שיקום וחידוש מבנה בטון
למה זה חשוב ואיך עושים את זה ?
סקירה זו נכתבה בהדרכה וסיוע של דוד שושן ואדווה בר און, מחברת 'פרסקו צבעים'
מבנה בטון - לא עמיד לנצח
במאה העשרים שיטת הבניה בבטון מזוין הפכה לנפוצה ביותר. השילוב בין בטון למוטות פלדה יוצר שלד חזק מאוד ומאפשר לבנות מהר ולגובה.
עם זאת, לבטון יש אורך חיים מוגבל אם לא מתוחזק כראוי. עמידות המבנה לאורך חיים המתוכנן לו, תלויה בכך שיתוחזק כראוי.
מבני בטון בדרך כלל מתוכננים למשך חיים של 50-60 שנים (קיים המבנה), בתחזוקה נכונה וטיפול מונע ניתן להאריך את חייהם כך שהמבנה ישמור על תכונותיו כפי שקבע המהנדס. במקרים רבים אנו עדים להאצת תהליכי הבלאי עקב סדיקה וחדירת לחות לשלד הגורמת לקורוזיה מבנית (חלודה). תהליך זה מאיץ את עצמו מכיוון שמוטות הפלדה החלודים מתנפחים עד כדי פי 8 מגודלם המקורי וגורמים ל'דחיפה' של הבטון העוטף אותם כך שהסדיקה מוגברת וכך חודרים יותר מים המאיצים את התהליך. טיפול המונע קורוזיה מבנית כפי שמפורט במהשך הסקירה, הינו חיוני להישרדות המבנה לשנים רבות.
שיקום ושימור מבנה - זה כלכלי וירוק
ישראל משופעת במבני בטון פגומים. עמודים, קורות, קירות ותקרות עם בטון סדוק ומוטות פלדה חשופים וחלודים, הם ביטוי לכך שהמבנה מדרדר וכי חיו מתקצרים בכל יום שעובר. בעיה זו אינה פגם אסתטי אלא ביטוי לתהליך הדרדרות המבנה המחייב טיפול מקצועי – וטוב שעה אחת קודם לכן.
טיפול מונע ותיקון פגמים במבנה באופן מקצועי יכול למעשה להאט את תהליך ההידרדרות ולהאריך את חיי המבנה. שימוש בחומרים מתקדמים שפותחו בשנים האחרונות מאפשר אפילו להחזיר לשלד בטון תכונות חוזק שאבדו לו להעניק לו עוד עשרות שנים.
הריסה ובניה מחדש של מבנים יוצרות פסולת בניין רבה וכמובן דורשת משאבי חומר ואנרגיה אדירים. הארכת חיי מבנים ושימור המבנה הינה למעשה הפעולה החסכונית ו-"הירוקה" ביותר שניתן לעשות.
תקנים וכללי מפתח בשיקום ושימור מבנים
שיקום מקצועי ועמוק של שלד המבנה מאפשר ולהאריך את חייו להשתמש בו בביטחון עוד שנים רבות. לכך יש כמובן תועלות כלכליות ברורות שניתן למדוד אותן (עלות הריסה + עלות בניה מחדש + עלות שכר דירה של כשנתיים +עלות מימון) ולשקול אותן מול עלות השיקום של השלד וגמר מחודש למבנה.
בנוסף, לערך הכספי שמושג יש לשימור ושיקום גם ערך סביבתי גדול. הריסה ובניה מחדש תיצור פסולת בניין רבה ותדרוש כמויות גדולות של חומרים ואנרגיה שלהם טביעת רגל סביבתית אדירה. לכן, במקרים רבים בחישוב עלויות סביבתיות, הבניה הירוקה ביותר היא לחדש מבנה קיים.
הנושא של שימוש וחישוב מבנים זוכה להכרה בתקנים בינלאומיים ומקומיים. למשל התקן האיטלקי מקדיש פרק לחידוש ושיפוץ מבנים. כמו כן, בשנת 2020 פורסם התקן הישראלי לבנייה ירוקה עבור שיפוץ מבנים (ת"י 5281).
מה היא קורוזיה מבנית ?
קורוזיה מבנית היא תופעה המתרחשת בהיקף נרחב במבני בטון מזויין (בטון עם ברזל בניין – פלדת בניין) וגורמת לנזקים עצומים ברכוש בכל העולם וכך גם בישראל.
טיפול קוסמטי של טיח וצבע חיצוני שאינו מטפל בשורש הבעיה, מסוכן ביותר כי הוא מסתיר את הבעיה בעוד שהיא ממשיכה להתרחש בעומק השלד עד כדי סכנה ליציבות המבנה. פעולה כזו של איטום סדקים ללא ברור סיבת הסדיקה וטיפול עומק בה עלול להאיץ את תהליך הקורוזיה והיחלשות המבנה!
בשנים האחרונות אנחנו עדים למקרים של מבנים שקרסו עקב הזנחה וחוסר מודעות של דיירי הבניין. טיפול עומק בקורוזיה מבנית בעזרת חומרי שיקום מתקדמים ובהתאם להנחיות מומחה, יכול למנוע אסונות ולהאריך את חיי השלד בשנים.
בעלי נכס, זו אחריותכם לשמור על תקינות השלד!
רובנו משקיעים בתחזוקת הבית ממון וזמן. אנחנו דואגים לנקיון המבנה, תיקון תקלות חשמל ונזילות צנרת, משפצים מטבח או חדר אמבט ואף מחליפם רהיטים. רק השלד של המבנה לא זוכה לרב לתחזוקה ראויה.
התפתחות סדקים וקורוזיה מבנית אינה מתרחשת ביום אחד. היא תהליך הידרדרות הדרגתי שחלקו הגדול נסתר מהעין ולכן קל להתעלם ממנו או לטפל בו באופן שטחי.
חשוב לדעת כי להתעלמות מבעיות כאלו עלולות להיות השלכות כלכליות כבדות בעבודות שיקום יקרות ונרחבות, ובמקרים של הזנחה ארוכת שנים להביא אף לקריסת מבנה!
מה האחריות של העירייה לתקינות המבנים?
האחריות לנכס פרטי היא, כאמור, של בעליו. ולכן בכל מקרה של בעיות מבניות ופגמים חזותיים אחריותם לטפל בו. למהנדס העיר ומחלקות חזות העיר יש סמכות לדרוש שיקום מבנה ובמקרים מסוימים מהנדסי ערים רשאים להכריז על מבנה כמסוכן ולדרוש את הפינוי וההריסה שלו על מנת להגן על שלום הדיירים והציבור.
מפרסומים בעיתונות עולה כי במקרי קריסת מבנים שקרו לאחרונה, חברות הביטוח ניסו להימנע מתשלום פיצוי לדיירים. הטענה שלהן היא שבעלי הנכס לא דאגו לתחזוקה שלו והדבר דומה לאדם שהשאיר את ביתו בלתי מוגן ולא נעול ולכן לא זכאי לפיצוי על גניבה.
שלושה כללי זהב בהארכת חיי מבני בטון (קיים) בבניה חדשה
האם ניתן למנוע מראש את הפגמים? האם ניתן לבנות מבני בטון עמידים יותר?
הנה שלושה כללי זהב לבניית מבנים בעלי אורך חיים גדול יותר:
הנה שלושה כללי זהב להארכת חיי מבנה:
- יציקות בטון בשיטות מתקדמות ובקרת ביצוע השלד וטיפול מונע כבר בשלבי הבניה
- איטום עומק של השלד שימוש במעכבי קורוזיה וגמר מבנה בחומרים 'נושמים'
- טיפול מידי בסדקים ופגמים בטיח או בחיפוי אבן למניעת התפתחות נזק עמוק
תהליכי הידרדרות מבנה בטון מתחילים כבר שנים אחדות לאחר בנייתו. המבנה אומנם נראה חדש, אך במקרים רבים מתרחשת חדירת לחות לעומק השלד וזו מתחילה את תהליכי הבליה. מומלץ במקרים של סביבת מבנה אגרסיבית (כדוגמת קרבה לים), לבצע טיפול מונע בשלד עוד בשלב הבנייה. תקנים בינלאומיים מגדירים קרבה לסביבה ימית במרחק של כ-1.5 ק"מ מקו החוף.
שבע הפעולות שיש לעשות על מנת לטפל בבעיות שלד בטון
בכל מקרה של הופעת סדקים באלמנט בטון, יש לפעול בהקדם על מנת לשקם את הבטון ולעצור את תהליך הקורוזיה, מרגע שהופיע סדק, נפיחות או סימנים אחרים המעידים על קורוזיה, פלדת הזיון חשופה, חמצן ומים נכנסים ותהליך הקורוזיה עלול להחמיר בקצב מואץ.
מניעת רטיבות בקרקע סביב יסודות, איטום גג וחיפוי 'קופינג' של קורות גג עליונות, הרחקת מים הניגרים על קיר (ע"י 'אף מים'). הרחקת מוצאי צינורות מי גשם.
רצוי להתייעץ עם מהנדס בניין שיוודא שהסדק אינו נובע בקריסה חלקית של אזור במנה שדורש חיזוק עמוק. המידה ויש סדקים מקומיים שנובעים מבלאי של השלד, יש לפנות לטיפול יסודי בהם לפי השלבים הבאים.
סיתות והסרת חלקים שניזוקו לעומק הקיר / עמוד – הסרת בטון רופף ושיוף פלדה חלודה. בשלב זה אם נראה בעין שהפלדה נשחקה כמעט לגמרי יש להתייעץ עם מהנדס בניין שינחה לגבי חיזוק. עמוד או קורה שאין בהם ברזל זיון עלולים לגרום לקריסת מבנה בעת רעידת אדמה.
מריחת חומר הגנה ויצירת שכבת "הקרבה" על מוטות הפלדה. שכבת מגן זו תמנע המשך היווצרות חלודה כך שגם אם מוט הפלדה נפגע עד כה הוא ימשיך לעשות את תפקידו לשנים רבות.
חומר מליטה מתאים למילוי במקום בטון שניזוק. יש להתייעץ עם ספק המערכת לגבי החומר בעל ההתחברות הנכונה לתשתית במבנה.
השם המקצועי של חומרים המשקמים את תכונות הבטון ו'מחזירים אותו לחיים' הוא אינהיביטור. יש למרוח אינהיביטור כזה שמתחבר כימית לבטון ובונה מחדש את הגבישים שהתבלו עם השנים.
כמובן שהציפוי כשלב אחרום מחזיר למבנה את המראה הנאה שלו אך יש לו תפקיד חשוב מאוד באיטום השטח ומניעת חדירת לחות ו/או שחרור לחות שכלואה בקיר. צבעים וטייחים מינראליים (בניגוד לחומרים אקריליים) יש תכונות עדיפות בכל מה שקשור למעבר לחות וגזים מהקיר החוצה ולכך יש חשיבות.
דוגמאות למקרים היכולים להוביל ליצירת תנאי רטיבות המעודדים קורוזיה:
למרות שיש גורמים נוספים לקורוזיה מבנית (מליחות באוויר, חדירת חומרים כימיים לבטון וכו'), ככלל, אם נצליח לשמור על סביבת שלד הבטון המזוין יבשה, נוכל למנוע הפתחות קורוזיה.
חדירת לחות יכולה להתרחש במגוון דרכים. אלו הנפוצות:
- איטום גגות לא תקין חושף את אלמנט התקרה ללחות. לעיתים, גם אם אין נזילות בתוך המבנה, יש חדירות קטנות מפגמים באיטום ישן ואלו מספיקות כדי ליצור סביבה לחה וקורוזיבית.
- ספי חלון קורות ומרפסות ללא "אף מים" מאפשרים בעת גשם לטיפות המים להישאר תלויות לאורך זמן בפינה וכך נספגת לחות באזור זה והטיח בו מתחיל להתפורר ולהיסדק.
- קורות גג חשופות ללא איטום וחיפוי (קופינג) מהוות מקום מועד להצטברות מים עומדים שיכולים לגרום לפגיעה באיטום וחדירת מים לשלד.
- יישום איטום או צבע לא נושם (אטום לאדי מים) על קיר יצור עלול לגרום לכליאת לחות בתוך אלמנט הבטון.
- טפטוף מי מזגן או מרזב על עמוד בטון יוצר סביבה לחה והתפתחות של אצות/עובש סבבי האזור לאורך שנים נקודה זו תהפוך לכשל שדרכו יחדרו מים לעמוד ויצרו קורוזיה.
- רטיבות בקרקע סביב יסודות המבנה – יש לדאוג שתהיה תעלה סביב המבנה שהינה מנוקזת היטב. למשל ע"י מילוי חצץ גדול מלא חללי אויר סביב קורות היסוד.
הערה: עבודות השיקום של אלמנטים קונסטרוקטיביים חייבות להיות מלוות במהנדס בניין שיאשר את מפרט הקבלן וייתן הנחיות לביצוע לכל פרויקט ספציפי. סקירה זו מדגישה עקרונות ובאה לסייע באמצעות דוגמא למערכת שיקום בטון ומוצרים הקיימים בשוק. בכל מקרה, יש להתייעץ במומחה עבור כל פרויקט ופרויקט לפני ביצוע עבודות השיקום בפועל ולא להסתמך על מפרט זה בלבד.
כמה עולה שיקום בטון למבנה
מהאמור עד כה ברור כי בכל מקרה ספציפי יש מגוון גדול מאוד של גורמים הקובעים את עלויות העבודה. העיקריים הם:
- דרגת הקורוזיה / סדיקה שעבר המבנה ומה עומק הטיפול שנדרש.
- הגישה לאיזור המטופל (עבודה בגובה, קרבה לכביש, מדרגות וכדומה).
- במקרה של שטח חזית גדול יש גם עלות לפיגומים.
- מה הגמר שנדרש לאחר הטיפול.
מחקר שבוצע מטעם אוניברסיטת מדינת משיגן בארה"ב ופורסם בשנת 2023, מצא כי העלות תועלת של שיקום מבנים גדולה ב 86% מאשר הקמת פרויקט חדש, ראה מחקר בקישור זה.
רגע של כימיה: למה קורית קורוזיה בבטון ואיך מטפלים בבטון פגום
באיור משמאל ניתן לראות קורוזיה מבנית במגדל מגורים. ניתן לראות שחלקי בטון השתחררו מאלמנט הבטון החשוף של המבנה. הדבר מהווה סכנה למשתמשים ברחוב, ומסיבה זו כלל המבנה כוסה ברשת. זו דוגמא לעלויות משמעותיות וסכנה לסביבה עקב קורוזיה מבנית במבנה גבוה במרכז הארץ, דבר הדורש טיפול יקר ביותר.
למה הפלדה ניזוקה? ומה התהליך שמתרחש? איך משמרים את הפלדה ועוצרים את המשך הקורוזיה? מה זה סביבה חומצית ותהליך הקרבונציה?
בעת יציקת אלמנט בטון, כלל מוטות הפלדה עטופים ומכוסים בטון (כאשר היציקה תקינה ויש עובי כיסוי בטון מספק מעל פלדת הזיון). הבטון, הוא חומר בעל סביבה בסיסית (PH מעל 11). סביבה זו, יחד עם החומרים בבטון, מייצרת קרום הגנה טבעי על מוטות הפלדה, קרום זה מכונה "קרום הפסיבציה". כל עוד הקרום קיים והסביבה בסיסית, הפלדה מוגנת. לצורך העניין, באלמנט שלא עבר קורוזיה, גם אם נשבור את הבטון בעוד שנים, נמצא מוט ברזל שהשתמר כאילו היה חדש, ללא חלודה כלל.
אולם, הבעייה מתחילה כאשר הסביבה מפסיקה להיות בסיסית ומתפתחים תנאים להיצוורות חלודה (קורוזיה) במוטות הפלדה. מרגע יציקת אלמנט בטון, מתחיל תהליך המכונה "קרבונציה". בתהליך זה פחמן דו חמצני חודר מהאוויר לתוך החומר הצמנטי (אל הבטון), יוצר ריאקציה כימית שגורמת לאיבוד סידן בבטון והתפתחות סביבה פחות בסיסית (PH נמוך מ- 10). בסביבה כזו, פלדת הזיון מאבדת את שכבת ההגנה שלה (קרום הפסיבציה), בנוכחות מים ותנאים מתאימים לקורוזיה, מתפתחת בפלדה קורוזיה (חלודה) במהירות. כאמור, מוט פלדה חלוד מגדיל את נפחו פי 8! ומשום כך הוא מבקע את הבטון שמעליו, יוצר סדיקה בבטון ובטיח. משלב זה מתחילה חדירת מים מואצת לשלד שרק מאיצה עוד את תהליך הקורוזיה וגורמת להחלשת המבנה עד כדי הרס אלמנט הבטון ואף קריסת שלד המבנה.
