Dôležitou súčasťou pri projektovaní mostov je aj časový harmonogram ich údržby. V závislosti od typu konštrukcie, jej zložitosti a významnosti mostného objektu treba robiť prehliadky s dostatočnou pravidelnosťou. 

Vhodným naplánovaním ich rozsahu, prípadne prác, ktoré treba vykonať v danom čase, možno výrazným spôsobom predĺžiť životnosť mostnej konštrukcie. Včasným odhalením chyby a jej odstránením možno zabrániť nevratnému poškodeniu a ušetriť finančné prostriedky daňových poplatníkov vynaložené na opravy a rekonštrukcie, ako aj čas dopravných obmedzení. Článok sumarizuje poznatky získané počas hlavných prehliadok cestných mostov v Prešove a opisuje mechanizmus degradácie na vybraných mostných objektoch.

            Z dôvodu všeobecne známeho faktu o zhoršujúcom sa stavebnotechnickom stave mostov na území Slovenska boli vykonané prehliadky vybraných mostných objektov nachádzajúcich sa v správe mesta Prešov. Hlavné prehliadky by sa mali vykonávať minimálne raz za štyri roky, čo však v mnohých prípadoch, najmä  pri mostoch v samospráve miest a obcí bolo po desaťročia zanedbané. Hlavné prehliadky mostov v Prešove vykonala v prvej polovici roka 2021 firma ProPonti, s. r. o., v spolupráci s Katedrou betónových konštrukcií a mostov (KBKM) STU Bratislava. Podľa požiadaviek bolo treba na vytypovaných mostných objektoch prezrieť všetky dostupné časti konštrukcií a určiť typ a mieru degradácie jednotlivých nosných prvkov spodnej a hornej stavby mostov, ako aj stav mostného zvršku. Celkovo prezreli takmer 30 mostných objektov, z toho približne polovicu tvorili lávky pre peších.

Ako dominantné konštrukčné riešenie hornej stavby, použité na cestných mostoch, ktoré boli podrobené hlavnej prehliadke, boli dodatočne predpäté prefabrikáty Vloššák, ktorých začiatok používania siaha do roku 1956 [1] a dodatočne predpäté prefabrikáty I-73. Minoritne boli zastúpené aj monolitické trámové a doskové konštrukcie na mosty menších rozpätí.

Konštrukčné riešenie lávok pre peších bolo veľmi rozmanité od prefabrikovaných atypických nosníkov, dodatočne spínaných segmentov, predpätých strešných panelov používaných v pozemnom staviteľstve až po kombinované oceľové a oceľovo-betónové lávky s monolitickými doskami a rímsami.

Hlavné prehliadky cestných mostov – zhodnotenie porúch

            Mosty z prefabrikátov Vloššák

            V závislosti od šírky chodníka sa na mostoch budovaných z prefabrikátov Vloššák zistilo, že k najväčšej degradácii dochádza v krajných oblastiach mosta približne na šírku chodníka (obr. 1) až po odvodňovače nachádzajúce sa asi pol metra od obrubníka. Zatekanie vody pre chybné detaily a nevhodný spôsob odvodnenia (oceľová rúra, ktorá časom skoroduje) spôsobuje rozsiahlu koróziu betonárskej aj predpínacej výstuže na prvých troch až štyroch nosníkoch skraja na oboch stranách mosta (obr. 2).

Obr. 2: Zatekanie nosnej konštrukcie mosta nad riekou Sekčov

Degradácia je prenikajúcou vodou, v zimných mesiacoch kontaminovanou rozmrazovacími soľami, výrazne akcelerovaná a veľmi nízke krytie výstuže nedokáže zabezpečiť jej ochranu. Prekvapením v prípade týchto prefabrikátov je pomerne nízka hĺbka skarbonizovaného betónu, ktorá dosahuje hĺbku od 5 mm do maximálne 10 mm. Daná skutočnosť môže byť spôsobená vysokou pevnostnou triedou betónu nosníkov (B600 [1]) a zároveň indikuje, že korózia oceľovej výstuže nastáva primárne vplyvom kontaminácie betónu chloridmi, pretože nosníky v oblasti stredu mosta nevykazujú poškodenie vplyvom korózie výstuže.

Obr. 3: Rozpad betónu krycej vrstvy a rozsiahla korózia predpínacej a betonárskej výstuže; most na Ulici Jána Pavla II.

Obr. 4: Predbežné zistenie hĺbky karbonizácie betónu nosníkov pomocou postupného navŕtavania a 1,0 % fenolftaleínového indikátora.

Nosníky sa ukladajú na opory a piliere len prostredníctvom podloženia lepenkou. Zatekanie opôr a pilierov spôsobuje lokálnu koróziu výstuže úložných prahov najmä na ich okrajoch.

Obr. 5: Naplavené drevité porasty na pilieri

Všetky cestné mosty z prefabrikátov Vloššák boli po hlavnej prehliadke zaradené do stavebnotechnického stavu „veľmi zlé“.

Mosty zo spínaných prefabrikátov I-73

Najčastejšími poruchami na mostoch s nosnou konštrukciou zo spínaných prefabrikátov I-73 je korózia výstuže dobetonávky medzi prefabrikátmi spôsobená skorodovanými oceľovými rúrami odvodňovačov (obr. 6). Po skorodovaní a odpadnutí rúry voda tečie aj po stenách a pásniciach prefabrikátov, ako aj po celej dĺžke dobetonávky v závislosti od pozdĺžneho sklonu mosta (obr. 7). Po celej dĺžke poľa je tak viditeľná korózia dobetonávky a spodnej pásnice prefabrikátov na spodnom povrchu v línií odvodňovačov (obr. 6).

Lokálne na stenách krajných prefabrikátov sú viditeľné aj šikmé trhliny kopírujúce káblové kanáliky vedené v stenách prefabrikátov, čo môže indikovať nezainjektovanú a korodujúcu predpínaciu výstuž (obr. 8). Vnútorné prefabrikáty z dôvodu dobetonávky nie je možné skontrolovať a možno len predpokladať ich stav podobný so stavom krajných prefabrikátov. Prehliadky odhalili aj lokálnu koróziu kotiev predpínacej výstuže na niektorých prefabrikátoch v závislosti od ich zatečenia, ako aj korodujúce ložiská.

Obr. 6: Skorodované a odpadnuté odvodňovacie rúry a výkvety solí na spodnom povrchu dobetonávky

Obr. 7: Zatečený nosník, úložný prah piliera a korodujúce valcové ložiská

Obr. 8: Trhlina kopírujúca káblový kanálik v nosníku

Všetky cestné mosty zo spínaných prefabrikátov I-73 boli po hlavnej prehliadke zaradené do stavebnotechnického stavu „zlý“.

Mosty budované ako monolitické konštrukcie

Prehliadky doskových monolitických mostných konštrukcií ukázali značné poškodenie, keď na spodnej strane mostovky lokálne došlo k úplnej delaminácii a strate súdržnosti nosnej výstuže s betónom (obr. 9). Daný fakt je spôsobený dvoma faktormi:

hustá spleť výstužných prútov čiastočne zamedzila zatečenie betónu až k spodnej hrane debnenia, čím došlo k tvorbe kaverien a zníženiu ochrany výstuže pred koróziou;

bola použitá nevhodná receptúra betónu s hustou konzistenciou a nedostatočnou konečnou pevnosťou v tlaku, čo napovedajú kaverny a úplný rozpad betónu na bočných stranách pod rímsami (obr. 10).

Mosty boli už v minulosti sanované, čo značne skomplikovalo prehliadku spodného povrchu dosky a lokalizáciu trhlín. Napriek sanácii dochádza naďalej k rozpadu betónu a zväčšovaniu oblastí delaminácie výstuže a strate súdržnosti, čím sa výrazne znižuje celková únosnosť konštrukcie a narastá jej priehyb.

Obr. 9: Obnažená výstuž typu roxor v dôsledku jej hustého uloženia a nevhodného nastavenia čerstvej zmesi betónu

Obr. 10: Rozpad betónu dosky a ríms

Jeden z mostov prešiel v minulosti rekonštrukciou, pravdepodobne pre nevyhovujúce šírkové pomery komunikácie (obr. 11). Dobetónovaná časť mostovky však zateká cez pracovnú škáru medzi novou doskou a existujúcimi krajnými trámami ako dôsledok poškodenej alebo zle zrealizovanej hydroizolácie mostovky (obr. 12).

Obr. 11: Schematický priečny rez pri opore podľa rozmerov získaných počas hlavnej prehliadky

Obr. 12: Korodujúca hlavná výstuž krajného trámu ako dôsledok poškodenej hydroizolácie

Stavebnotechnický stav monolitických konštrukcií mostov bol hodnotený ako „veľmi zlý“ alebo „havarijný“ a bude potrebné prijať opatrenia pre obmedzenie premávky vozidiel na jednom z mostov.

Záver

Hlavné prehliadky mostov by sa mali vykonávať každé štyri roky a mali by byť rozsiahlejšie a podrobnejšie ako bežné vizuálne prehliadky vykonávané každý rok. Včasným indikovaním problému s mostným objektom a včasným a správnym zásahom do jeho nosnej konštrukcie a odstránením primárneho nedostatku spôsobujúceho problém (nielen oprava sekundárnych dôsledkov, ktoré generuje primárny problém) je možné výrazným spôsobom predĺžiť životnosť mostného objektu. Za všeobecne najčastejšiu poruchu, ktorá výrazne skracuje životnosť mostov na Slovensku, je ich zatekanie či už z dôvodu poškodenej, nefunkčnej, alebo absentujúcej hydroizolácie a korózia, prípadne upchatie oceľových odvodňovačov a nekontrolovaný odtok vody z mosta. So zatekaním nosnej konštrukcie mosta dochádza aj ku kontaminácii betónu rozpustenými posypovými soľami, ktoré pôsobia ako korozívny katalyzátor. Ich koncentrovaním počas životnosti mostného objektu dochádza k ich čoraz rýchlejšej difúzii (proces prenikania kladne alebo záporne nabitých iónov kontaminantu) do betónu a čoraz rýchlejšej korózii. V prípade fungujúceho odvodnenia a hydroizolácie mostovky napriek výrobným chybám, nízkemu krytiu výstuže alebo nedostatočne zainjektovaným káblovým kanálikom nedôjde v strednom časovom horizonte k výraznému poškodeniu nosnej konštrukcie mosta. Obmedzením dvoch zo štyroch korozívnych činiteľov (kyslík, vlhkosť, chloridy, prechod elektrónov) možno výrazným spôsobom spomaliť degradáciu nosnej konštrukcie mosta.

Pre nevhodné detaily alebo nevhodnú pevnostnú triedu betónu ríms vykazujú takmer všetky mosty, na ktorých boli vykonané hlavné prehliadky, úplný alebo čiastočný rozpad a koróziu výstuže. Vo väčšine prípadov tak možno pozorovať, že krajné nosníky, respektíve kraje nosnej konštrukcie vykazujú najväčšiu mieru degradácie. K urýchleniu rozpadu ríms prispievajú aj nevhodne upevnené zábradlia alebo cudzie zariadenia, ako sú potrubné rozvody alebo káble, prípadne osvetlenie.

Na záver možno pridať všeobecne známy sumár, že najmä funkčné odvodnenie a údržba sú kľúčovými aspektmi v trvanlivosti betónových mostov.

Poďakovanie

Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č. APVV-17-0204.

Referencie

[1]      TP 03/2003 Hodnotenie statických dôsledkov porúch mostov z prefabrikovaných nosníkov Vloššák. Slovenská správa ciest 2003.

[2]      TP 060/2012 Prehliadky, údržba a opravy cestných komunikácií – mosty. Slovenská správa ciest 2012.

[3]      TP 061/2019 Katalóg porúch mostných objektov na diaľniciach, rýchlostných cestách a cestách I., II. a III. triedy. Slovenská správa ciest 2019.

[4]      Výkresy tvaru, predpínacej a betonárskej výstuže prefabrikátov I-73.

[5]      STN EN 206+A1 Betón. Špecifikácia, vlastnosti a zhoda.

[6]      Správa z hlavnej prehliadky mostov v meste Prešov. ProPonti, s. r. o., 2021

Ing. Jakub Gašpárek

Doc. Ing. Peter Paulík, PhD.

Katedra betónových konštrukcií a mostov, Stavebná fakulta, STU Bratislava, www.svf.stuba.sk

Ing. Peter Havlíček, PhD., ProPonti, s. r. o.