Co je delaminace betonu?

Delaminace je horizontální trhlina v betonu, která leží na úrovni horní vrstvy výztužné oceli nebo nad ní. Beton nad trhlinou zůstává na místě, dokud se popraskaná vrstva neodlomí.

Tato stránka se týká betonových i asfaltových vozovek. Vysvětluje, jak delaminace vzniká a jak se liší od odprýsku. Popisuje také nástroje, které ji nacházejí, a způsob, jakým letištní dokumenty tento výraz používají.

Delaminace, odprýskávání a odlepení

Tři výrazy popisují různé stadia nebo místa:

• Delaminace. Trhlina je uvnitř betonu. Povrch může vypadat zdravě.
• Odprýsk. Popraskaný beton se odlomí. Odprýskávání je pozdější stadium.
• Odlepení. Dvě vrstvy už nedrží pohromadě, například přelep a deska pod ním. ASTM D4580 varuje, že u betonového přelepu může plocha, která zní jako delaminovaná, znamenat ztrátu spojení mezi přelepem a mostovkou.

Jak vzniká ve výztužném betonu

FHWA popisuje čtyři stadia degradace vyvolané chloridy:

1. Chloridy dosáhnou oceli a začne koroze.
2. Korozní napětí překročí pevnost betonu v tahu a vznikají trhliny.
3. Trhliny rovnoběžné s povrchem tvoří delaminaci, často na úrovni výztuže.
4. Šikmé trhliny dosáhnou povrchu. Mrazové cykly a provoz pak popraskané části odlomí. Toto je odprýsk.

Korozní produkty zabírají třikrát až šestkrát větší objem než původní ocel. Toto napětí beton praská. Trhliny také umožňují vodě a chloridům dostat se k oceli rychleji.

Jak ji kontroloři nacházejí

Delaminace je často z povrchu neviditelná, proto kontroloři používají nástroje, které snímají to, co je pod ní. Každá metoda má svá omezení.

Řetězové vláčení a poklepávání kladivem

Kontrolor táhne řetěz po povrchu nebo ho klepe kladivem či ocelovou tyčí. Zdravý beton dá čisté zvonění. Delaminovaný beton dá tupý, dutý zvuk. Dutý zvuk vzniká ohybovými kmity popraskané vrstvy. FHWA uvádí, že řetězové vláčení je rychlý způsob, jak najít přibližné místo. Kladivo je pomalé, ale přesné pro hranice. Obě metody závisí na úsudku kontrolora a přelep jejich účinnost snižuje.

ASTM D4580 popisuje tři postupy: poklepávání elektromechanickým zařízením na vozíku, řetězové vláčení a rotační perkusi. Postup není určen pro mostovky s asfaltovým přelepem. Hluk provozu, vibrace a vlhkost výsledek ovlivňují a postup se obecně nemá používat na zmrzlém betonu.

Infračervená termografie

Delaminace působí jako izolant. Na slunci se plocha nad ní ohřeje a je teplejší než zdravý beton. Když při západu slunce vzduch chladne, plocha nad delaminací chladne rychleji. FHWA popisuje stejný jev jako horké skvrny ve dne a studené skvrny v noci. ASTM D4788 popisuje vozidlem nesené infračervené skenovací zařízení pro odkryté a přelepené mostovky, s přelepy do tloušťky 4 in. (100 mm).

Omezení jsou jasná. Metoda potřebuje teplotní rozdíl kolem 0,5 °C. Mokré plochy, stín a nečistoty nelze kontrolovat. Ukazuje plochu v rovině, ale ne hloubku, proto hloubku potvrdí jádra. ASTM D4788 nemá údaje o přesnosti a vychýlení, takže není podkladem pro přijetí nebo zamítnutí materiálu.

Georadar

Radar najde delaminaci nebo dutinu jen tehdy, když drží významný vzduch nebo vodu. Ve floridské studii infračervená metoda našla existující delaminace. Radar našel směs delaminací a podmínek, které jim předcházejí. Těmi jsou kontaminace chloridy a korozní aktivita. Soli v betonu a výztužná síť v povrchu mohou signál zhoršit.

Impact echo

Impact echo najde delaminaci a odlepení v deskách a přelepech. Velká mělká delaminace snižuje rezonanční frekvenci. Hluboká ji zvyšuje. Metoda potřebuje vyškolený personál a závažnost ukazuje jen zhruba.

Která metoda je nejlepší

Žádná jediná metoda nerozhodne každý případ. ASTM D4580 i ASTM D4788 uvádějí, že jejich výsledky lze použít spolu s jinými metodami. WisDOT potvrzuje zjištění infračervené metody poklepáním podezřelých ploch a odběrem jader. Indiana otestovala několik metod na mostovkách (JTRP 2022/31). Doporučila leteckou infračervenou metodu jako první orientační krok. Infračervená kamera na vozidle pak prohlédne mostovky s významnou delaminací. Impact echo byl na úrovni projektu spolehlivý a opakovatelný.

Drony a delaminace

Publikovaná studie testovala levnou infračervenou kameru na dronu na dvou mostovkách a na zkušební desce. Kamera našla podezřelou delaminaci na mostovkách, srovnatelně s kamerou výzkumné třídy. Na zkušební desce se simulovanou delaminací byla maximální detekovatelnost přibližně 70 až 72 procent. Dron umí prohlédnout velkou plochu bez uzavírek pruhů, ale infračervená metoda stále neudává hloubku. Tato stránka nenašla žádný takový test na letištním betonu. Co dronový sken dráhy rozliší, je popsáno v článku o levném dronovém průzkumu povrchu dráhy.

Delaminace na letištní vozovce

FAA AC 150/5320-6G uvádí, že letiště používají železobetonové vozovky jen v omezené míře. Korozní proces výše platí jen pro vyztužené desky. Letištní dokumenty používají tento výraz pro jiné vady:

• Odlupování betonové desky. Manuál FAA PAVER uvádí, že odlupování se obvykle projevuje delaminací nebo rozpadem povrchu desky do hloubky vady. Mezi příčiny patří přehlazení, přidání vody, chybějící ošetřování a špatné provzdušnění.
• Exsudační voda pod povrchem nového betonu. Stručný přehled FHWA o ošetřování uvádí, že vystupující exsudační voda se může uvěznit pod předčasně dokončenou povrchovou vrstvou. Exsudační voda, která vystoupí až po nanesení ošetřovacího prostředku, může narušit membránu a vytvořit čočku, která způsobí odprýskávání nebo delaminaci. Exsudace obvykle ustane přibližně při počátečním tuhnutí. Při pokládce kluzným bedněním se dokončování ukončí dříve, takže exsudace může pokračovat, až se nanese ošetřovací prostředek.
• Odlepené asfaltové vrstvy. Špatné spojení mezi vrstvami způsobuje smykové trhliny (AC 150/5380-6C). Tenká krycí vrstva zbylá po frézování se může pod stavebním provozem delaminovat. AC 150/5370-10H varuje, že riziko delaminace existuje, kdykoli se hloubka studeného frézování rovná přibližně tloušťce položené vrstvy. Georadar umí zkoumat delaminaci mezi vrstvami. Konferenční studie FAA našla infračervenou termografií odlepení v hloubce 40 až 70 mm. Guma na dráze ztěžovala identifikaci odlepení.

Odprýskávání u spár a odprýskávání rohů jsou jiné vady. Jde o rozpad hrany nebo rohu desky u spáry.

Co s tím dělat

Nález z poklepávání nebo infračervené metody je mapou podezřelých ploch. Hloubku potvrzují jádra. Pokyn FHWA pro opravy betonových vozovek do části hloubky uvádí kroky samotné opravy:

1. Najděte nezdravý beton poklepáním tyčí, kladivem nebo řetězem.
2. Vyznačte hranice. Použijte minimální délku 12 in (300 mm) a minimální šířku 4 in (100 mm).
3. Odstraňte nezdravý beton a poklepejte dno na slabá místa.
4. Přejděte na opravu do plné hloubky, pokud jsou vidět trny (dowel bars), nebo pokud se musí dále vysekávat, aby se našel zdravý beton.