Diagnostika a životnosť priepustu pod prívodným kanálom VD Gabčíkovo
Cieľom diagnostiky existujúceho železobetónového priepustu pod prívodným kanálom k vodnému dielu bolo preskúmanie možnosti technickej uskutočniteľnosti prebudovania nevyužitých otvorov na tunely pre cestnú osobnú dopravu s následným dobudovaním potrebných konštrukcií (križovatky, rampa a tunelový portál, technologické vybavenie tunela apod.).
Diagnostikou boli získané podklady pre hodnotenie železobetónového priepustu pre podzemnú priesakovú vodu. Príspevok sa zaoberá analýzou odolnosti a zostatkovej životnosti konštrukcie z hľadiska korózie betonárskej výstuže iniciovanej karbonatáciou betónu a difúziou chloridov v dôsledku zvýšenej agresívnosti prostredia v navrhovanom cestnom tuneli.
Úvod
V rámci hlavného objektu Prívodný kanál vodného diela Gabčíkovo bol v km 4,0 vybudovaný priepust na odvádzanie priesakových vôd z ľavostranného priesakového kanála zdrže a z ľavostranného priesakového kanála prívodného kanála do sústavy ramien Dunaja (obr. 1). Pri povodniach voda z koryta Dunaja spätne vzdúva hladinu vo výtokovom koryte priepustu a v ľavostrannom priesakovom kanáli [1]. Priepust bol navrhnutý na maximálny prietok 60 m3.s-1. Už pri projektovaní vodného diela sa predpokladalo, že na základe klesajúcich priesakov vplyvom zakolmatovania zdrže budú po určitom čase postačujúce tri otvory priepustu na prevedenia daného množstva vody.
Popis konstrukce priepustu
Existujúci priepust v km 4,0 pod prívodným kanálom k VD Gabčíkovo má päť otvorov na prietok vody (vnútorné rozmery otvoru 4,50 × 2,50 m) a jednu komunikačnú štôlňu (vnútorné rozmery 2,0 × 2,20 m). Dĺžka priepustu je 499,74 m.
Nosná konštrukcia priepustu bola projektovaná a realizovaná ako rámová spriahnutá železobetónová konštrukcia (prefa-monolit), pozostávajúca z 27 blokov [1]. Nosné prvky boli navrhnuté z vodostavebného betónu značky HV4 – 250 a betonárska výstuž z ocele 10 425 (V). V zmysle zrušenej STN 73 2001 [3] sa jedná o hrubostenný (masívny) vodonepriepustný betón s kockovou pevnosťou 250 kp/cm2 (25 N/mm2) a stupňom „vodotesnosti“ V4. STN ISO 13822 [4] v tab. NC. 1 uvádza, že navrhovaný betón zodpovedá pevnostnej triedy C16/20 v zmysle STN EN 206 [5].
Stropnú dosku priepustu tvoria železobetónové panely hrúbky 250 mm a monolitický železobetón hrúbky 800 mm. Monolitická časť stropu je pri spodnom povrchu vystužená Ø 12/250 v smere priepustu a Ø 20/200 v priečnom smere, pri dolnom povrchu Ø 12/150 nad stenou a Ø 12/270 medzi stenami [1].
Steny majú po obvode železobetónové panely hrúbky 150 mm a v strede monolitickú železobetónovú časť hrúbky 600 mm. Prefabrikované panely sú vystužené zvislou výstužou Ø 16/200 a vodorovnou výstužou Ø 12/250. Monolitická časť steny je pri oboch povrchoch vystužená zvislou výstužou Ø 16/200 a vodorovnou výstužou Ø 12/250 [1].
Základovú dosku tvoria monolitický železobetón hrúbky 800 mm a spádový betón hrúbky 300 mm. Monolitická časť základovej dosky je pri hornom povrchu vystužená Ø 12/250 v smere priepustu a Ø 20/200 v priečnom smere. Pri dolnom povrchu Ø 12/150 pod stenou a Ø 12/270 medzi stenami. Na styku blokov sú vyhotovené dilatačné škáry šírky 20 mm s vnútorným tesnením po obvode každého otvoru priepustu [1].
Diagnostika priepustu
Vzhľadom na skutočnosť, že strop priepustu tvoria železobetónové panely strateného debnenia a podlahu výplňový betón, ktorý bude v čase prevádzky priepustu ako dopravného tunelu odstránený, sa vizuálna prehliadka a diagnostika sústredila na stav stien oboch otvorov 1 a 2.
Plochy zvislých stien boli v čase obhliadky vlhké a mali rôzne formy neidentifikovateľného znečistenia vyplývajúce z dlhodobého styku s priesakovou podzemnou vodou (obr. 4a). Neboli zaznamenané významné poruchy ovplyvňujúce odolnosť, používateľnosť alebo trvanlivosť betónu alebo výstuže stien priepustu. Za účelom zistenia valcovej pevnosti betónu v tlaku a objemovej hmotnosti betónu bolo zo steny priľahlej ku komunikačnej štôlni odobraných päť valcových vývrtov priemeru 94 mm (obr. 4b). Vývrty sa odoberali z portálu otvoru (valec č. 1) a následne vo vzdialenosti 60, 120, 180 a 240 m od portálu (valec č. 2 až 5).
Valcové vývrty boli v laboratóriu rezaním upravené na vzorky na skúšku valcovej pevnosti betónu v tlaku so štíhlosťou l/d od 1,205 do 1,448. Z výsledkov skúšok bola stanovená kocková pevnosť betónu 48,57 MPa, na základe čoho bol betón zaradený do pevnostnej triedy C35/45. Tejto pevnostnej triede betónu zodpovedá značka betónu B500 podľa ČSN 73 2001, resp. B45 podľa STN 73 1201 [3]. Na základe tvaru povrchu obnaženej výstuže steny z vývrtov bolo zistené, že vodorovná aj zvislá výstuž steny je z betonárskej ocele druhu O 10 425 (V), čo zodpovedá navrhnutej výstuži uvedenej vo výkresoch výstuže. Vodorovná betonárska výstuž steny zistená z vývrtov je Ø 12 a zvislá Ø 16 (obr. 5). Na vývrtoch bolo zistené krytie vodorovnej výstuže 21 mm a zvislej výstuže 33 mm.
Na nedeštruktívne stanovenie polohy, osovej vzdialenosti a hrúbky betónovej krycej vrstvy vodorovnej i zvislej výstuže steny bol použitý indikátor výstuže Profometer 5+ model SCANLOG. Prístroj pracuje na princípe pulznej indukcie. Na základe meraní boli stanovené priemerné osové vzdialenosti vodorovnej výstuže Ø 12 á 220 mm, resp. zvislej výstuže Ø 16 á 263 mm. Priemerná hrúbka betónovej krycej vrstvy vodorovnej výstuže je 27 mm a zvislej výstuže 39 mm. Iniciátorom korózie oceľovej výstuže priepustu je karbonatácia betónu. Postup karbonatácie betónu steny priepustu sa zisťoval pomocou acidobázického indikátora – 1% roztoku fenolftaleínu v etylalkohole. Tento sa nanášal na vysekané betónové plochy v blízkosti portálu (obr. 6), resp. na čerstvo vyvŕtané valce zo steny (obr. 4). Fialovo-červené zafarbenie indikátora znamená, že betón má pH > 9,5.
Z obr. 6a je zrejmé, že betónová vrstva hrúbky do 5 mm je skarbonatovaná (pH < 9,5), kým z obr. 6b vidieť, že vrstva betónu s krytím 15 mm má pH > 10. Nameraná hodnota hĺbky karbonatácie betónu je v dobrej zhode s hĺbkou karbonatácie zistenou na jadrovom vývrte č. 1 (obr. 4b). Na jadrových vývrtoch vo väčšej vzdialenosti od portálu: valce č. 2, 3, 4 a 5 sa hĺbka karbonatácie pohybovala od 1 do 5 mm (obr. 4b). Menšie hĺbky karbonatácie betónu sú dôsledok dlhodobého nasýtenia betónu vo väčších vzdialenostiach od portálu. Na základe skutočnosti, že zistená hĺbka karbonatácie betónu je menšia alebo rovná 15 mm a betónová krycia vrstva je viac ako 20 mm, možno konštatovať, že všetka výstuž steny sa t. č. nachádza v alkalickom prostredí, čo ju chráni proti elektrochemickej korózii ocele. Na betónovom povrchu stien neboli zistené žiadne stopy korózie betónu.
Celý článek naleznete v archivu čísel (05/2019).
![Obr. 2 Priečny rez priepustu v km 4,0 pod prívodným kanálom k VD Gabčíkovo [2]](https://www.casopisstavebnictvi.cz/files/thumbs/28-32_gabcikovo/obraz500.1622813446.png)
