul strat de acoperire trebuie să fie din chit epoxidic, care se compactează cu rola metalică. Verificarea calităţii lucrărilor se face prin verificarea aderenţei stratului de placare la suprafaţa de beton, după sunetul obţinut prin batere cu ciocanul, ca în cazul verificării aderenţei tencuielilor obişnuite din mortar de ciment. Remedieri cu mortare si betoane epoxidice (DSA, DASR, DASM) Compoziţia mortarelor şi betoanelor epoxidice utilizate este dată în tabelul 18. Tabel 18 Nr. crt.

Tip Agregat amestec total (mm) Răşină

1 2 3 4

Mortar Mortar Mortar Beton

0...1 0...3 0...7 0...16

1

Compoziţia amestecurilor în: Unităţi de Unităţi de masă volum Întăritor Agregate Întăritor Răşină Agregate 3.. .4 2 0,125 4...6 1 0,14 2,5...4 5...7 3...4 8...10 4,5... 5

Cantitatea de agregate din compoziţie poate varia în limitele de mai sus în funcţie de vâscozitatea răşinii utilizate şi de lucrabilitatea necesară punerii în lucru. Mortarul şi betonul epoxidic se prepară manual în modul următor: într-un vas de 5 ... 10 litri capacitate, se amestecă cu mistria componenta epoxidică şi de întărire în proporţiile corespunzătoare, timp de 2 ...3 minute, până la obţinerea unei culori omogene şi apoi se adaugă treptat agregatul, continuâdu-se amestecarea încă trei minute, până la completa omogenizare a amestecului. Cantitatea de material pentru un amestec nu trebuie să depăşească 10 kg. Agregatele şi uneltele de lucru trebuie să fie perfect uscate la începutul operaţiei de preparare, imediat după terminarea preparării şi aplicării mortarului, vasele şi celelalte unelte de lucru se vor curăţa cu acetonă tehnică. Cofrajele de lemn ce se utilizează trebuie să fie acoperite cu folii de polietilenă pe faţa care vine în contact cu mortarul şi betonul epoxidic. Mortarele sau betoanele epoxidice se aplică în straturi de 3 ... 5 cm grosime, compactându-se fiecare strat cu o vergea sau maiul metalic sau de lemn, până când suprafaţa materialului devine lucioasă. Compactarea acestor amestecuri este mai dificilă comparativ cu a betoanelor cu ciment şi în consecinţă trebuie dată o mare atenţie acestor operaţii. Decofrarea mortarelor sau betoanelor epoxidice se face după 24 de ore. Verificarea calităţii mortarelor sau a betoanelor epoxidice sc va face prin verificarea rezistenţei conform standardelor din seria SR EN 12390. Darea în exploatare a elementelor de beton remediate Darea în exploatare a elementelor de beton remediate se face conform prevederilor din „Codul de practică pentru executarea lucrărilor din beton, beton armat şi beton precomprimat, indicativ NE 012-1999” în cazul utilizării amestecurilor pe bază de ciment, cu sau fără adaos de 112

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat poliacetat de vinil şi după 3...7 zile, în cazul utilizării amestecurilor epoxidice, în funcţie de temperatura zonei remediate în perioada de după executarea remedierii şi anume: - după 3 zile, pentu temperaturi peste + 20°C; - după 7 zile pentru temperaturi cuprinse între +10°C şi 20°C. Până la darea în exploatare a elementului remediat, trebuie evitate orice solicitări suplimentare faţă de cele la care este supus elementul înainte de efectuarea reparaţiei. În cazul reparaţiilor sau consolidărilor situate în zonele cu solicitări importante, termenele de îndepărtare a elementelor de susţinere, respectiv darea în exploatare în cazurile în care se folosesc susţineri, se stabilesc de către proiectantul lucrării de consolidare. 2.5.3. Lucrări de reparaţii şi consolidare ale podurilor rutiere Lucrările de reparaţii şi consolidare ale podurilor rutiere pot fi împărţite astfel: - reparaţii ale elementelor căii (asfalt, hidroizolaţie, trotuare, parapete pietonale, parapete de siguranţă a circulaţiei, dispozitive de acoperire a rosturilor de dilataţie, guri de scurgere); - înlocuirea aparatelor de reazem; - reparaţii şi/sau consolidări ale infrastructurilor din beton şi beton armat; - reparaţii şi/sau consolidări ale suprastructurilor din beton, beton armat şi beton precomprimat; - reparaţii şi/sau consolidări ale suprastructurilor metalice; - reparaţii sau refaceri ale racordărilor cu terasamentele. Alegerea soluţiilor tehnice de proiectare se face în urma inspecţiilor speciale şi/sau a expertizei tehnice în conformitate cu prevederile „Normativului privind urmărirea comportării în timp a construcţiilor” indicativ P 130/1999. Inspecţiile speciale constau în examinarea minuţioasă a elementelor principale de rezistenţă în scopul depistării degradărilor cu influenţă asupra capacităţii portante sau stabilităţii podului. Inspecţia specială se face în urma unor evenimente deosebite şi anume: cutremur mare în zonă, cu efecte asupra structurii podului; accidente de circulaţie care au afectat elementele de rezistenţă ale podului; temperaturi măsurate în zonă sub -25°C sau peste +45°C; furtuni sau viscole cu viteze mai mari de 100 km/h; inundaţii catastrofale; cazuri deosebite generate de trecerea unor convoaie agabaritice. Inspecţiile speciale se completează cu expertiza tehnică a elementelor afectate şi/sau a întregii structuri a podului. Expertiza tehnică se realizează şi în cazul efectuării unor transformări sau modificări ale structurii. Expertiza tehnică se face şi în următoarele cazuri: 1) prezenţa unor degradări importante la elementele de rezistenţă; 2) depăşirea duratei de exploatare (iniţială sau între două reparaţii capitale), stabilită conform „Normativului privind întreţinerea şi repararea drumurilor publice” indicativ AND 554/2002; 3) schimbarea condiţiilor de exploatare. Defectele şi degradările principale ale structurii de rezistenţă ale podului care pot afecta siguranţa în exploatare a acestuia sunt: a) la poduri din beton armat: • elemente de construcţie ale suprastructurii: - beton cu aspect friabil şi/sau zone din beton exfoliate; 113

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

- beton degradat prin carbonatare, apariţia de stalactite şi/sau draperii; - beton degradat prin coroziune cu reducerea secţiunii elementului; - cumularea la un element al structurii a mai multor degradări (coroziune, crăpături, striviri etc); - deformaţii mari (săgeţi) ale suprastructurii; - deplasări sau săgeţi permanente mari, vizibile ale tablierului; - distrugerea suprastructurii (elemente rupte); - fisuri şi/sau crăpături ale betonului; - modificarea exagerată a formei şi proprietăţilor fizico-mecanice ale betonului. • elemente de construcţie ale infrastructurii: - beton cu aspect friabil şi/sau zone din beton exfoliate; - beton degradat prin carbonatare, apariţia de stalactite şi/sau draperii; - beton degradat prin coroziune cu reducerea secţiunii elementului; - cumularea la un element al structurii a mai multor degradări (coroziune, crăpături, striviri etc); - deplasări ale infrastructurilor faţă de poziţia iniţială produse în majoritatea cazurilor de afuieri; - dislocarea unei margini din bancheta cuzineţilor. b) la podurile din beton precomprimat: • elementele de construcţie ale suprastructurii: - beton cu aspect friabil şi/sau zone din beton exfoliate; - beton degradat prin coroziune cu reducerea secţiunii elementului; - coroziunea armăturii, pete de rugină şi/sau fisuri sau crăpături orientate pe direcţia acesteia; - cumularea la un element al structurii a mai multor degradări (coroziune, crăpături, striviri etc); - deformaţii mari (săgeţi) ale suprastructurii; - deplasări sau săgeţi permanente mari, vizibile ale tablierului; - fisuri şi/sau crăpături ale betonului; - modificarea exagerată a formei şi proprietăţilor fizico-mecanice ale betonului. Expertiza tehnică de calitate a unui pod se realizează şi pe baza informaţiilor cuprinse în Cartea tehnică, Banca de Date, rezultatele investigaţiilor şi testările în laborator şi in situ, a umăririi în timp, datele privind proiectarea şi executarea podului, inclusiv a studiilor geotehnice, geologice şi hidrologice. Expertiza se finalizează cu raportul tehnic care va conţine soluţiile tehnice de reparare şi/sau consolidare a podului. Tehnologiile de reparare şi/sau consolidare a diverselor tipuri de degradări şi defecte identificate la podurile aflate în exploatare, în urma expertizelor tehnice şi a investigaţiilor asupra stării materialelor sunt prezentate în continuare. Fişele tehnice cuprind activităţile de reparaţii şi consolidare atât pentru îmbrăcăminte, hidroizolaţie şi echipamente înglobate cât şi lucrări specifice la structura de rezistenţă. Repararea podurilor rutiere din beton conţine prescripţiile şi recomandările cu caracter tehnic specifice pentru rezolvarea următoarelor probleme:

114

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat - reparaţii ale elementelor căii (asfalt, hidroizolaţie, trotuare, parapete pietonale, parapete de siguranţă a circulaţiei, dispozitive de acoperire a rosturilor de dilataţie, guri de scurgere); - înlocuirea aparatelor de reazem; - reparaţii şi/sau consolidări ale infrastructurilor din beton şi beton armat; - reparaţii şi/sau consolidări ale suprastructurilor din beton, beton armat şi beton precomprimat; - reparaţii şi/sau consolidări ale suprastructurilor metalice; - reparaţii sau refaceri ale racordărilor cu terasamentele. Întreţinerea se defineşte ca fiind, ansamblul de lucrări, care se execută permanent în scopul menţinerii podurilor, podeţelor şi tunelurilor de şosea în stare tehnică corespunzătoare desfăşurării continue, confortabile şi fără pericol a circulaţiei la nivelul traficului maxim (menţinerea parametrilor de rezistenţă, stabilitate, siguranţă la foc, protecţia vieţii oamenilor şi a mediului), refacerii stării tehnice a podurilor, podeţelor şi tunelurilor de şosea, în cazul degradărilor provenite din accidente. În cadrul lucrărilor de întreţinere curentă se deosebesc: 1. Lucrări de întreţinere planificate: lucrări de întreţinere curentă; lucrări de întreţinere periodică. 2. Lucrări de întreţinere neplanificate: lucrări de întreţinere în urma unor degradări accidentale. Lucrările de remediere pot fi descrise sintetic şi ataşate ulterior elementelor structurii şi tipurilor de degradări constatate. 1. Înlocuire îmbrăcăminte bituminoasă pe carosabil, deteriorată mai mult de 30% din suprafaţă Celelalte elemente ale căii, în special hidroizolaţia, precum şi dispozitivele de acoperire ale rosturilor de dilataţie şi gurile de scurgere, sunt în bună stare. În această situaţie tehnologia înlocuirii îmbrăcăminţii pe carosabil comportă următoarele operaţii: - decaparea, prin frezare, a îmbrăcăminţii existente până la şapa de protecţie a hidroizolaţiei; - amorsarea stratului suport; - aşternerea noii îmbrăcăminţi bituminoase, corectându-se, dacă este cazul, linia roşie; - executarea cordoanelor de etanşare între îmbrăcămintea bituminoasă şi borduri, precum şi în jurul gurilor de scurgere. Operaţia de decapare trebuie făcută astfel încât să nu se deterioreze şapa de protecţie a hidroizolaţiei, dispozitivele de acoperire a rosturilor de dilataţie sau gurile de scurgere. 2. Hidroizolaţia şi-a pierdut etanşeitatea permiţând pătrunderea apei la structura În această situaţie, refacerea hidroizolaţiei presupune şi înlocuirea îmbrăcăminţii bituminoase pe carosabil, indiferent de starea acesteia. Tehnologia implică următoarele operaţii: - desfacerea asfaltului pe carosabil; - demontarea parapetelor de siguranţă, dacă există; - desfacerea bordurilor, a asfaltului şi a betonului de umplutură de pe trotuare; - desfacerea hidroizolaţiei; - curăţirea şi rectificarea stratului suport; - aşternerea noii hidroizolaţii; - montarea bordurilor; 115

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

- montarea armăturilor pentru parapetele de siguranţă turnarea betonului de umplutură; - aşternerea noii îmbrăcăminti bituminoase pe carosabil şi pe trotuare execuţia cordoanelor de etanşare între asfalt şi borduri. 3. Sunt necesare reparaţii sau consolidări ale structurii de rezistenţă În această situaţie este necesară, de regulă şi înlocuirea elementelor căii. Tehnologia de desfacere şi refacere a elementelor căii este identică cu cea descrisă la punctul anterior. Îmbrăcămintea bituminoasă de pe carosabil poate fi înlocuită şi cu ocazia refacerii sau ranforsării îmbrăcăminţii pe drumul pe care este amplasat podul. 4. Înlocuirea hidroizolaţiei pe carosabil şi trotuare şi refacere în zona gurilor de scurgere Tehnologia se aplică în situaţia în care hidroizolaţia şi-a pierdut etanşeitatea permiţând pătrunderea apei la structura de rezistenţă. Tehnologia implică următoarele operaţii: - desfacerea asfaltului pe carosabil demontarea parapetelor de siguranţă, dacă există; - desfacerea bordurilor, a asfaltului şi a betonului de umplutură de pe trotuare; - desfacerea hidroizolaţiei existente; - curăţirea şi rectificarea stratului suport; - aşternerea noii hidroizolaţii refacerea căii pe pod. Se vor trata special racordările la gurile de scurgere, asigurându-se etanşeitatea şi scurgerea apelor colectate. Lateral, marginile stratului hidroizolator se vor racorda la scafe cu cordoane din chituri elastice, de etanşare. La rosturile de dilataţie, tratarea hidroizolaţiei se va face în funcţie de tipul dispozitivului de acoperire a rostului de dilataţie. Este recomandabil a se înlocui hidroizolaţia în timpul unei intervenţii majore asupra tablierului unui pod. 5. Înlocuirea gurilor de scurgere Această tehnologie se foloseşte atunci când se înlocuieşte calea pe pod (asfalt, hidroizolaţie, echipamente) şi este necesară reconstrucţia pe aceeaşi poziţie a gurilor de scurgere existente, înlocuirea gurilor de scurgere se face în următoarele situaţii: mai mult de 60% din elementele componente ale gurilor de scurgere sunt deteriorate, funcţionează defectuos sau nu sunt fixate corespunzător sau betonul din zona adiacentă gurii de scurgere este degradat de apa infiltrată. Înlocuirea gurilor de scurgere implică următoarele operaţii: - delimitarea conturului suprafeţei de beton ce urmează a fi demolat; - demolarea betonului din zona adiacentă gurii de scurgere; - încorporarea noii guri de scurgere şi rebetonarea dalei; - prelungirea tubului de evacuare sub intradosul suprastructurii. 6. Schimbarea poziţiei gurilor de scurgere sau montare de noi guri de scurgere, inclusiv prelungirea tubului de evacuare sub intradosul suprastructurii Schimbarea poziţiei gurilor de scurgere sau eliminarea lor se face în următoarele situaţii: gurile de scurgere sunt amplasate necorespunzător, cauzând acumularea de apă pe pod (formarea de bălţi), mai mult de 60% din elementele componente ale gurilor de scurgere sunt într-o stare necorespunzătoare, guri de scurgere care stropesc sau evacuează apa direct pe elementele structurii de rezistenţă şi care nu pot fi prelungite sau guri de scurgere care evacuează apa direct pe taluzul rampelor de acces sau pe obstacolul traversat (cale ferată, drum). Desfiinţarea gurilor de scurgere şi montarea unor noi dispozitive implică următoarea tehnologie: 116

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat marcarea cu vopsea a suprafeţei adiacente gurii de scurgere ce urmează a fi demolată; suprafaţa trebuie să fie suficient de mare pentru a permite îndepărtarea gurilor de scurgere existente şi/sau montarea gurilor noi; - delimitarea suprafeţei asfaltului ce urmează a fi înlăturată; această suprafaţă trebuie să depăşească cu 200 mm conturul suprafeţei de beton ce va fi demolată; - desfacerea asfaltului şi a hidroizolaţiei; - delimitarea conturului suprafeţei de beton ce urmează a fi demolat; - demolarea cu încorporarea noii guri de scurgere şi rebetonarea plăcii; - refacerea hidroizolaţiei pe suprafaţa adiacenta gurii de scurgere; se va acorda o atenţie deosebită racordării hidroizolaţiei la pâlnia de evacuare; - refacerea asfaltului pe cale astfel încât să dirijeze apele spre noua gură de scurgere. 7. Prelungirea tubului de evacuare Prelungirea tubului de evacuare a gurii de scurgere se face în situaţia în care ştuţul pâlniei de evacuare este prea scurt, provocând stropirea sau descărcarea apei direct pe elementele structurii. Această operaţie se execută cu condiţia ca elementele gurii de scurgere să fie în bună stare, să fie fixate corespunzător şi să asigure o drenare eficientă. Prelungirea tubului de evacuare sub intradosul suprastructurii se face cu ţeava din PVC fixată de ştuţul pâlniei de evacuare cu un colier de strângere din platbandă şi cu un suport lateral fixat de grinda cu dibluri. Canalizarea apei se face în situaţia în care gurile de scurgere provoacă bălţi sau evacuează apa direct pe fundaţiile infrastructurilor. Se determină în funcţie de tipul structurii, de sistemul de canalizare a apelor pluviale existent, de geometria amplasamentului. -

Fig. 50. Prelungirea tubului de evacuare 8. Înlocuirea parapetelor pietonale metalice Folosirea acestei tehnologii are la bază următoarele criterii: defectele se regăsesc pe mai mult de 30% din lungimea totală a parapetului şi pune în pericol siguranţa pietonilor, stâlpi distruşi, corodaţi sau lipsă, lise sau panouri degradate, deformate, corodate sau lipsă, piese de asamblare incorect montate, corodate sau lipsă, ancorare defectoasă. Tehnologia de înlocuire a parapetelor pietonale metalice implică următoarele lucrări: - asigurarea siguranţei circulaţiei pentru participanţii la trafic, prin montarea, dacă este 117

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

cazul, a unui parapet rigid din beton; - demontarea parapetului existent; - montarea noilor ancoraje; - montarea stâlpilor şi panourilor de parapet; - alinierea parapetului şi strângerea buloanelor de ancoraj; - protejarea parapetului prin vopsire. Este recomandabil a se înlocui parapetul pietonal în timpul unei intervenţii majore asupra tablierului unui pod, precum şi în timpul refacerii consolei sau a lisei trotuarului.

Fig. 51 Înlocuirea parapetelor pietonale metalice fără demolarea grinzii de fixare a parapetului

Fig. 52. Înlocuirea parapetelor pietonale metalice cu demolarea grinzii de fixare a parapetului 9. Înlocuirea parapetelor de siguranţă metalice Folosirea acestei tehnologii are la bază următoarele criterii: defectele se regăsesc pe mai mult de 30% din lungimea totală a parapetului, stâlpii distruşi, corodaţi sau lipsă, lise degradate, deformate sau lipsă, piese de asamblare incorect montate, corodate sau lipsă, prindere incorectă. 118

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Tehnologia de înlocuire a parapetelor de siguranţă metalice implică următoarele lucrări: - demontarea parapetului; - montarea noilor ancoraje; - montarea stâlpilor şi lisei parapetului. Este recomandat a se înlocui parapetul de siguranţă în timpul unei intervenţii majore asupra tablierului unui pod sau în timpul refacerii căii pe pod şi a trotuarelor. În cazul în care nu există, se vor executa racorduri ale parapetelor la capetele podului, pe rampele de acces.

Fig. 53. Racordarea la teren a parapetului de siguranţa circulaţiei

Fig. 54. Parapet de siguranţa circulaţiei pe pod, respectiv pe zona de racordare 10. Vopsitorii la parapete Această tehnologie se aplică în situaţia în care sistemul de protecţie a parapetului este degradat (mătuit, cu puncte de rugină, exfolieri, etc.). Tehnologia de vopsire a parapetelor implică două etape: - pregătirea suprafeţelor; - vopsirea parapetelor. Pregătirea suprafeţelor cuprinde următoarele operaţii: - înlăturarea petelor de grăsimi şi ulei de pe suprafeţele ce urmează a fi vopsite; - îndepărtarea manuală cu peria de sârmă a acumulărilor de nisip, sedimente sau alte resturi; 119

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

- îndepărtarea cu mijloace manuale a cuiburilor de rugină. În cazul elementelor expuse la săruri pentru dezgheţ sau situate în zona Litoralului Mării Negre, este necesară spălarea suprafeţelor cu jet de apă sub presiune în scopul înlăturării substanţelor ce pot contamina suprafaţa. - decaparea suprafeţelor de vopsea prin sablare; - curăţirea suprafeţelor cu jet de aer. Vopsirea parapetelor cuprinde următoarele operaţii: - alegerea vopselei; - aplicarea vopselei în două straturi. Se va efectua vopsirea parapetului după repararea, modificarea sau înlocuirea elementelor defecte. 11. Înlocuirea parapetelor pietonale din beton cu parapet metalic Această tehnologie se aplică în situaţia în care degradarea (betonului şi/sau coroziunea armăturii) este prezentă pe mai mult de 30% din lungimea totală a parapetului din beton existent. Tehnologia de înlocuire a parapetelor pietonale din beton cu parapet metalic implică următoarele lucrări: - asigurarea siguranţei circulaţiei pentru participanţii la trafic, prin montarea, dacă este cazul, a unui parapet rigid din beton; - demontarea parapetului din beton existent şi dacă este necesar demolarea grinzii de fixarea parapetului; - montarea noilor ancoraje şi refacerea grinzii de fixare a parapetului dacă aceasta a fost demolată; - montarea stâlpilor şi panourilor de parapet metalic; - alinierea parapetului şi strângerea buloanelor de ancoraj; - protejarea parapetului prin vopsire. Este recomandabil a se înlocui parapetul pietonal în timpul unei intervenţii majore asupra tablierului unui pod, precum şi în timpul refacerii consolei sau a lisei trotuarului. La înlocuirea parapetului metalic se vor respecta şi prevederile din „Înlocuirea parapetelor pietonale metalice”. 12. Înlocuirea dispozitivelor etanşe pentru acoperirea rosturilor de dilataţie Această tehnologie se aplică pentru rosturi a căror deplasare totală este mai mică de 150 mm. Înlocuirea dispozitivelor de acoperire a rosturilor de dilataţie se face în următoarele situaţii: - deplasarea tablierului este complet sau parţial împiedicată de o anomalie funcţională, dificil de remediat; - infiltraţii prin elementele dispozitivului de acoperire a rostului de dilataţie; - dezlipirea, smulgerea sau fisurarea elementelor de cauciuc; - uzura, pierderea elasticităţii, fisurarea, ruperea, perforarea elementelor de etanşare; - dezlipirea sau smulgerea elementelor rostului. - Această tehnologie implică următoarele operaţii: - desfacerea bordurilor amplasate în zona desfacerii trotuarelor şi a căii; - desfacerea straturilor căii de o parte şi de alta a rostului; - demontarea dispozitivului de acoperire a rostului de dilataţie; - montarea noului dispozitiv de acoperire a rostului de dilataţie; - refacerea straturilor căii şi a trotuarelor; 120

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat - efectuarea probei de etanşeitate. Se va asigura un spaţiu liber între zidul de gardă şi tablier suficient pentru a permite deplasarea calculată a tablierului. În cazul în care spaţiul liber dintre zidul de gardă şi tablier nu este suficient pentru a permite deplasarea calculată a tablierului, se vor aplica şi prevederile fişei tehnice „Realizarea umerilor de fixarea dispozitivelor de acoperire a rosturilor” şi se vor reface zonele de la capătul suprastructurii şi, dacă este necesar şi zidul de gardă.

Fig. 55. Dispozitiv etanş din bitum cu elstomeri

Fig. 56. Dispozitiv din elastomer fretat

121

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Fig. 57. Dispozitiv cu profile din cauciuc

Fig. 58. Dispozitiv metalic tip pieptene 13. Realizarea umerilor de fixare a dispozitivelor de acoperire a rosturilor Această tehnologie se aplică pentru rosturi a căror deplasare totală este mai mică de 150 mm. Refacerea umerilor de fixare a dispozitivelor de acoperire a rosturilor se face în următoarele situaţii: - degradarea betonului din umerii de fixare ai dispozitivelor de acoperire a rosturilor de dilataţie pe mai mult de 20% din lungimea rostului; - diferenţa de pantă sau de înălţime între rost şi asfaltul adiacent periclitând confortul şi siguranţa participanţilor la trafic ; - elemente de fixare rupte; - decalaj mai mare de 10 mm pe verticală între elementele metalice ale dispozitivelor de acoperire a rostului; - mai mult de 30% din totalul ancorajelor rupte sau lipsă, putând antrena smulgerea dispozitivului de acoperire a rostului; Această tehnologie implică următoarele operaţii: 122

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat -

desfacerea bordurilor din zona rostului; desfacerea straturilor căii de o parte şi de alta a rostului; demontarea dispozitivului de acoperire a rostului de dilataţie; demolarea betonului în care sunt ancorate armăturile dispozitivului; montarea armăturilor şi a elementelor de legătură noi şi betonarea la cotă; montarea dispozitivului de acoperire a rostului de dilataţie refacerea straturilor căii şi a trotuarelor; - efectuarea probei de etanşeitate. Se va asigura un spaţiu liber între zidul de gardă şi tablier suficient pentru a permite deplasarea calculată a tablierului. Se va verifica poziţia stâlpilor parapetelor adiacente rostului şi, dacă este necesar, se va modifica prinderea parapetului astfel încât să permită deplasarea liberă a tablierului după terminarea lucrărilor. În cazul în care spaţiul liber dintre zidul de gardă şi tablier nu este suficient pentru a permite deplasarea calculată a tablierului, este necesară demolarea zidului de gardă şi reconstruirea lui la distanţă corespunzătoare. Această situaţie poate interveni atunci când s-a continuizat suprastructura, eliminându-se rosturile de dilataţie intermediare.

Fig. 59. Refaceri în zona culeei

Fig. 60. Înlocuire umeri la o culee

123

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Fig. 61. Înlocuire umeri la o pilă

Fig. 62. Dispozitiv oblic

14. Repoziţionarea pendulilor Tehnologia se aplică la repararea, înlocuirea sau repoziţionarea elementelor componente ale unui aparat de reazem cu penduli sau rulouri care au părţile componente (penduli, rulouri, plăci metalice, tacheţi) degradate sau corodate. Se intervine cu această metodă atunci când apar degradări care pot conduce la restricţionarea deplasării: - deplasarea consumată (deplasări ale aparatului de reazem neconforme cu temperatura) - coroziune accentuată, deformare sau desprindere a tacheţilor - nealinierea pendulilor sau rulourilor şi coroziune uşoară a plăcilor de reazem - aplatizarea rulourilor şi coroziune uşoară a plăcilor de reazem. Tehnologia cuprinde următoarele etape: - dacă este necesar se ridică şi se sprijină capătul tablierului pentru a demonta aparatul, fără însă a depăşi 15 mm; - se îndepărtează părţile componente ale aparatelor de reazem; - dacă pendulul prezintă degradări (fisuri, crăpături) de o gravitate redusă, care nu necesită înlocuirea pendulului, se vor injecta fisurile şi crăpăturile cu răşini epoxidice; această injectare se poate realiza şi după blindarea cu tablă a pendulilor; 124

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat dacă este necesar se uzinează rulourile pentru a le reda forma cilindrică; dacă este necesar se repoziţionează plăcile inferioare, corespunzător cu temperatura de montare; - se curăţă şi se sablează suprafeţele plăcilor astfel încât să se îndepărteze orice urmă de rugină şi se îndepărtează asperităţile cu hârtie abrazivă; - se repară tacheţii sau se înlocuiesc, folosind ca model piesele existente; - se curăţă suprafeţele plăcilor de rezemare cu jet de aer; - se montează pendulii sau rulourile, inclusiv tacheţii. Pendulii sau rulourile trebuie montate perpendicular pe axul longitudinal al podului astfel încât deplasarea lor să fie paralelă cu deplasările structurii, în caz contrar deplasarea structurii poate conduce la deformarea sau ruperea tacheţilor şi la aplatizarea rulourilor. - se aşează structura pe aparatele de reazem urmărindu-se ca acestea să nu fie deplasate datorită acestei operaţii; - se curăţă şi se vopsesc piesele metalice, se ung aparatele de reazem. Aparatele de reazem cu penduli sau rulouri nu se repară decât dacă un mic număr dintre ele prezintă degradări. Dacă numărul aparatelor de reazem defecte este mai mare va fi luată în considerare şi înlocuirea tuturor aparatelor de reazem. Pentru ca plăcile de reazem ale aparatelor de reazem să poată fi refolosite, suprafeţele în contact cu pendulii sau rulourile se vor curăţa, astfel încât să fie plane şi uniforme. Dacă starea lor de coroziune face imposibilă îndepărtarea ruginii şi obţinerea unei uniformităţi a suprafeţelor de contact, se va proceda la înlocuirea aparatelor de reazem. Este recomandabil să se repare şi să se protejeze prin gresare toate aparatele de reazem care se află la respectiva extremitate a tablierului. Dacă este necesar se vor repara cu această ocazie şi cuzineţii. Repararea şi repoziţionarea pendulilor sau rulourilor se va face înainte de intervenţia la dispozitivele de acoperire a rosturilor de dilataţie în cazul în care şi acestea trebuie reparate. Dacă un aparat de reazem cu pendul sau rulou nu poate fi reparat şi repoziţionat pentru că este prea degradat, toate aparatele de reazem aflate la aceeaşi extremitate a tablierului vor fi înlocuite cu aparate de reazem de acelaşi tip. 15. Înlocuirea aparatelor de reazem metalice (cu rulou) Tehnologia se aplică la înlocuirea aparatelor de reazem metalice (cu rulou) cu un aparat de reazem de alt tip, de regulă cu un aparat de lunecare. Se intervine cu aceasta metodă atunci când: degradările pot conduce la o restricţionare a deplasării, există nealiniere sau aplatizare a rulourilor şi coroziune medie a plăcilor şi rulourilor. Tehnologia cuprinde următoarele etape: - se ridică şi se sprijină extremitatea tablierului pentru a demonta aparatul, fără însă a depăşi 15 mm; - se îndepărtează rulourile, tacheţii şt plăcile sudate; plăcile de rezemare superioară şi inferioară nu trebuie îndepărtate; - se curăţă prin sablare suprafaţa plăcilor suport ce vin în contact cu noile aparate astfel încât să se îndepărteze în totalitate rugina; - se montează noul aparat de reazem; înălţimea noului aparat trebuie să corespundă, pe cât posibil, cu diametrul ruloului, respectiv cu spaţiul dintre plăcile de reazem existente; - Dacă este cazul, placa inferioară a noului aparat de reazem va fi dimensionată astfel încât să poată fi inserată în degajarea plăcii de reazem existente. - se aşează pe reazeme tablierul urmărindu-se să nu se producă deplasări ale aparatului de reazem în timpul operaţiunii; -

125

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

- se sudează noul aparat de reazem de plăcile de reazem inferioare şi superioare existente. Alegerea şi dimensionarea noului aparat de reazem se fac în funcţie de sarcinile ce trebuie preluate şi de deplasările datorate temperaturii, forţelor orizontale şi rotirii zonei de rezemare a deschiderii. Înlocuirea aparatului de reazem cu rulouri poate necesita o modificare a cuzineţilor, dacă noul aparat este de înălţime diferită. Dacă este necesară şi o intervenţie la dispozitivele de acoperire a rosturilor de dilataţie situate deasupra aparatelor de reazem ce se înlocuiesc, se va executa în primul rând intervenţia la aparatele de reazem. Toate aparatele de reazem situate la aceeaşi extremitate a unui tablier trebuie să fie de acelaşi tip. Se vor verifica starea plăcii de reazem inferioare şi a cuzinetului şi, dacă este necesar, placa va fi înlocuită iar cuzinetul va fi reparat. Suprafeţele galvanizate ale plăcilor ce vor fi afectate de sudură vor fi acoperite cu două straturi de vopsea bogată în zinc.

126

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat

Fig. 63. Înlocuirea aparatelor de reazem 16. Înlocuirea aparatelor de reazem din neopren Tehnologia se referă la înlocuirea unui aparat cu plăci din elastomer (neopren) sau a unui aparat cu elemente glisante cu un aparat de reazem de acelaşi tip sau de un tip diferit. Se intervine cu acesta metodă atunci când avem următoarele situaţii: - placa din neopren: ruperea plăcii sau desprinderea ei la nivelul plăcilor metalice umflarea foarte mare a părţilor laterale ale plăcii din neopren; - aparat cu elemente glisante: defecte care pot conduce la o restricţionare a deplasării. - Înlocuirea aparatelor de reazem din neopren sau cu elemente glisante cuprinde următoarele etape: - se ridică şi se sprijină capătul tablierului pentru a demonta aparatul, fără însa a depăşi 15 mm; - se îndepărtează aparatul de reazem existent, spărgând betonul din banchetă dacă este necesar, pentru a tăia ancorele de legătură ale plăcii inferioare a aparatului cu banchetă; - dacă placa superioară a aparatului este ancorată în betonul suprastructurii, ea trebuie să fie menţinută pe poziţie, după curăţarea şi îndepărtarea ruginii; - se montează noul aparat de reazem. Dacă noul aparat este un aparat cu elemente glisante, poziţia părţii superioare în raport cu partea inferioară, în axul longitudinal al suprastructurii, trebuie să corespundă cu temperatura de montare. Dacă placa superioară a aparatului existent se păstrează, placa superioară din oţel a noului aparat de reazem trebuie sudată de aceasta. Alegerea şi dimensionarea unui nou aparat de reazem se fac în funcţie de sarcinile ce trebuie preluate şi de deplasările datorate temperaturii, 127

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

forţelor orizontale şi rotirii zonei de rezemare a deschiderii. Este de preferat să se utilizeze aparatele de reazem din neopren pentru a înlocui aparatele existente, întrucât aparatele glisante necesită o întreţinere mai pretenţioasă. De regulă încărcările şi deplasările calculate iniţial permit acest lucru, deoarece deplasările sunt de cele mai multe ori inferioare celor estimate la construcţia podului. Înlocuirea aparatelor de reazem poate necesita o modificare a cuzineţilor dacă noile aparate au o înălţime diferită. Toate aparatele de reazem de la aceeaşi extremitate a tablierului trebuie să fie de acelaşi tip. Dacă este cazul, înlocuirea aparatelor de reazem se va face înainte de a se interveni la dispozitivele de acoperire a rosturilor de dilataţie situate deasupra aparatelor respective. 17. Înlocuire penduli Tehnologia se aplică la înlocuirea aparatelor de reazem cu pendul cu un aparat de reazem de alt tip. Metoda se aplică atunci când se constată o poziţie instabilă a pendulului ce poate conduce la o rezemare incompletă a tablierului. Tehnologia de înlocuire a aparatului de reazem cu pendul se face în trei etape: - montarea reazemelor provizorii şi a noului aparat de reazem; - construcţia noului cuzinet; - îndepărtarea reazemelor provizorii; - montarea reazemelor provizorii şi a noului aparat de reazem. Se confecţionează reazemele provizorii constituite din bare rotunde ale căror extremităţi sunt fixate prin sudură de o placă inferioară şi de o placă superioară şi a căror înălţime totală (bară + plăci) este egală cu distanţa între grindă şi banchetă din care se scade grosimea fururilor necesare blocării reazemelor. Se montează reazemele provizorii în faţa şi în spatele aparatelor de reazem şi se blochează cu fururi astfel încât să fie asigurat un contact perfect cu betonul grinzii şi cel al banchetei. Se sudează reazemele provizorii de placa de reazem inferioară a aparatului de reazem. Se îndepărtează pendulul şi tacheţii lui prin tăiere cu sudura. Se montează noul aparat de reazem sub placa superioară a aparatului cu pendul şi se menţine în contact perfect cu această placă cu ajutorul a 3 buloane de ajustare sudate de placa inferioară a noului aparat. Construcţia noului cuzinet Se delimitează prin trasare la 150 mm de fiecare parte a plăcii suport inferioare şi în faţa ei suprafaţa banchetei ce va veni în contact cu noul cuzinet. Se demolează betonul până la beton sănătos astfel încât să se degajeze pe minimum 25 mm armăturile ce au devenit aparente. Se curăţă suprafeţele ce vin în contact cu betonul nou cu jet de apă de înaltă presiune spre a se îndepărta praful şi particulele de beton desprinse. Se montează armătura şi cofrajele astfel încât înălţimea cuzinetului să aibă înălţimea necesară pentru a acoperi distanţa între banchetă şi intradosul plăcii noului aparat de reazem. Se stropeşte suprafaţa de beton ce va veni în contact şi apoi se betonează cuzinetul. Se îndepărtează cofrajele. Îndepărtarea reazemelor provizorii După ce betonul din noul cuzinet a atins o rezistenţă minimă la compresiune de 20 N/mm2, se taie barele rotunde ale rezemărilor provizorii la nivelul suprafeţei cuzineţilor şi se îndepărtează rezemările provizorii. Se protejează barele tăiate prin acoperire cu un mastic de etanşare. Dacă tablierul este tasat cu mai mult de 10 mm ca urmare a instabilităţii pendulului, el va fi readus la poziţia iniţială prin ridicarea extremităţii suprastructurii. Susţinerea temporară poate fi înlocuită cu alte metode de susţinere care să permită înlocuirea pendulului. Alegerea şi dimensionarea noului aparat sunt în funcţie de încărcările ce trebuie preluate şi de deplasările 128

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat datorate temperaturii, forţelor orizontale şi a rotirii tablierului. Dacă este cazul unor intervenţii la dispozitivele de acoperire a rosturilor de dilataţie situate deasupra aparatului de reazem, acestea se vor face numai după înlocuirea aparatului de reazem. Toate aparatele de reazem de la aceea extremitate a tablierului trebuie să fie de acelaşi tip. După îndepărtarea reazemelor provizorii, tablierul nu trebuie să coboare mai mult de câţiva milimetri.

Fig. 64. Înlocuirea pendulilor cu alte aparate de reazem Ca măsură suplimentară de siguranţă se recomandă să se înlocuiască aparatele de reazem în două etape, menţinând în lucru un pendul din două până ce betonul din cuzineţi are o rezistenţă suficientă. Dacă betonul din banchetă este degradat, cuzineţii trebuie realizaţi astfel încât să se rebetoneze în întregime şi partea superioară a banchetei. 18. Refacerea sferturilor de con, inclusiv fundaţii şi protecţie Tehnologia se aplică pentru repararea unor degradări sau pentru prevenirea unor eroziuni favorizate de scurgerea apelor pluviale la capetele podului, sau de acţiunea cursului de apă traversat de pod. Refacerea sferturilor de con cuprinde următoarele etape: - desfacerea pereului degradat, dacă este cazul; 129

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

- curăţarea zonei de resturi şi vegetaţie; - refacerea umpluturii de pământ şi compactarea acesteia; - executarea pereului din piatră sau dale de beton simplu; - rostuirea dalelor de beton. În cazul în care fundaţia pereului sfertului de con este degradată sau afuiată sunt necesare următoarele operaţii: - desfacerea pereului; - demolarea fundaţiei degradate; - executarea noii fundaţii a pereului la cote corespunzătoare; - completarea umpluturii de pământ, dacă este cazul; - executarea unui strat filtrant; - executarea pereului, inclusiv rostuirea acestuia; - executarea unor protecţii în albie, dacă este cazul. Pentru scurgerea apelor de pe carosabil la capetele podului, se vor executa, în cazul în care lipsesc, casiuri. Pentru accesul personalului de întreţinere se vor executa scări de acces.

Fig. 65. Scări de acces pentru accesul personalului de întreţinere

130

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat

Fig. 66. Refacerea sferturilor de con 19. Consolidare fundaţii cu anrocamente sau cu saci de nisip-ciment Cu această metodă se pot consolida fundaţiile culeelor, paleilor, banchetelor, zidurilor de sprijin sau elementelor de capăt ale podeţelor. Se intervine cu această metodă când se constată pierderi de material granular sub talpa unei fundaţii superficiale indiferent de mărimea zonei afectate sau sub talpa fundaţiei de adâncime a unei culei, pile sau zid de sprijin pe o zonă mai mare de 10% din suprafaţa fundaţiei de adâncime. Consolidarea cuprinde următoarele etape: - se îndepărtează materialul căzut (sfărâmături) din zona ce se consolidează; - se blochează pierderea materialului granular cu ajutorul sacilor cu nisip-ciment sau anrocamentelor; - dacă este necesar se umple golul de sub talpa cu beton. Pentru o fundaţie superficială, consolidarea cu saci de nisip-ciment sau anrocamente trebuie considerată ca o măsură provizorie. În această situaţie se va face şi o consolidare prin betonare. Ţinând seama de necesitatea de a menţine capacitatea portantă sub fundaţie, consolidarea cu saci

131

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

de nisip-ciment poate stopa mai bine pierderea materialului granular decât consolidarea cu anrocamente.

Fig. 67. Consolidare cu anrocamente

Fig. 68. Consolidare cu saci de nisip-ciment 20. Consolidare prin îmbrăcare cu beton a pilelor degradate Tehnologia se aplică la consolidarea fundaţiilor pilelor prin turnarea betonului sub şi/sau în jurul fundaţiilor. Se intervine cu această metodă când se constată pierderi de material granular sub talpa unei fundaţii superficiale indiferent de mărimea suprafeţei sau sub talpa unei fundaţii de adâncime a unei culei, pile sau zid de sprijin pe o zonă mai mare de 10% din suprafaţa tălpii fundaţiei de adâncime. Consolidarea prin îmbrăcare cu beton a pilelor degradate se face în următoarele etape: - se îndepărtează depunerile din zona ce se consolidează; - se curăţă betonul fundaţiei pentru a îmbunătăţi suprafeţele care vor veni în contact cu betonul nou şi se excavează dacă este cazul, materialele slabe; - se realizează o centură de protecţie în jurul fundaţiei din saci de nisip-ciment sau din palplanşe metalice; aceste elemente pot rămâne în operă la terminarea lucrărilor; - se toarnă betonul, folosindu-se, dacă este necesar, o pâlnie; se vor respecta, în acest caz, exigenţele pentru turnarea sub apă a betonului şi se urmăreşte ca betonul să umple complet golul de sub talpa fundaţiei.

132

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat

Fig. 69. Consolidare prin îmbrăcare cu beton a pilelor degradate 21. Reparare fundaţie prin camaşuire Tehnologia constă în repararea cu cofraje şi sporirea dimensiunilor fundaţiei. Se intervine cu această metodă când are loc desprinderea, dezagregarea sau eroziunea betonului unei fundaţii şi are loc o reducere importantă a capacităţii portante a fundaţiei (peste 10% într-o secţiune). Repararea cuprinde următoarele etape: - se construieşte, dacă este necesar, un batardou; - se delimitează suprafaţa ce trebuie reparată printr-o tăietură de 10 mm adâncime, se demolează betonul de suprafaţă până la o adâncime minimă de 10 mm şi se îndepărtează betonul dezagregat sau desprins dincolo de această adâncime; - se degajează pe cel puţin 25 mm armăturile aparente în urma demolării; - se montează barele şi ancorajele necesare; - se montează cofrajele; - se betonează. Se îndepărtează cofrajele, se execută umpluturile şi protecţia fundaţiei contra eventualelor afuieri.

133

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Fig. 70. Reparare fundaţie prin cămăşuire 22. Consolidarea fundaţiilor directe (degradate sau afuiate) cu coloane forate Tehnologia se aplică la consolidarea fundaţiilor directe degradate sau afuiate ale fundaţiei unei culei sau pile. Deoarece această tehnologie necesită intervenţie la nivelul rostului elevaţiefundaţie sau al fundaţiei pe tot conturul acesteia se recomandă utilizarea ei în principal la pile. Pentru consolidarea fundaţiilor culeelor este necesară decaparea rampelor de acces din spatele culeelor, ceea ce face ca această tehnologie să fie mai costisitoare în raport cu alte tehnologii. Repararea fundaţiilor directe se face cu coloane atunci când: - degradările betonului din fundaţie conduc la o reducere a capacităţii portante într-o secţiune de peste 30%; - fenomenul de coborâre a talvegului a făcut ca încastrarea în teren a fundaţiei să fie sub 1,50 m; - ca urmare a afuierilor s-au produs deplasări (tasări, rotiri) ale infrastructurii. Se recomandă această tehnologie atunci când infrastructurile existente sunt fundate în materiale necoezive sau atunci când distanţa între talpa fundaţiei şi stratul de bază (marnă, gresie, etc) depăşeşte 4-5 m. Tehnologia cuprinde următoarele etape: - se execută platforma pentru forarea coloanelor la o cotă care să asigure încastrarea armăturii din coloane în radier astfel încât să permită desfăşurarea lucrărilor de siguranţă la viituri; - se execută săpătura pentru radier; - se demontează betonul din capul coloanelor, iar armăturile se vor îngloba în radier; - se toarnă un strat de beton de egalizare; - se execută ancore din oţel beton PC 52 pentru legătura radierului cu infrastructura existentă. Acestea vor fi calculate şi dispuse astfel încât să asigure transmiterea integrală a sarcinilor la coloane. În cazul când betonul din fundaţie este de calitate proastă, transmiterea sarcinilor se poate face prin grinzi din beton armat transversale infrastructurii (paralele cu axul longitudinal al 134

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat podului), turnate în degajări practicate la partea inferioară a elevaţiei şi care sunt încastrate în radier. Dacă betonul este foarte degradat şi/sau talvegul a coborât sub nivelul tălpii fundaţiei, se poate renunţa la legătura cu infrastructura ce se consolidează şi se va reconstrui elevaţia infrastructurii rezemând direct pe radier. Se prelucrează betonul din infrastructura existentă pe zona pe care vine în contact cu betonul nou prin demolarea şi îndepărtarea betonului degradat, şpiţuirea în câmp continuu a betonului şi curăţarea suprafeţei betonului cu jet de apă de înaltă presiune. Se armează şi se betonează radierul. Se execută umplutura de pământ în jurul radierului. Tehnologia de consolidare a fundaţiilor trebuie să fie combinată cu „Repararea elevaţiilor culeelor din beton şi a zidurilor de sprijin” sau „Reparare elevaţie pilă”.

Fig. 71. Consolidare elevaţie pilă 23. Consolidarea pilelor fundate pe coloane fără radiere cu zone de legătură degradate Tehnologia se foloseşte la pilele fundate pe coloane fără radier a căror elevaţie este alcătuită din stâlpi circulari în prelungirea coloanelor la care se constată degradări în zona de legătură dintre coloane şi stâlpi. Reparaţiile se pot face cu cofraje fără sporirea secţiunii sau cu mărirea acesteia. Repararea cu cofraje fără mărirea secţiunii se face atunci când degradările sunt pe o suprafaţă sub 10% din suprafaţa delimitată pe 1,00 m de o parte şi de alta a rostului elevaţiefundaţie. Acoperirea armăturii trebuie să fie peste 30 mm şi nu trebuie să existe nici un alt defect pe restul suprafeţei. Repararea cu cofraje cu mărirea secţiunii se aplică în următoarele situaţii: - degradările betonului din zona de legătură dintre stâlp şi coloană (exfoliere, desprinderea betonului) fac ca armătura să nu mai aibă acoperire; 135

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

- stâlpii sunt dezaxaţi faţă de axele coloanelor; - talvegul râului a coborât cu mai mult de 2-3 m sub nivelul părţii superioare a coloanelor. Repararea cu cofraj fără mărirea secţiunii se face în conformitate cu prevederile de la „Reparaţii cu cofraj fără mărirea secţiunii”. Repararea cu cofraj cu mărirea secţiunii se face în conformitate cu prevederile „Reparaţii cu cofraj cu mărirea secţiunii”, realizându-se o cămăşuială din beton armat pe tot conturul secţiunii de beton armat existente. Extremităţile (inferioară şi superioară) ale cămăşuielii vor depăşi cu minimum 500 mm zona degradată sau cea învecinată degradărilor care este susceptibilă a se degrada. În acest fel există siguranţa că nu va fi necesară o alta intervenţie pe termen scurt sau mediu. Când utilizarea cofrajelor este complicată şi costisitoare şi nu este necesară sporirea secţiunii se poate utiliza betonul torcretat pentru suprafeţe de întindere mare sau betoane speciale în cazul reparaţiilor pe suprafeţe mici. Tehnologia de reparare şi suprafeţele pe care se aplică trebuie alese astfel încât degradarea reparaţiei sau dezvoltarea degradărilor pe alte suprafeţe adiacente zonelor reparate să nu necesite alte intervenţii pe termen scurt sau lung. Repararea zonelor de sub apă, a celor de variaţie a nivelului apelor sau în care fenomenul de înghet-dezgheţ este deosebit de activ va trebui făcută obligatoriu cu cofraje şi mărirea secţiunii deoarece această tehnologie conduce la o durabilitate sporită şi constituie şi o bună protecţie la impactul gheţii. Reparaţiile cu aceasta tehnologie se execută numai în uscat. Pentru infrastructurile amplasate în apă este recomandabil să se facă un releveu al nivelurilor apei în diferite perioade ale anului care permite stabilirea modului celui mai potrivit de a realiza lucrările precum şi a perioadei celei mai favorabile executării lor. Demolarea betonului şi eventuala degajare a armăturilor din stâlpi conduce la o pierdere temporară a capacităţii portante, a cărei importanţă depinde de amploarea degradării. De aceea se interzice repararea mai multor zone coloana-stâlp ale aceleiaşi pile în acelaşi timp, întrucât pierderea de capacitate a elementelor poate compromite stabilitatea podului. Stâlpii trebuiesc reparaţi alternativ astfel încât stâlpii alăturaţi celui care se repară, să poată prelua pierderea capacităţii portante a acestuia. Când suprafaţa ce se repară este în zona de variaţie a apelor sau când degradările au fost produse de izbirea debitului solid transportat la viituri se va executa o grindă-distanţier din beton armat pe înălţimea cămăşuielii dacă aceasta nu depăşeşte 2 m. Funcţie de situaţie se va stabili dacă este necesară sau nu asigurarea unei legături între stâlpi şi grinda-distanţier. În cazul în care, această legătură nu este necesară, ea va fi întreruptă prin dispunerea unei membrane bitumate care să permită rotirea în toate direcţiile a stâlpului.

136

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat

Fig. 72. Tehnologie de reparare în cazul coborârii talvegului

Fig. 73. Tehnologie de reparare în cazul în care nu este coborât talvegul 24. Consolidarea prin injecţii cu plafon din beton a pilelor fundate direct Tehnologia se aplică la consolidarea fundaţiilor directe degradate sau afuiate ale unei culei sau pile. Repararea fundaţiilor directe se face prin injecţii cu plafon din beton atunci când: - degradările betonului din fundaţie conduc la o reducere a capacităţii portante într-o secţiune de peste 30%; - fenomenul de coborâre a talvegului a făcut ca încastrarea în teren să fie sub 1,50 m. Se recomandă această tehnologie atunci când infrastructurile existente sunt fundate în materiale necoezive şi când distanţa între talpa fundaţiei existente şi stratul de bază (marnă, gresie, etc) nu depăşeşte 4 - 5 m. Această tehnologie nu se aplică în cazul infrastructurilor la care se constată deplasări (tasări, rotiri) în urma afuierilor. Tehnologia cuprinde următoarele etape: - se execută incinta de palplanşe metalice protejate de o umplutură de pământ şi de saci cu pământ sau anrocamente; 137

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

în cazul în care înălţimea liberă sub pod nu permite folosirea palplanşelor la realizarea incintei, se pot folosi în acest scop profile metalice tip U bătute astfel încât să asigure o cât mai bună etanşeitate, sau se poate realiza incinta prin injecţii secante ale terenului; - se introduc în interiorul incintei ţevile pentru injecţii. Dacă betonul din fundaţii prezintă fisuri care conduc la pierderea circuitului de apă în timpul perforărilor sau betonul se dizlocă la extragerea carotelor, se vor introduce ţevi şi în blocul de fundaţie în vederea injectării acestuia. Se execută umplutura din beton clasa C 8/10 între blocul de fundaţie şi incinta de palplanşe, creându-se astfel plafonul pentru injecţie. După 7 zile de la turnarea betonului se injectează spaţiul din interiorul incintei. Procedeul de injecţie precum şi compoziţia materialului de injecţie se stabilesc în funcţie de natura şi granulometria materialului de sub fundaţie şi de adâncimea până ia care se injectează terenul. După terminarea injecţiei şi verificarea reuşitei acestei operaţii se îndepărtează protecţia cu pământ şi anrocamente sau saci cu pământ a incintei. Palplanşele sau profilele metalice rămân în operă. -

Fig. 74. Injectarea pilelor fundate direct 25. Reparare cu incintă din plasa de sârmă cu completare cu beton a pilelor fundate direct Tehnologia se aplică la repararea fundaţiilor directe degradate sau afuiate ale unei pile. Ea poate fi adaptată şi la culee, situaţie în care nu se execută incinta pe tot conturul fundaţiei, ci se completează cu beton numai 3 laturi (faţă culeei şi cele două laturi laterale). 138

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Repararea cu completare cu beton se face atunci când: - degradările betonului din fundaţie conduc la o reducere a capacităţii portante într-o secţiune de 20-30%; - fenomenul de coborâre a talvegului a făcut ca încastrarea în teren să fie sub limita admisă însă mai mare de 1,70 m; - pila nu a suferit tasări sau rotiri. Tehnologia cuprinde următoarele etape: - se execută incinta din plasă de sârmă prin baterea unor ţevi metalice de 50-100 mm diametru pe care se montează plasa sudată; incinta va fi cu 500-750 mm mai mare decât fundaţia pe fiecare latură. - se execută în exteriorul incintei o zidărie uscată din bolovani de râu sau piatră brută până la taluz 1:1; - se prelucrează faţa betonului de fundaţie pe înălţimea aparentă prin demolarea şi îndepărtarea betonului degradat şi curăţarea betonului cu jet de apă de presiune ridicată; - se curăţă incinta prin îndepărtarea pământului pe circa 20 cm; operaţia se execută imediat înaintea turnării betonului; - se toarnă şi se compactează betonul de clasa minimă C16/20. Betonul turnat va migra prin compactare şi prin rosturile zidăriei de bolovani sau piatră brută. Se recomandă ca turnarea betonului să se facă în uscat. 26. Consolidare prin subzidire Tehnologia se aplică la consolidarea fundaţiilor directe degradate şi afuiate ale unei culei sau pile. Repararea fundaţiilor degradate se face prin subzidire atunci când: - degradările betonului din fundaţie conduc la o reducere a capacităţii portante într-o secţiune de 10 - 30%; - încastrarea în teren a fundaţiei existente în condiţiile coborârii talvegului este de cel puţin 1 m; - înălţimea blocului de fundaţie nu depăşeşte 3 - 4 m. Se recomandă această tehnologie atunci când infrastructurile existente sunt fundate în terenuri coezive sau stâncoase (argilă compactă, marnă, gresie) sau când prin subzidire se ajunge în astfel de terenuri. Se execută săpătura cu sprijiniri pe jumătate din lungimea fundaţiei pe una din laturile mari ale acesteia. Săpătura se execută de regulă cu 50 cm sub talpa fundaţiei existente. Se prelucrează faţa aparentă a betonului din blocul de fundaţie. Se montează cofrajul pentru turnarea betonului şi se toarnă betonul de clasă minimum C 16/20 până la cota rostului elevaţie-fundaţie. Se execută aceleaşi operaţii ca mai sus pe jumătate din lungimea fundaţiei pe cealaltă latura mare a acesteia.

139

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Fig. 75. Reparare cu incintă din plasa de sârmă Se execută apoi, parcurgând aceleaşi etape, ambele laturi mari ale fundaţiei pe un sfert din lungime şi pe latura mică adiacentă. Se recomandă să se realizeze betonarea pe zona din aval a fundaţiei. Se execută săpătura, prelucrarea betonului, montarea cofrajului şi betonarea cu beton C 16/20 şi pentru cealaltă extremitate a fundaţiei. Pentru culee subzidirea se poate face numai pe trei laturi (faţa culeei şi cele două feţe laterale).

140

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat

Fig. 76. Consolidarea prin subzidire a fundaţiei unei pile 27. Reparaţii cu cofraj fără mărirea secţiunii Tehnologia constă în îndepărtarea betonului degradat pe o anumită adâncime şi refacerea suprafeţei cu beton pus în operă în cofraje. Metoda se aplică în cazul exfolierilor, desprinderii sau corodării betonului pe o mică parte a suprafeţei unui element. Betonul de sub zona afectată trebuie să fie de bună calitate, acoperirea barelor de rezistenţă să corespundă standardelor în vigoare, iar celelalte zone ale suprafeţei elementului nu trebuie să prezinte alte defecte. Repararea cu cofraje fără sporirea dimensiunilor cuprinde 2 etape: - demolarea betonului şi prepararea suprafeţelor; - refacerea suprafeţei cu beton. Demolarea betonului şi pregătirea suprafeţelor Se delimitează suprafaţa ce se repară (recomandabil prin tăiere pe 20 mm adâncime). Zona ce trebuie reparată se stabileşte prin ciocănire cu ciocanul. Suprafeţele de beton exfoliate ce trebuiesc reparate se determină prin ciocănire cu un ciocan. Ele vor avea o formă pătrată sau dreptunghiulară şi vor depăşi cu minimum 150 mm conturul suprafeţei cu defect. Suprafeţele care se repară şi sunt situate la mai puţin de 600 mm una de cealaltă trebuie să fie integrate într-o aceeaşi suprafaţă. Adâncimea tăieturii va fi diminuată după caz pentru a nu fi afectată armătura. Se demolează betonul până la betonul sănătos. Se recomandă ca adâncimea de demolare să fie peste 80100 mm. Betonul sănătos este un beton neexfoliat, a cărui legătură între componente nu este distrusă la lovitura cu ciocanul. Adâncimea de 80-100 mm este spaţiul minim necesar pentru a turna un beton cu dimensiunea maximă a agregatelor de 16 mm. Ea poate fi totuşi redusă când există riscul afectării integrităţii elementelor fragile (ex: grinzi). Dacă adâncimea demolării este sub 50 mm, se va utiliza un beton cu dimensiunea maximă a agregatelor de 7 mm. Echipamentele de demolare trebuiesc alese şi manipulate astfel încât să respecte integritatea elementului şi a betonului care se păstrează. Hidrodemolarea se poate utiliza oriunde această tehnică este aplicabilă. Pentru suprafeţele grinzilor, stâlpilor, antretoazelor, riglelor şi altor elemente subţiri sau zvelte va fi utilizat ciocanul pneumatic manual cu greutate maximă de 7 kg. Pentru toate celelalte elemente, echipamentele recomandate sunt următoarele: - pentru betonul situat deasupra primei reţele de armătură - ciocanul pneumatic manual cu o greutate maximă de 30 kg; - pentru betonul situat în partea opusă şi sub prima reţea de armătură - ciocanul pneumatic

141

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

manual cu greutate maximă de 15 kg; - pentru suprafeţele verticale ale elementelor de grosime mai mare de 450 mm, în locul ciocanelor pneumatice manuale de 30 şi 15 kg se poate utiliza un ciocan hidraulic mic; în acest caz, pentru a nu se produce desprinderea betonului de acoperire a armăturii situat în exteriorul limitelor de reparaţie, decopertarea armăturilor adiacente pe 300 mm la limitele de reparaţie se va face cu ciocan pneumatic manual de 15 kg. Se degajează cu cel puţin 25 mm armăturile devenite aparente în urma demolării. În cele mai multe cazuri, demolarea pe 80-100 mm asigură degajarea barelor armăturii. Se curăţă armătura şi suprafaţa betonului prin sablare, astfel încât să fie îndepărtată total rugina ca şi particulele desprinse din beton. Se curăţă suprafaţa betonului cu jet de apă de înaltă presiune. Pentru ca durabilitatea reparaţiei să nu fie compromisă de procesul de corodare a armăturilor care poate fi înterupt cu ocazia reparaţiei, cel puţin în interiorul limitelor reparaţiei, armăturile, în special cele corodate, trebuie să fie degajate cu 25 mm ca să se poată curăţa şi astfel să fie stopată activitatea corozivă. Degajarea armăturilor permite în plus să se integreze armăturile existente în betonul nou, asigurându-se astfel o mai bună legătură cu betonul existent. Când lucrările afectează o parte importantă a elementului, impactul degajării armăturilor asupra capacităţii elementului trebuie evaluată de proiectant, mai ales în cazul stâlpilor, riglelor şi grinzilor. Refacerea suprafeţei cu beton Dacă este necesar, se sprijină şi se fixează armăturile existente. Când suprafeţele care se repară sunt importante, barele armăturii suprafeţelor orizontale trebuie sprijinite pe distanţieri din beton sau material plastic dispuşi astfel încât armătura să nu fie deplasată la turnarea betonului; cele ale suprafeţelor verticale trebuie să fie fixate de cofraj cu ajutorul distanţierilor-tiranţi. Armăturile existente a căror distanţă faţă de suprafaţă nu asigură acoperirea minimă prescrisă de standarde, trebuie împinse, dacă este posibil, spre interior astfel încât să se sporească această acoperire. Dacă este necesar, se completează cu armături de acelaşi diametru ca şi cele existente, pentru a compensa reducerile de secţiune ale barelor dacă acestea sunt mai mari de 20% (reducerea poate proveni fie din coroziune, fie din demolare). Pentru a se asigura continuitatea barelor, lungimea de suprapunere de o parte şi de alta a secţiunii afectate este de 30d. Dacă este necesar se montează ancore şi armături. Când lucrările de demolare nu permit decopertarea armăturii, stratul de beton de reparaţie trebuie să fie armat şi ancorat în betonul existent. Armăturile vor fi din bare de 8-10 mm dispuse la 200 -300 mm pe ambele direcţii, montate astfel încât să se asigure acoperirea minimă prescrisă. Ancorele vor fi dispuse la 500-600 mm în cele două direcţii. Ele pot fi construite dintr-o tijă cu diametru minim de 12 mm ancorată mecanic sau chimic în beton la o adâncime minimă de 200 mm. Extremitatea ancorelor care nu sunt folosite ca tiranţi pentru cofraj vor fi fasonate astfel încât să permită fixarea armăturii. Tiranţii utilizaţi pentru a menţine cofrajele pe poziţie pot fi folosiţi ca ancore dacă respectă cerinţele pentru ancore. Cofrajele vor fi montate astfel încât să se obţină o suprafaţă în acelaşi plan ca suprafeţele învecinate, asigurând acoperirea minimă a armăturilor, cu recomandarea de a fi sporită dacă e posibil la 30 mm la suprastructură şi 50 mm la infrastructură şi se vor etanşa spre a se evita pierderile de beton sau lapte de ciment pe conturul reparaţiei. Dacă nu creează probleme de 142

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat natura estetică, cofrajele pot fi deplasate spre exterior pentru a se apropia de grosimile de acoperire recomandate mai sus. În cazul în care întreaga suprafaţă a unui element sau a unei părţi a unui element trebuie reparată (ex: o latură a unui stâlp), cofrajele se vor monta astfel încât să se asigure acoperirea recomandată (30 mm la suprastructură şi 50 mm la infrastructură). Dacă este necesar se practică ferestre în cofraje pentru turnarea betonului. Ferestrele de betonare trebuie dispuse astfel încât să se limiteze la 1,2 m înălţimea de cădere a betonului şi să favorizeze punerea lui în operă. Când betonarea trebuie făcută pe conturul stâlpilor de mici dimensiuni, ferestrele vor fi amplasate pe feţe opuse ale elementului. Pentru stâlpi de dimensiuni mari sau pentru suprafeţele verticale plane (faţă a unei culee, elevaţie lamelară a pilei, zid de sprijin, etc) distanţa orizonatală între ferestre nu va depăşi 2 m. Se curăţă cofrajele de toate particulele dezagregate cu ajutorul aerului şi/sau apei sub presiune sau prin aspirare. Se umezeşte suprafaţa de contact înainte de betonare, apoi se îndepărtează apa liberă rămasă după saturarea betonului. Punerea în operă a betonului se poate face manual sau cu pompa de beton. Betonul folosit va avea caracteristici compatibile cu cele ale betonului din elementul ce se repară. Se recomandă ca el să fie cel puţin de clasa minimă admisă pentru elementul ce se repară. Pentru a limita fisurarea din contracţie, când temperaturile sunt ridicate, pe timpul întăririi şi maturizării betonului din zonele verticale se face stropirea betonului pe la partea superioară a cofrajului, asfel încât apa să se infiltreze între beton şi cofraj. După îndepărtarea cofrajelor se va continua stropirea betonului, se demontează cofrajele, se verifică aderenţa betonului de reparaţie de betonul existent lovind suprafaţa cu un ciocan. Un sunet a gol indică lipsa aderenţei şi conduce la reluarea reparaţiei. Se face corecţia suprafeţelor şi se îndepărtează betonul în exces pe conturul suprafeţei reparate. Se umplu cu mortar de ciment găurile lăsate de tiranţii cofrajelor şi cavităţile lăsate de ferestrele de betonare. Pentru un element aparent, toată suprafaţa se va sabla astfel încât să dispară orice urmă de lapte de ciment, vopsea, rugină sau alte materii şi să se redea betonului un aspect uniform. Intensitatea jetului şi manipularea se vor face astfel încât să se îndepărteze betonul de suprafaţă cu mai mult de 2 mm. Toate suprafeţele elementelor reparate cu cofraje fără mărirea secţiunii supuse acţiunii apei şi sărurilor sau a căror acoperire a armăturilor este inferioară grosimii recomandate vor trebui impermeabilizate astfel încât să se reducă riscul propagării degradărilor în jurul suprafeţelor reparate şi să se prevină degradarea prematură a reparaţiei. Reparaţiile cu cofraj fără mărirea secţiunii se folosesc pentru a corecta defectele zonelor de beton exfoliate sau desprinse, atunci când betonul de sub zona afectată este de bună calitate şi când întinderea defectelor este restrânsă. Ele au ca scop principal refacerea aspectului elementului şi protecţia contra coroziunii armăturii, Ele pot de asemenea permite restabilirea integrităţii structurale a elementului, dacă legătura dintre betonul nou şi cel vechi este de bună calitate, însă, de regulă, ele nu sunt utilizate în acest scop. Reparaţiile cu cofraj fără mărirea secţiunii sunt folosite când suprafeţele sunt puţin expuse acţiunii sării şi când acoperirea armăturii este mai mare de 30 mm. Ele nu se utilizează la elemente aflate sub apă. Este recomandabil să se impermeabilizeze ansamblul suprafeţelor elementului ce a făcut obiectul unei reparaţii fără mărirea secţiunii pentru a încetini activitatea corozivă şi a întârzia apariţia defectelor. Dacă suprafeţele ce trebuie reparate sunt de întindere foarte mică, se pot folosi pentru reparaţii mortare şi betoane speciale.

143

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Fig. 77. Reparaţii cu cofraj fără mărirea secţiunii 28. Reparaţii cu cofraj cu mărirea secţiunii Tehnologia constă în îndepărtarea betonului deteriorat şi în acoperirea suprafeţei cu un strat de beton legat de betonul vechi cu ancore. Acest tip de reparare se numeşte cămăşuială atunci când stratul de beton înconjoară elementul de beton. Metoda se aplică atunci când se constată exfolierea, desprinderea sau corodarea betonului pe zone întinse sau când capacitatea portantă a elementului este diminuată în raport cu solicitările ce trebuie preluate. Repararea cu cofraje cu mărirea secţiunii cuprinde 2 etape: demolarea betonului şi pregătirea suprafeţelor realizarea stratului de beton pentru mărirea secţiunii. Demolarea betonului şi pregătirea suprafeţelor Se delimitează prin tăiere pe 10 mm adâncime suprafaţa ce se va acoperi cu stratul de beton. Tăieturile nu trebuie să se încrucişeze în colturile suprafeţei; delimitarea colţurilor se face cu un ciocan pneumatic manual. Adâncimea tăieturii poate fi micşorată la nevoie, pentru a se evita degradarea armăturilor. Se demolează betonul până la o adâncime minimă de 10 mm. Lucrările de demolare au ca scop îndepărtarea betonului exfoliat, desprins sau corodat, ajungerea la un beton de o calitate minimală şi obţinerea unei suprafeţe rugoase ca suprafaţă de contact cu noul beton. În cazul unui beton de bună calitate, acest tip de suprafaţă se obţine prin buciardarea betonului pe o adâncime minimă de 10 mm. Pentru betonul de calitate proastă, care poate fi demolat uşor cu ciocanul pneumatic de calibru mic, demolarea se va face astfel încât să se îndepărteze numai betonul dezintegrat (desprins) de un jet de apă sub presiune. Betonul care rezistă acestui jet de apă poate fi menţinut chiar dacă rezistenţa sa este considerată slabă. Echipamentele de demolare trebuie să fie alese şi manipulate astfel încât să se asigure siguranţa elementului şi a betonului ce se repară. Hidrodemolarea se poate utiliza oriunde această tehnică este aplicabilă. Pentru suprafeţele grinzilor, stâlpilor, antretoazelor, riglelor şi altor elemente subţiri sau zvelte va fi utilizat ciocanul pneumatic manual cu greutate maximă de 7 kg. Pentru toate celelalte elemente, echipamentele recomandate sunt următoarele: - pentru betonul situat deasupra primei reţele de armătură - ciocanul pneumatic manual cu o greutate maximă de 30 kg; - pentru betonul situat în partea opusă şi sub prima reţea de armătură - ciocanul pneumatic 144

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat manual cu greutate maximă de 15 kg; - pentru suprafeţele verticale ale elementelor de grosime mai mare de 450 mm, în locul ciocanelor pneumatice manuale de 30 şi 15 kg se poate utiliza un ciocan hidraulic mic; în acest caz, pentru a nu se produce desprinderea betonului de acoperire a armăturii situat în exteriorul limitelor de reparaţie, decopertarea armăturilor adiacente pe 300 mm la limitele de reparaţie se va face cu ciocan pneumatic manual de 15 kg. Se degajează pe cel puţin 25 mm armăturile ruginite (puncte sau straturi de rugină) devenite aparente prin exfolierea sau desprinderea betonului. Suprafaţa pe care se va face această operaţie va depăşi cu 150 mm conturul zonei de beton exfoliat sau desprins. Se curăţă armăturile degajate cu jet de nisip uscat sau umed astfel încât să se îndepărteze toată rugina. Se curăţă suprafaţa betonului cu jet de apă de înaltă presiune ca să se îndepărteze praful şi orice particulă solidă (beton desprins, rugină, etc). Pentru ca durabilitatea reparaţiei să nu fie compromisă de procesul de corodare a armăturilor care poate fi întrerupt, cu ocazia reparaţiei, cel puţin în interiorul limitelor reparaţiei, armăturile, în special cele corodate, trebuie să fie degajate cu 25 mm ca să se poată curăţa şi astfel să fie stopată activitatea corozivă. Degajarea armăturilor permite în plus să se integreze armăturile existente în betonul nou, asigurându-se astfel o mai bună legătură cu betonul existent. Când lucrările afectează o parte importantă a elementului, impactul degajării armăturilor asupra capacităţii elementului trebuie evaluată corespunzător, mai ales în cazul stâlpilor, riglelor şi grinzilor. Realizarea stratului de beton pentru mărirea secţiunii Se montează ancorele pentru legătura betonului nou cu betonul vechi. În cazul în care ancorele se dispun constructiv nefiind necesare din calcul pentru preluarea lunecărilor la nivelul suprafeţei dintre betoanele turnate în etape diferite, distanta între ele va fi de 600 mm în cele doua direcţii. Pentru lucrările uzuale de reparare a suprafeţelor verticale, ancorajele vor fi constituite din tije de oţel cu diametrul minim de 12 mm ancorate mecanic sau chimic (răşini epoxidice în beton la o adâncime minimă de 200 mm). Tiranţii utilizaţi pentru menţinerea cofrajelor pe poziţie pot servi ca ancore în măsura în care corespund exigenţelor. Se pot folosi şi ancore constituite din bare de 12-16 mm fixate cu mortar într-un foraj având adâncimea de 30 ori diametrul barei. Capătul ancorelor va fi prelucrat sau va fi prevăzut cu un dispozitiv de fixare a armăturilor. În cazul în care ancorele sunt calculate pentru preluarea lunecărilor la nivelul suprafeţei dintre betoanele turnate în etape diferite, având rolul de conectori diametru lor şi distanţa dintre ele vor rezulta în urma acestui calcul, ancorele având un rol de conectori. Se montează armăturile astfel încât să se realizeze acoperirea cu beton prescrisă. Pentru lucrările uzuale de reparare, sporirea secţiunii de beton trebuie armată cu bare de 10 16 mm dispuse la o distanţă de 150 - 300 mm în cele două direcţii. Armăturile vor fi astfel calculate încât să acopere şi eventualele pierderi de capacitate datorate coroziunii barelor existente. Armăturile suprafeţelor orizontale vor trebui sprijinite cu distanţieri din beton sau material plastic dispuse astfel încât armăturile să nu se deplaseze în timpul betonării. Armăturile suprafeţelor verticale se vor fixa de ancore şi de tiranţii cofrajelor. Armăturile vor fi montate astfel încât să se asigure acoperirea minimă recomandată a acestora (30 mm pentru suprastructură şi 50 mm pentru infrastructură). Se montează cofrajele astfel încât să se realizeze grosimea stratului de beton nou prevăzut. Cofrajele vor fi menţinute pe poziţie cu ajutorul tiranţilor şi se vor etanşa spre a se evita pierderile de beton sau de lapte de ciment. Dacă este necesar se practică ferestre în cofraje pentru turnarea betonului. Ferestrele pentru betonare trebuie dispuse astfel încât să se limiteze la 1,2 m înălţimea de cădere a betonului şi să favorizeze 145

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

punerea lui în operă. Când betonarea trebuie făcută pe conturul stâlpilor de mici dimensiuni ferestrele vor fi amplasate pe feţe opuse ale elementului. Pentru stâlpii de dimensiuni mari sau pentru suprafeţe verticale plane (faţă a unei culei, elevaţie lamelară a pilei, zid de sprijin, etc) distanţa orizontală între ferestre nu va depăşi 2 m. Se curăţă cofrajele de toate impurităţile cu ajutorul aerului şi/sau apei sub presiune sau prin aspirare. Se umezeşte suprafaţa de contact înainte de betonare apoi se îndepărtează apa liberă rămasă după saturarea betonului. Punerea în operă a betonului se poate face manual sau cu pompa de beton. Betonul folosit va avea caracteristici compatibile cu cele ale betonului din elementul ce se repară. Se recomandă ca el să fie cel puţin de clasă minimă admisă pentru elementul ce se repară. Pentru a limita fisurarea din contracţie, când temperaturile sunt ridicate, pe timpul întăririi şi maturizării betonului din zonele verticale, se face stropirea betonului pe la partea superioară a cofrajului astfel încât apa să se infiltreze între beton şi cofraj. După îndepărtarea cofrajelor se va continua stropirea betonului. Se demontează cofrajele. Se umplu cu mortar de ciment găurile lăsate de tiranţii cofrajelor şi eventualele cavităţi din dreptul ferestrelor de betonare. În cazul reparaţiei cu cofraje şi mărirea secţiunii, barele degradate de coroziune nu sunt înlocuite pentru că armăturile care vor fi încorporate în cămăşuială sau suprabetonare compensează, de regulă, pierderea de secţiune a armăturilor existente. Totuşi, în cazul unei bare complet secţionate sau al mai multor bare degradate, se va stabili dacă aceste bare trebuie înlocuite. Pentru a obţine nivelurile de rigiditate şi de rezistenţă dorite, se recomandă ca grosimea stratului nou de beton să fie de 200 mm. Din motive estetice, în cazul stâlpilor, riglelor sau grinzilor poate fi necesară reducerea acestei grosimi până la dimensiuna minimă de 150 mm. Pentru placa de suprabetonare, dimensiunea minimă a stratului de beton va fi de 120 mm în cazul armării cu două reţele de armătură, pentru a se asigura acoperirea minimă necesară şi lumina dintre bare. Reducerea grosimii stratului de beton nou sub aceste valori, pe lângă dificultăţile de execuţie reduce nivelul de protecţie oferit de procedeu, putând avea un efect negativ asupra durabilităţii reparaţiei. Repararea cu cofraje şi mărirea secţiunii, folosită pentru a corecta defectele indiferent de calitatea betonului, are ca scop să restabilească aspectul elementului precum şi integritatea sa structurală datorită ancorelor şi forţele de frecare dintre betoanele turnate în etape diferite care permit preluarea forţelor de lunecare ce apar la interfaţa dintre cele două betoane. Pentru lucrările uzuale de reparare a unei culei, unui stâlp, unei rigle, prescripţiile pentru reparaţie sunt, de regulă, suficiente pentru a restabili integritatea elementului. Totuşi, în cazul degradărilor care afectează într-o măsură mare capacitatea unui element, ca şi în cazul consolidărilor aceste prescripţii pot fi modificate pentru a fi adaptate situaţiilor respective. Reparaţiile în care se înglobează un element pe tot conturul într-o cămăşuială din beton permite secţiunii de beton înglobat să reziste la eforturi din compresiune mai mari decât rezistenţa reală a materialului. Deci acest tip de reparaţie permite consolidarea elementelor comprimate al căror beton poate fi de rezistenţă şi calitate mai redusă fără demolarea lui şi fără a se slăbi şi mai mult secţiunea elementului prin demolarea betonului de calitate mai slabă. Efectul înglobării este valabil pentru elemente comprimate de dimensiuni relativ mici, cum sunt stâlpii. Pentru elemente de dimensiuni mai mari se vor stabili măsuri speciale dacă se doreşte obţinerea acestui efect. Pentru a evita ca alte degradări să se dezvolte în jurul suprafeţelor reparate, cămăşuiala trebuie să acopere şi suprafeţele susceptibile a se degrada pe termen lung printr-o activitate 146

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat corozivă deja prezentă în jurul suprafeţelor degradate. Din această cauză reparaţia cu sporirea secţiunii se face, de regulă, pe o zonă întinsă a elementului, mai ales dacă acoperirea armăturilor şi elementul este supus acţiunii apei şi sării. Capacitatea ancorelor şi rigiditatea stratului de beton nou permit elementului să reziste pe termen mai lung la forţa de desprindere produsă asupra cămăşuielii de activitatea corozivă datorată umidităţii betonului elementului sau infiltraţiilor de apă la interfaţa celor două betoane. Totuşi această forţă poate conduce la degradarea betonului pe termen lung mai cu seamă dacă stratul de beton nou este foarte subţire. Pentru a reduce acest risc barele armăturii corodate trebuie degajate şi curăţate astfel încât să se stopeze fenomenul de coroziune vizibil. Pe lângă aceasta, pentru a împiedica apa să se infiltreze între betonul existent şi betonul nou se recomandă, ca, dacă este posibil (există spaţiu), reparaţia suprafeţelor verticale să se prelungească astfel încât să acopere suprafeţele orizontale (banchetele culeelor sau riglelor). Se recomandă ca toate suprafeţele elementelor reparate cu cofraje şi mărirea secţiunii care sunt supuse acţiunii apei şi sărurilor pentru dezgheţ să fie impermeabilizate pentru a întârzia apariţia defectelor în jurul zonelor reparate şi a preveni degradarea betonului din cămăşuială.

Fig. 78. Reparaţii cu cofraj cu mărirea secţiunii 29. Reparaţii prin torcretare Tehnologia constă în repararea unui element din beton prin îndepărtarea betonului degradat pe o anumită adâncime şi refacerea suprafeţei cu beton sau mortar torcretat. Metoda se aplică atunci când se constată exfolierea sau desprinderea betonului pe o suprafaţă redusă a unui element. Betonul pe care se aplică trebuie să fie de calitate bună, acoperirea barelor să fie de 30 mm, iar celelalte zone ale suprafeţei nu trebuie să prezinte alte defecte. Metoda se poate aplica şi pe suprafeţe mari cu condiţia ca betonul pe care se aplică să fie sănătos. Repararea cu beton sau mortar torcretat cuprinde două etape: - demolarea betonului şi pregătirea suprafeţelor; - reconstrucţia suprafeţei cu beton sau mortar. 147

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Demolarea betonului şi pregătirea suprafeţelor Se delimitează suprafaţa ce urmează a fi reparată (recomandabil prin tăietura de 20 mm grosime). Suprafeţele de beton exfoliate ce trebuie reparate se determină prin ciocănire cu un ciocan. Ele vor avea o formă pătrată sau dreptunghiulară şi vor depăşi cu minimum 150 mm conturul suprafeţei cu defect. Suprafeţele care se repară şi sunt situate la mai puţin de 600 mm una de cealaltă trebuie să fie integrate într-o aceeaşi suprafaţă. Adâncimea tăieturii va fi diminuată după caz pentru a nu fi afectată armătura. Se demolează betonul până la o adâncime de minimum 50 mm şi până la betonul sănătos. Betonul sănătos se defineşte ca un beton neexfoliat a cărui legătură între componente nu este distrusă de impactul cu ciocanul (geologic sau de zidărie). Adâncimea demolării poate să se reducă atunci când există riscul să fie afectată siguranţa elementelor fragile, cum este cazul grinzilor. Echipamentele de demolare trebuie să fie alese şi manipulate astfel încât să se asigure siguranţa elementului şi a betonului ce se repară. Hidrodemolarea se poate utiliza oriunde această tehnică este aplicabilă. Pentru suprafeţele grinzilor, stâlpilor, antretoazelor, riglelor şi altor elemente subţiri sau zvelte va fi utilizat ciocanul pneumatic manual cu greutate maximă de 7 kg. Pentru toate celelalte elemente, echipamentele recomandate sunt următoarele: - pentru betonul situat deasupra primei reţele de armătura - ciocanul pneumatic manual cu o greutate maximă de 30 kg; - pentru betonul situat în partea opusă şi sub prima reţea de armătură - ciocanul pneumatic manual cu greutate maximă de 15 kg; - pentru suprafeţele verticale ale elementelor de grosime mai mare de 450 mm, în locul ciocanelor pneumatice manuale de 30 şi 15 kg se poate utiliza un ciocan hidraulic mic; în acest caz, pentru a nu se produce desprinderea betonului de acoperire a armăturii situat în exteriorul limitelor de reparaţie, decopertarea armăturilor adiacente pe 300 mm la limitele de reparaţie se va face cu ciocan pneumatic manual de 15 kg. Se degajează pe cel puţin 25 mm armăturile devenite aparente în urma demolării. Când suprafaţa de reparat este mare, armăturile degajate trebuie fixate de beton cu ancore dispuse la 600 mm în cele doua direcţii. Ancorele vor fi alcătuite dintr-o tijă de oţel cu diametrul minim de 12 mm ancorată în beton la o adâncime minimă de 200 mm. Capătul tijei va fi prelucrat sau va fi prevăzut cu un dispozitiv de fixare a armăturilor. Se curăţă armătura şi suprafaţa betonului prin sablare, astfel încât să fie îndepărtată total rugina ca şi particulele desprinse din beton. Se curăţă suprafaţa betonului cu jet de apă de înaltă presiune. Pentru că durabilitatea reparaţiei să nu fie compromisă de procesul de corodare a armăturilor care poate fi înterupt, cu această ocazie, cel puţin în interiorul limitelor reparaţiei, armăturile, în special cele corodate, trebuie să fie degajate cu 25 mm ca să se poată curăţa şi astfel să fie stopată activitatea corozivă. Degajarea armăturilor permite în plus să se integreze armăturile existente în betonul nou, asigurându-se astfel o mai bună legătură cu betonul existent. Când lucrările afectează o parte importantă a elementului, impactul degajării armăturilor asupra capacităţii elementului trebuie evaluată corespunzător, mai ales în cazul stâlpilor, riglelor şi grinzilor. Reconstruirea suprafeţei cu beton sau mortar Dacă este necesar, se completează cu armături de acelaşi diametru ca şi cele existente, pentru a compensa reducerile de secţiune ale barelor dacă acestea sunt mai mari de 20% (reducerea poate proveni fie din coroziune, fie din demolare). Pentru a se asigura continuitatea 148

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat barelor, lungimea de suprapunere de o parte şi de alta a secţiunii afectate este de 30d. Dacă lucrările de demolare nu ajung până ia armătură sau când armăturile descoperite nu trebuie degajate (cazul special al grinzilor din beton precomprimat), se montează bolţuri de fixare cu diametrul de 6-8 mm distanţă în cele două direcţii, care vor fi ancorate mecanic în beton la o adâncime minimă de 50 mm. Se montează o plasă metalică sudată, sau o reţea de bare şi se fixează de bolţuri şi de armăturile aparente (fără sudură), astfel încât să permită o acoperire cu beton de minim 30 mm. Dacă repararea este de suprafaţă şi se realizează cu mortar torcretat montarea plasei metalice nu este necesară. Se montează, dacă este necesar, cofraje. Marginea cofrajului se va dispune în acelaşi plan cu suprafaţa finită, astfel încât să servească de ghidaj pentru aceasta. Se umezeşte suprafaţa de contact înainte de torcretare, apoi se îndepărtează apa liberă rămasă după saturarea betonului. Se execută torcretarea. Betonul sau mortarul torcretat vor trebui să respecte cerinţele „Instrucţiunilor tehnice pentru aplicarea prin torcretare a mortarelor şi betoanelor, indicativ C 130-78”. Torcretarea betoanelor se poate face prin procedeul uscat sau umed, însă cel uscat este cel mai des folosit. Pentru mortare se foloseşte numai procedeul uscat. Când armăturile sunt situate prea aproape de suprafaţă, cum este adesea cazul pentru grinzi, grosimea stratului de beton torcretat va trebui să fie de minimum 30 mm. Se finisează suprafaţa betonului sau mortarului torcretat îndepărtându-se materialul în exces şi realizându-se planeitatea şi închiderea porilor aparenţi cu o mistrie de lemn. Se aşteaptă întărirea betonului şi se îndepărtează cofrajele. Se verifică aderenţa betonului sau mortarului torcretat de betonul existent prin lovirea suprafeţei cu un ciocan. Un sunet a gol indică lipsa aderenţei şi necesită reluarea reparaţiei. Repararea cu beton sau mortar torcretat se utilizează pentru a corecta degradările suprafeţelor betonului atunci când betonul elementului este de bună calitate şi adâncimea degradării este relativ redusă. Ea are ca scop principal refacerea aspectului elementului şi protejarea armăturii împotriva coroziunii. Ea poate de asemenea permite restabilirea integrităţii structurale a elementului, dacă legătura cu betonul existent este de bună calitate, însă de regulă, nu este folosită în acest scop. Deşi, prin îmbunătăţirile aduse tehnologiei şi materialelor, durata de viaţă a torcretului tinde către cea a reparaţiei prin cofrare şi adaos de beton, nu este totuşi recomandabilă generalizarea acestei tehnologii. Ea este interzisă atunci când suprafeţele sunt expuse la acţiunea sării şi nu se foloseşte pentru suprafeţe aflate sub apă. Pentru lucrări de mare anvergură repararea cu beton torcretat se utilizează, de regulă, atunci când folosirea cofrajelor este anevoioasă şi costisitoare (la rigle ale unor pile amplasate în albia minoră, la grinzi, la intradosul plăcilor, sau consolelor de trotuar, etc). Mortarul torcretat este un material poros care nu rezistă la efectele îngheţului. El nu va fi folosit decât în zone protejate, ceea ce limitează foarte mult utilizarea lui.

149

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Fig. 79. Reparaţii prin torcretare fără aport suplimentar de armături

Fig. 80. Reparaţii prin torcretare cu aport suplimentar de armături 30. Repararea elevaţiilor culeelor din beton şi a zidurilor de sprijin Tehnologia se aplică pentru repararea elevaţiilor culeelor sau zidurilor de sprijin din beton sau beton armat. Reparaţiile se pot face cu cofraj fără mărirea secţiunii sau cu mărirea secţiunii, sau cu beton torcretat. Reparaţiile cu cofraj fără mărirea secţiunii sau cu beton torcretat se fac atunci când se constată defecte importante ale betonului pe o suprafaţă mai mică de 10% din suprafaţa elevaţiei culeei. Reparaţiile cu cofraj cu mărirea secţiunii se fac atunci când se constată defecte importante ale betonului pe mai mult de 10% din suprafaţa elevaţiei sau chiar pe suprafeţe mai reduse de 10% dacă există reduceri ale secţiunii mai mari de 20%. Ca alternativă la reparaţiile cu cofraj fără sporirea secţiunii, atunci când folosirea cofrajelor este costisitoare reparaţiile se pot face cu beton torcretat pentru suprafeţele mari sau cu betoane speciale pentru suprafeţele reduse. Reparaţia cu mărirea secţiunii poate fi limitată în înălţime, însă din raţiuni estetice ea trebuie făcută pe toată lăţimea elevaţiei. Când se repară prin mărirea secţiunii partea superioară a elevaţiei, se recomandă ca în acelaşi timp să se repare şi suprafaţa orizontală a banchetei astfel încât să permită scurgerea apelor de pe ea şi să împiedice infiltrarea apei între betonul de reparare şi cel existent pe suprafeţe verticale. Când repararea elevaţiei culeei cu mărirea secţiunii necesită o terminaţie verticală se recomandă să se prelungească reparaţia şi pe feţele laterale. Când degradările elevaţiei culeei sunt produse de neetanşeitatea dispozitivelor de acoperire a rosturilor de dilataţie, lucrările de reparaţie ale culeei vor fi corelate cu cele de înlocuire sau reparare ale dispozitivelor respective. În cazul reparaţiei zidurilor de sprijin reparaţiile trebuie întrerupte în dreptul rosturilor acestora.

150

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Fig. 81. Repararea elevaţiilor culeelor din beton 31. Repararea banchetei cuzineţilor, zidului de gardă şi zidurilor întoarse la culee Tehnologia se aplică pentru repararea elementelor din beton armat ale culeelor: banchetă, cuzineţii, zid de gardă şi ziduri întoarse. Reparaţiile se pot face fără mărirea secţiunii sau cu mărirea secţiunii. Reparaţiile cu cofraj fără mărirea secţiunii se fac în situaţia în care se constată exfoliere sau desprindere a betonului pe mai puţin de 10% din suprafaţa banchetei, cuzineţilor, zidului de gardă sau zidului întors. Reparaţiile cu cofraj cu mărirea secţiunii se fac în situaţia în care se constată defecte importante (coroziunea armăturii, exfoliere sau desprindere a betonului) pe o suprafaţă de 10-30% din suprafaţa banchetei, cuzineţilor, zidului de gardă sau zidului întors. Dacă suprafaţa cu defecte depăşeşte 30%, elementul trebuie demontat şi reconstruit. Când repararea cu mărirea secţiunii necesită o terminaţie verticală se recomandă să se prelungească reparaţia pe latura sau pe faţa culeei pentru a împiedica infiltrarea apei de-a lungul zonei dintre betonul existent şi betonul de reparaţie. Când degradările sunt produse de neetanşeitatea dispozitivelor de acoperire a rosturilor de dilataţie, lucrările de reparaţie ale culeei vor fi corelate cu cele de înlocuire sau reparare ale dispozitivelor respective. Când betonul din zidul intors şi din consola trotuarului pe culee este în general de calitate proastă, poate fi mai avantajos să se demoleze şi să se refacă zidul întors decât să fie reparat.

Fig. 82. Repararea zidului întors

151

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Fig. 83. Repararea banchetei cuzineţilor 32. Reparare elevaţie pilă Tehnologia se foloseşte la repararea elevaţiilor lamelare, de tip perete sau pe stâlpi ale pilelor din beton sau beton armat. Reparaţiile se pot face fără sporirea secţiunii sau cu mărirea acesteia. Repararea cu cofraje fără mărirea secţiunii se aplică în situaţia în care se constată exfoliere sau desprindere a betonului pe mai puţin de 10% din suprafaţa unui perete sau a stâlpilor. Acoperirea armăturii trebuie să fie peste 30 mm şi nu trebuie să existe nici un alt defect pe restul suprafeţei. Repararea cu cofraje cu mărirea secţiunii se aplică în situaţia în care se constată coroziunea armăturii, exfolierea sau desprinderea betonului pe o suprafaţă mai mare de 10% din suprafaţa unui perete sau stâlp sau dacă într-o secţiune a elementului se constată reduceri ale ariei de armătură sau a secţiunii de beton de peste 10%. Când utilizarea cofrajelor este complicată şi costisitoare şi nu este necesară sporirea secţiunii se poate utiliza betonul torcretat pentru suprafeţe de întindere mare sau betoane speciale în cazul reparaţiilor pe suprafeţe mici. Pile în albia unui curs de apă Repararea unei pile amplasate în albie implică, de regulă, costuri foarte ridicate din cauza lucrărilor de organizare necesare desfăşurării acestei activităţi. De aceea lucrările se justifică în cazul unor degradări care afectează o parte importantă a elementului sau care pun sub semnul întrebării capacitatea portantă. Tehnologia de reparare şi suprafeţele pe care se aplică trebuie alese astfel încât să nu mai fie necesare intervenţii pe termen scurt sau lung în jurul zonelor reparate, care ar rezulta ca necesare din degradarea reparaţiei sau dezvoltarea altor suprafeţe cu degradări în jurul zonelor reparate. Repararea zonelor de sub apă ale unei pile va trebui făcută obligatoriu cu cofraje şi mărirea secţiunii deoarece această tehnologie conduce la o durabilitate sporită şi constituie şi o bună protecţie Ia impactul gheţii. Repararea se poate face în uscat sau în apă. Repararea în uscat implică, de regulă, construcţia unui batardou, în timp ce reparaţia în apă necesită scafandri. Dacă realizarea batardoului nu este foarte dificilă sau costisitoare (curentul nu este foarte puternic, înălţimea apei sub 2-3m) este preferabil ca lucrările să se realizeze în uscat, căci în aceste condiţii calitatea lucrărilor este mai uşor controlabilă şi calitatea reparaţiei este superioară. Releveul nivelurilor apei în diferite perioade ale anului permite stabilirea modului cel mai potrivit de a realiza lucrările precum şi a perioadei celei mai favorabile executării lor. Degajarea armăturilor din stâlpi Degajarea armăturilor din stâlpi conduce la o pierdere temporară a capacităţii portante a cărei importanţă depinde de amploarea degradării. De aceea se interzice repararea mai multor stâlpi ai aceleiaşi pile în acelaşi timp, întrucât pierderea de capacitate a elementelor poate compromite stabilitatea podului. Stâlpii trebuie reparaţi alternativ astfel încât stâlpii alăturaţi celui care se repară să poată prelua pierderea capacităţii portante a acestuia. În cazul în care stâlpul este exterior (nu este încadrat de alţi stâlpi în elevaţie) pierderea parţială a capacităţii nu mai poate fi preluată de stâlpii alăturaţi şi este obligatorie interzicerea circulaţiei pe banda situată deasupra stâlpului ce se repară. Stâlpii supuşi împroşcării cu săruri folosite la dezgheţ Pentru ca reparaţiile să fie eficiente stâlpii supuşi împroşcării cu sare (cei adiacenţi unei şosele) trebuie reparaţi cu cofraje şi mărirea secţiunii mai ales dacă acoperirea este relativ mică. Reparaţia nu trebuie să acopere numai zonele degradate ci şi zonele supuse împroşcării care sunt susceptibile de a se degrada în urma unei acţiuni corozive existente în vecinătatea zonelor 152

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat degradate. în acest fel există siguranţa ca nu va fi necesară o intervenţie pe termen scurt sau mediu. În cazul elementelor de dimensiuni reduse, cum sunt stâlpii, reparaţia ar trebui făcută astfel încât să se înglobeze elementele într-o cămăşuială din beton armat; cămăşuiala permite restabilirea integrităţii structurale a elementului. În astfel de situaţii se recomandă ca armătura longitudinală să se ancoreze în blocul de fundaţie cu ancore din oţel beton a căror secţiune totală să nu fie inferioară secţiunii totale de armătură a barelor longitudinale din cămăşuială. Pentru stâlpii de dimensiuni mari sau pentru elevaţiile de tip lamelă sau perete, reparaţia cu sporirea secţiunii se recomandă să fie făcută pe toată lăţimea laturii afectate şi să fie continuate şi pe laturile învecinate care sunt de asemeni susceptibile să fie afectate de defecte. Extremitatea superioară a reparaţiei va depăşi cu minimum 500 mm înălţimea de împroşcare cu sare a elementului. Când reparaţia trebuie făcută pe toata înălţimea elementului, partea superioară a cămăşuielii care nu poate fi betonată din cauza riglei sau a tablierului poate fi făcută cu beton torcretat dacă deplasarea echipamentului este justificată de amploarea lucrării; în caz contrar ea se va realiza cu mortar de reparaţii. Pentru structurile situate în mediul urban sau de-a lungul autostrăzilor va fi luată în consideraţie şi latura estetică a reparaţiilor cu sporirea secţiunilor. Astfel reparaţia se va face la toţi stâlpii sau la stâlpii dispuşi simetric ai aceleiaşi pile. înălţimea reparaţiei trebuie să fie constantă. Se recomandă ca, în specia! la stâlpi, să se execute, din considerente estetice, pe toată înălţimea elementului. Dacă suprafeţele cu beton degradat sunt în zona rostului elevaţie-fundaţie, se recomandă ca la repararea prin cămăşuire armătura longitudinală să fie ancorată în blocul de fundaţie.

Fig. 84. Reparare cu mărirea secţiunii a unui stâlp cu secţiune dreptunghiulară

153

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Fig. 85. Reparare cu mărirea secţiunii a unui stâlp cu secţiune circulară

Fig. 86. Repararea unei elevaţii masive 33. Reparare rigla pilă Tehnologia se foloseşte la repararea riglelor pilelor din beton armat. Reparaţiile se pot face fără sporirea secţiunii sau cu mărirea acesteia. Repararea cu cofraje fără mărirea secţiunii se aplică în situaţia în care se constată o exfoliere sau o desprindere a betonului pe mai puţin de 10% din suprafaţa unei rigle. Acoperirea armăturii trebuie să fie peste 30 mm şi nu trebuie să existe nici un alt defect pe restul suprafeţei. Repararea cu cofraje cu mărirea secţiunii se aplică în situaţia în care se constată coroziunea armăturii, exfolierea sau desprinderea betonului pe o suprafaţă mai mare de 10% din suprafaţa unei rigle. Repararea suprafeţei orizontale a riglei se face cu mărirea secţiunii în cazul în care suprafaţa afectată de degradările de mai sus este mai

154

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat mare de 20% din suprafaţa banchetei. Atunci când trebuie reparate feţele laterale ale unei rigle se recomandă să se repare şi suprafaţa orizontală a acesteia (bancheta) astfel încât să se asigure scurgerea apelor de pe ea şi să fie impiedicată infiltrarea apei între betonul existent şi betonul de reparaţie al suprafeţelor verticale. Intradosul riglelor cu lăţimea sub 1,5 m poate fi reparată cu cofraje şi mărirea secţiunii dacă feţele laterale trebuie reparate cu această metodă. Când degradările sunt efectul neetanşeităţii dispozitivelor de acoperire a rosturilor de dilataţie, lucrările de reparare ale riglei se vor corela cu lucrările de etanşare, înlocuire sau eliminare a acestor dispozitive. În stabilirea soluţiilor pentru reparare, se va evalua capacitatea portantă a riglelor afectate de fisurile din încovoiere sau datorate forţelor tăietoare. Riglele trebuie reparate pe toată lungimea şi pe ambele laturi chiar dacă degradările nu impun acest lucru. Poate fi totuşi acceptată o reparare simetrică a celor două extremităţi fără a fi extinsă pe toată suprafaţa verticală.

Fig. 87. Reparaţia riglei 34. Reparare grindă principală din beton armat Activitatea se referă la repararea grinzilor principale din beton şi beton armat cu cofraje fără mărirea secţiunii, cu cofraje cu mărirea secţiunii sau cu beton torcretat. Repararea cu cofraje fără mărirea secţiunii sau cu beton torcretat se aplică atunci când degradările betonului (exfolieri sau desprinderi) se întâlnesc pe mai puţin de 10% din suprafaţă sau din lungimea zonei centrale a unei grinzi. Repararea cu cofraje cu mărirea secţiunii se aplică atunci când degradările importante (coroziunea armăturii, exfolieri sau desprinderi ale betonului) se întâlnesc pe mai mult de 10% din suprafaţa sau din lungimea unei zone de capăt sau a zonei centrale a unei grinzi sau atunci când ele reduc cu mai mult de 10% secţiunea transversală. Zona de capăt a unei grinzi este egală cu de 2 ori înălţimea tablierului. Pentru repararea cu cofraj fără mărirea secţiunii şi pentru repararea cu beton torcretat se va fixa o plasă metalică de grindă prin ancore dispuse la 300 mm în cele două direcţii. În cazul reparării cu cofraj fără sporirea secţiunii, betonul utilizat va fi cu cel puţin o clasă mai mare decât betonul din grindă. La prepararea lui se vor folosi superplastifianţi pentru a asigura fluiditatea necesară. Suprafaţa poate fi refăcută şi cu beton torcretat; mortarul torcretat nu poate fi folosit la efectuarea acestui tip de reparaţie. Când degradările afectează atât suprafeţele verticale cât şi intradosul grinzii, betonul trebuie torcretat în două etape. Se torcretează întâi suprafeţele verticale şi apoi se montează cofraje pe fiecare faţă a grinzii pentru torcretarea betonului la intradosul grinzii. În cazul reparaţiei fără sporirea secţiunii pentru a uşura punerea în operă a betonului şi a se asigura acoperirea armăturii poate fi nevoie să se decaleze cofrajele în raport cu suprafaţa verticală a grinzii. În cazul unei grinzi aparente decalajul trebuie făcut în limita posibilităţilor, în mod gradat. În cazul reparării cu beton torcretat sporirea grosimii necesare pentru obţinerea acoperirii armăturii trebuie făcută de asemenea în mod gradat, plecând de la limita reparaţiei. Repararea cu cofraje cu mărirea secţiunii 155

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Pentru a nu dăuna aspectului structurii, cămăşuiala grinzii trebuie executată pe toată lungimea grinzii. Grosimea ei trebuie să fie de minimum 100 mm asigurându-se acoperirea armăturii prevăzută de standarde. Pentru a nu se produce degradări suplimentare în cazul demolării unui beton de bună calitate în cazul când degradările se întâlnesc pe o adâncime de maximum 10-15 mm, în locul ciocanului pneumatic se poate folosi curăţirea cu jet de nisip. Când cămăşuiala trebuie executată până sub placă, betonul trebuie pus în operă cu ajutorul unei pompe de beton prin ferestre forate prin placă. Ferestrele trebuie amplasate la cel puţin 2 m şi vor fi umplute pe măsura betonării. Dacă rămân goluri între cămăşuiala şi intradosul plăcii acestea vor trebui reparate cu mortar de ciment pentru reparaţii. Degajarea barelor principale pe o lungime importantă (> 500 mm) conduce la o pierdere a capacităţii grinzii. Lucrările de reparaţie trebuie făcute, deci, fără a degaja extremităţile barelor. Pentru a determina tipul de reparaţie ce trebuie efectuată în principal pe suprafeţele verticale, este necesar să se verifice amplasarea degradărilor în raport cu extremităţile armăturilor principale. Când degradările sunt în apropierea extremităţilor armăturilor, se utilizează, de regulă, repararea cu sporirea secţiunii de beton. Acest tip de reparaţie poate fi executat fără a demola în adâncime betonul, deci fără a degaja armătura. Când lucrările implică degajarea barelor pe lungime mare (exclusiv extremităţile lor), banda de circulaţie situată în dreptul grinzii ce se repară trebuie închisă astfel încât să se reducă la minimum sarcinile pe care trebuie să le preia grinda. Lucrările de reparaţie care necesită degajarea etrierilor atât pe suprafeţele verticale cât şi la intradosul grinzii trebuie executate pe zone situate la mai mult de 2 m. Banda de circulaţie situată deasupra grinzii trebuie închisă. Adâncimea demolării trebuie să se limiteze la degajarea primei reţele de armătură întâlnită. Armăturile principale situate peste această primă reţea de la partea inferioară nu trebuie degajate. Repararea suprafeţelor verticale are ca scop principal să refacă integritatea grinzilor şi sa îmbunătăţească aspectul. În cazul în care adâncimea defectelor este sub 25 mm este de preferat să se aplice o protecţie de suprafaţă. Repararea zonelor de capăt se face, de regulă, pe o lungime egală cu 1,52 ori înălţimea grinzii. Degradările constatate pe faţa exterioară a grinzilor marginale sunt, de regulă, produse de lipsa prelungirilor gurilor de scurgere. Pentru a preveni repetarea acestor degradări, lucrările de reparaţie trebuie asociate cu lucrări de prelungire sau modificare a gurilor de scurgere. Degradările zonelor de capăt ale grinzilor sunt adesea provocate de apă şi sărurile pentru dezgheţ care se scurg prin dispozitivele defecte de acoperire a rosturilor de dilataţie. De aceea, lucrările de reparaţii ale acestor zone trebuie corelate cu lucrări de înlocuire, modificare sau eliminare a dispozitivelor de acoperire a rosturilor de dilataţie, ceea ce permite prevenirea apariţiei altor degradări.

156

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat

Fig. 88. Repararea suprafeţei verticale a grinzii prin torcretare

Fig. 89. Repararea intradosului grinzii

Fig. 90. Repararea zonei de capăt a unei grinzi din beton armat 35. Injectare fisuri Tehnologia se aplică pentru injectarea fisurilor grinzilor, stâlpilor de dimensiuni mici sau riglelor pilelor din beton armat. Se intervine pentru injectare în cazul fisurilor datorate încovoierii sau forţei tăietoare, de dimensiune medie, care se propagă pe o adâncime mai mare de 10% din adâncimea elementului. Tehnologia cuprinde următoarele etape: Se îndepărtează eventuala tencuială pe o lăţime de minimum 25-30 mm de o parte şi alta a fisurii. Se curăţă betonul descoperit şi se îndepărtează praful refulat prin suflare cu aer sub presiune. Se stabilesc punctele de aplicare ale ştuţurilor pe traseul fisurii. În cazul elementelor cu grosimi de maximum 200 mm, ştuţurile se aplică pe o singură faţă a elementului, iar distanţa între ele este de 1,21,5 ori grosimea elementului, cu condiţia ca pe lungimea unei fisuri neîntrerupte să existe cel puţin două ştuţuri. În cazul elementelor cu grosimi de peste 200 mm, ştuţurile se amplasează pe ambele feţe ale elementului şi distanţa dintre ele este de 0,50,7 ori 157

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

grosimea elementului. Punctele de aplicare de pe cele două feţe opuse trebuie să fie decalate între ele. La fiecare fisură se lasă, la una din extremităţi (cea de sus în cazul fisurilor verticale), un orificiu de 10 mm pentru refularea aerului. Se fixează ştuţurile pe traseul fisurii şi se închide fisura la exterior prin aplicarea de-a lungul acesteia a unui chit epoxidic de 12 mm grosime, pe o lăţime de cea 30 mm. În cazul injectării pe o singură faţă, faţa opusă se chituieşte pe toată lungimea fisurii, lasându-se întreruperi pentru control de circa 3 mm, la 500 mm distanţă sau minimum una pe fisură. Se va urmări ca prin aplicarea chitului să nu se obstrueze fisura. După întărirea chitului şi verificarea comunicării dintre ştuţuri, se injectează fisurile. Injectarea se începe de la una din extremităţile fisurii, la fisurile verticale sau înclinate injectarea se începe de la capătul inferior. În timpul injectării se ţin deschise două ştuţuri de metal învecinate, celelalte fiind astupate provizoriu. După verificarea reuşitei operaţiei de injectare, se îndepărtează chitul şi excesul de material de injecţie întărit. Procedeul descris se aplică, de regulă, pentru fisuri cu deschiderea de 0,55 mm. Pentru fisuri cu deschiderea sub 0,5 mm, repararea se face, de regulă prin aplicarea pe fisură a unui chit epoxidic. În timpul injectării, dacă este posibil, se va limita circulaţia vehiculelor pentru a reduce vibraţiile. Injectarea fisurilor are ca scop: - să împiedice pătrunderea apei în beton; - să mărească rezistenţa la forfecare în cazul fisurilor din forţa tăietoare; - să verifice dacă fisurile sunt active. Dacă nu se are în vedere nici unul din obiectivele de mai sus, nu este necesară injectarea fisurilor. 36. Reparare grinzi din beton precomprimat Activitatea se referă la repararea grinzilor din beton precomprimat cu cofraje fără mărirea secţiunii, cu cofraje cu mărirea secţiunii, cu beton torcretat sau prin precomprimare adiţională. Consolidarea prin precomprimare adiţională se poate aplica şi la grinzile din beton armat pentru sporirea capacităţii portante a acestora. Criteriile de alegere a uneia dintre tehnologii depind de degradările întâlnite şi de suprafaţa pe care se observă, precum şi de combinaţia cu alte defecte. Repararea cu cofraje fără mărirea secţiunii sau cu beton torcretat se aplică când degradările betonului (exfolieri sau desprinderi) se întâlnesc pe mai puţin de 10% din suprafaţa sau din lungimea zonei centrale a unei grinzi şi când nu se întâlnesc alte defecte (acoperire insuficientă a armăturilor, fisuri, etc) pe restul suprafeţei. Repararea cu cofraje cu mărirea secţiunii se aplică atunci când degradările importante (coroziunea armăturii, exfolieri sau desprinderi ale betonului) se întâlnesc pe mai mult de 10% din suprafaţa sau din lungimea unei zone de capăt sau a zonei centrale a unei grinzi sau atunci când ele reduc cu mai mult de 10% secţiunea transversală. Procedeul se aplică atunci când pe suprafaţa grinzii nu se constată fisuri. Repararea prin precomprimare adiţională se face atunci când grinda prezintă fisuri din încovoiere sau când capacitatea portantă a grinzii este depăşită datorită corodării armăturii pretensionate sau creşterii solicitărilor avute în vedere la comprimare. Consolidarea prin precomprimare exterioară se va realiza numai după repararea tuturor defectelor şi degradărilor constatate. În situaţia în care reducerea capacităţii portante a unei grinzi este consecinţă a corodării armăturii pretensionate din această grindă, precomprimarea adiţională se va aplica numai grinzii respective, urmărindu-se refacerea stării de precomprimare la nivelul existent înainte de 158

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat degradare. În situaţia în care se constată o precomprimare insuficientă a suprastructurii sau când este necesară sporirea capacităţii portante a întregii suprastructuri, precomprimarea adiţională se va aplica tuturor grinzilor urmărindu-se preluarea prin precomprimare a sporului de capacitate portantă necesar. Se execută blocurile de ancorare a armăturilor pretensionate. Transmiterea forţelor de precomprimare grinzilor se poate face fie prin ancorarea blocurilor prin ancore din oţel beton de grindă, fie prin frecare, caz în care este necesară precomprimarea transversală a blocurilor de ancorare. Se montează piesele de deviere a traseului fasciculului. Se montează armătura pentru pretensionare, inclusiv tecile de protecţie. Se execută precomprimarea fasciculelor şi se blochează ancorajele. Se realizează lucrările de protejare a ancorajelor şi a armăturii pretensionate (injectarea cu material de protecţie a tecilor sau canalelor în care este poziţionată armătura pretensionată). Degradările constatate la grinzile marginale sunt de regulă, produse de lipsa prelungirilor gurilor de scurgere. Pentru a preveni repetarea acestor degradări, lucrările de reparaţii trebuie asociate cu lucrări de prelungire sau modificare a gurilor de scurgere. Degradările zonelor de capăt ale grinzilor sunt adesea provocate de apa şi sărurile pentru dezgheţ care se scurg prin dispozitivele de acoperire a rosturilor de dilataţie. De aceea, lucrările de reparaţie a acestor zone trebuie corelate cu lucrări de înlocuire, modificare sau eliminare a dispozitivelor de acoperire a rosturilor de dilataţie ceea ce permite prevenirea apariţiei altor degradări.

Fig. 91. Reparare grinzi din beton precomprimat 37. Reparare stâlpi Tehnologia se aplică la repararea stâlpilor de cadru sau a celor ce transmit sarcinile de la tablier la bolţi sau arce cu calea sus. Reparaţiile se pot face fără sporirea secţiunii sau cu mărirea acesteia. Repararea cu cofraje fără mărirea secţiunii se aplică în situaţia în care se constată o exfoliere sau o desprindere a betonului pe mai puţin de 10% din suprafaţa stâlpului. Acoperirea armăturii trebuie să fie peste 30 mm şi nu trebuie să existe nici un alt defect pe restul suprafeţei. Repararea cu cofraje cu mărirea secţiunii se aplică în situaţia în care se constată coroziunea armăturii, exfolierea sau desprinderea betonului pe o suprafaţă mai mare de 10% din suprafaţa unui stâlp sau dacă într-o secţiune a elementului se constată reduceri ale ariei de armătură sau ale secţiunii de beton de peste 10%. Se va analiza comportarea stâlpilor intermediari (amplasaţi între două deschideri adiacente) la care se constată fisuri de dimensiuni mari din încovoiere (fisuri orizontale) pentru a stabili metoda cea mai potrivită pentru reparare. Repararea zonelor aflate sub apă 159

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

Repararea unui stâlp amplasat în albie implică, de regulă, costuri foarte ridicate din cauza lucrărilor de organizare necesare desfăşurării acestei activităţi. De aceea, lucrările se justifică în cazul unor degradări care afectează o parte importantă a elementului sau care pun sub semnul întrebării capacitatea portantă. Tehnologia de reparare şi suprafeţele pe care se aplică trebuie alese astfel încât degradarea reparaţiei sau dezvoltarea altor suprafeţe în jurul zonelor reparate să nu necesite alte intervenţii pe termen scurt sau lung. Repararea zonelor de sub apă ale unui stâlp va trebui făcută obligatoriu cu cofraje şi mărirea secţiunii deoarece această tehnologie conduce la o durabilitate sporită şi constituie şi o bună protecţie la impactul gheţii. Repararea se poate face în uscat sau în apă. Repararea în uscat implică, de regulă, construcţia unui batardou, în timp ce reparaţia în apă necesită scafandri. Dacă realizarea batardoului nu este foarte dificilă sau costisitoare (curentul nu este foarte puternic, înălţimea apei sub 2-3 m) este preferabil ca lucrările să se execute în uscat căci în aceste condiţii calitatea lucrărilor este mai uşor controlabilă şi calitatea reparaţiei este superioară. Releveul nivelurilor apei în diferite perioade ale anului permite stabilirea modului cel mai potrivit de a realiza lucrările precum şi a perioadei celei mai favorabile executării lor. Degajarea armăturilor din stâlpi Degajarea armăturilor din stâlpi conduce la o pierdere temporară a capacităţii portante a cărei importanţă depinde de amploarea degradării. De aceea, se interzice repararea mai multor stâlpi ai aceluiaşi stâlp de cadru în acelaşi timp, întrucât pierderea de capacitate a elementelor poate compromite stabilitatea podului. Stâlpii trebuie reparaţi alternativ astfel încât stâlpii adiacenţi celui care se repară să poată prelua pierderea capacităţii portante a acestuia. În cazul în care stâlpul este exterior (nu este încadrat de alţi 2 stâlpi în elevaţie), pierderea parţială a capacităţii nu mai poate fi preluată de stâlpii alăturaţi şi este obligatoriu interzicerea circulaţiei pe banda situată deasupra stâlpului ce se repară. Stâlpi de cadru supuşi împroşcării cu săruri folosite la dezgheţ Pentru ca reparaţiile sa fie eficiente, stâlpii supuşi împroşcării cu sare (cei adiacenţi unei şosele) trebuie reparaţi cu cofraje şi mărirea secţiunii, mai ales dacă acoperirea este relativ mică. Reparaţia trebuie să acopere nu numai zonele degradate ci şi zonele expuse împroşcării care sunt susceptibile de a se degrada în urma unei acţiuni corozive existente în vecinătatea zonelor degradate. În acest fel există siguranţa că nu va fi necesară o altă intervenţie pe termen scurt sau mediu. În cazul elementelor de dimensiuni reduse, cum sunt stâlpii, reparaţia ar trebui făcută astfel încât să se înglobeze elementele într-o cămăşuială din beton armat; cămăşuiala permite restabilirea integrităţii structurale a elementului. Pentru stâlpi de dimensiuni mari sau pentru elevaţii lamelare, reparaţia cu sporirea secţiunii se recomandă să fie făcută pe toată lăţimea laturii afectate şi să fie continuată şi pe laturile învecinate care sunt de asemenea susceptibile să fie afectate de defecte. Extremitatea superioară a reparaţiei va depăşi cu minimum 500 mm înălţimea de împroşcare cu sare a elementului. Când partea inferioară a cămăşuielii trebuie prelungită până la faţa de sus a fundaţiei şi, din calcule nu rezultă necesitatea unei armări suplimentare stâlpului în zona de încastrare în fundaţie, se vor lua măsuri pentru ca rotirea liberă a stâlpului să nu fie împiedicată de cămăşuială. În acest scop se va realiza o placă asfaltică între fundaţie şi cămăşuială. Când reparaţia trebuie făcută pe toată înălţimea elementului, partea superioară a cămăşuielii care nu poate fi betonată din cauza tablierului, poate fi realizată cu beton torcretat dacă deplasarea echipamentului este justificată de amploarea lucrării; în caz contrar ea se va realiza cu mortar de reparaţii. 160

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Pentru structurile situate în mediu urban sau de-a lungul autostrăzilor va fi luată în consideraţie şi latura estetică a reparaţiilor cu sporirea secţiunilor, înălţimea reparaţiei trebuie să fie constantă. Se recomandă ca, în special la stâlpii de dimensiuni mici, reparaţia să se execute, din considerente estetice, pe toată înălţimea elementului.

Fig. 92. Reparaţia unui stâlp cadru

Fig. 93. Repararea unei pile intermediare de tip lamelar

Fig. 94. Repararea unei pile de cadru pe stâlpi 2.5.4. Necesitatea unor cercetări suplimentare 1) Inspecţii a) Îmbunătăţirea metodelor de inspecţie şi intensificarea eficientizării inspecţiilor în special pentru podurile din beton precomprimat, cum ar fi inspectarea cablurilor din tecile metalice b) Utilizarea în mod curent în cadrul inspecţiilor extinse a semicelulelor pentru determinarea prezenţei coroziunii armăturilor, determinarea conţinutului de cloruri din beton şi determinarea adâncimii de carbonatare c) Monitorizarea fisurilor de la distanţă cu ajutorul camerelor video 2) Investigaţii d) Monitorizarea deficienţelor geometrice şi a fisurilor de forfecare ce pot apărea e) Evaluarea performantă a probabilităţii de extindere a degradărilor induse armăturilor de către cloruri

161

Cap.2 Definirea conceptului de stare de defgradare a podurilor de beton armat

f) Dezvoltarea unor metode de măsurare a raportului apă/ciment a betoanelor din structurile existente pentru a determina durabilitatea betonului g) Dezvoltarea unor metode mai simple şi mai precise pentru stratul de acoperire din beton h) Standardizarea tuturor metodelor nedistructive 3) Materiale pentru lucrări de reparaţii şi consolidări i) Îmbunătăţirea caracteristicilor substanţelor cu rol de protecţie a elementelor din beton f) Îmbunătăţirea betoanelor şi armăturilor utilizate în zonele vulnerabile la atacul sărurilor g) Cercetări privind creşterea duratei de exploatare a betoanelor torcretate 4) Protecţia împotriva coroziunii h) Vopsirea suprafeţelor de beton împotriva penetrării sărurilor i) Aspecte ale coroziunii pentru elementelor precomprimate - Determinarea diferenţei efectului coroziunii între cablurile postîntinse şi toroanele pretensionate; - Stabilirea comportamentului armăturilor precomprimate în cazul stopării accesului clorurilor; - Efectul îndepărtării electrochimice a clorurilor de pe suprafaţa armăturilor pretensionate, cunoscut fiind faptul că hidrogenul induce fenomenul de casare a armăturilor; - Influenţa decontaminării electrochimice asupra durabilităţii elementului structural (dezvoltarea coroziunii). j) Protecţia catodică k) Evaluarea durabilităţii în condiţiile aplicării protecţiei catodice şi determinarea de noi tipuri de materiale pentru confecţionarea anodului 5) Hidrodemolarea l) Dezvoltarea unor metode mai ieftine 6) Impermeabilizarea m) Vopsirea suprafeţelor cu substanţe de etanşeizare a betonului n) Dezvoltarea de soluţii pentru drenarea în zona rosturilor de dilataţie 7) Precomprimarea exterioară o) Cunoaşterea mai bună a eforturilor induse în fazele de execuţie ale consolidărilor prin precomprimare exterioară 8) Rosturi de dilataţie p) Îmbunătăţirea performanţelor şi a durabilităţii rosturilor de dilataţie 2.5.5. Interferenţa cu traficul a lucrărilor la diferitele elemente ale podului Tabel 21 Cazuri posibile de restricţii cauzate de Locaţia lucrări 1) Închiderea completă a circulaţiei 2) Închidera parţială a unei benzi (de examplu 5m, doar trotuarele consolidate etc.) 3) Închiderea unui sens de circulaţie şi semaforizarea temporară

Grinzi, în special cele centrale Placa tablierului Placa tablierului, infrastructuri

162

Cap.2 Definirea conceptului de stare de degradare a podurilor de beton armat Cazuri posibile de restricţii cauzate de lucrări 4) Menţinerea traficului în ambele sensuri cu reducerea limitei de viteză 4) Trafic aproape nerestricţionat

Locaţia

Pile, culee, intradosul grinzilor, dalelor

2.5.6. Comentarii asupra rezultatelor analizei Analiza lucrărilor de intervenţie la podurile din beton a indicat faptul că există un număr mare de metode de remediere a degradărilor apărute. Dintre acestea cele mai utilizate sunt reparaţiile locale, injectarea fisurilor cu răşini epoxidice, placarea, impermeabilizarea şi înlocuirea parţială a unor elemente. Reabilitarea utilizând precomprimarea exterioară este de asemenea una din metodele de consolidare des întânite pentru suplinirea armăturilor deteriorate datorită coroziunii. Utilizarea hidrodemolării şi a decontaminării este din ce în ce mai utilizată în domeniul reparaţiilor la podurile din beton. Deşi calitatea betonului este unul dintre factorii majori este foarte dificil de a asigna exact cauza deteriorării unui factor anume. Un număr de cauze pot influenţa fiecare altă cauză pentru a mări zona deteriorată printr-un mecanism complex. Dintre toate elementele podului, tablierul este cel mai vulnerabil deoarece este în contact direct cu încărcările mobile, şi deoarece este supus atacului sărurilor. Cel mai important lucru este depistarea în fază incipientă a defectelor, în special a coroziunii. Când se suspectează sau se detectează infiltraţii este necasar a se face o inspecţie specială.

Fig. 95. Inspector de poduri pentru realizarea inspecţiei speciale Defectele interne pot fi severe chiar dacă de la suprafaţă nu se observă gravitatea lor. Cea mai mare prioritate ar trebui să fie cea a dezvoltării metodelor de prevenire a defectării. Eforturi susţinute trebuie depuse şi în continuare pentru îmbunătăţirea metodelor de remediere, în special pentru atacul sărurilor. Când un defect sau o deficienţă se descoperă în cadrul inspecţiei este esenţial să se aplice cât mai rapid o metodă de remediere corespunzătoare.

163