Dyspersje cementowe w procesie iniekcyjnej naprawy defektów betonu

Obiekty budowlane i ich elementy w trakcie eksploatacji ulegają nieuchronnej degradacji, a ich właściwości użytkowe pogarszają się w miarę upływu czasu. Dotyczy to także elementów z betonu, dawniej uważanych za niemal wieczne. Jednak negatywne wpływy środowiska zewnętrznego, często sumujące się z błędami popełnionymi na etapie wykonywania konstrukcji, skracają ten okres do kilkudziesięciu lat i wymuszają podejmowanie napraw w celu przedłużenia trwałości budowli.

Jednym ze sposobów naprawy elementów i budowli z betonu, murów ceglanych i kamiennych są iniekcje ciśnieniowe. Wprowadzenie     w nieciągłości struktury naprawianego materiału cieczy iniekcyjnej ma na celu przywrócenie lub też podwyższenie jego szczelności, trwałości, odporności na korozyjne oddziaływanie środowiska, a także nośności.

Osiągnięta metodami iniekcyjnymi regeneracja lub wzmocnienie struktury cechuje się wysokim stopniem dyskrecji, nie wywołuje zmiany układu konstrukcyjnego i nie wpływa na charakter wystroju zewnętrznego. Jest to istotne zwłaszcza w przypadku budowli zabytkowych, objętych ochroną konserwatorską. Metoda iniekcyjnego wypełniania rys jest szczególnie przydatna w naprawach przeciekających konstrukcji podziemnych, w których dostęp od zewnątrz jest utrudniony, zaś próby izolowania od wewnątrz bywają całkowicie nieskuteczne.

Za pierwszą udaną próbę uznaje się iniekcję przeprowadzoną na zaporze Dieppe przez Charles'a Berigry'ego (1772 - 1842). Natomiast   w Polsce po raz pierwszy iniekcję ciśnieniową zastosowano w latach 1930-31 podczas prac wzmacniających prowadzonych w Kolegiacie NMP w Turnie pod Łęczycą . W latach powojennych wykonano wiele udanych wzmocnień i rekonstrukcji. między innymi na zamku w Pieskowej Skale, gmachu Collegium Iuridicum w Krakowie i innych obiektach zabytkowych i niezabytkowych.

Spis treści

Spis oznaczeń 7

Wprowadzenie 9

1. Informacje wstępne 11
1.1. Materiały iniekcyjne 11
1.2. Zakres zastosowań metod iniekcyjnych w budownictwie  12

2. Własności reologiczne cementowych mieszanek iniekcyjnych 13
2.1. Opis struktury fizycznej zaczynu cementowego 13
2.2. Modele reologiczne ciał doskonałych  15
2.3. Modele reologiczne zaczynu cementowego 17
2.4. Podstawowe parametry reologiczne zaczynu cementowego 21
2.5. Pozostałe parametry reologiczne 25
2.6. Podsumowanie 29

3. Defekty struktury betonu 31
3.1. Modele nieciągłości struktury ciał fizycznych 31
3.2. Wpływ kształtu kanalików tłocznych na opory przepływu 33
3.3. Nieciągłości struktury betonu 37
3.4. Parametry charakteryzujące geometrię defektów struktury betonu 38
3.5. Podsumowanie 44

4. Podstawy teoretyczne opisu przepływu dyspersji cementowej w strukturach porowych 47
4.1. Modele cząstkowe 47
4.2. Założenia i równania konstytutywne 52
4.3. Przepływ w kanałach cylindrycznych 53
4.4. Przepływ w szczelinach 58
4.5. Analiza równań przepływu 60
4.6. Weryfikacja doświadczalna 69

5. Ocena procesu iniekcji i jego skutków 73
5.1. Iniekcyjność mieszanki cementowej 73
5.2. Skuteczność naprawy iniekcyjnej 79

6. Zasady kształtowania własności cementowych dyspersji iniekcyjnych 85
6.1. Parametry reologiczne: granica płynięcia i lepkość plastyczna 85
6.2. Stabilność dyspersji iniekcyjnej 90

Podsumowanie pracy 95

Bibliografia 97