Prelungirea duratei de viata a suprafetelor din beton

Daca solicitarile mecanice initiale nu cresc si nu apar evenimente accidentale precum seismul si altele, sau agresivitati fizico-chimice, constructiile din beton armat au, in general, o durabilitate mare. In conditii industriale, insa, structurile din beton nu pot indeplini cerinte de rezistenta mecanica si chimica pe termen lung, fiind afectate, chiar daca solicitarile mecanice si agresivitatea nu sunt dintre cele mai puternice.

Coroziunea, unul din aspectele sub care ni se prezinta o lege fundamentala a naturii, este un proces cu cauze combinate, care se desfa­soara in timp si are un caracter aleator. Acesta este determinat de  complexitatea proceselor fizico-chimice ale matricei cimentului intarit si de mediul agresiv.

Nu poate fi stabilita, insa, o legatura univoca intre conditiile de mediu si gradul de deteriorare a betonului (eventual a armaturii) la momentul respectiv, intrucat deteriorarea prin coroziune, odata initiata, continua uneori si dupa indepartarea cauzei. De aceea, inca din faza de proiec­tare, trebuie luate masuri primare pentru reali­zarea unor betoane rezistente, pecum si masuri suplimentare pentru protejarea acestora in cazul in care mediul agresiv depaseste limi­tele la care betoa­nele se pot degrada.

Premisele pentru realizarea unui beton de inalta calitate

Ca masuri primare de protectie sunt urmatoarele:

• un ciment cu o compozitie mine­ralogica bine aleasa si cu o finete de macinare cat mai mica;

• dozarea corecta a cimentului, in raport cu granulometria agregatului;

• determinarea corecta a raportului apa/ciment;

• alegerea judicioasa a agrega­telor, din punct de vederea al naturii si granulozitatii;

• compactarea corecta a betonului;

• un control asupra proceselor de hidratare – hidroliza, prin mentinerea betonului umed cel putin 7 zile de la turnare, pentru a preveni fisurarea;

• adaos de aditivi (tensioactivi – antrenori de aer, tensioactivi – hidrofobizanti,  fluidifianti sau pulberi mine­rale cu activitate chimica sau proprietati coloide).

Alegerea corespunzatoare a constituentilor si realizarea unei compactitati ridicate a betoanelor sunt metode care se pot si trebuie luate in calcul la constructiile noi. La constructiile existente, insa, se pot face numai remedieri cu mortare de reparatie, judicios alese din punct de vedere al caracteristicilor fizico-mecanice, in functie de degradarile existente. In ambele cazuri trebuie luate masuri suplimentare de protejare a betonului.

La alegerea tipurilor de protectie trebuie sa se tina seama de o multitudine de factori: tipul constructiei (structuri – stalpi si grinzi -, constructii speciale, bazine ingropate sau semiingropate, pardoseli traficabile sau netraficabile etc.), de starea constructiei (constructie noua sau veche), de marimea deformatiilor pe care trebuie sa le preia protectia (in functie de deschiderea fisurilor), de tipul solicitarilor de orice fel (meca­nice sau fizico-chimice), de modul de actionare a solicitarilor (permanent, intermitent  sau accidental), de natura si intensitatea solicitarilor, de tehnologia de exploatare a constructiei (temperaturi de regim si variatii de temperatura, socuri termice, eroziuni cauzate de materiale dure, vibratii produse de utilaje in functiune), de frecventa reparatiilor,  de mediul de amplasament (agresivi­tatatea din poluare proprie, agresivitatea din vecinatatea combinatelor amplasate langa termocentrale, agre­sivitatea din mediul marin), de clima (vant, ploi, cicluri inghet-dezghet) etc.

Posibilitatea tehnica si economica face imposibila, astazi, o lista completa a situatiilor care apar in practica. Totusi, problema poate fi intot­deauna rezolvata, daca se au in vedere, cu grija, factorii si conditiile fiecarui caz in parte.

Literatura de specialitate prezinta cateva masuri suplimentare care sa asigure durabilitatea structurilor  din beton. In principiu, exista urmatoarele tipuri de metode pentru protejarea  betonului si anume:

• aplicarea unor pelicule (vopsitorii) si straturi protectoare (mase de spaclu polimerice si sisteme de protectie „multistrat”);

• modificarea compozitiei si structurii stratului exterior al betonului prin blocarea porilor capilari, folosind mai multe metode: blocarea sau intarzierea carbonatarii, hidrofobizare cu produsi tensioactivi,  tratamente de suprafata sau impregnare cu rasini polimerice (de tip acrilic epoxidic, poliuretanic etc.); blocarea porilor betonului inhiba penetrarea clorurilor si a altor contaminanti;

• realizarea unor captuseli (cama­suielile obtinute prin torcrete, tencuieli speciale, de obicei cu mortare polimeric aditivate sau placaje si inzidiri cu produse vitrifiate).

Materialele de protectie pot fi clasificate in:

• protectiile – vopsitorii sau straturi protectoare realizate in camp con­tinuu pe suprafata betonului (fig 1a); acestea creeaza o bariera impo­triva agentilor agresivi;

• blocarea porilor capilari ai beto­nului prin aplicarea unor materiale ce reactioneaza cu compusii solubili din piatra de ciment si formeaza un produs insolubil (fig. 1b);

• bariera in fata porilor / nu permite penetrarea apei (fig. 1c).

In cadrul masurilor suplimentare tipul de interventie si materialele corespunzatoare alese se constituie in sisteme de protectie.

Sistemele de protectie trebuie sa corespunda solicitarilor fizico-mecanice si caracteristicilor mediului agresiv in care urmeaza a fi exploatate, in conformitate cu legislatia in vigoare a UE (rezistenta chimica la concentratiile reactivilor chimici fiind certificata de sistemul recomandat si testata de furnizorul de materiale).

Calitatea materialelor folosite – trebuie sa fie in concordanta cu Legea nr. 608/2001 si HGR 622/2004, cu completarile din HGR nr.796/05 si 1708/05, precum si directiva 91/155 CCE a Consiliului Comunitatii Europene. 

Sistemele de atestare a conformitatii materialelor de protectie sunt “sisteme +2” in conformitate cu prevederile Anexei nr. 3 la HGR nr. 622/11.05.2004.

Materialele si produsele care alcatuiesc protectia anticoroziva trebuie sa fie insotite, in mod obligatoriu, la procurare, de urmatoarele acte:

• sigla cu marcaj CE, iar in cazul in care nu au certificare europeana, agrementul tehnic;

• declaratia de conformitate a furnizorului – CE;

• fisa tehnica de produs;

• certificatul de conformitate cu calitatea;

• certificat de valabilitate (durabi­litate);

• certificat REACh legislatie europeana cu privire la chimicale – evaluare expunere – inhalare aplicare etc. a substantelor chimice utilizate in sistemele de protectie;

• certificat de garantie privind mentinerea caracteristicilor fizico-chimice si vizuale ale materialelor pe o perioada cat mai lunga de timp, emise de fabricant.

Protectiile trebuie sa fie omogene, ele modifica estetic structura betonului, conferindu-i acestuia o culoare uniforma si estetica.

In general, protectiile trebuie sa asigure mentinerea, in timp, a tutu­ror performantelor aplicabile construc­tiilor din beton armat supuse solici­­tarilor si actiunii mediilor agresive.

Criteriile de performanta pentru sistemele de protectie sunt:

• aderenta la suport;

• rezistenta la lovire si zgariere;

• rezistenta la trafic;

• rezistenta la fisurare, la -20 0C;

• flexibilitate;

• duritate;

• rezistenta la agenti agresivi (chimici, atmosferici, vapori de apa, uleiuri etc.);

• impermeabilitate la apa;

• rezistenta la inghet-dezghet (gelivitate);

• rezistenta la ceata salina;

• rezistenta la umiditate;

• rezistenta la variatii de tempe­ratura;

• rezistenta la radiatii ultraviolete;

• rezistenta la patrunderea in beton a gazelor, de ex. CO₂, SO₂;

• permeabilitate la difuzia vapo­rilor de apa si stabilitate la actiunea solutiilor alcaline, acide  sau a influentelor climatice.

In functie de tipul structurii din beton, se poate folosi o protectie preventiva sau una efectiva, reali­zata printr-o suprafata continua extrem de densa, ca urmare a unui incident petrecut sau care poate sa apara. In ambele cazuri putem avea un fine filler, o protectie pigmentata sau un amestec polimer-ciment.

Protectii pentru constructii fara contact permanent cu lichide, pentru zone netraficabile

Exista doua tipuri de protectie: protectii fara rezistenta la fisurare (Tabelul 1) si protectii cu rezistenta la fisurare, protectii efective (Tabelul 2).

Protectii pentru constructii in contact permanent cu lichide pentru zone netraficabile

1. Protectii rigide

Este cazul protectiilor pentru bazi­nele din beton armat, care pot fi pentru apa potabila sau uzata.

Caracteristicile mortarelor pentru apa potabila sunt:

Raport apa–ciment < 0,50;

Mortar proaspat cu porozitate < 5,0%;

Volum total pori la P₂₈d < 12 vol.%;

Volum total pori  la  P₉₀d < 10 vol.%;

Fara aditivi organici.

Unul dintre materialele pentru protectia bazinelor si canalelor pentru apa potabila este cel de tip MC RIM PW.

Porozitatea deosebit de mica, 4,2%, a produsului MC RIM PW se datoreaza silicei – o dispersie fina amorfa de dioxid de siliciu extrasa ca produs secundar al aliajelor de fero-siliciu si straturilor de alumo-silicati care sunt, la randul lor, o dispersie fina rezultata din mineralele selectate prin procese termice specifice (fig. 2).

Aceasta este tehnologia DySC. Matricea de legatura este compacta si dura realizandu-se printr-un  proces complex, ce se defineste ca „DynamicSynCrystallization(DySC)“ – Cristalizare dinamica continua.

Utili­zarea diversilor latent hidraulici si component puzzolanici conduce la o structura compacta cu pachete sferice de componente. Nanoparti­culele actioneaza ca germeni de cristalizare conducand, ulterior, la mineralizarea matricei mortarului. In spatial alcalin- porozitatea gelurilor se transforma intr-o solutie care are ca efect suplimentar compactarea spatiului si sigilarea matricei mortarului.

Concep­tul de „Dynamic SynCrystallization“  are ca efect compactarea, impermeabilizarea si rezistenta ridicata a materialelor ce contin aceasta tehnologie, care este caracterizata printr-o rezistenta la hidro­liza ridicata si dilutie redusa.

Pentru apa uzata, industriala si agresiv alcalina

Rezervoarele de apa, fie ca sunt deschise (fig. 3a), fie ca sunt inchise (fig. 3b), sunt supuse, in contact cu solul, umiditatii acestuia. Atunci cand sunt folosite rasinile reactive pentru protectia interioara a rezervorului, exista posibilitatea ca feno­menul de osmoza sa apara din cauza umiditatii din sol (fig. 3c); de aceea, in prezent, cele mai folosite protectii sunt cele minerale care sunt fara risc de osmoza (fig. 3d).

Suprafetele pe baza minerala sunt supuse, constant, in contact direct cu apa  bruta si apa reziduala, unui proces de hidroliza, din cauza continutului scazut de compusi mine­­rali in apa si / sau cresterea  porozi­tatii. Solutia pentru aceste bazine este un mortar impermeabil la apa si rezistent la procese de hidroliza (prin componentele lor organice si anorganice, combinate cu un raport apa – ciment scazut, fac ca porozitatea sa fie extrem de scazuta si gene­reaza, de asemenea, o densitate extrem de mare a mortarului), ex: MC RIM.

Datorita combinatiei unui liant special (fara aluminat tricalcic) si unor aditivi speciali, produsele de protectie minerale moderne fac ca rezistenta chimica si mecanica sa fie foarte ridicata: de exemplu MC RIM. Aceste produse au o gama larga a pH-ului: intre 3,5 si 14.

Pentru hidrocarburi

Un alt sistem pentru zonele unde sunt hidrocarburi este Ombran FT, un sistem pe baza de silicate.

In cazul in care betonul este contaminat, se poate decontamina cu Ombran Cl si doar apoi se aplica protectia Ombran FT.

Ombranul FT este aplicabil pe suprafete verticale si intrados orizontale netraficabile, manual sau prin torcretare umeda. Este un mortar hibrid de protectie a suprafetei, tricomponent, fara solventi; dezvolta rezistente mecanice ridicate dupa terminarea prizei dar si o rezistenta chimica ridicata, atat la medii acide cat si la medii alcaline. Are aderenta buna la beton, otel, si la toate suprafetele minerale. Este rezistent la benzine, motorina, uleiuri de motor, fiind foarte apreciat in domeniul centralelor termice si nu numai. Este certificat conform EN 858-1 si EN 1825-1.

2. Protectii flexibile

Protectiile flexibile se realizeaza cu materiale clasice sau cu produse speciale.

Asa cum ilustreaza tabelul 3, materialele clasice prezinta o serie de neajunsuri.

O solutie de protectie pentru bazinele de colectare a apelor meteorice, a bazinelor cu apa de stins incendiile si a bazinelor de la turnurile de racire aferente termocentralelor, este MC APC.

Sistemul APC a fost special dezvoltat pentru zonele expuse permanent la contactul cu apa. Acesta este alcatuit din 3 componente: MC-APC Base Coat (Stratul de baza); MC-APC Top Coat (Stratul de uzura) si MC-APC Liquid, si se aplica in 3 etape.

Avantajele sistemului sunt expli­citate in tabelul 4.

Protectii flexibile pentru structuri netraficabile in contact permanent cu solutii agresive: rezervoare de neutralizare

Pentru bazine de stocare, in cazul solutiilor agresive cu Ph = 1-2 ÷ 12,  se poate folosi un sistem de protectie tip rasina poliuretanica bicomponenta, rezistenta la fisurare, fara solventi, cu rezistenta chimica ridicata.

Clasa de rezistenta la fisurare IIIT+V (conform RILI-SIB, DafStb). Rasina isi mentine elasticitatea timp indelungat, chiar si la temperaturi scazute. Are o rezistenta ridicata la rupere, la impact mecanic si termic.

Sistemul este compus din:

• amorsa rezistenta la umiditate si temperaturi, epoxidica bicom­ponenta MC DUR PRIMER HTR (R:I = 3:1 p.g. strat asperizant – scratch coat in raport din rasina epoxidica bicomponenta MC-DUR PRIMER HTR: nisip cuartos de granulatie 0,1÷0,3 = 1:1 p.g.);

• strat asperizant MC DUR PRIMER HTR si imprastiere prin suflare Special Sand WR rezistent la umiditate;

• protectie poliuretanica bicomponenta MC-FLEX 2098 (R:I = 3:1 p.g.). 

Pentru straturile aplicate pe verticala se va adauga  3-5 % p.g. MC-Stellmittel TX 19 la rasina epoxidica MC DUR PRIMER HTR.

Acest sistem se foloseste la sta­tiile de desulfurare (cuva de condens acid) sau la bazine de neutralizare.

3. Protectii rigide sau flexibile pentru zonele traficabile – pardoseli

Pardoselile sunt structuri alcatuite din mai multe straturi, cu functii specifice dintre care putem enumera: protejarea elementelor structurale din beton si beton armat (placi de plansee si radiere) si a terenului, in cazul in care sunt amplasate pe umpluturi de pamant sau terenuri sensibile la umezire,  cu posibilitati de indepartare rapida prin spalare a deversarilor produse in timpul proceselor chimice agresive sau a apelor de spalare etc.

In functie de solicitarile din exploatare, alcatuirea constructiva a structurii pardoselilor poate fi continua sau cu rosturi. Diferentierea este facuta de ultimul strat de uzura, care, la pardoselile in camp continuu, este din mase de spaclu polimerice, iar la cele cu rosturi, din hidroizolatii si placaje ceramice montate in chituri polimerice rezistente la mediul solicitat.

Indiferent de tipul de structura, stratul de beton pe care se executa pardoselile trebuie sa fie suficient de rigid pentru ca deformatiile acestora sa fie cat mai mici. Sub stratul de beton se prevede un strat pentru ruperea capilaritatii din piatra concasata, rezistenta la mediul dat, si un strat suport cu grad de impermeabilizare de min P4. In situatia in care panza freatica este la nivelul pardoselii, sub stratul de beton trebuie prevazuta hidoizolatie.

In ultimul timp, ca urmare a scaderii poluarii si modernizarii tehnologiilor, au castigat teren pardoselile in camp continuu, alcatuite din mase de spaclu polimerice.

In figura 7 sunt explicitate cateva tipuri de pardoseli. Unele dintre ele au fost executate la statiile de tratare din  electrocentralele si centralele de cogenerare (fig. 8).

In functie de destinatie, pardoselile pot avea una sau mai multe caracteristici precum: rezistenta mecanica, traficabile pietonal sau auto, antiderapante, usor de curatat, prietenoase cu mediul, impermeabile, cu rezistenta chimica, conductive, cu rezistenta la fisurare sau cu un aspect optic deosebit.

Pardoselile pot fi:

1. doar un siller/sigilant, doar o sigilare a betonului, pentru o incarcare mica si o stopare a penetrarii lichidelor in beton;

2. sistem complet de pardoseala, cu rezistenta mecanica mare, impermeabile, rezistenta chimica etc.

Bibliografie

• Dedicated to inovations  – 50 years MC BAUCHEMIE;

• Protection Tehnologies MC BAUCHEMIE;

• Protectia structurilor in domeniul apei potabile si uzate, dipl. ing. Dr. Michael Goldschmidt;

• Reparatia betonului, dipl. ing. Werner Baumgart;

• Protejarea betonului – Sisteme MC Bauchemie.

(Din AICPS Review nr. 2/2012)

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 98 – noiembrie 2013, pag. 30

Autori:
ing. Roxana Hurezeanu, ing. Iulian Boian – MC BAUCHEMIE
ing. Silvia Axinescu, dr. ing. Rodica Angelescu – ISPE Bucuresti