5 svarbiausios betono įtrūkimų priežastys
Betono įtrūkimai turi įtakos ne tik pastatų išvaizdai, bet ir jų konstrukcijos saugumui bei eksploatavimo trukmei. Šį reiškinį lemia penkios svarbiausios priežastys: džiūvimo susitraukimas, savaiminis susitraukimas, plastinis susitraukimas, terminis susitraukimas ir autogeninis (cheminis) susitraukimas.
1. Džiūvimo susitraukimas dėl vandens praradimo
Džiūvimo susitraukimas dažniausiai vyksta, kai betono kapiliarinėse arba gelio porose esantis vanduo prarandamas nesočioje oro aplinkoje. Aukštos kokybės betonas dėl mažo porėtumo džiūsta rečiau, palyginti su paprastu betonu. Tačiau masiniame betone suminis džiūvimo susitraukimo poveikis įgauna tam tikrą rimtą galią. Vandens nuostoliai betone yra panašūs į vandens nuostolius žmogaus organizme, dėl kurių pasikeičia vidinė struktūra. Kai šių pokyčių sukeltas įtempis viršija betono tempimo stiprį, gali atsirasti įtrūkimų.
2. Plastinis susitraukimas pradinio kietėjimo metu
Plastinis susitraukimas pasireiškia plastinėje stadijoje prieš sukietėjimą. Aukštos kokybės betonui būdingas mažas vandens ir gelio santykis, mažiau laisvo vandens ir smulkios mineralinės priemaišos, kurios yra jautresnės vandeniui, t. y. jos nekraujuoja ir greitai praranda vandenį. Dėl šių priežasčių aukštos kokybės betonas dažniau patiria plastinį susitraukimą. Betonas praranda vandenį paviršiuje dar iki visiško sustingimo, o viduje išlieka stabilios plastinės būsenos. Dėl tokio skirtumo paviršiuje susidaro tempimo įtempiai. Kai įtempimas išauga iki didesnio nei tempimo įtempio, atsiranda įtrūkimų. Nors jie gana ploni, bet jų daug ir jie tankiai pasiskirsto betono paviršiuje.
3. Savaiminis susitraukimas - kalti drėgmės pokyčiai
Savaiminis susitraukimas reiškia, kad drėgmė uždaroje vidinėje betono struktūroje mažėja kartu su cemento hidratacija. Dėl tokio reiškinio porose atsiranda neįsotinto vandens. Dėl to susidaro neigiamas slėgis ir prasideda betono savaiminis susitraukimas. Dėl mažo vandens ir gelio santykio aukštos kokybės betonas gali pasižymėti didesniu stiprumu ankstyvojoje stadijoje ir greitesniu vandens netekimu. Santykinė porų sistemos drėgmė neviršija 80 proc. Tuo tarpu tanki aukštos kokybės betono struktūra stabdo drėgmės patekimą iš išorės ir taip didina savaiminį susitraukimą.
4. Šiluminis susitraukimas - žala dėl šiluminio plėtimosi
Didelės apimties betono projektams, kuriems keliami dideli stiprumo reikalavimai, reikia daug daugiau cemento. Dėl to atsiranda daugiau hidratacijos šilumos ir sistema greičiau įkaista iki maždaug 35-40 ℃. Be pradinės temperatūros, aukščiausia temperatūra gali viršyti 70-80 ℃. Betonas pasižymi šiluminio plėtimosi ir šaltojo susitraukimo savybėmis, o CTE (šiluminio plėtimosi koeficientas) yra 10×10-6/℃. Temperatūrai nukritus 20-25 ℃, galime apskaičiuoti, kad šaltasis susitraukimas yra maždaug (2-2,5)×10-4, o betono ribinė tempimo vertė yra tik 1-1,5×10-4. Taigi dėl šaltojo susitraukimo atsiradę įtempiai gali lengvai viršyti betono tempimo stiprį. Dėl to atsiranda įtrūkimų, kurie nuo paviršiaus pereina į betono vidų ir smarkiai pažeidžia jo struktūrą.
5. Autogeninis susitraukimas - šalutinis hidratacijos poveikis
Autogeninis susitraukimas dar vadinamas cheminiu susitraukimu. Cementui hidratuojantis, absoliutus cemento ir vandens sistemos tūris sumažėja ir susidaro daug porų. Tačiau didelio efektyvumo betone hidratacija gali būti ribota dėl mažesnio vandens ir gelio santykio bei papildomų smulkių mineralinių priemaišų. Taigi, cheminis susitraukimas būtų mažesnis nei įprastame betone. Pastebėtina, kad dėl autogeninio susitraukimo susidarę įtrūkimai vis tiek turi įtakos mikroskopinei betono struktūrai. Kartu su kitais veiksniais tai taip pat gali būti įtrūkimų atsiradimo priežastis.
Be pirmiau minėtų veiksnių, dar viena pagrindinė betono įtrūkimų priežastis yra temperatūros susitraukimo įtempiai. Šį įtempį sukelia temperatūros svyravimai ir susitraukimas, atsirandantis, kai didelis masiniame betone naudojamo cemento kiekis išskiria hidratacijos šilumą.
Prevencija ir kontrolė - kaip kovoti su betono įtrūkimais
1. Betono mišinio santykio optimizavimas
- Cementas
- Pirmenybę teikite mažo ir vidutinio kaitrumo cementui, kad sumažintumėte hidratacijos šilumą.
- Ribojamas cemento kiekis, išlaikant betono stiprumą ir eksploatacines savybes, mažinant temperatūros kilimą.
- Agregatai
- Pasirinkite aukštos kokybės vidutinio dydžio dalelių užpildą.
- Kad sumažintumėte betono susitraukimą, naudokite daugiau užpildų ir mažiau cementinio skiedinio. Pavyzdžiui, gerai išrūšiuoti užpildai ir vidutinio sunkumo smėlis gali veiksmingai padidinti betono tankį.
- NOVASTAR Polikarboksilato superplastifikatorius (PCE) yra labai veiksminga vandenį mažinanti medžiaga, gerai tirpstanti vandenyje. Jis gali pagerinti betono tekėjimą ir sumažinti cemento kiekį nedidindamas vandens sąnaudų. Nedidelė šio vandens reduktoriaus dozė gali užtikrinti gerą betono skystumą. Be to, chlorido jonų ir šarmų kiekis Polikarboksilato superplastifikatorius (PCE) yra gana mažas, todėl betonas yra patvaresnis.
2. Statybos proceso tobulinimas
- Cementą pilkite sluoksniais arba dalimis, kad galėtumėte kontroliuoti sluoksnio storį ir pilstymo greitį. Taip siekiama padėti tolygiai paskirstyti šilumą betono viduje ir išvengti šiluminio įtempimo ar temperatūros gradiento.
- Sutankinkite betoną, kad užtikrintumėte idealų tankį ir išvengtumėte betono įtrūkimų.
- Užpylus betoną, uždenkite drėgmę izoliuojančia medžiaga, pavyzdžiui, plastikine plėvele, kad sumažintumėte garavimą ir įtrūkimų atsiradimą.
- Kontroliuokite temperatūrą betono viduje ir išorėje purkšdami ant paviršiaus vandenį. Taip galima kontroliuoti betono temperatūrą ir sumažinti šiluminę įtampą.
