5 kritiske årsager til revner i beton
Revnedannelse i beton påvirker ikke kun bygningernes udseende, men også sikkerheden i deres struktur og levetid. Dette fænomen er forårsaget af 5 kritiske årsager, herunder tørringskrympning, selvkrympning, plastisk krympning, termisk krympning og autogen (kemisk) krympning.
1. Tørringskrympning forårsaget af vandtab
Tørringskrympning sker for det meste, når vandet i betonens kapillar- eller gelporer går tabt i et umættet luftmiljø. Højtydende beton er mindre tilbøjelig til at tørre sammenlignet med almindelig beton på grund af dens lave porøsitet. Den kumulative effekt af tørringskrympning får dog en alvorlig effekt i massebeton. Vandtabet i beton er som i menneskekroppen, hvilket vil medføre ændringer i den indre struktur. Når spændingen, der genereres af disse ændringer, bliver større end betonens trækstyrke, kan der opstå revner.
2. Plastisk krympning under indledende hærdning
Plastisk svind findes i den plastiske fase før hærdning. Højtydende beton har et lavt vand/gel-forhold, mindre frit vand og fine mineralblandinger, der er mere følsomme over for vand, hvilket betyder, at de ikke bløder og mister vand hurtigt. Det gør højtydende beton mere tilbøjelig til at lide af plastisk svind. Betonen mister vand på overfladen, før den hærder helt, mens den forbliver i en stabil plastisk tilstand på indersiden. En sådan forskel skaber en trækspænding på overfladen. Når spændingen vokser til mere end trækspændingen, opstår der revner. Selv om de er ganske tynde, er de mange og tæt fordelt på betonens overflade.
3. Selvkrympning - ændringer i luftfugtigheden har skylden
Selvsvind refererer til, når fugtigheden falder i betonens lukkede indre struktur sammen med cementhydratiseringen. Et sådant fænomen resulterer i umættet vand i porerne. Det skaber et undertryk og udløser selvkrympning af betonen. På grund af det lave vand/gel-forhold kan højtydende beton have højere styrke i den tidlige fase og hurtigere tab af vand. Poresystemets relative fugtighed går under 80 procent. I mellemtiden stopper den tætte struktur i højtydende beton fugt udefra og forværrer dermed selvkrympningen.
4. Termisk krympning - Skader fra termisk udvidelse
Betonprojekter med store mængder, som kræver stor styrke, kræver meget mere cement. Det giver mere hydratiseringsvarme og opvarmer systemet hurtigere til omkring 35 til 40 °C. Oven i den indledende temperatur kan den højeste temperatur endda overstige 70 til 80 °C. Beton har egenskaber som termisk udvidelse og kold sammentrækning og en CTE (termisk udvidelseskoefficient) på 10×10-6/℃. Når temperaturen falder med 20 til 25 °C, kan vi beregne koldkrympningen til ca. (2 - 2,5)×10-4, mens betonens ultimative trækværdi kun er 1 - 1,5×10-4. Så spændingen forårsaget af koldkrympning kan let overstige betonens trækstyrke. Derfor opstår der revner, som strækker sig fra overfladen til det indre af betonen og påvirker dens struktur alvorligt.
5. Autogen krympning - bivirkning af hydrering
Autogent svind kaldes også kemisk svind. Under cementhydratiseringen falder det absolutte volumen af cement-vand-systemet og danner mange porer. Hydreringen kan dog være begrænset i højtydende beton på grund af det lavere vand/gel-forhold og ekstra fine mineralblandinger. Så det kemiske svind vil være mindre end i almindelig beton. Det er bemærkelsesværdigt, at de revner, der dannes af autogent svind, stadig har indflydelse på betonens mikroskopiske struktur. Kombineret med andre faktorer kan det også være en udløsende faktor for revner.
Ud over de ovennævnte faktorer er en anden hovedårsag til betonrevnedannelse temperaturkontraktionsspænding. Spændingen skyldes temperatursvingninger og krympning, der sker, når den store mængde cement, der bruges i massebeton, frigiver hydratiseringsvarme.
Forebyggelse og kontrol - Sådan bekæmper du revner i beton
1. Optimer betonens blandingsforhold
- Cement
- Prioriter lav- og mellemvarm cement for at reducere hydratiseringsvarmen.
- Begræns mængden af cement, mens betonens styrke og ydeevne bevares, og temperaturstigningen reduceres.
- Aggregater
- Vælg tilslag af høj kvalitet med moderat partikelstørrelse.
- Brug mere tilslag og mindre cementmørtel for at reducere betonsvind. For eksempel kan velgraderede tilslagsmaterialer og medium sand effektivt øge betonens massefylde.
- NOVASTAR Polycarboxylat superplastificeringsmiddel (PCE) er et højtydende vandreducerende middel og er meget opløseligt i vand. Det kan forbedre betonflowet og reducere mængden af cement uden at øge vandforbruget. En lav dosis af dette vandreducerende middel kan give betonen en god flydeevne. Også indholdet af kloridioner og alkali i Polycarboxylat superplastificeringsmiddel (PCE) er ret lav, hvilket gør beton mere holdbar.
2. Forbedre byggeprocessen
- Støb cementen i lag eller sektioner for at kontrollere lagtykkelsen og støbehastigheden. Dette er for at hjælpe varmen inde i betonen med at blive jævnt fordelt og undgå termisk stress eller temperaturgradienter.
- Komprimer betonen for at sikre en ideel tæthed og dermed forhindre, at betonen revner.
- Dæk fugtisolerende materiale til, f.eks. en plastfilm, efter støbning af betonen for at reducere fordampning og revnedannelse.
- Kontrollér temperaturen i og uden for betonen ved at sprøjte vand på overfladen. Det kan styre betonens temperatur og mindske den termiske belastning.
