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

We wczesnych etapach powoli rozwijające się reakcje AAR powodują zwiększenia wymiarów wcześniej występujących w betonie pęknięć, które mogły być spowodowane innymi wymienionymi powyżej czynnikami, do rozmiarów 0,4 mm/m do 0,6 mm/m (tzw. swobodna ekspansja) – tab. 1.

W miarę dalszego rozwoju AAR pojawiają się z czasem charakterystyczne cechy pękania dla tego zjawiska, rozpoznawalne nie tylko w badaniach petrograficznych, ale również identyfikowane makroskopowo.

Zewnętrzne skutki uszkodzenia betonu spowodowane przez AAR

Uszkodzenia betonu spowodowane przez AAR mogą objawiać się na jego powierzchni zewnętrznej w kilku formach. Najczęściej przybierają postać:

• rozległych spękań, często w formie „mapy spękań” (ang. map cracking) w sytuacji, gdy element betonowy nie jest ograniczony sąsiednimi konstrukcjami lub przez wewnętrzne zbrojenie,
• spękań mających skłonności do rozwoju wzdłużnie równoległego do kierunku dominujących naprężeń, ponieważ pęknięcia poprzeczne są tłumione w miejscach, w których powstają naprężenia ściskające (na przykład obciążone osiowo kolumny),
• zmiennych rozszerzeń, powodujących względne ruchy, przemieszczenia i odkształcenia w różnej skali między częściami konstrukcji i/lub poza płaszczyzną przemieszczenia pęknięcia itp., wynikających ze zmiennego roz­szerzania.

Notowane są również dodatkowe objawy uszkodzeń betonu, które wynikają najprawdopodobniej z określonej jakości kruszyw:

• pęknięcia w betonie są czasami wypełniane produktami reakcji (żele ASR, w przypadku ASR jako wysięki,
• przebarwienia powierzchni, szczególnie wzdłuż pęknięć,
• łuszczenie lub odpryskiwanie części powierzchni,
• odpryski powierzchniowe, często spowodowane przez reakcję grubszych cząstek kruszywa znajdujących się w pobliżu powierzchni betonu. Zjawisko to może być spowodowane również oddziaływaniem niskiej temperatury.

W ekstremalnych przypadkach z wolnymi ekspansjami powyżej 2,5 mm/m:

• rozwarstwienie rozwijające się w płaszczyźnie zbrojenia, które może osłabić połączenia zbrojenia płyt lub fundamentów,
• uszkodzenia stalowego zbrojenia.

Piśmiennictwo

1.CSA International. Guide to the Evaluation and Management of Concrete Structures Affected by Alkali-Aggregate Reaction. “General Instruction” No. 1, A864-00, February 2000, pp. 116.

2.CUR Recommendation 102: Inspection and assessment of concrete structures attacked or suspected to be attacked by ASR. pp. 25. Gouda 2005.

3.Institution of Structural Engineers: Structural effects of alkali-silica reaction. Technical guidance on the appraisal of existing structures. Report of an ISE task group. London, SETO Ltd., 1992. pp. 48.

4.Concrete Society Technical Report 30: Alkali-silica reaction, minimising the risk of damage to concrete. Guidance notes and model specification clauses. “Concrete Society”, 1999, pp. 44, 3^rd edition.

5.BRE Digest 330: Alkali-silica reaction in concrete: 2004 edition ‒ four part set.

6.St. John D.A., Poole A.B., Sims I.: Concrete petrography, a handbook of investigative techniques. London, Edward Arnold Ltd., 1998, pp. 474.

7.LCPC: Manuel d’identification des réactions de dégradation interne du beton dans les ouvrages d’art. 1999, pp. 42.

8.LCPC: Aide a la gestion des ouvrages atteints de réaction de gonflement interne, Guide Technique. 2003, pp. 66.

9.C and CAA Report T47: Alkali Aggregate Reaction. Guidelines on Minimising the Risk of Damage to Concrete Structures in Australia. Joint Publication of Cement and Concrete Association of Australia and Standards Australia. SAA HB79-1996, pp. 31.

10.CSIRO Australia: General Guidelines for Minimising the Potential Risk of Deleterious Expansion in Concrete Structures due to Alkali-Silica Reaction. DBCE Technical Report TR 92-4.

11.Stanton T.E.: Expansion of concrete through reaction between cement and aggregate. “American Society of Civil Engineers, Proceedings”, Vol. 66, 1940, pp. 1781-1815.

Galeria