Η αντιμετώπιση της διάβρωσης του οπλισμού: το φαινόμενο, οι κανονισμοί, οι αρχές των επεμβάσεων, η χρονοεπάρκειά τους, το κόστος τους και η εφαρμογή καθοδικής προστασίας με αυτοκόλλητα θυσιαζόμενα ανόδιαΧρήστος Ροδόπουλος Παναγιώτης ΑναγνωστόπουλοςΗ αντιμετώπιση της διάβρωσης του οπλισμού: το φαινόμενο, οι κανονισμοί, οι αρχές των επεμβάσεων, η χρονοεπάρκειά τους, το κόστος τους και η εφαρμογή καθοδικής προστασίας με αυτοκόλλητα θυσιαζόμενα ανόδιαΧρήστος Ροδόπουλος Παναγιώτης ΑναγνωστόπουλοςΕισαγωγή Το αντικείμενο είναι εκτενές και αρκετά πολύπλοκο, ενώ το πρόβλημα είναι ιδιαίτερα σημαντικό, αλλά και διεθνές. Οι κατασκευές από οπλισμένο σκυρόδεμα αυξάνουν και πληθύνονται, ενώ ταυτόχρονα πολλές από αυτές έχουν ήδη εμφανίσει περισσότερα ή λιγότερα προβλήματα οφειλόμενα στην διάβρωση του οπλισμού. Και όσο οι κατασκευές παλιώνουν τα προβλήματα πολλαπλασιάζονται ... Εκτιμάται ότι σήμερα απαιτούνται παγκοσμίως περί τα 475 δις € για τις επισκευές κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα ... Το πρόβλημα λοιπόν είναι μεγάλο και τα λεφτά πολλά! Η αντιμετώπιση ενός τέτοιου προβλήματος, όπως είναι ευνόητο, δεν μπορεί να γίνεται με την μέθοδο του "μπαλώματος". Αντίθετα απαιτείται πλήρης τεχνικο-οικονομική αξιολόγηση των επεμβάσεων και της χρονοεπάρκειάς τους. Εχει ήδη αναπτυχθεί και εφαρμόζεται διεθνώς ένα ευρύ κανονιστικό πλαίσιο που διέπει τις επισκευαστικές επεμβάσεις (ΕΝ 1504, ΕΝ ISO 12696 κλπ), ενώ υπάρχουν τεχνικές και υλικά που επιτρέπουν την εξασφάλιση μεγαλύτερης χρονοεπάρκειας των επεμβάσεων, δηλαδή καλύτερου λόγου κόστους/οφέλους. Μια από αυτές είναι η μέθοδος των αυτοκόλλητων θυσιαζομένων ανοδίων. Βέβαια, ο μεγάλος εχθρός των επισκευαστικών επεμβάσεων είναι οι ανεπαρκείς μελέτες, οι κακοτεχνίες και οι αυτοσχεδιασμοί κατά την εφαρμογή τους ... Η παρουσίαση όλων αυτών των πτυχών του προβλήματος, αναπόφευκτα, οδήγησε σε ένα αρκετά εκτενές κείμενο. Καταβλήθηκε όμως κάθε προσπάθεια ώστε να είναι όσο το δυνατόν πιο απλό και χωρίς πολλά μαθηματικά και χημικές εξισώσεις. Υ.Γ. Θυμηθείτε ότι, όπως λέει και κάποιο Ιρλανδέζικο άσμα των '70, "Η σκουριά ποτέ δεν κοιμάται" (Rust never sleeps)1 / 63Α.Το φαινόμενο της διάβρωσης του οπλισμού και το σχετικό κανονιστικό πλαίσιοΗ διάβρωση του οπλισμού στις κατασκευές από οπλισμένο σκυροδέματος οδηγεί σχεδόν πάντοτε σε σημαντική υποβάθμιση της φέρουσας ικανότητάς τους μέσω συνδυαζόμενων μηχανισμών υποβάθμισης. Οι βασικοί συνδυαζόμενοι μηχανισμοί είναι: α) β) γ)η μείωση συνάφειας μεταξύ οπλισμού/σκυροδέματος η υποβάθμιση των διατομών και των δύο υλικών η μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων και των δύο υλικώνΟι παραπάνω συνδυαζόμενοι μηχανισμοί επιφέρουν ανάλογα τον τύπου του στοιχείου και τον σχεδιασμό του φορέα: α) β) γ) δ) ε)απώλεια αντοχής συνάφειας με το σκυρόδεμα μείωση της φέρουσας ικανότητας έναντι τέμνουσας μείωση καμπτικής αντοχής μείωση δυσκαμψίας στο Στάδιο ΙΙ μείωση ικανότητας στροφήςΠηγή.Σ. Π. ΤΑΣΤΑΝΗ και Σ. Ι. ΠΑΝΤΑΖΟΠΟΥΛΟΥ, Αποτίμηση και Αναβάθμιση Διαβρωμένων Κατασκευών Ο.Σ. με Σύνθετα Υλικά Ι.Ο.Π. Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, Ι, τεύχ. 1-22 / 63Λόγω των παραπάνω, σε πλήθος περιπτώσεων τόσο στην Ελλάδα αλλά και στον κόσμο, η διάβρωση του οπλισμού οδηγεί τους μελετητές Μηχανικούς στην μερική ή πλήρη ανακατασκευή των προβληματικών στοιχείων, στην σημαντική ενίσχυση υφισταμένων ή και ακόμα στην πλήρη ενίσχυση του φορέα. Οι επεμβάσεις λόγω διάβρωσης κυμαίνονται μεταξύ 85-270% του κόστους αρχικής κατασκευής του στοιχείου.Σήμερα σε παγκόσμιο το κόστος επισκευών από διάβρωση σε κατασκευές οπλισμένου σκυροδέματος ξεπερνάει σε παγκόσμιο επίπεδο τα 72 δις δολάρια.Στην ΕΕ, σύμφωνα με το ερευνητικό πρόγραμμα COST action 521, το 2015 δαπανήθηκαν περισσότερα από 25 δις € ενώ εκτιμήθηκε ότι μέχρι το 2035 ο λογαριασμός θα φθάσει τα 48 δις ετησίως, λόγω της συνεχιζόμενης γήρανσης του δομικού πλούτου. Με γραμμική παρεμβολή των στοιχείων του COST της περιόδου 2002-2010 προκύπτει για την Ελλάδα δαπάνη κατά το 2015 περί τα 400 εκατ. €. Ομως το ποσόν αυτό, λόγω της κρίσης, είναι εύλογο να αναθεωρηθεί προς τα κάτω κατά πολύ, στα 50-60 εκατ. €. 3 / 63Η έναρξη και η εξέλιξη του φυσικο-χημικού φαινομένου της διάβρωσης, προϋποθέτει παρουσία οξυγόνου και υγρασίας καθώς και συγκεκριμένους μηχανισμούς υποβάθμισης (παθολογίας) του τσιμεντοπολτού του σκυροδέματος. Ο τσιμεντοπολτός λειτουργεί ως πεπερασμένο μέσο προστασίας του οπλισμού. Ο χρόνος της παρεχόμενης προστασίας (έναρξη κύκλου ζωής έως έναρξη εμφάνισης ενεργού διάβρωσης) ονομάζεται χρόνος έναρξης διάβρωσης (ΧΕΔ).Ο ΧΕΔ εξαρτάται από: α)Την ποσότητα και την ποιότητα του τσιμεντοπολτού στο μείγμα. Κανονιστικά αυτό αποτυπώνεται στο ΕΝ 2064 / 63β)Το πάχος επικάλυψης. Κανονιστικά αυτό αποτυπώνεται στο ΕΝ 206γ)Την ποιότητα κατασκευής επικάλυψης. Κανονιστικά αυτό αποτυπώνεται στο πρότυπο ΕΝ 13670.ε)το περιβάλλον λειτουργίας. Το περιβάλλον λειτουργίας ταξινομείται επί της αρχής στο ΕΝ 2065 / 63Είναι εξαιρετικά σημαντικό να τονίσουμε ότι η προστασία δεν παρέχεται από το πάχος (cm) επικάλυψης αλλά από το ποσοστό και την ποιότητα του τσιμεντοπολτού που εμπεριέχεται στο σκυρόδεμα. Για τον λόγο αυτό η πλειονότητα των ανεπτυγμένων χωρών του κόσμου και πολλές χώρες της ΕΕ έχουν συμπεριλάβει στο εθνικό του προσάρτημα για το προτύπου ΕΝ 206, μέγιστο κόκκο αδρανούς 20 mm χωρίς αλλαγές στην περιεκτικότητα τσιμέντου και στο λόγο Ν/Τ.Εξαιρετικό ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι καμία από τις παραπάνω χώρες δεν συνδυάζουν ταυτόχρονα την υψηλή σεισμικότητα με την υψηλή στάθμη περιβαλλοντικών/διαβρωτικών δράσεων όπως η Ελλάδα. Το Αιγαίο για παράδειγμα έχει μια από τις υψηλότερες στάθμες συγκέντρωσης χλωριόντων στον κόσμο άνω ταυτόχρονα έχουμε έντονη ηλιοφάνεια.Το οξυγόνο, βέβαια, υπάρχει σε αφθονία, εκτός των περιπτώσεων υποθαλασσίων κατασκευών. Η υγρασία εμφανίζει διακυμάνσεις και πολυμορφία: υγρασία της ατμόσφαιρας, υγρασία λόγω αστοχίας στεγάνωσης, ανερχόμενη υγρασία από υπόγεια ύδατα, βροχή, ακόμη και υγρασία από αυτόματο πότισμα. Η υγρασία επηρεάζει αρνητικά τόσο τους μηχανισμούς υποβάθμισης της προστασίας που παρέχεται από τον τσιμεντοπολτό του σκυροδέματος στον χάλυβα (χρόνος έναρξης διάβρωσης) όσο και τον ρυθμό διάβρωσης του οπλισμού. Η επίδραση της θερμοκρασίας και της ηλιακής ακτινοβολίας μειώνει εκθετικά την παρεχόμενη προστασία του τσιμεντοπολτού και άρα το ΧΕΔ, ενώ ταυτόχρονα εκθετικά επιταχύνει το ρυθμό διάβρωσης (αύξηση κατά 10 ° από C την βάση των 20 ° διπλασιάζει τουλάχιστον τον ρυθμό διάβρωσης). Η επίδραση της C θερμοκρασίας στην μεταβολή του ρυθμού διείσδυσης χλωριόντων ή και ενανθράκωσης δεν συμπεριλαμβάνεται στο πρότυπο ΕΝ 206.6 / 63Στις κατασκευές που βρίσκονται σε απόσταση μεγαλύτερη των 1.000 m από το θαλάσσιο μέτωπο, η υποβάθμιση του σκυροδέματος οφείλεται συνήθως στην ενανθράκωση του τσιμεντοπολτού (μηχανισμός μείωσης αλκαλικότητας) σε επίπεδα που καθιστούν τον τσιμεντοπολτό αδύναμο να παρέχει προστασία στον χάλυβα οπλισμού έναντι διάβρωσης. Ο ρυθμός ενανθράκωσης συνδέεται άμεσα με την συγκέντρωση CO2 στην ατμόσφαιρα με αποτέλεσμα μεγάλες αστικές περιοχές να εμφανίζουν μικρότερο ΧΕΔ σε σχέση με περιοχές μικρότερης πληθυσμιακής πυκνότητας.Σε απόσταση μικρότερη των 1.000 m, η διάβρωση προέρχεται από την διείσδυση εναέριων χλωριόντων στον τσιμεντοπολτό και την απευθείας προσβολή του χάλυβα. Λόγω της πηγής του μηχανισμού διείσδυσης, η προσβολή (διάβρωση) αναφέρεται ως εξωγενής.Χλωριόντα στην μάζα του τσιμεντοπολτού σκυροδέματος έχουν επίσης καταγραφεί σε αρκετές κατασκευές, ειδικότερα σε νησιά λόγω χρήσης υφάλμυρου νερού αντλήσεων ή και "μολυσμένων" αδρανών που συλλέγονται από αλατούχα εδάφη ειδικότερα σε κατασκευές πριν το 1990. Χλωριόντα στην μάζα του σκυροδέματος έχουν επίσης καταγραφεί σε κατασκευές πριν το 1970 λόγω χρήσης ορυκτών αλάτων στο νωπό σκυρόδεμα για την επιτάχυνση επίτευξης πρώιμων αντοχών. Λόγω της πηγής, η προσβολή αναφέρεται ως ενδογενής. Η ύπαρξη χλωριόντων στον νωπό μείγμα καταλύει το ΧΕΔ.7 / 63Σε απόσταση μεταξύ 150 - 1.000 m από το θαλάσσιο μέτωπο εμφανίζεται συνδυασμός ενανθράκωσης και προσβολής από εναέρια χλωριόντα. Ο συνδυασμός αυτός οδηγεί σε σημαντική μείωση του ΧΕΔ και σε πολλαπλάσιο ρυθμό διάβρωσης σε σχέση με τον ρυθμό διάβρωσης που προέρχεται αποκλειστικά από την προσβολή εναέριων χλωριόντων.Η πτώση της αλκαλικότητας, λόγω πχ ενανθράκωσης, μειώνει σημαντικά την δυνατότητα δέσμευσης χλωριόντων από τον τσιμεντοπολτό, με αποτέλεσμα τα ελευθέρα χλωριόντα (αυτά που επιτίθενται στον χάλυβα), ως ποσοστό των ολικών χλωριόντων, αυξάνουν σημαντικά. Τα όρια του ΕΝ 206 (σύμφωνα με τον παραπάνω Πίνακα 15), δηλώνουν την κρίσιμη τιμή ολικών χλωριόντων. Κατά μέσο όρο, ένας τσιμεντοπολτός με pH>12.5 μπορεί να δεσμεύσει περί το 80-87% των ολικών χλωριόντων ενώ ένας τσιμεντοπολτός με pH=10.5 περί το 8-12%. Στο πρότυπο ΕΛΟΤ ΕΝ 206 δεν γίνεται συσχετισμός της κρίσιμης περιεκτικότητας χλωριόντων με την αλκαλικότητα του σκυροδέματος (pH). Ωστόσο, οι τιμές του κρίσιμου λόγου Cl-/OH- συναρτήσει της αλκαλικότητας του τσιμεντοπολτού μπορούν να ληφθούν από το ACI 222R-8 (Συστάσεις του American Concrete Institute).13,5Κρίσιμη Συγκέντρωση σε ppm 674013,0213012,567212,0 11,5 11,0 10,0 9,0 (Όριο πλήρους ενανθράκωσης)213 67 21 20,087 (≈ ΕΝ 206 για προ-εντεταμένες κατασκευές) 0,027 0,0087 0,00027 0.0000260,20,00000026pH Τσιμεντοπολτού* Θεωρώντας σκυρόδεμα C30/37 βάσει ΕΛΟΤ ΕΝ 206.8 / 63Κρίσιμη συγκέντρωση κατά βάρος τσιμέντου (%) * 0,87 0,27 (≈ ΕΝ 206 για μη προ-εντεταμένες κατασκευές)Τα όρια αυτά του ACI εξηγούν το αποτέλεσμα της παρακάτω εικόνας σε κατασκευή όπου η συγκέντρωση χλωριόντων στο βάθος επικάλυψης ήταν 0,05% ή στο 1/2 του ορίου του κανονισμού. Η αλκαλικότητα στο βάθος επικάλυψης μετρήθηκε pH=10,8.Σε κάθε περίπτωση, ανεξάρτητα από την παθολογία του σκυροδέματος που οδήγησε στην διάβρωση του οπλισμού, η επέμβαση αποκατάστασης πρέπει να είναι ανθεκτική στον χρόνο (να διαθέτει αξιόπιστη χρόνο-επάρκεια). Σε παγκόσμιο επίπεδο, το 50% των επισκευών διάβρωσης αποτυγχάνει σε λιγότερο από 5 χρόνια.Πηγή. Ερευνητικό πρόγραμμα ΕΕ, CON.REP.NETΜια επέμβαση αποκατάστασης θεωρείται αποτελεσματική και επιτυχής, όταν σε χρονικό ορίζοντα τουλάχιστον 20 ετών δεν θα παρουσιαστούν εκ νέου φαινόμενα όπως η εκτίναξη του σκυροδέματος (αποφλοίωση), η απομείωση της διατομής του οπλισμού, η υποβάθμιση των μηχανικών ιδιοτήτων και απώλεια συνάφειας με το σκυρόδεμα.9 / 63Η ευθύνη του μηχανικού που αναλαμβάνει την μελέτη αποκατάστασης είναι πολλαπλάσια αυτής μιας νέας κατασκευής και μάλιστα εκθετικά αυξημένη σε σχέση με τις επιπτώσεις μιας αποτυχίας. Λόγω της πολυπλοκότητας του προβλήματος, ο ΚΑΝΕΠΕ σηκώνει τα χέρια ψηλά δηλώνοντας• Η χρήση αναστολέων διάβρωσης δεν παρέχουν καμία πιστοποιημένη χρόνοεπάρκεια ενώ δεν πιστοποιούνται έναντι καμίας αρχής του προτύπου ΕΛΟΤ ΕΝ 1504. Για τον λόγο αυτό δεν φέρουν σήμανση CE βάσει EN 1504-9 (CATHODIC CONTROL) ή ΕΝ 1504-10 (CATHODIC PROTECTION). Η ερώτηση προς οποιοδήποτε κατασκευαστή ως προς την απόδοση και την χρόνο-επάρκεια των αναστολέων διάβρωσης λαμβάνει πάντα την ίδια απάντηση "Δεν είμαστε υποχρεωμένοι να δηλώσουμε τιμή συμμόρφωσης".Οι ΕΤΕΠ αν και παραπέμπουν σε χρήση αναστολέων διάβρωσης, δεν αποτελούν οδηγίες μελέτης και σε καμία περίπτωση δεν αναφέρονται σε χρόνο-επάρκεια προστασίας. Η τεχνική της γαλβανικής καθοδικής προστασίας έναντι διάβρωσης του οπλισμού διέπεται από αυστηρά πρότυπα συμμόρφωσης. Το Ευρωπαϊκό Πρότυπο ΕΝ 12696 είναι υποχρεωτικής εφαρμογής για όλες τις χώρες της ΕΕ από το 2000.Η τεχνολογία των θυσιαζόμενων ανοδίων (γαλβανική) για την προστασία κατασκευών οπλισμένου σκυροδέματος δεν είναι καινούργια. Εδώ και 60 χρόνια έχει εφαρμοσθεί με επιτυχία παγκοσμίως σε πάνω από 1,5 εκ κατασκευές οπλισμένου σκυροδέματος. Στην διεθνή βιβλιογραφία υπάρχουν χιλιάδες αναφορές για την εφαρμογή σε έργα όλων των κατηγοριών ενώ σε όλες τις χώρες του κόσμου, οι σχετικές εργασίες καλύπτονται από τα τυποποιημένα τιμολόγια Δημοσίων Εργων (Standard Items Lists). Η μοναδική χώρα στον κόσμο που δεν έχει σχετικό επίσημο τιμολόγιο είναι ... η Ελλάδα! Τα Σκόπια έφτιαξαν τιμολόγιο το 2009 ενώ η Αλβανία έχει από το 1988.10 / 63Β.Επεξήγηση και υπολογισμός του Δείκτη Αποτελεσματικότητας Επισκευών Διάβρωσης (RPI)Η αξιολόγηση της επιτυχίας των επεμβάσεων για την αντιμετώπιση των προβλημάτων από την διάβρωση του οπλισμού κατασκευών από σκυρόδεμα γίνεται σήμερα διεθνώς με τον Δείκτη Αποτελεσματικότητας Επισκευών Διάβρωσης (Corrosion Repair Performance Indicator, RPI), ο οποίος προσδιορίζεται με βάση την σχέση:όπου: PI ο δείκτης απόδοσης (Performance Indicator) ImPI ο δείκτης βαρύτητας. n o αριθμός μετρήσιμων παραμέτρων προσδιορισμού απόδοσης που διαβαθμίζονται σύμφωνα με τον παρακάτω Πίνακα 1Ο δείκτης RPI διαβαθμίζεται από την στάθμη 1 = Βέλτιστος ως την στάθμη 4 = Χείριστος. Η στάθμη (1) ορίζει την μέγιστη δυνατή πιθανότητα επιτυχίας της επέμβασης και η στάθμη (4) την μέγιστη δυνατή πιθανότητα αποτυχίας. ΠΙΝΑΚΑΣ 1: Ανάλυση Δείκτη Αποτελεσματικότητας Επισκευών Διάβρωσης (RPI)11 / 63Πριν προβούμε στην ανάλυση των παραμέτρων είναι εξαιρετικά σημαντικό να δούμε την τελευταία γραμμή του Πίνακα: Target value for the success criteria (determined at the time of repair) = 3 Τιμή στόχου επιτυχούς επισκευής = 3 [άθροισµα γινόµενων βάρους ImPI x στάθµη ( score)] Ο παραπάνω πίνακας περιλαμβάνει 3 ομάδες κριτηρίων αξιολόγησης (απαιτήσεων):1.Πρόσφυση (Bond) Βαρύτητα (ImPI) 15% Η ομάδα αυτή αναφέρεται στην ποιότητα της επέμβασης και περιλαμβάνει τα ακόλουθα υποκριτήρια (ΡΙ):1.1 Αποκόλληση: Εύρος ρηγμάτωσης μεταξύ επισκευής και υποστρώματος (οπτικός προσδιορισμός) -- Debonding: Crack width between repair and substrate (visual) -- Βαρύτητα 5%, κωδικός PI1.ImPI1 Μια κακής ποιότητας επέμβαση θα επιφέρει περιμετρική αποκόλληση της περιοχής επέμβασης με αποτέλεσμα να αυξήσει σημαντικά το ρυθμό διάβρωσης και σε πολλές περιπτώσεις να δημιουργήσει εξαχνώσεις στον οπλισμό ακόμα και σε περιπτώσεις απλής ενανθράκωσης που επί της αρχής εμφανίζεται με ομοιόμορφο τρόπο. Οι εξαχνώσεις είναι αποτέλεσμα δημιουργίας πολλαπλών φαινόμενών άρχουσας ανόδου (εξηγείτε στην συνέχεια). Η αστοχία αυτή οφείλεται ως επί το πλείστον στην αδυναμία των συντελεστών του έργου (μελέτη/επίβλεψη/ανάδοχος) να συνδυάσουν ορθά την εφαρμογή της απαιτούμενης αποκατάστασης με τον τρόπο προμέτρησης/τιμολόγησης/ επιμέτρησης των εργασιών. Δηλαδή:12 / 63α)να προϋπολογίσουν σωστά τον απαιτούμενο όγκο καθαρισμού/αφαίρεσης των σαθρών υλικών στην περιοχή της επέμβασης, της προετοιμασίας της επιφάνειας εφαρμογής με τοπικές καθαιρέσεις αλλά και της μορφοποίησης των ακμών (υποχρέωση Μελετητή)β)να επιλέξουν τα υλικά αποκατάστασης βάσει των ειδικών απαιτήσεων του έργου (υποχρέωση Μελετητή).γ)να διατηρήσουν τα όρια παρασκευής νωπού μείγματος όπως ορίζονται από τον παραγωγό ώστε να μην επηρεάσουν τα πολυμερή αντιστάθμισης συρρίκνωσης που εμπεριέχονται στο επισκευαστικό κονίαμα (υποχρέωση Ανάδοχου)δ)να τηρήσουν τους απαιτούμενους χρόνους ωρίμανσης όπως ορίζονται από τον παραγωγό των υλικών στην περίπτωση πολλαπλών στρώσεων (υποχρέωση Ανάδοχου).Εικόνα 1: Αστοχία επισκευής γεωμετρίας λόγω περιμετρικής αποκόλλησηςΣτην Ελλάδα στην περίπτωση των Δημοσίων Εργων (συχνά και των Ιδιωτικών) η επιμέτρηση των εργασιών αποκατάστασης έχει επικρατήσει να γίνεται σε τετραγωνικά μέτρα επιφανείας, ασχέτως του πάχους επικάλυψης του οπλισμού. Ως παράδειγμα αναφέρεται το άρθρο Β-95.1 των Ενιαίων Τιμολογίων Οδοποιίας: "Αποκατάσταση επιφανειών σκυροδέματος που έχουν υποστεί φθορές λόγω διάβρωσης οπλισμού από την δράση χλωριόντων και την ενανθράκωση του σκυροδέματος με εφαρμογή αναστολέων διάβρωσης και επισκευαστικών κονιαμάτων - Σε στοιχεία από οπλισμένο σκυρόδεμα σε ύψος από το δάπεδο εργασίας μικρότερο των 10,0 m, με σποραδική εφαρμογή επισκευαστικών κονιαμάτων (επιφανείας με σποραδικές οξειδώσεις οπλισμού)", με τιμή μονάδας 86,50 €/m2. Βέβαια, η ποσότητα των απαιτουμένων επισκευαστικών υλικών εξαρτάται από την τοπική έκταση της βλάβης (μπορεί να προσδιοριστεί επακριβώς μόνον μετά την υδροβολή και την προετοιμασία της επιφάνειας), αλλά και από πάχος επικάλυψης του οπλισμού που είχε εφαρμοσθεί κατά την κατασκευή του έργου, το οποίο στην πράξη ποικίλει από θέση σε θέση. Ολα αυτά είναι δύσκολο να προσεγγισθούν στο στάδιο της μελέτης.13 / 63Ας δούμε ως παράδειγμα την επέμβαση αποκατάστασης σε θέση κατασκευής με κύριο οπλισμό Φ20, διανομές Φ 10 και πάχος επικάλυψης 25 mm, επί επιφανείας 1,00 m2 Η ορθή πρακτική επιβάλλει την περιμετρική επέκταση της επιφάνειας εφαρμογής της επιφάνειας επισκευής κατά τουλάχιστον 5 cm ώστε να διαμορφωθούν ακμές 130° -140° ενώ παράλληλα πρέπει να αποκαλυφθεί πλήρως ο υπάρχων οπλισμός, , ώστε να επικαλύπτεται πλήρως από το επισκευαστικό κονίαμα. Πρέπει δηλαδή η τοπική καθαίρεση να φθάσει σε βάθος 25 + 20 + 10 = 55 mm. Με την εκατέρωθεν διεύρυνση η επιφάνεια επέμβασης γίνεται 1,10 x 1,10 = 1,20 m2 (+20%)Εικόνα 2: Σκαρίφημα σωστής προετοιμασίας επιφάνειας πριν την επισκευή.Η τυπική κατανάλωση επισκευαστικού υλικού κατά ΕΛΟΤ ΕΝ 1504-3 είναι της τάξεως των 1,8 kg/m2 ανά mm πάχους. Δηλαδή στο συγκεκριμένο παράδειγμα θα απαιτηθούν 55 mm x 1,8 kg/m2/mm x 1,2 (προσαύξηση επιφάνειας λόγω προεργασίας) ≈ 120 kg επισκευαστικού κονιάματος. x 0,65 €/kg (μέση τιμή αγοράς επισκευαστικών κονιαμάτων) = 78 €/m2 επισκευής. Στην δαπάνη αυτή πρέπει να προστεθούν τα εργατικά, τα ικριώματα, οι μεταφορές, η χρήση μέσων και εξοπλισμού, οι σταλίες/αναμονές για την ωρίμανση των στρώσεων, η φύρα των υλικών κλπ. που "επιεικώς" κοστίζουν τουλάχιστον το 50% της δαπάνης του βασικού υλικού. Φθάνουμε δηλαδή "αισίως" τα 120 €/m2 με τάση αύξησης έως και τα 150 €/m2 όταν οι επισκευές είναι διάσπαρτες ή μικρότερης επιφάνειας. Το άρθρο Β-95.1 αναφέρεται σε επιφάνειες με σποραδικές βλάβες, χωρίς να προσδιορίζει το ποσοστό τους ανά μονάδα επιφανείας του στοιχείου της κατασκευής που εμφανίζει τις βλάβες. Με την παραπάνω κοστολογική ανάλυση η τιμή μονάδας "επαρκεί" για βλάβες που εκτείνονται σε ποσοστό της επιφανείας του στοιχείου έως 86,50 / (120+150) /2 ≈ 60 % Τί γίνεται όμως όταν ο Ανάδοχος δίνει την συνήθη έκπτωση > 50%; Του "μένουν" 45 - 45 €/m2, πράγμα που σημαίνει ότι όταν το ποσοστό βλαβών επί της επιμετρούμενης επιφάνειας του στοιχείου υπερβαίνει το 30%, τότε "μπαίνει μέσα"! Και τι κάνει τότε; Συχνά εφαρμόζει την τεχνική επισκευών τύπου φλούδας ή "πασαλιψατέρ", ενώ η επίβλεψη "παραβλέπει" ή απλώς "αποβλέπει"!! 14 / 63Στο εξωτερικό η αποκατάσταση επιφανειών σκυροδέματος που έχουν υποστεί φθορές λόγω διάβρωσης οπλισμού (corrosion patch repair) διαβαθμίζεται τιμολογιακά ανάλογα με το πάχος της επισκευής, το οποίο εκτιμάται, όπως πλέον ορίζει και το ΕΛΟΤ ΕΝ 1504, ως: t = πάχος επικάλυψης + διατομή οπλισμού + 10mm ΠΙΝΑΚΑΣ 2:Χώρα ΗΠΑ Καναδάς Μ. Βρετανία Αυστραλία Γερμανία Ιταλία Γαλλία ΔανίαΕνδεικτικές τιμές τιμολογίου διαφόρων χωρών (2016) για εργασίες ισοδύναμης περιγραφής με αυτές του ΝΕΤ ΟΔΟ Β-95.1 ανά m2 επισκευής πάχους 10-20 mm και τυπικές εκπτώσεις προσφορών Κόστος σε Ευρώ 86-92* 78-88* 69 105-110 78-91 75 75 87Μέση έκπτωση (%) 12 8 8 5 11 14 6 11* Ανάλογα την πολιτεία/περιφέρεια/κρατίδιοΠΙΝΑΚΑΣ 3:Χώρα ΗΠΑ Καναδάς Μ. Βρετανία Αυστραλία Γερμανία Ιταλία Γαλλία Δανία ΠΙΝΑΚΑΣ 4:Χώρα ΗΠΑ Καναδάς Μ. Βρετανία Αυστραλία Γερμανία Ιταλία Γαλλία ΔανίαΕνδεικτικές τιμές τιμολογίου διαφόρων χωρών (2016) για εργασίες ισοδύναμης περιγραφής με αυτές του ΝΕΤ ΟΔΟ Β-95.1 ανά m2 επισκευής πάχους 20-40 mm και τυπικές εκπτώσεις προσφορών Κόστος σε Ευρώ 136-155* 178-188* 169 155-210 135-178 153 172 167Μέση έκπτωση (%) 16 11 9 6 8 14 8 10Ενδεικτικές τιμές τιμολογίου διαφόρων χωρών (2016) για εργασίες ισοδύναμης περιγραφής με αυτές του ΝΕΤ ΟΔΟ Β-95.1 ανά m2 επισκευής πάχους 70-70 mm και τυπικές εκπτώσεις προσφορών {αποκλειστικά για επισκευές γεφυρών, λόγω πάχους επέμβασης) Κόστος σε Ευρώ 276-290* 250-300* 300 325-400 315-378 253-300 262-300 425Μέση έκπτωση (%) 14 12 16 16 18 22 17 14Οι παραπάνω τιμές μονάδας αναφέρονται σε πραγματική επιφάνεια επισκευής και βασίζονται, όπως είναι εύλογο, στα κοστολογικά δεδομένα των χωρών αυτών. Λόγου χάριν, στις ΗΠΑ η εργατική δαπάνη (καθαρά ωρομίσθια συν εργοδοτικές εισφορές) είναι κατά περίπου 60% μεγαλύτερη από ότι στην Ελλάδα, ενώ και η τιμή επισκευαστικού γνωστής εταιρείας είναι 2,00 €/kg όταν στην Ελλάδα διατίθεται περί το 1,00 €/kg. Ωστόσο είναι εμφανής η διαβάθμιση της τιμής ανάλογα με το πάχος της επέμβασης αποκατάστασης.15 / 63Εικόνα 3: Τυπική κακοτεχνία επισκευής.Από την φωτογραφία καταλαβαίνετε ότι στην ουσία ο Ανάδοχος της επισκευής καλείται να επισκευάσει όχι απλά την νέα αστοχία λόγω διάβρωσης αλλά και τις αστοχίες όλων των προηγούμενων επεμβάσεων. Παρατηρώντας πιο προσεκτικά την φωτογραφία αυτή παρατηρούμε τα εξής: α)Υπάρχει έντονη διαβάθμιση επικάλυψης κατά τουλάχιστον 10 mm. Ο οπλισμός δεξιά φέρει σχεδόν μηδενική επικάλυψη ενώ ο οπλισμός στην μέση και αριστερά εμφανίζει επικάλυψη >10 mm.β)Ο κάτω συνδετήρας βρίσκεται πάνω από τον κατακόρυφο οπλισμό σε αντίθεση με τον άνω συνδετήρα.γ)Το σκυρόδεμα δεν είναι επαρκώς συμπυκνωμένο, ενώ είναι εμφανής η έλλειψη τσιμεντοπολτού.δ)Ο προηγούμενος επισκευαστής είχε εφαρμόσει φλούδα κονιάματος σε αρκετή έκταση γύρω από το σημείο της βλάβης, κατά πάσα πιθανότητα για να αυξήσει την προς επιμέτρηση/πληρωμή επιφάνεια της επισκευής ...ε)Ανύπαρκτη η πρόσφυση του επισκευαστικού κονιάματος με τον οπλισμό (δεν υπάρχει έστω και δείγμα παραμένουσας φλούδας επισκευαστικού στον οπλισμό).ζ)Η αδρότητα της επισκευής οδηγεί σε υπόνοιες ότι είτε το επισκευαστικό κονίαμα δεν είχε αναμιχθεί σωστά, είτε ακόμα ότι χρησιμοποιήθηκε σκέτο τσιμέντο με νερό!!η)Οσο για την προστατευτική βαφή ... Ούτε ίχνος από καθαρισμό επιφανείας ή αστάρι, ενώ η "βαφή" δεν είναι παραπάνω από ένα χέρι και μάλιστα με περίσσεια νερού για να "φτουρήσει" η μπογιά. 16 / 63Η εικόνα 3 δεν είναι φανταστική. Προέρχεται από δημοτικό έργο που εκτελέστηκε τον Μάρτιο του 2012 και αστόχησε τον Ιανουάριο του 2013. Οι φορολογούμενοι είχαν πληρώσει τότε 185.000 €. Σήμερα (2016) το κόστος μιας νέας επισκευής φθάνει τα 400.000 €. Επειδή χρήματα δεν υπάρχουν, το έργο θα ακολουθήσει την μοίρα των προηγούμενων, μέχρι την στιγμή που θα απαιτηθούν πάνω από 1,00 εκατ. €, για ενισχύσεις αυτήν την φορά ... Ο μελετητής και ο επιβλέπων παραμένουν στην υπηρεσία του δήμου μέχρι και σήμερα, ο δε Ανάδοχος έκτοτε έχει εκτελέσει αντίστοιχα "έργα" αξίας πάνω από 2,5 εκατ. € ... Τέλεια, θα πει κανείς!1.2 Πρόσφυση μεταξύ επισκευαστικού και υποστρώματος -- Bond to substrate -- Βαρύτητα 10%, κωδικός PI2.ImPI2 Η πρόσφυση καλύπτει τρείς βασικές απαιτήσεις: - να μην μας έρθει το επισκευαστικό στο κεφάλι λόγω αποκόλλησης - μείωση του ρυθμού διάβρωσης μέσω της αντίστασης στην μετακίνηση κατιόντων - εξασφάλιση της λειτουργίας του οπλισμού μετά την γεωμετρική αποκατάσταση της διατομής Οι βασικοί μηχανισμοί ρηγμάτωσης/αστοχίας επισκευών και οι αντίστοιχες ανισοεξισώσεις των βασικών μηχανισμών παρουσιάζονται στον ακόλουθο πίνακα, όπου:σt ftR ftC fAτάση συρρίκνωσης επισκευαστικού κονιάματος εφελκυστική αντοχή επισκευαστικού υλικού εφελκυστική αντοχή σκυροδέματος δύναμη πρόσφυσης μεταξύ επισκευαστικού και υποστρώματος(α) Συνθήκη για εγκάρσια ρωγμή στο επισκευαστικό κονίαμα(β) Αποκόλληση επισκευαστικού κονιάματος17 / 63(γ) Ρηγμάτωση σκυροδέματος(δ) Εγκάρσια ρηγμάτωση επισκευαστικού κονιάματος(ε) Σωστή επισκευήΗ δήλωση του παραγωγού του υλικού ότι το κονίαμα είναι μη συρρικνούμενο ισχύει υπό την προϋπόθεση ότι ο Ανάδοχος ακολουθεί επιμελώς τις οδηγίες εφαρμογής και τους περιορισμούς που τίθενται από τον παραγωγό. Τα κονιάματα που αναφέρονται ως μη-συρικνούμενα κατά κανόνα εμπεριέχουν πολυμερή αντιστάθμισης της συρρίκνωσης. Η αντιστάθμιση συρρίκνωσης θα πρέπει να διαρκεί τουλάχιστον 28 ημέρες. Το πρότυπο, π.χ. EN 12617-4, στο οποίο βασίζεται η δήλωση συμμόρφωσης έναντι συρρίκνωσης ορίζει μέγιστη τιμή συρρίκνωσης 3%, με μόνιμη συντήρηση του δοκιμίου σε 65% υγρασία και υπό συνθήκες χωρίς περιορισμούς μετακίνησης. Ενδεικτική τιμή δήλωσης προϊόντος ΕΛΟΤ ΕΝ 1504-3 ≈ 500 μm/m (20° 65% σχετική υγρασία στις 28 ημέρες) C, Γενικώς οι τάσεις συρρίκνωσης είναι σχετικά μικρές (0,2-0,8 MPa) σε σχέση με τις άλλες παραμέτρους των ως άνω ανισοτήτων. Ιδιαίτερα σημαντικός για τις επισκευές που εκτίθενται στην ηλιακή ακτινοβολία είναι ο συντελεστής θερμικής διαστολής (παράγει όμοιο αποτέλεσμα με αυτό της συρρίκνωσης). Δυστυχώς δεν αποτελεί κριτήριο υποχρεωτικής συμμόρφωσης του παραγωγού. Στις περιπτώσεις αυτές ο μελετητής θα πρέπει να επιλέγει υλικά με την απαιτούμενη τιμή του συντελεστή θερμικής διαστολής, με βάση τα τεχνικά φυλλάδια των προϊόντων.18 / 63Εικόνα 4: Απαιτήσεις συμμόρφωσης επισκευαστικών κονιαμάτων βάσει ΕΛΟΤ ΕΝ 1504-3Μετά την ως άνω παρουσίαση των μηχανισμών αστοχίας γίνεται αμέσως αντιληπτό ότι στην περίπτωση της εικόνας 3 έχει επέλθει αστοχία τύπου (β) ή (γ), λόγω του ότι ο Ανάδοχος δεν είχε προετοιμάσει σωστά την επιφάνεια (καθαίρεση μέχρι την εύρεση συμπαγούς υποστρώματος), με αποτέλεσμα η εφελκυστική αντοχή του παραμένοντος στην επιφάνεια εφαρμογής του επισκευαστικού να είναι σχεδόν ανύπαρκτη. Είναι εδώ προφανής ο ρόλος που μπορεί να παίξει η ορθή επίβλεψη των εργασιών. Η τιμή της εφελκυστικής αντοχής υγιούς σκυροδέματος μπορεί να εκτιμηθεί με βάση τους Ευρωκώδικες (παρέχουν σχετική εξίσωση). Η εφελκυστική αντοχή του επισκευαστικού υλικού ftR είναι εξαιρετικά σημαντική παράμετρος που δυστυχώς στην ΕΕ δεν αποτελεί κριτήριο συμμόρφωσης προϊόντων σε αντίθεση με τις ΗΠΑ, Ιαπωνία και Αυστραλία. Μείωση της τιμής πέραν των ορίων που ενεργοποιούν τους μηχανισμούς αστοχίας οφείλεται σε αύξηση του νερού ανάμειξης ή και κακή ανάμειξη από το συνεργείο του Ανάδοχου (μη ομοιόμορφη κατανομή ινών). Η ορθή επιλογή της τιμής ftR σε σχέση με τις απαιτήσεις του έργου αποτελεί ευθύνη του μελετητή. Πολλές φορές ο μελετητής επιλέγει την χρήση κονιαμάτων 2 συστατικών ώστε να διασφαλίσει το έργο έναντι πιθανών κακοτεχνιών του Ανάδοχου, που όμως οδηγεί σε αδικαιολόγητη αύξηση του κόστους. Μια τέτοια λύση είναι οικονομοτεχνικά ορθή όταν συνδυάζεται με επιπλέον απαιτήσεις. Η απαιτούμενη τιμή ftR, σε περίπτωση μη καθορισμού της στην μελέτη, μπορεί να εκτιμηθεί έμμεσα με την σχέση:όπου: ft fckη εφελκυστική αντοχή του επισκευαστικού κονιάματος (splitting tensile strength) η θλιπτική αντοχή του επισκευαστικού κονιάματος (όλες οι τιμές σε MPa). 19 / 63Μια επιτυχής επισκευή ως προς το κριτήριο 1.2 (PI2.ImPI2) απαιτεί την επιλογή υλικού με την μέγιστη δυνατή δύναμη πρόσφυσης μεταξύ επισκευαστικού και υποστρώματος (fΑ). Η τιμή αυτή αποτελεί σημαντική παράμετρο κοστολογικής διαβάθμισης των υλικών. Υλικά με πρόσφυση μέχρι και 15 MPa κυκλοφορούν και στην Ελληνική αγορά. Σε περιπτώσεις που ο παραγωγός δηλώνει απλώς συμμόρφωση ανά κατηγορία αντοχής (R4, R3) θα πρέπει να λαμβάνεται η ελάχιστη τιμή fΑ για τον έλεγχο των ως άνω ανισοτήτων (όριο συμμόρφωσης). Η χρήση βελτιωτικών πρόσφυσης (υλικά γνωστά και ως γέφυρες πρόσφυσης), συνιστάται τόσο στον οπλισμό όσο και στην επιφάνεια του υποστρώματος. Επισημαίνεται εδώ ότι είναι εξαιρετικής σημασίας η χρήση επισκευαστικού υλικού χημικώς συμβατού με την γέφυρα πρόσφυσης, ώστε να αποφευχθούν ανεπιθύμητες χημικές αντιδράσεις αλλά και να εξασφαλισθούν μεγαλύτερες αντοχές πρόσφυσης μεταξύ γέφυρας και υποστρώματος από ότι μεταξύ γέφυρας και επισκευαστικού. Στις οριζόντιες επισκευές, στις οποίες το ίδιο βάρος του επισκευαστικού δημιουργεί τάσεις αποκόλλησης που μειώνουν την αντοχή πρόσφυσης, συνιστάται η επιλογή υλικών ταχείας ανάπτυξης πρόσφυσης (εντός 24 ωρών). Επισημαίνεται ότι η τιμή συμμόρφωσης κατά το ΕΝ 1504-3 ή το ΕΝ 1542 αναφέρεται σε δοκιμή πρόσφυσης εκτελούμενη μετά από 28 ημέρες και μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα όταν η επισκευή είναι οριζόντια. Ο μελετητής θα πρέπει να επισημάνει το κίνδυνο αυτό και να απαιτήσει την εφαρμογή του επισκευαστικού σε δύο ή περισσότερες φάσεις. Γενικώς στις οριζόντιες επισκευές πρέπει να αποφεύγεται η εφαρμογή στρώσεων πάχους μεγαλύτερου από 30 mm (εφαρμογή με μυστρί) και > 45 mm (εφαρμογή με ψεκασμό).2.Διαπερατότητα (Permeability) Βαρύτητα (ImPI) 37% Η ομάδα αυτή αναφέρεται στην αντίσταση του τσιμεντοπολτού στην διείσδυση βλαπτικών παραγόντων αλλά και τις αστοχίες που επηρεάζουν την διείσδυση. Περιλαμβάνει τα ακόλουθα υποκριτήρια:2.1 Ρηγμάτωση του επισκευαστικού υλικού -- Cracking in the patch material Βαρύτητα 10%, κωδικός PI3.ImPI3 Εφόσον για την επιλογή και εφαρμογή του επισκευαστικού υλικού έχουν τηρηθεί αυτά που αναφέρθηκαν στην προηγούμενη ομάδα κριτηρίων, η εμφάνιση ρηγμάτωσης στην περιοχή επισκευής υποδηλώνει την συνέχιση παραγωγής οξειδίων λόγω διάβρωσης. Αν στην περίπτωση (α) των μηχανισμών αστοχίας "Συνθήκη για εγκάρσια ρωγμή στο επισκευαστικό κονίαμα", αντικαταστήσουμε στην ανισότητα την τάση συρρίκνωσης σt με την εφελκυστική τάση που αναπτύσσεται λόγω των παραγόμενων οξειδίων θα καταλήξουμε σε υπέρβαση της εφελκυστικής αντοχής του επισκευαστικού υλικού ftR. Δηλαδή, η ρηγμάτωση λειτουργεί ως μηχανισμός αποφόρτισης. Στην περίπτωση της παρακάτω φωτογραφίας λαμβάνεται συντηρητικά βαθμός 4 κατά τον Πίνακα 1.20 / 63Εικόνα 5: Τυπική αστοχία επισκευής λόγω ενεργής διάβρωσηςΣτο σημείο αυτό πρέπει να επισημανθεί ότι η εμφάνιση ρωγμών στα επισκευαστικά κονιάματα υποδηλώνει την συνέχιση παραγωγής οξειδίων διάβρωσης και μάλιστα με αυξημένο ρυθμό. Τα οξείδια που οδηγούν στην εμφάνιση ρωγμών στο επισκευαστικό κονίαμα είναι πολύ μεγαλύτερου όγκου από αυτά που οδηγούν στην εμφάνιση ρωγμών του αυτού εύρους στο σκυρόδεμα. Αυτό οφείλεται στο ότι η εφελκυστική αντοχή και ιδιαίτερα η δυσθραυστότητα των επισκευαστικών υλικών είναι κατά πολύ μεγαλύτερες από ότι του σκυροδέματος. Νοείται ότι με όταν το επισκευαστικό υλικό αρχίζει να εμφανίζει ρηγματώσεις η ενεργός διατομή των ράβδων του οπλισμού έχει υποστεί σημαντική απομείωση.2.2 Ρυθμός ενανθράκωσης -- Carbonation front rate factor Βαρύτητα 10%, κωδικός PI4.ImPI4 Το υποκριτήριο αυτό αναφέρεται στο σκυρόδεμα της κατασκευής και όχι στο επισκευαστικό κονίαμα. Τα επισκευαστικά υλικά βάσει ΕΛΟΤ ΕΝ 1504-3 έχουν εξαιρετικά υψηλή αντίσταση έναντι ενανθράκωσης. Εν προκειμένω θα πρέπει να γίνει πρώτα κατανοητός ο μηχανισμός έναρξης και λειτουργίας της διάβρωσης, πολύ απλά και χωρίς να μπούμε σε λεπτομέρειες που σίγουρα θα ξεχάσετε. (i)Η ενεργός διάβρωση προϋποθέτει την ύπαρξη μιας περιοχή που απελευθερώνει ηλεκτρόνια, την άνοδο, μιας περιοχής που απορροφά τα ηλεκτρόνια και το οξυγόνο, την κάθοδο, όπου τα παραγόμενα υδροξύλια μετατρέπονται σε οξείδια (σκουριά). 21 / 63Εικόνα 6: Τυπικό ηλεκτροχημικό στοιχείο (cell)(ii) Για να δημιουργηθεί άνοδος χρειάζεται διάρρηξη του υμένα (φιλμ) προστασίας του χάλυβα. Στην περίπτωση της ενανθράκωσης η διάρρηξη είναι αποτέλεσμα της αδυναμίας του τσιμεντοπολτού να "τροφοδοτεί" την επαναδημιουργία του φιλμ προστασίας. Η διακοπή της τροφοδοσίας αυτής δεν είναι στιγμιαία αλλά σταδιακή και εξαρτάται από το pH. Δείτε το και έτσι: Δευτέρα - pH = 12,5: παραγγέλλουμε 50 σακιά τροφής για 50 αρνιά, παραλαμβάνουμε 50 και τα ταϊζουμε όλα Τρίτη - pH = 11,5 παραγγέλλουμε 50 σακιά, παραλαμβάνουμε 48 και 2 αρνιά μένουν ατάιστα Τετάρτη - pH = 11,0: παραγγέλλουμε 50 σακιά, παραλαμβάνουμε 30, οπότε 15 αρνιά μένουν ατάιστα, 4 ψυχορραγούν και 1 ψοφάει Πέμπτη - pH =10,0: παραγγέλλουμε 50 σακιά, παραλαμβάνουμε 15, οπότε 20 αρνιά μένουν ατάιστα, 10 ψυχορραγούν και 5 ψοφάνε 15, (20 αρνιά ψυχορραγούν και 5 ψοφάνε). Παρασκευή - pH = 9,2: παραγγέλλουμε 50 σακιά, παραλαμβάνουμε 1. Μέχρι το Σάββατο θα έχουν ψοφήσει και τα 50 αρνιά! Προφανώς κάθε αρνί που ψόφησε αποτελεί και μια άνοδο. Σε ένα άλλο μαντρί μερικά μέτρα μακριά ο ίδιος μηχανισμός επαναλαμβάνεται με χρονοκαθυστέρηση π.χ. 1 έτους. Αυτό συμβαίνει επειδή το βάθος/ρυθμός ενανθράκωσης παρουσιάζει μεγάλη τυπική απόκλιση. Για παράδειγμα, στις συντεταγμένες π.χ. Χ = 10 cm, Υ = 5 cm έχουμε βάθος ενανθράκωσης 2,7 cm και στις συντεταγμένες π.χ. Χ = 12 cm, Υ = 6 cm έχουμε 3,5 cm. Μάλιστα όσο χειρότερη είναι η ποιότητα της επικάλυψης τόσο μεγαλύτερη είναι και η τυπική απόκλιση.22 / 63Εικόνα 7: Ενανθράκωση με έντονη τυπική απόκλισηΓια παράδειγμα το καλύτερο μπετόν στον κόσμο με 500 kg/m3 τσιμέντο, αν έχει μια μικροσκοπική ρωγμούλα, θα βρεθούμε μπροστά στην εικόνα 8.Εικόνα 8: Ενανθράκωση μέσω ρωγμούλας.Θα μου πείτε καλά τώρα ας μην τρελαθούμε κιόλας και κυνηγάμε τις ρωγμούλες! Αν είμαστε στα Γρεβενά δεν τρέχει τίποτα, αν όμως βρισκόμαστε σε απόσταση 150 - 1.000 m από το θαλάσσιο μέτωπο και εμφανίζεται συνδυασμός ενανθράκωσης και προσβολής από εναέρια χλωριόντα, το πο πιθανό είναι να δούμε κάτι τέτοιο:(α)(β)Εικόνα 9: Το φαινόμενο ονομάζεται ... επιστημονικά: "Πιάσ' τ' αβγό και κούρευ' το"Το χειρότερο είναι ότι λόγω του περιορισμένου μεγέθους της ανόδου το πιθανότερο είναι να μην δημιουργηθεί ικανός όγκος οξειδίων για να διαρρήξει το σκυρόδεμα και να μας φανερωθεί το πρόβλημα πριν να είναι απελπιστικά αργά. 23 / 63(iii) Η ύπαρξη ανόδου σε μια ράβδο οπλισμού σημαίνει ταυτόχρονα την προστασία μιας άλλη ράβδου που λειτουργεί ως κάθοδος (μέσω της εύκολης κίνησης των ηλεκτρονίων διά του οπλισμού). Όταν λοιπόν επισκευάσουμε μια άνοδο (καθαιρούμε τοπικά το ενανθρακωμένο σκυρόδεμα και στην θέση του τοποθετούμε επισκευαστικό κονίαμα με υψηλή αλκαλικότητα) στην ουσία επαναλκαλοποιούμε την άνοδο (δημιουργούμε φιλμ προστασίας) και άρα σταματά να απελευθερώνει ηλεκτρόνια, τα οποία όμως προστάτευαν μια κάθοδο. Στην περίπτωση αυτή, εφόσον υπάρχει η προδιάθεση (ενανθράκωση στο βάθος επικάλυψης της ράβδου), θα μετατρέψουμε την κάθοδο σε νέα άνοδο και θα παρουσιαστεί νέα αστοχία είτε στην επισκευασμένη ή στην περιοχή που γειτονεύει με την επισκευή. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται άρχουσα άνοδος (incipient anode, ring effect, halo effect). Προφανώς η πιθανότητα να δημιουργίας φαινομένου άρχουσας ανόδου αυξάνεται με τον ρυθμό ενανθράκωσης, όπως ορθά αποτυπώνεται στον Πίνακα 1. Τυπικές τιμές ρυθμού ενανθράκωσης για τις αστικές περιοχές στην Ελλάδα και την ποιότητα των κατασκευών μας είναι 3 - 6 mm/year 0,5 ή βαθμός 3. Για τις αγροτικές περιοχές, τιμές 1-3 mm/year 0,5 ή βαθμός 2 είναι αρκετά κοντά στην πραγματικότητα. Τιμές < 1 mm/year 0,5 ενδείκνυνται για αγροτικές περιοχές σε απόσταση < 100 m από συστήματα απορρόφησης CO2 όπως λίμνες και θάλασσα. Βαθμός 4 συνήθως μπαίνει σε εμφανή σκυροδέματα εντός αστικών περιοχών. Οι τιμές αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρώτη προσέγγιση όταν δεν υπάρχουν στοιχεία από επί τόπου μετρήσεις.2.3 Συντελεστής διάχυσης χλωριόντων -- Chloride ion diffusion coefficient Βαρύτητα 10%, κωδικός PI5.ImPI5 Το πρόβλημα της άρχουσας ανόδου έχει βαρύνουσα σημασία στις περιπτώσεις προσβολής από χλωριόντα ή συνδυασμό χλωριόντων και ενανθράκωσης. Σε αντίθεση με την ενανθράκωση που η άνοδος και η κάθοδος βρίσκονται σχετικά κοντά, στην περίπτωση των χλωριόντων δημιουργούνται σε μεγαλύτερες αποστάσεις, ακόμα και 7-10 cm (εικόνα 9β). Επισημαίνεται ότι στις περιπτώσεις επισκευών λόγω διάβρωσης από χλωριόντα η επισκευασμένη/επαναπαθητικοποιημένη άνοδος (με την τοπική καθαίρεση του προσβεβλημένου σκυροδέματος και την εφαρμογή στην θέση του επισκευαστικού κονιάματος χωρίς χλωριόντα) εμφανίζει αυξημένη πιθανότητα υψηλής ανοδικής πόλωσης, ακόμη και εμφάνισης θετικών τιμών ημι-δυναμικού (εικόνα 10). Στην περίπτωση αυτή το φαινόμενο του βελονισμού θα επεκταθεί και σε οπλισμούς πλέον των αρχικά επισκευασμένων. Τυπικές τιμές του συντελεστή διάχυσης χλωριόντων για παραθαλάσσιες περιοχές σε απόσταση από την θάλασσα < 500 m και την ποιότητα κατασκευών μας είναι 2,0 έως 5,0 x 10-12 m2/s ή βαθμός 3 για την περίπτωση επιχρισμένων και βαμμένων κατασκευών και > 5 x 10-12 m2/s ή βαθμός 4 για την περίπτωση εμφανών σκυροδεμάτων. Για κατασκευές σε απόσταση 500-1000 m από την θάλασσα οι τιμές κυμαίνονται μεταξύ 1,0 και 2,0 x 10-12 m2/s. Οι τιμές αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρώτη προσέγγιση όταν δεν υπάρχουν στοιχεία από επί τόπου μετρήσεις.24 / 63Εικόνα 10:Ορια τιμών ημιδυναμικού (SCE) σε σχέση με το ποσοστό χλωριόντων στο σκυρόδεμα. Η περιοχή Α είναι επιρρεπής στο φαινόμενο της άρχουσας ανόδου.2.4 Εισρόφηση νερού -- Water absorption or sorptivity Βαρύτητα 7%, κωδικός PI6.ImPI6 Οι σχετικές μετρήσεις πεδίου είναι αρκετά "επίπονες", παρουσιάζουν σημαντική διασπορά, δεν ακολουθούν κανονική κατανομή και σπανίως έχουν επαναληψιμότητα (εντός π.χ. επιφάνειας μέτρησης 1,0 m2). Ωστόσο, είναι εξαιρετικά χρήσιμες για την βαθμονόμηση της ποιότητας του τσιμεντοπολτού της επικάλυψης που λειτουργεί ως μέσο προστασίας του χάλυβα. Προβλήματα συμπύκνωσης, συντήρησης και ρωγμές οδηγούν σε εκτίναξη των μετρήσεων, ασχέτως αν η μελέτη σύνθεσης του σκυροδέματος είχε δείξει αξιοπρεπέστατη αντίσταση εισρόφησης. Δεν αρκεί λοιπόν να τηρούνται μόνον οι διατάξεις του ΕΝ 206 (παραγωγή σκυροδέματος), αλλά πρέπει συγχρόνως να εφαρμόζεται και το ΕΝ 13670 (εκτέλεση κατασκευών από σκυρόδεμα)! Άραγε, σε ποιά κατηγορία αντίστασης εισρόφησης θα κατέτασσε κανείς το τοιχίο αντιστήριξης από σκυρόδεμα σύμφωνα με το ΕΝ 206 που εμφανίζεται στις παρακάτω εικόνες;25 / 63Τί θα έλεγε κανείς γι΄αυτό το κανάλι απορροής στην στέψη του τοιχίου, στο οποίο επίσης χρησιμοποιήθηκε σκυρόδεμα κατά ΕΝ 206;Πιθανότατα θα επέλεγε την χειρότερη περίπτω