5 kritických příčin praskání betonu
Praskliny v betonu ovlivňují nejen vzhled budov, ale také bezpečnost jejich konstrukce a životnost. Tento jev je způsoben pěti kritickými příčinami, mezi něž patří smršťování vysycháním, samosmršťování, plastické smršťování, tepelné smršťování a autogenní (chemické) smršťování.
1. Smršťování při sušení způsobené ztrátou vody
Ke smršťování při vysychání dochází většinou při ztrátě vody v kapilárních nebo gelových pórech betonu v prostředí nenasyceného vzduchu. Vysokohodnotný beton má ve srovnání s běžným betonem menší pravděpodobnost vysychání díky své nízké pórovitosti. Kumulativní účinek vysychajícího smršťování však získává v masovém betonu určitou vážnou sílu. Úbytek vody v betonu je podobný úbytku vody v lidském těle, což způsobí změny vnitřní struktury. Když se napětí vyvolané těmito změnami dostane nad pevnost betonu v tahu, mohou vzniknout trhliny.
2. Smršťování plastů během počátečního tvrdnutí
Plastické smršťování se vyskytuje ve fázi plastu před vytvrzením. Vysoce výkonný beton se vyznačuje nízkým poměrem vody k želíru, menším množstvím volné vody a jemnými minerálními příměsemi, které jsou citlivější na vodu, což znamená, že nekrvácejí a rychle ztrácejí vodu. Díky těmto vlastnostem je u vysoce výkonného betonu vyšší pravděpodobnost plastického smrštění. Beton ztrácí vodu na svém povrchu dříve, než zcela ztuhne, a uvnitř zůstává ve stabilním plastickém stavu. Takový rozdíl vytváří na povrchu tahové napětí. Jakmile toto napětí vzroste na více než tahové napětí, dochází k trhlinám. Ačkoli jsou poměrně tenké, jsou četné a hustě rozmístěné na povrchu betonu.
3. Smršťování - na vině jsou změny vlhkosti
O samosmršťování hovoříme tehdy, když v uzavřené vnitřní struktuře betonu klesá vlhkost spolu s hydratací cementu. Výsledkem tohoto jevu je nenasycená voda v pórech. V důsledku toho vzniká podtlak a vyvolává samomrznutí betonu. Vzhledem k nízkému poměru vody k želíru by se u vysokohodnotného betonu mohla projevit vyšší pevnost v počáteční fázi a rychlejší úbytek vody. Relativní vlhkost pórového systému klesá pod 80 %. Hustá struktura vysokohodnotného betonu mezitím zastavuje vlhkost zvenčí, a tím zhoršuje samosmršťování.
4. Tepelné smršťování - poškození způsobené tepelnou roztažností
Velkoobjemové betonové projekty náročné na pevnost vyžadují mnohem více cementu. To přináší více hydratačního tepla a systém se rychleji zahřívá na přibližně 35 až 40 ℃. Kromě počáteční teploty může nejvyšší teplota přesáhnout i 70 až 80 ℃. Beton má vlastnosti tepelné roztažnosti a smršťování za studena a koeficient tepelné roztažnosti (CTE) 10×10-6/℃. Při poklesu teploty o 20 až 25 ℃ můžeme vypočítat smrštění za studena přibližně (2 - 2,5)×10-4, zatímco hodnota meze pevnosti betonu je pouze 1 - 1,5×10-4. Napětí způsobené smršťováním za studena tedy může snadno překročit pevnost betonu v tahu. V důsledku toho se objevují trhliny, které se rozšiřují z povrchu do nitra betonu a vážně ovlivňují jeho strukturu.
5. Autogenní smršťování - vedlejší účinek hydratace
Autogenní smršťování se také nazývá chemické smršťování. Během hydratace cementu se absolutní objem systému cement-voda zmenšuje a vytváří se mnoho pórů. Hydratace však může být u vysokohodnotného betonu omezena díky nižšímu poměru vody k želíru a dodatečným jemným minerálním příměsím. Chemické smrštění by tedy bylo menší než u běžného betonu. Je pozoruhodné, že trhliny vzniklé autogenním smršťováním mají stále dopad na mikroskopickou strukturu betonu. V kombinaci s dalšími faktory může být také spouštěčem vzniku trhlin.
Kromě výše uvedených faktorů je další hlavní příčinou vzniku trhlin v betonu teplotní smršťovací napětí. Toto napětí je způsobeno kolísáním teploty a smršťováním, ke kterému dochází, když velký objem cementu použitý v masovém betonu uvolňuje hydratační teplo.
Prevence a kontrola - Jak bojovat proti praskání betonu
1. Optimalizace poměru betonové směsi
- Cement
- Upřednostněte cement s nízkou a střední teplotou, abyste snížili hydratační teplo.
- Omezení množství cementu při zachování pevnosti a vlastností betonu, snížení nárůstu teploty.
- Agregáty
- Zvolte vysoce kvalitní kamenivo se střední velikostí částic.
- Pro snížení smršťování betonu použijte více kameniva a méně cementové malty. Například dobře vytříděné kamenivo a středně hrubý písek by mohly účinně zvýšit hustotu betonu.
- NOVASTAR Polykarboxylátový superplastifikátor (PCE) je vysoce účinný prostředek k redukci vody a je dobře rozpustný ve vodě. Dokáže zlepšit tekutost betonu a snížit množství cementu bez zvýšení spotřeby vody. Nízké dávkování tohoto reduktoru vody může přinést dobrou tekutost betonu. Rovněž obsah chloridových iontů a alkálií Polykarboxylátový superplastifikátor (PCE) je poměrně nízká, takže beton je odolnější.
2. Zlepšení procesu výstavby
- Pro kontrolu tloušťky vrstvy a rychlosti lití nalévejte cement po vrstvách nebo úsecích. To má napomoci rovnoměrnému rozložení tepla uvnitř betonu a zabránit tepelnému namáhání nebo teplotním gradientům.
- Zhutněte beton, abyste zajistili ideální hustotu a zabránili tak praskání betonu.
- Po vylití betonu zakryjte izolační materiál proti vlhkosti, například plastovou fólií, abyste omezili odpařování a praskání.
- Teplotu uvnitř i vně betonu regulujte rozprašováním vody na povrch. Tím lze regulovat teplotu betonu a snížit tepelné namáhání.
