Opinia techniczna dotycząca stanu płyty górnej parkingu – wizja lokalna, obserwacje i wnioski
Pomiar spadku górnej płyty parkingowej w środku rozpiętości, przy doświetlaczu, fot. K. Pogan
Przedmiotem poniższej opinii była płyta górna parkingu dwupoziomowego dla samochodów osobowych o masie całkowitej do 3,5 tony, usytuowanego w jednym z miast południowej Polski. Dwupoziomowy parking zaprojektowano w konstrukcji żelbetowej, wykorzystując naturalne ukształtowanie terenu oraz istniejący układ komunikacyjny.
Budynek zaprojektowano jako monolityczny, wylewany z betonu zbrojonego, na żelbetowych ławach i stopach fundamentowych. Podstawowe elementy nośne budynku jak stropy, belki i słupy obliczone zostały jako belki jednoprzęsłowe wolnopodparte lub ciągłe częściowo utwierdzone zależnie od przyjętego schematu statycznego. Fundamenty sprawdzono jako belkę na podłożu sprężystym. Obliczeń statyczno-wytrzymałościowych żelbetowych elementów konstrukcyjnych budynku dokonano metodami tradycyjnymi zgodnie z obowiązującymi normami.
- Na etapie projektu przewidziano do wykonania ław i ścian fundamentowych oraz elementów żelbetowych beton klasy wytrzymałościowej C16/20 (B20), która to na etapie weryfikacji projektu została podniesiona do klasy C30/37 (B37).
- Dopuszczalną rozwartość rys przyjęto na poziomie 0,3 mm.
- Strop nad przyziemiem zaprojektowano jako płyty żelbetowe krzyżowo i jednokierunkowo zbrojone, oparte na belkach żelbetowych.
- Przyjęto grubość 15 cm, przy czym uwzględniono grubość otulenia zbrojenia nie mniejszą niż 45 mm dla zbrojenia górnego i co najmniej 25 mm dla zbrojenia dolnego.
- W projekcie zwrócono uwagę na odpowiednie zagęszczanie betonu po jego ułożeniu w deskowaniu oraz aby po zakończeniu betonowania utrzymywać dużą wilgotność betonu przez okres min. siedmiu dni. Nadmieniono również, aby unikać betonowania elementów w temperaturze poniżej +5°C.
- W projekcie przewidziano spadek na płycie parkingowej górnej 0,13% oraz wykończenie powierzchni dywanikiem asfaltowym grubości od 4 do 6 cm. Na etapie weryfikacji obliczeń do zestawienia obciążeń przyjęto zamiast warstwy asfaltu beton zwykły na kruszywie kamiennym, zbrojony, zagęszczony grubości 8 cm.
Obserwacje podczas wizji lokalnej
Wizję lokalną przeprowadzono w październiku 2022 r. Podczas niej dokonano pomiarów spadku górnej płyty parkingowej oraz pomiarów rozwartości rys na powierzchni górnej płyty parkingowej. O godzinie 11.45, przy słonecznej pogodzie, temperatura otoczenia wynosiła 16,4°C, a wilgotność względna otoczenia była na poziomie 38,7%. Z kolei wilgotność resztkowa betonu górnej płyty parkingowej wahała się w zakresie od 4,7% do 6,3% (FOT. 1–2).
FOT. 1–2. Wyniki pomiaru wilgotności betonu górnej płyty parkingowej; fot.: K. Pogan
Pomiary spadku górnej płyty parkingowej:
- przy głównym wjeździe – otrzymany wynik pomiaru to 0,7%,
- przy swobodnej krawędzi płyty parkingowej (ze ścianą żelbetową), naprzeciwko głównego wjazdu – otrzymany wynik pomiaru to 0,6%,
- przy zjeździe awaryjnym – otrzymany wynik pomiaru to 0,2%,
- przy narożniku swobodnej krawędzi płyty parkingowej (ze ścianką żelbetową), naprzeciwko zjazdu awaryjnego – otrzymany wynik pomiaru to 0,0% (FOT. 3–4),
FOT. 3–4. Pomiar spadku górnej płyty parkingowej przy narożniku swobodnej krawędzi, naprzeciwko zjazdu awaryjnego; fot.: K. Pogan
- w środku rozpiętości płyty parkingowej, przy doświetlaczu piwnicznym – otrzymany wynik pomiaru to 0,7% (FOT. 5–6).
FOT. 5–6. Pomiar spadku górnej płyty parkingowej w środku rozpiętości, przy doświetlaczu; fot.: K. Pogan
Na powierzchni górnej płyty parkingowej zauważono rysy, których rozwartość zmierzono lupką. Zmierzone wartości rozwartości rys na powierzchni górnej płyty parkingowej wahały się od 0,4 do 0,7 mm (RYS. 7–9).
FOT. 7–9. Pomiar rozwartości rys na powierzchni górnej płyty parkingowej; fot.: K. Pogan
W tym miejscu należy nadmienić, że zaobserwowane rysy na powierzchni górnej płyty parkingowej są wskrośne, co widoczne jest w odpowiednich miejscach na spodzie tej płyty, z charakterystycznymi wykwitami i wysoleniami powodowanymi przesiąkaniem wody opadowej z powierzchni górnej płyty. Na FOT. 10–12 widoczne są także rdzawe zabarwienia mające regularny przebieg liniowy, co może być wynikiem postępującej korozji zbrojenia na skutek przesączającej się wody przez górną płytę parkingową. Wykonanie w tych miejscach odkrywek da właściwą odpowiedź odnośnie do przyczyny tego zjawiska, a równocześnie wykaże faktyczną grubość otulenia zbrojenia.
FOT. 10–12. Widoczne rysy i wysolenia na powierzchni dolnej płyty parkingowej; fot.: K. Pogan
Wnioski z przeprowadzonej wizji lokalnej i analizy dokumentacji projektowej i technicznej
Grubość płyty betonowej
Według Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 24 czerwca 2022 r. w sprawie przepisów techniczno-budowlanych dotyczących dróg publicznych (DzU z 2022 r., poz. 1518) betonowa płyta pomostu w moście lub wiadukcie powinna mieć grubość nie mniejszą niż 21 cm, a płyta pomostu w moście lub wiadukcie dla pieszych, rowerów albo pieszych i rowerów – nie mniejszą niż 18 cm.
W projekcie górnej płyty parkingowej przyjęto grubość 15 cm. W aspekcie trwałości i przyjmując zgodnie z projektem grubość otulenia zbrojenia z góry płyty 4,5 cm i odpowiednio 2,5 cm z dołu płyty, minimalna grubość płyty powinna być na poziomie 18 cm. Jest to dodatkowy argument za zastosowaniem szczelnej i trwałej izolacjo-nawierzchni na powierzchni górnej płyty parkingowej.
Klasa wytrzymałościowa betonu
Beton jako materiał konstrukcyjny powszechnie stosowany w budownictwie jest objęty normą PN-EN 206-1 „Beton. Część 1: wymagania, właściwości, produkcja i zgodność” oraz PN-B-06265 „Krajowe uzupełnienia PN-EN 206-1”. Zgodnie z nimi beton jest definiowany jako materiał powstały ze zmieszania cementu, kruszywa grubego i drobnego, wody oraz ewentualnych domieszek i dodatków, który uzyskuje swoje właściwości w wyniku hydratacji cementu.
Beton może być wytwarzany na placu budowy, może być betonem towarowym lub produkowanym w wytwórni betonowych elementów prefabrykowanych
Beton charakteryzuje się następującymi cechami:
- jako materiał budowlany beton wymaga niewielu zabiegów konserwacyjnych w okresie swojego użytkowania i nie musi być w tym okresie wymieniany, co minimalizuje jego wpływ na środowisko,
- jest materiałem ekologicznym – zarówno beton, jak i jego składniki mogą w sposób ekonomiczny podlegać kilkukrotnemu recyklingowi,
- beton stwarza szerokie i niespotykane w przypadku innych materiałów budowlanych możliwości dostosowywania jego właściwości do warunków jego wykonywania i użytkowania,
- beton jest przyjaznym materiałem zarówno dla architekta, jak i konstruktora – pozwala w sposób efektywny łączyć formę i funkcję obiektu z konstrukcją i technologią wykonania.
Podstawowe założenia normy PN-EN 206-1
Norma PN-EN 206-1 wprowadza nowe podejście do projektowania składu i produkcji betonu oraz oceny jego parametrów technicznych. Nadrzędnym celem spełnienia wymagań zawartych w tej normie jest trwałość betonu pracującego w określonych warunkach środowiskowych, tzw. klasach ekspozycji
Norma PN-EN 206-1 określa wymagania dotyczące:
- składników betonu,
- właściwości mieszanki betonowej i betonu oraz ich weryfikacji,
- ograniczeń dotyczących składu betonu,
- specyfikacji betonu,
- dostawy mieszanki betonowej,
- procedur kontroli produkcji,
- kryteriów zgodności i oceny zgodności.
Norma PN-EN 206-1 obejmuje wymaganiami beton stosowany do konstrukcji wykonywanych na placu budowy oraz konstrukcji i elementów prefabrykowanych. Stosuje się ją do mieszanki betonowej zagęszczanej w celu usunięcia zawartego w niej powietrza, które nie pochodzi z celowego napowietrzenia.
Normę PN-EN 206-1 stosuje się do:
- betonu lekkiego o gęstości w stanie suchym ≥ 800 kg/m3 i ≤ 2000 kg/m3,
- betonu zwykłego o gęstości w stanie suchym > 2000 kg/m3 i ≤ 2600 kg/m3,
- betonu ciężkiego o gęstości w stanie suchym > 2600 kg/m3.
Klasy ekspozycji betonu związane z oddziaływaniem środowiska
Klasa ekspozycji są to warunki środowiska, w których znajduje się beton. Oddziaływanie środowiska może być chemiczne lub fizyczne i może wpływać na beton lub znajdujące się w nim elementy metalowe (zbrojenie).
Wymagania w zakresie składu i ustalonych właściwości betonu są określone dla każdej klasy ekspozycji i dotyczą:
- dopuszczalnych rodzajów i klas składników,
- maksymalnego współczynnika wodno-cementowego (w/c),
- minimalnej zawartości cementu,
- minimalnej klasy wytrzymałości betonu na ściskanie,
- minimalnej zawartości powietrza (w przypadku klasy ekspozycji XF).
Spełnienie wymagań dla składu i właściwości betonu dotyczących wartości granicznych jest równoznaczne z zapewnieniem trwałości betonu, pracującego w określonym środowisku, pod warunkiem:
- prawidłowego ułożenia, zagęszczenia i pielęgnacji betonu zgodnie z odpowiednimi normami,
- zaprojektowania i wykonania odpowiedniej otuliny zbrojenia w betonie,
- prawidłowego doboru klasy ekspozycji,
- stosowania przewidzianej konserwacji konstrukcji.
Wymagania wynikające z klas ekspozycji
Wymagania w zakresie składu i ustalonych właściwości betonu w zależności od klasy ekspozycji przedstawione zostały w TABELI.
TABELA. Wartości graniczne dla betonu w zależności od klasy ekspozycji
Pierwotnie zakładana w projekcie klasa wytrzymałościowa betonu C16/20 (B20) została podczas weryfikacji podniesiona do C30/37 (B37).
Biorąc pod uwagę warunki eksploatacji nawierzchni płyty górnej parkingu, oczywiste jest, że beton tej nawierzchni jest narażony na cykliczne zamakanie (czynniki atmosferyczne: deszcz, śnieg, a także woda do podlewania trawników), a ponadto może się zdarzyć oddziaływanie soli odladzających stosowanych podczas odśnieżania. Dlatego klasa ekspozycji (TABELA) dla takich warunków użytkowania to co najmniej XC4 (korozja wywołana karbonatyzacją – środowisko cyklicznie mokre i suche), gdzie minimalna klasa wytrzymałości betonu to C30/37.
Można też rozpatrywać klasę ekspozycji XD3 (korozja wywołana chlorkami niepochodzącymi z wody morskiej – środowisko cyklicznie mokre i suche, oddziaływanie soli odladzających), gdzie minimalna klasa wytrzymałości betonu to C35/45. Zbyt niska wytrzymałość betonu górnej płyty parkingowej może być głównym czynnikiem degradacji nawierzchni ze względu na agresję wywołaną klasą ekspozycji środowiska.
Przy przyjęciu klasy wytrzymałościowej betonu C30/37 (B37) zamiast bezpieczniejszej C35/45 (B45), tym bardziej należy wykonać powierzchniowe zabezpieczenie betonu skuteczną izolacjo-nawierzchnią.
Spadki nawierzchni górnej płyty parkingowej
W projekcie przyjęto spadek 0,13%. Pomiary wykazały wartości większe (0,6–0,7%), z jednym wyjątkiem pomiaru (0,0%) przy narożniku swobodnej krawędzi płyty. Nie zmienia to faktu, że faktyczne wartości spadku nie są wystarczające dla zapewnienia właściwego odprowadzenia wód opadowych i roztopowych z powierzchni górnej płyty parkingowej. Według Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 24 czerwca 2022 r. w sprawie przepisów techniczno-budowlanych dotyczących dróg publicznych (DzU z 2022 r., poz. 1518) pochylenie poprzeczne drogi dla rowerów lub drogi dla pieszych i rowerów powinno zapewniać skuteczne odwodnienie oraz powinno być nie mniejsze niż 1% i nie większe niż 3%, a pochylenie ukośne jezdni powinno być nie mniejsze niż 0,7%.
Z kolei według normy PN-S-02204:1997 „Drogi samochodowe. Odwodnienie dróg” spadki nawierzchni parkingów i MOP-ów powinny być skierowane w stronę odwodnienia i muszą wynosić ≥ 2,0% dla nawierzchni twardych ulepszonych oraz ≥ 3,0% dla nawierzchni twardych nieulepszonych. Wykształcenie odpowiednich, wyraźnych spadków zapewniających właściwe odprowadzenia z powierzchni górnej płyty parkingowej wód opadowych i roztopowych będzie bardzo kosztownym przedsięwzięciem.
Z kolei pozostawienie nawierzchni betonowej w obecnym stanie, bez izolacjo-nawierzchni, będzie powodowało dalsze wnikanie wody w konstrukcję i degradację betonu (zamakanie oraz cykliczne zamrażanie/odmrażanie).
Rysy na górnej płycie parkingowej
Przy niewielkim spadku powierzchni górnej płyty parkingowej (0,6–0,7%), a przede wszystkim przy obecności rys w płycie, i to o rozwartości mieszczącej się w przedziale 0,4–0,7 mm, więc przekraczającej wartość dopuszczalną przyjętą w projekcie (min. 0,3 mm), wnikanie wody opadowej i roztopowej spowoduje dalszą degradację betonu i korozję zbrojenia, co może doprowadzić do uszkodzenia ustroju nośnego i wręcz katastrofy budowlanej.
Już samo przekroczenie rozwartości rys w stosunku do zakładanej w projekcie powinno budzić niepokój o statykę i nośność konstrukcji, zwłaszcza że mamy do czynienia z tym stanem przy braku obciążenia eksploatacyjnego (samochody osobowe o masie całkowitej do 3,5 tony). Stąd niezbędnym jest wykonanie izolacjo-nawierzchni, która zapewni szczelność ustroju nośnego wobec wód opadowych i roztopowych. Istotnym kryterium doboru rozwiązania materiałowego jest tu zdolność do mostkowania rys (określana zgodnie z normą PN-EN 1062-7:2005 „Farby i lakiery. Wyroby lakierowe i systemy powłokowe stosowane na zewnątrz na mury i beton. Część 7: Oznaczanie właściwości pokrywania rys”) dynamicznych B4.2 (0,4 mm w temperaturze –30°C) i statycznych A5 (5 mm w temperaturze –30°C).
FOT. 13. Wykruszenie fragmentu betonu górnej płyty parkingowej; fot.: K. Pogan
Drobne ubytki/wykruszenia oraz rysa w pachwinie muru/ścianki
Podczas wizji lokalnej zauważono wykruszenie betonu płyty w narożniku, przy zjeździe awaryjnym (FOT. 13) – na etapie przygotowania podłoża pod izolacjo-nawierzchnię należy uzupełnić ten fragment, stosując szybkosprawną zaprawę naprawczą.
Dodatkowo należy podczas prac iniekcyjnych (scalanie rys w górnej płycie parkingowej), skleić także rysę pionową w pachwinie muru/ścianki (narożnik południowo-zachodni) – FOT. 14.
FOT. 14. Rysa pionowa w pachwinie muru/ścianki; fot.: K. Pogan
Dobór rozwiązania materiałowego do wykonania izolacjo-nawierzchni górnej płyty parkingowej
Właściwe rozwiązanie materiałowe musi obejmować dwa obszary – zestalenie istniejących rys poprzez iniekcję żywicą epoksydową oraz wykonanie izolacjo-nawierzchni.
Podstawowym kryterium doboru rozwiązań materiałowych dla tego zadania jest pora roku. Zakładamy, że prace muszą zostać wykonane jeszcze przed zimą. Jest to kluczowe dla zapewnienia trwałości obiektu i zabezpieczenia go przed dalszą degradacją i korozją zbrojenia. Te założenia znacznie zawężają dostępne rozwiązania. W tym miejscu należy brać pod uwagę warunki atmosferyczne (temperatura podłoża/otoczenia, wilgotność powietrza), a także parametry, charakterystykę i czas aplikacji oraz oddania do eksploatacji rozważanych materiałów.
W pierwszym przypadku (iniekcja rys) należy zastosować preparat do aplikacji w warunkach niskiej temperatury oraz w wilgotne podłoże.
Jeśli chodzi o izolacjo-nawierzchnię, to dostępnych jest wiele rozwiązań, począwszy od żywic poliuretanowych, będących składnikiem systemów mostkujących rysy, poprzez powłoki polimocznikowe, a kończąc na żywicach polimetakrylowych (PMMA).
Warto podkreślić, że w opracowaniu nie odniesiono się do powierzchniowej ochrony betonu innych elementów konstrukcji parkingu, tj. słupów, podciągów i krawędzi zewnętrznych płyty górnej parkingu, wraz z murem/ścianką czy też muru oporowego przy schodach. Na części tych elementów widać zastosowany mineralny szlam uszczelniający, dlatego może warto rozważyć ujednolicenie tych powierzchni.
