Diagnostyka i oceny uszkodzeń betonu spowodowanych reakcjami AAR – cz. I

W niniejszym materiale opisano systematycznie stosowane procedury i metodologie diagnostyki uszkodzeń betonu w konstrukcjach wywołanych reakcją alkalia – kruszywa (AAR).

Stosowane procedury i metodologie diagnostyki uszkodzeń betonu w konstrukcjach wywołanych reakcją alkalia – kruszywa (AAR) mają dwa podstawowe cele, a mianowicie:

• zidentyfikować reakcję i jej intensywność w różnych elementach struktury betonu,
• ustalić, czy reakcja jest pierwotną, czy też wtórną (dodatkową) przyczyną uszkodzeń w betonie.

Procedura uwzględnia takie aspekty jak: inspekcja terenowa konstrukcji, diagnoza dotycząca oceny i ustalenie, czy stwierdzone uszkodzenia betonu w konstrukcji budowlanej są następstwem reakcji ASR.

W kolejnej części artykułu zostaną przedstawione: pobieranie próbek, badanie petrograficzne próbek podstawowych oraz badania uzupełniające i analizy rdzeni, takie jak testy mechaniczne i analiza chemiczna. Ocena danych z badań oraz prognoza rozwoju AAR i destrukcji elementów betonowych, a także działań zapobiegających i naprawczych.

Definicje

Dla potrzeb wytycznych przyjęto następujące definicje:

Kruszywo

Materiał ziarnisty, taki jak: piasek, żwir lub tłuczeń albo kruszony beton, używany z hydraulicznym środkiem cementującym do produkcji betonu lub zaprawy.

Pustka powietrzna

Przestrzeń w zaczynie cementowym, zaprawie lub betonie wypełniona powietrzem. Otwarte puste przestrzenie powietrzne charakteryzują się wymiarami większymi niż 1 mm i mają nieregularny kształt. Zamknięte typowe pustki powietrzne mają średnicę od 10 μm do 1 mm i mają sferyczny kształt.

Alkalia

Sodu (Na) i/lub potasu (K), pochodzą głównie z cementu, ale w niewielkich ilościach również z kruszywa, soli do odladzania i wody morskiej. Ich zawartość jest zwykle wyrażana jako równoważnik tlenku sodu: równoważnik Na₂O = Na₂O + 0,658 K₂O.

Reakcja alkalia – kruszywo (AAR)

Reakcja chemiczna w zaprawie lub betonie pomiędzy jonami hydroksylowymi (OH^–) związanymi z alkaliami sodu i potasu pochodzącymi z cementu portlandzkiego lub innego źródła, z pewnymi fazami mineralnymi, które mogą być obecne w kruszywie grubym lub drobnym. W pewnych warunkach może wystąpić szkodliwe, ekspansywne pęcznienie betonu lub zaprawy. Istnieją dwa główne typy reakcji alkalia –kruszywa: reakcje alkalia – krzemionka i reakcje alkalia – węglany. Tak zwana reakcja alkalia – krzemiany jest teraz rozpoznawana jako powolny (późny) rodzaj reakcji alkaliów z krzemionką.

Reakcja alkalia – węglany (ACR)

Reakcja pomiędzy wodorotlenkami metali alkalicznych pochodzących z cementu portlandzkiego lub innych źródeł i niektórymi ziarnami wapieni dolomitycznych powodujących ich dedolomityzację. W wyniku tych reakcji, w pewnych warunkach, może wystąpić szkodliwa ekspansja betonu lub zaprawy. Reakcja dedolomityzacji, w następstwie której powstaje tylko otoczka dedolomityzacyjna wokół ziarn kruszywa bez szkodliwego pęcznienia, nie sjest określana jako ACR.

Alkaliczny żel krzemionkowy

Produkt reakcji, który tworzy się w niektórych konkrecjach, gdzie występują pewne wrażliwe na alkalia, minerały krzemionki/krzemianu lub skały, reagujące z alkaliami w roztworze porowym, tworząc żelowy krzemian sodu, potasu i wapnia. Skład i właściwości pęczniejące higroskopijnego żelu zmieniają się w zależności od składu alkalicznego roztworu porowego i wieku żelu.