WPROWADZENIE
Wklejane pręty zbrojeniowe (PIR) odgrywają kluczową rolę zarówno w budynkach, jak i budowlach. Umożliwiają łączenie konstrukcji między rozłożonym w czasie wylewaniem betonu. Są powszechnie stosowane w modernizacji, renowacji i rozbudowie istniejących konstrukcji oraz zapewniają integralność konstrukcji bez konieczności rozbiórki. Wklejane pręty zbrojeniowe w zastosowaniach budowlanych są zazwyczaj montowane za pomocą iniekcyjnych żywic klejących, które wiążą się z prętami zbrojeniowymi w wywierconych otworach. W ten sposób naśladuje się zachowanie prętów zbrojeniowych zalewanych na miejscu i tworzy monolityczne połączenia, które skutecznie przenoszą oddziałujące siły. 

Montaż wklejanych prętów zbrojeniowych

Bezpieczeństwo i właściwości użytkowe tych gotowych rozwiązań zależą od kombinacji wymagań projektowych i warunków panujących na terenie budowy. Ocena PIR przeprowadzana przez jednostki EOTA ds. ocen technicznych (TAB) zapewnia jednakowe parametry przyczepności do podłoża i zależności siła-przemieszczenie dla prętów zbrojeniowych wklejanych i betonowanych i różnych parametrów testowych. Tylko takie ocenione i zatwierdzone systemy powinny być wykorzystywane do projektowania z wykorzystaniem odpowiednich przepisów i norm oraz do montażu rozwiązań z wykorzystaniem wklejanych prętów zbrojeniowych. Istnieje kilka najnowocześniejszych metod projektowania w ramach ustalonych przepisów (Eurokody) przyjętych norm i raportów (raporty techniczne EOTA) dotyczących różnych oddziaływań obciążenia w różnych zastosowaniach przy użyciu rozwiązań z wklejanymi prętami zbrojeniowymi. Zignorowanie jakichkolwiek wymagań tych regulacji może prowadzić do utraty przyczepności, nieodpowiedniej trwałości lub niebezpiecznych sytuacji w ramach zamierzonych wymagań projektowych i warunków na terenie budowy.

Projektant musi wziąć pod uwagę metodę montażu, jakość jej wykonania oraz inne warunki panujące na terenie budowy, ponieważ czynniki te mogą wpływać zarówno na rezultaty projektu, jak i na skuteczność montażu. Prawidłowa procedura montażu wklejanych prętów zbrojeniowych obejmuje następujące typowe czynności:
• Ułożenie wklejanych prętów zbrojeniowych
• Przygotowanie powierzchni/szorstkowanie materiału podłoża
• Wiercenie otworów
• Szorstkowanie wywierconych otworów w przypadku wiercenia techniką diamentową rdzeniową
• Czyszczenie wywierconych otworów
• Iniekcja żywicy i montaż prętów zbrojeniowych
• Uproszczenie procesu montażu dzięki systemowi SPEC2SITE firmy Hilti

W tym artykule porównano systemy żywicy epoksydowej, nieorganicznej i hybrydowej oraz podano informacje na temat trzech parametrów terenu budowy, które wpływają na długość zakotwienia i parametry użytkowe rozwiązań PIR: i) temperatura materiału podłoża podczas montażu, ii) warunki wilgotnościowe materiału podłoża oraz iii) metoda wiercenia. Czynniki te należy wziąć pod uwagę przy wyborze żywicy iniekcyjnej odpowiedniej dla danego zastosowania. Niniejszy artykuł pomoże w zapewnieniu, że projekt prętów zbrojeniowych wykonywany przy użyciu systemów iniekcyjnych jest gotowy do realizacji. Opisano w nim również korzyści, które oferuje w porównaniu z innymi potencjalnymi rozwiązaniami.

WARUNKI TERENOWE 1: TEMPERATURA MATERIAŁU PODŁOŻA PODCZAS MONTAŻU
Temperatura materiału podłoża (betonu) podczas montażu wklejanych prętów zbrojeniowych wpływa na dwa parametry montażu: czas roboczy i czas utwardzania.

Tereny budowy budowli mogą wymagać stosowania żywic o dłuższym lub krótszym czasie roboczym

Czas roboczy jest liczony bezpośrednio po iniekcji żywicy. Jest to okres, w którym pręt zbrojeniowy musi zostać włożony i jego położenie może być korygowane. Po upływie czasu roboczego nie wolno dotykać zamontowanych elementów, dopóki nie upłynie czas utwardzania, chyba że w instrukcji producenta podano inne wytyczne. Jeśli klej utwardza się zbyt szybko w wysokich temperaturach, instalator może nie mieć wystarczająco dużo czasu, aby włożyć pręt zbrojeniowy w wywiercony otwór. Jeśli osadzanie wykracza poza określony czas roboczy, pręt zbrojeniowy nie zostanie prawidłowo zamontowany lub nośność na obciążenia może ulec obniżeniu. Parametr ten zależy od cech produktu i temperatury materiału podłoża: im wyższa temperatura, tym krótszy czas roboczy (i odwrotnie). 
Żywica epoksydowa HIT-RE 500 firmy Hilti, oferuje dłuższy czas roboczy niż systemy hybrydowe (dlatego nazywa się je żywicą „wolnoutwardzalną”). Z tego względu tego typu żywice są zwykle lepszym rozwiązaniem dla terenów budowy zlokalizowanych w ciepłych regionach i/lub dla prętów o dużej średnicy w połączeniu z głębokimi otworami w projektach budowlanych, co wymaga dłuższego czasu na ukończenie etapu osadzania/montażu.
Żywica hybrydowa zapewniająca odpowiedni czas roboczy w wysokich temperaturach i przy głębokim osadzeniu (znacznie dłuższy niż w przypadku innych żywic hybrydowych i niewiele krótszy niż w przypadku żywic epoksydowych) to żywica HIT-HY 200-R, która nadaje się do robót betonowych o różnym zakresie.

Czas utwardzania to czas potrzebny na osiągnięcie pełnych możliwości materiału. Parametr ten zależy od temperatury materiału podłoża, podobnie jak czas roboczy. Jeśli klej utwardza się zbyt wolno w niskich temperaturach, harmonogram projektu może zostać znacząco opóźniony oraz może spaść jego wydajność. W warunkach mokrych czas utwardzania żywicy iniekcyjnej w wywierconym otworze znacznie jest zwykle dłuższy. Systemy hybrydowe zazwyczaj charakteryzują się jednak krótszym czasem utwardzania i mogą być lepszym rozwiązaniem do przyspieszenia montażu – a tym samym zwiększenia wydajności – w zastosowaniach z prętami o małej i średniej średnicy, otworach o małej i średniej głębokości, niskich temperaturach i w warunkach mokrych. Z tego względu żywice hybrydowe są również nazywane systemami „szybkoutwardzalnymi”. Jest to np. żywica HIT-HY 200-R.
Należy również pamiętać, że temperatura kasety z żywicą iniekcyjną również musi być odpowiednio kondycjonowana w celu zapewnienia wydajności systemu PIR. Kondycjonowanie to metoda regulacji temperatury. Żywice iniekcyjne muszą być regulowane do określonej temperatury (zgodnie z odpowiednią aprobatą), aby mogły prawidłowo reagować po zmieszaniu i osiągnąć obliczeniową przyczepność.

WARUNKI TERENOWE 2: WARUNKI WILGOTNOŚCIOWE MATERIAŁU PODŁOŻA (BETONU)
Obecność wilgoci podczas montażu systemów żywicy iniekcyjnej może wpływać na przyczepność do otaczającej powierzchni betonu, zmniejszając tym samym rzeczywiste wartości obciążenia. Podczas wiercenia otworu na miejscu mogą występować trzy potencjalne warunki wilgotnościowe materiału podłoża (betonu):

Tylko niektóre żywice iniekcyjne można stosować w otworach mokrych i wypełnionych wodą. Mogą także charakteryzować się współczynnikami redukującymi przyczepność do podłoża i ograniczonym zakresem średnic stosowanych prętów zbrojeniowych w warunkach wilgotnościowych. Warunki wilgotnościowe i średnice prętów zbrojeniowych w zakresie odpowiedniej metody wiercenia podano w raportach ETA dotyczących określonych produktów. Żywica iniekcyjna HIT-RE 500 firmy Hilti jest produktem spełniającym wszystkie trzy warunki wilgotnościowe (stan betonu - suchy, mokry i wypełniony wodą) dotyczące połączeń z wykorzystaniem wklejanych prętów zbrojeniowych.

WARUNKI TERENOWE 3: METODA WIERCENIA
Wklejane pręty zbrojeniowe zazwyczaj wymagają głębokiego osadzenia, aby spełniały wymagania dotyczące długości zakotwienia. Różnią się one głównie masą, energią uderzenia, obrotem i częstotliwością wbijania. Firma Hilti zaleca stosowanie optymalnych narzędzi do wiercenia (do różnych zakresów średnic otworów w celu optymalizacji wydajności). Otwory do montażu prętów zbrojeniowych są wiercone jedną z następujących metod o różnym wpływie na wydajność produktu (mają one zarówno swoje zalety, jak i ograniczenia):
1. Metoda wiercenia udarowego (HD)
2. Metoda wiercenia udarowego wiertłem rurowym w połączeniu z odkurzaczem (system czyszczenia automatycznego) (HDB)
3. Wiercenie pneumatyczne (CA)
4. Metoda wiercenia diamentowego na mokro (DD)
5. Metoda wiercenia diamentowego na mokro w połączeniu z szorstkowaniem otworów (DD+RT)
Uwaga: Wiercenie w istniejących zbrojeniach lub innych osadzonych obiektach nie powinno być zasadniczo przeprowadzane przed konsultacją z odpowiedzialnym inżynierem lub innym właściwym organem. 

Pierwsza metoda polega na zastosowaniu wiercenia udarowego (HD) za pomocą standardowych dwupiórowych węglikowych wierteł spiralnych lub krzyżowych. Jest to najbardziej preferowane podejście w większości zastosowań ze względu na jego mobilność i łatwość realizacji. Przyczepność żywicy do podłoża wynika z łączenia kleju z szorstkim betonem za pomocą mikrowpustów. Wiertarki udarowe Hilti wykonują otwory o niejednolitej powierzchni, która jest szczególnie odpowiednia do zapewnienia prawidłowej przyczepności (pod warunkiem zastosowania właściwych procedur czyszczenia otworów). W przypadku głębokich i szerokich otworów, wiertarki udarowe mogą okazać się niepraktyczne. Nie nadają się również do wiercenia przez istniejące zbrojenia, gdy jest to wymagane. 

Jako drugą alternatywę, wiertarkę udarową można wyposażyć w wiertła rurowe (HDB) oraz atestowany odkurzacz (do czyszczenia automatycznego). Takie rozwiązanie zwiększa niezawodność i szybkość wiercenia, eliminując najbardziej praco- i czasochłonny etap procesu montażu – czyszczenie otworu przed iniekcją kleju. Podobnie jak w poprzednim przypadku, zarówno systemy epoksydowe, jak i hybrydowe mogą być stosowane, jeśli spełniają wymagania tego warunku. Są to np. żywice Hilti HIT-HY 200-R, HIT -HY 170, HIT-RE 500.

Metoda wiercenia udarowego wiertłem rurowym (HDB) w połączeniu z odkurzaczem

Wiercenie pneumatyczne (CA) to wiercenie z użyciem sprężonego powietrza, które wyróżnia się dużą szybkością i wydajnością oraz pozostawia chropowatą powierzchnię wywierconego otworu. Większa energia uderzenia wynikająca z użycia sprężonego powietrzem może zwiększać prawdopodobieństwo uszkodzenia elementu betonowego, szczególnie jeśli tę metodę stosuje się przy małej odległości od krawędzi lub przy cieńszej otulinie.
Wiercenie diamentowe rdzeniowe (DD) stosuje się, gdy poprzednie rozwiązania nie są praktyczne, tj. w przypadku większych długości zakotwienia i otworów o dużej średnicy. W tej metodzie wykorzystuje się zarówno wiercenie na mokro, jak i na sucho. W przeciwieństwie do wiertarek udarowych, które rozłupują beton energią uderzenia, wiertła koronowe mają formę zużywalną zawierającą fragmenty diamentów do ścierania betonu. Sztywność koronki pozwala na wiercenie otworów przy mniejszym odchyleniu od docelowej ścieżki oraz przez istniejące zbrojenia bez większego wysiłku. Wiertła koronowe zazwyczaj pozostawiają otwór o bardzo gładkiej powierzchni, która jest zwykle pokryta cienką warstwą pyłu, obniżającą przyczepność do podłoża, co powoduje, że niektóre systemy żywicy iniekcyjnej nie nadają się do stosowania z otworami wierconymi tą metodą.

Metoda wiercenia diamentowego na mokro (DD)

Zatwierdzona żywica epoksydowa do montażu metodą wiercenia wiertłami diamentowymi to żywica HIT-RE 500. Niemniej jednak, nawet jeśli dany produkt kwalifikuje się do użycia w otworach wierconych techniką diamentową, ze względu na gładką powierzchnię wywierconego otworu przyczepność do podłoża konkretnych prętów zbrojeniowych o określonej średnicy jest mniejsza niż w porównaniu otworów wierconych udarowo. Szorstkowanie powierzchni otworów wierconych techniką diamentową umożliwia stosowanie niektórych żywic, takich jak systemy hybrydowe/nieorganiczne, gdy ta technika wiercenia jest używana, jak wyjaśniono poniżej.

Metoda wiercenia diamentowego na mokro w połączeniu z szorstkowaniem otworów (DD+RT) poprawia mechaniczne połączenie żywicy z betonem, aby osiągnąć takie same parametry obciążeniowe jak w przypadku otworów wierconych udarowo. Dzięki szorstkowaniu można uzyskać system, którego przyczepność do podłoża jest taka sama jak w przypadku korzystania z otworów wierconych udarowo. Takie korzyści oferują żywica epoksydowa HIT-RE 500, żywica hybrydowa HIT-HY 200-R oraz żywica nieorganiczna HIT-FP 700-R (specjalna żywica dla wymogów projektowania z uwagi na warunki pożarowe). Informacje na temat średnic prętów zbrojeniowych przystosowanych do tej metody wiercenia można znaleźć w odpowiednich raportach ETA dotyczących produktów.

Metoda wiercenia diamentowego na mokro w połączeniu z szorstkowaniem otworów (DD+RT)

Uwaga: Narzędzia do wyrównywania wiercenia mogą być stosowane przy wierceniu ręcznym (ze względu na wydajność wiercenia), aby zapewnić wystarczającą odległość od istniejącej krawędzi betonu oraz aby uniknąć rozłupania i/lub odspojenia otuliny. 

Obecnie oczywiste jest, że różne techniki wiercenia wpływają do pewnego stopnia na zależność siła-przemieszczenie po zamontowaniu wklejanych prętów zbrojeniowych. Informacje na temat zgodności systemów żywicy iniekcyjnej z metodami wiercenia przedstawiono w poniższej tabeli:

Uwaga: Ostateczna decyzja w sprawie metody wiercenia musi zostać podjęta przez specjalistów w oparciu o warunki panujące na miejscu i przydatność do zastosowania PIR. Obowiązujące przepisy, normy lub rozporządzenia, wytyczne dla klientów i/lub wytyczne branżowe należy rozważać i oceniać niezależnie od siebie. 

ROZWIĄZANIA HILTI 
W poniższej tabeli przedstawiono zatwierdzone rozwiązania Hilti oraz ich właściwości użytkowe związane zarówno z projektowaniem (oddziaływania obciążeń, okres użytkowania), jak i parametrami miejsca montażu (temperatura, warunki wilgotnościowe, metoda wiercenia)

W praktyce należy zawsze zapoznać się z aprobatą wklejanych prętów zbrojeniowych ETA, sprawdzić zgodność produktów z warunkami panującymi na terenie budowy, łączyć je z wymaganiami projektowymi (np. statycznymi, sejsmicznymi, pożarowymi, dotyczącymi okresu użytkowania itp.) i na tej podstawie dokonać najlepszego wyboru, aby zapewnić pełną zgodność w zakresie projektowania i bezpieczeństwa. 

PROJEKTOWANIE PRZY UŻYCIU OPROGRAMOWANIA PROFIS ENGINEERING
Aby rozpocząć od stworzenia projektu, który jest w pełni zgodny z przepisami, oraz obejmuje bezpieczne połączenia beton-beton, należy skorzystać z zastrzeżonego oprogramowania PROFIS ENGINEERING firmy Hilti, które zapewnia szybkie, wydajne i niezawodne projektowanie rozwiązań z użyciem zatwierdzonych systemów iniekcyjnych Hilti zgodnie z najnowocześniejszymi przepisami i normami dotyczącymi projektowania. Po wprowadzeniu ograniczeń terenowych i projektowych jako danych wejściowych oprogramowanie przeprowadza przez cały proces obliczeń aż do wygenerowania kompleksowego raportu projektowego – wystarczy zaledwie kilka kliknięć. PROFIS ENGINEERING to kompleksowa platforma do projektowania różnego rodzaju zastosowań z wykorzystaniem wklejanych prętów zbrojeniowych. PROFIS pozwala również na stosowanie kilku krajowych norm dotyczących projektowania, takich jak normy europejskie, amerykańskie i inne normy krajowe/regionalne.

Potrzebujesz dodatkowego wsparcia lub chcesz z nami omówić pewną kwestię? Daj nam znać w komentarzach lub zadaj swoje pytanie w naszym Engineering Center albo zapoznaj się z Podręcznikiem połączeń beton-beton firmy Hilti.