WykryWaNie Wad W koNstrukcjach żelbetoWych - Polska Izba ...
WykryWaNie Wad W koNstrukcjach żelbetoWych - Polska Izba ...
WykryWaNie Wad W koNstrukcjach żelbetoWych - Polska Izba ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
technologie<br />
Rys. 1 | Porównanie gęstości energii sprężystej właściwej betonu C30/37,<br />
stali 34GS oraz polimeru twardego (PT) i miękkiego (PM) przy<br />
jednoosiowym ściskaniu i rozciąganiu<br />
Stosując polimerowe złącze podatne do łączenia elementów betonowych<br />
(konstrukcyjnego – np. prefabrykatów, lub naprawczego<br />
– np. elementów pękniętych), rozważa się dwa podejścia. W pierwszym<br />
wytrzymałość aplikowanego polimeru jest większa od wytrzymałości<br />
betonu, natomiast w drugim wytrzymałość polimeru jest<br />
dobierana tak, aby była niższa od wytrzymałości betonu.<br />
W podejściu pierwszym, dzięki redukcji koncentracji naprężeń w materiale<br />
kruchym (łączonym przez polimer równomiernie rozkładającym<br />
naprężenia), można uzyskać wyższą nośność naprawionego elementu<br />
niż w chwili powstania pierwotnego uszkodzenia. Zjawisko to spowodowane<br />
jest wygładzeniem pików koncentracji naprężeń powstających<br />
na granicy ziaren materiału kruchego, które po przekroczeniu wytrzymałości<br />
materiału powodują powstanie mikropęknięć, a te łącząc się,<br />
tworzą pęknięcie główne. Sklejenie pęknięcia polimerem twardym PT<br />
(o module Younga E = 600 MPa) redukuje naprężenie w materiale kruchym<br />
osłabionym mikropęknięciami (w otoczeniu złącza podatnego),<br />
zwiększając tym samym nośność osłabionego przekroju [2].<br />
Zastosowanie polimerowego złącza podatnego o większej wytrzymałości<br />
niż łączone elementy betonowe umożliwia przywrócenie<br />
lub wzrost nośności naprawianego elementu (np. pękniętej nawierzchni<br />
betonowej lub pękniętej konstrukcji betonowej) dzięki<br />
dopuszczeniu w miejscu połączenia polimerowego odkształceń<br />
o ponad dwa rzędy wielkości większych (4–10%) od dopuszczalnych<br />
rozciągających dla betonu (0,2‰).<br />
W podejściu drugim zakłada się takie zespolenie elementów konstrukcyjnych<br />
przy użyciu odpowiednio dobranego polimeru, które<br />
nie spowoduje uszkodzenia łączonych elementów betonowych<br />
konstrukcji. Na przykład można dobrać taki polimer miękki, którego<br />
wytrzymałość wynosi 2 / 3<br />
wytrzymałości betonu, a odkształcenie<br />
przy naprężeniu granicznym jest o trzy rzędy większe od odkształcenia<br />
betonu przy rozciąganiu (ε s<br />
= 0,2‰, ε j<br />
= 20%).<br />
Połączone elementy pracują w układzie szeregowym, co zapewnia<br />
jednakową wielkość uśrednionego naprężenia rozciągającego<br />
w betonie i polimerze, ale znacząco różną odkształcalność<br />
i wielkość energii odkształcenia w danym materiale, która jest<br />
proporcjonalna do pól powierzchni pod krzywymi naprężenie–odkształcenie.<br />
W takim połączeniu energia wymuszenia E i<br />
jest absorbowana przez sumę energii odkształcenia konstrukcji<br />
Rys. 2 | Obraz zniszczenia elementów badawczych oraz krzywe<br />
eksperymentalne dla beleczki betonowej i sklejonej polimerem PM<br />
i polimeru (1). Pod wpływem obciążenia granicznego dla polimeru<br />
naprężenie osiąga wartość wytrzymałości polimeru i złącze ulega<br />
zniszczeniu, zabezpieczając w ten sposób konstrukcję nawierzchni<br />
betonowej przed wystąpieniem dodatkowego uszkodzenia. Przywrócenie<br />
zdolności eksploatacyjnej uszkodzonemu polimerowi<br />
jest nieskomplikowane i może być szybko wykonane.<br />
Projektując element konstrukcyjny lub połączenie na długotrwałe<br />
obciążenia cyklicznie zmienne (nawierzchnie drogowe, lotniskowe),<br />
zakłada się zwykle, że naprężenia eksploatacyjne nie przekroczą<br />
40% wytrzymałości materiału konstrukcyjnego (ze względu na<br />
zjawiska zmęczeniowe). Spełnienie tego warunku w przypadku naprawy<br />
uszkodzonych nawierzchni betonowych zapewnia zastosowanie<br />
polimerowego złącza podatnego o odpowiednio dobranych<br />
parametrach polimeru (m.in. grubość złącza). Dobrym przykładem<br />
takiego dopasowania może być naprawa elementu badawczego<br />
wykonanego z betonu C35/45, poddanego trójpunktowemu zginaniu.<br />
Po złamaniu belki rozdzielone pęknięciem elementy betonowe<br />
zostały sklejone odpowiednio dobranym polimerem (PM) i ponownie<br />
poddane obciążeniu w trójpunktowym zginaniu. Wyniki badań<br />
(rys. 2) pokazały, że polimer jest w stanie przenieść ponad 50% siły<br />
niszczącej element betonowy przy 20-krotnie większej odkształcalności<br />
granicznej i ponad 12-krotnie większej energii deformacji.<br />
Naprawa pęknięć nawierzchni betonowej na przykładzie<br />
płyt lotniskowych<br />
Zabezpieczenie nawierzchni betonowej przed pękaniem realizowane<br />
jest tradycyjnie przez wykonanie płyty o odpowiednio dużej<br />
grubości zapewniającej jej sztywność potrzebną do ograniczenia<br />
odkształceń w betonie. Odmienna filozofia pracy nawierzchni<br />
z wykorzystaniem polimerowego złącza podatnego dopuszcza<br />
powstanie lokalnych niewielkich deformacji w miejscach aplikacji<br />
polimeru, absorbując i dyssypując tym samym energię odkształcenia.<br />
Złącze polimerowe pracuje jak sprężysty przegub umożliwiający<br />
powstanie większych, ale bezpiecznych deformacji nawierzchni,<br />
zmniejszając naprężenia w betonie (rys. 3).<br />
68<br />
INŻYNIER BUDOWNICTWA
Change language