Przyczyny degradacji mostów

Fot.  Budownictwo Monolityczne

Obiekty mostowe to budowle składające się z przęseł, podpór i fundamentów. Towarzyszą im często mury oporowe i konstrukcje ziemne nasypów lub wykopów. Na obiektach znajdują się różnego rodzaju urządzenia infrastrukturalne, takie jak oświetlenie, woda, gaz, ciepło, energia, kanalizacja, telekomunikacja itp. Jest to twór sztuczny, postrzegany przez ogół jako trwałą i monumentalną część rzeczywistości. Mosty, szczególnie te stare, zawsze były, więc przez domniemanie zawsze będą. To błędne przeświadczenie jest główną przyczyną złego stanu konstrukcji mostowych. Przęsła mostów tworzą przeważnie duże powierzchnie poziome, więc tak jak dachy budynków są poddawane ciągłym wpływom klimatycznym. W lecie działa na nie intensywnie promieniowanie słoneczne i wysoka temperatura, zimą mróz, śnieg, woda i wielokrotne zamarzanie. Dodatkowo nie zważając na pory roku po obiekcie odbywa się ustawicznie ruch. Wszystko to razem kwalifikuje obiekty mostowe do grupy budowli najbardziej narażonych na czynniki zewnętrzne. Warstwą przyjmującą na siebie większość tych czynników jest jezdnia. Jej zadaniem jest umożliwienie poruszania się po moście. Typowa jezdnia drogowa składa się (od góry) z nawierzchni, izolacji i płyty nośnej. W obrębie jezdni występują wpusty odwodnieniowe, krawężnik, bariery, balustrady, słupy oświetlenia lub trakcji, włazy rewizyjne dla urządzeń obcych, torowiska i szereg innych urządzeń. Jezdnia przerwana jest nad filarami lub na przyczółkach. Znajdują się tam urządzenia dylatacyjne. Nawierzchnia jest warstwą umożliwiającą bezpieczne poruszanie się po moście. Powinna być równa, dostatecznie szorstka i trwała. Dzięki spadkom poprzecznym i podłużnym woda opadowa spływa po nawierzchni do części przykrawężnikowej, gdzie zostaje odprowadzona na zewnątrz przez wpusty i rury kanalizacji deszczowej. Nawierzchnia w większości przypadków nie jest warstwą wodoszczelną, choć odprowadza z konstrukcji do wpustów ponad 90% wody opadowej. Ostateczną zaporą chroniącą konstrukcję nośną jest izolacja. Stanowi ona teoretycznie warstwę szczelną. Izolacja tak jak i nawierzchnia powinna posiadać spadki poprzeczne i podłużne oraz wbudowany system drenów umożliwiających odprowadzenie na zewnątrz wody przesiąkającej przez nawierzchnię. Dreny te mają ujście w specjalnych sączkach, które postronny obserwator może z łatwością zidentyfikować na moście jako nieduże rurki wystające z powierzchni płyty od spodu konstrukcji. Pod izolacją znajduje się część konstrukcyjna, dzięki której spełniona jest podstawowa funkcja obiektu.


Fot.  Budownictwo Monolityczne

Bezpośrednie przyczyny degradacji obiektów mostowych
Podstawową przyczyną degradacji obiektów mostowych jest nieskuteczna ochrona przed działaniem agresywnej wody przedostającej się poprzez nawierzchnię i izolację do konstrukcji nośnej. Przyczyny takiego stanu można podzielić na trzy grupy:

1. Skutki błędów konstrukcyjnych;
2. Skutki niedbałego wykonania i stosowania niewłaściwych materiałów;
3. Skutki braku działań utrzymaniowych.

Fot.  Budownictwo Monolityczne

Uszkodzenia będące skutkiem błędów konstrukcyjnych
Do tych uszkodzeń zaliczyć można:

• degradację w obrębie styków przęseł i przyczółków, w których nie wykonano prawidłowych urządzeń dylatacyjnych. Ruchy konstrukcji w obrębie szczeliny powodują pęknięcie nawierzchni i izolacji. Agresywna woda wnika w obszar podporowy powodując zniszczenia konstrukcji podpory i przęsła.
• degradacja w obszarze całych przęseł wykonanych z prefabrykatów podłużnych z wadliwym połączeniem poprzecznym. Brak trwałego połączenia poprzecznego belek prefabrykowanych objawia się ich „klawiszowaniaem”. Skutkuje to powstaniem pęknięć w nawierzchni i izolacji. Stan taki otwiera drogę agresywnej wodzie, która dopełnia dzieła zniszczenia. Duża liczba relatywnie nowych (20 lat) obiektów mostowych tego typu została rozebrana.
• rozwiązania projektowe pozwalające na przenikanie i gromadzenie się wody w konstrukcji. Otwory w jezdni zrobione dla przepuszczenia wieszaków konstrukcji łukowej są bezpośrednią przyczyną poważnej korozji elementów nośnych konstrukcji jezdni.

Uszkodzenia będące efektem niedbałego wykonania lub stosowania niewłaściwych materiałów
Nie sposób jest wymienić wszystkie błędy powstałe w wyniku niedbałego wykonania lub stosowania złych materiałów. Decydujące dla trwałości konstrukcji są następujące czynniki:

• możliwie szczelna i odporna na koleinowanie nawierzchnia,
• prawidłowo wykonana izolacja,
• szczelne i trwałe połączenie izolacji i nawierzchni z wpustami odwodnienia, dylatacjami i innymi urządzeniami obcymi na moście.
• prawidłowe wykonanie konstrukcji betonowych.

Fot.  Budownictwo Monolityczne

Uszkodzenia będące efektem braku działań utrzymaniowych
Nic nie jest wieczne i dlatego konstrukcje mostowe, tak jak inne wytwory cywilizacji mają ograniczony żywot. Żywot ten w dużym stopniu zależy od działań utrzymaniowych. W czasie eksploatacji należy dbać o stan techniczny mostu. Głównie polega to na:

• oczyszczaniu powierzchni jezdni, torowiska, chodników i urządzeń dylatacyjnych,
• utrzymaniu drożnego systemu odwodnienia,
• skutecznym reagowaniu na efekty błędów projektowych i wykonawczych i inne wczesne oznaki uszkodzeń,
• niedopuszczeniu do zagnieżdżenia się roślin i zwierząt.

W artykule przedstawiono wybrane przypadki degradacji obiektów mostowych. We wszystkich przykładach widać destrukcyjny wpływ przyrody na trwałość i bezpieczeństwo. Problemy nośności doraźnej i projektowania konstrukcji pod względem wytrzymałościowym schodzą na dalszy plan, ponieważ nie stwarzają obecnie zasadniczych problemów. Główną siłą sprawczą degradującą obiekty mostowe jest agresywna woda. Rozwiązanie tego problemu na etapie projektowania i wdrożenie go w czasie budowy wydaje się być kluczowym aspektem trwałości konstrukcji mostowej.

Opracowano na podstawie referatu dr inż. Krzysztofa Żółtowskiego
z Katedry Mostów Wydziału Inżynierii Lądowej
i Środowiska z Politechniki Gdańskiej