5 kritiske årsaker til sprekkdannelser i betong
Sprekkdannelser i betongen påvirker ikke bare bygningens utseende, men også konstruksjonens sikkerhet og levetid. Dette fenomenet skyldes fem kritiske årsaker, blant annet tørkekrymping, selvkrymping, plastisk krymping, termisk krymping og autogen (kjemisk) krymping.
1. Krymping ved tørking forårsaket av vanntap
Tørrkrymping skjer for det meste når vannet i betongens kapillær- eller gelporer går tapt i et umettet luftmiljø. Det er mindre sannsynlig at høyytelsesbetong tørker sammenlignet med vanlig betong på grunn av den lave porøsiteten. Den kumulative effekten av tørkekrymping får imidlertid stor betydning i massebetong. Vanntapet i betong er som i menneskekroppen, noe som vil føre til endringer i den indre strukturen. Når spenningen som oppstår som følge av disse endringene overstiger betongens strekkfasthet, kan det oppstå sprekker.
2. Plastisk krymping under innledende herding
Plastisk krymping finnes i det plastiske stadiet før herding. Høyytelsesbetong har et lavt vann/gel-forhold, mindre fritt vann og fine mineraltilsetninger som er mer følsomme for vann, noe som betyr at de ikke blør og mister vann raskt. Dette gjør at høyytelsesbetong har større sannsynlighet for plastisk krymping. Betongen mister vann på overflaten før den stivner helt, mens den forblir i en stabil plastisk tilstand på innsiden. En slik forskjell skaper en strekkspenning på overflaten. Når spenningen vokser til mer enn strekkspenningen, oppstår det sprekker. Selv om de er ganske tynne, er de mange og tett fordelt på betongoverflaten.
3. Selvkrymping - endringer i luftfuktigheten har skylden
Selvkrymping oppstår når fuktigheten synker i betongens lukkede indre struktur i takt med at sementen hydratiserer. Et slikt fenomen resulterer i umettet vann i porene. Dette skaper undertrykk og utløser selvkrymping av betongen. På grunn av det lave vann/gel-forholdet kan høyytelsesbetong ha høyere styrke i den tidlige fasen og raskere tap av vann. Den relative fuktigheten i poresystemet går under 80 prosent. I mellomtiden stopper den tette strukturen til høyytelsesbetong fuktighet fra utsiden og forverrer dermed selvkrymping.
4. Termisk krymping - Skader som følge av termisk ekspansjon
Betongprosjekter med store volumer som krever høy styrke, krever mye mer sement. Dette gir mer hydratiseringsvarme og varmer systemet raskere opp til rundt 35 til 40 °C. På toppen av den opprinnelige temperaturen kan den høyeste temperaturen til og med overstige 70 til 80 °C. Betong har egenskaper for termisk ekspansjon og kald sammentrekning og en CTE (termisk ekspansjonskoeffisient) på 10×10-6/°C. Når temperaturen synker med 20 til 25 °C, kan vi beregne krympingen til ca. (2 - 2,5)×10-4, mens den ultimate strekkverdien til betong bare er 1 - 1,5 ×10-4. Så spenningen forårsaket av krymping kan lett overstige betongens strekkfasthet. Følgelig oppstår det sprekker som strekker seg fra overflaten og inn i betongen, noe som påvirker betongens struktur i alvorlig grad.
5. Autogen krymping - Bivirkning av hydrering
Autogen krymping kalles også kjemisk krymping. Under sementhydratiseringen reduseres det absolutte volumet av sement-vann-systemet, og det dannes mange porer. Hydratasjonen kan imidlertid være begrenset i høyytelsesbetong på grunn av det lavere vann/gel-forholdet og ekstra fine mineraltilsetninger. Dermed blir den kjemiske krympingen mindre enn i vanlig betong. Rissene som dannes på grunn av autogen krymping, har likevel innvirkning på betongens mikroskopiske struktur. Kombinert med andre faktorer kan det også være en utløsende faktor for sprekker.
I tillegg til faktorene ovenfor er en annen hovedårsak til sprekkdannelser i betong temperaturkontraksjonsspenninger. Spenningen skyldes temperatursvingninger og krymping som oppstår når den store sementmengden som brukes i massebetong, avgir hydratiseringsvarme.
Forebygging og kontroll - Hvordan bekjempe sprekkdannelser i betong
1. Optimaliser blandingsforholdet i betongen
- Sement
- Prioriter sement med lav og middels varme for å redusere hydratiseringsvarmen.
- Begrens sementmengden samtidig som betongens styrke og ytelse opprettholdes, og temperaturstigningen reduseres.
- Aggregater
- Velg tilslag av høy kvalitet med moderat kornstørrelse.
- Bruk mer tilslag og mindre sementmørtel for å redusere betongkrymping. For eksempel kan godt sortert tilslag og middels sand effektivt øke betongens tetthet.
- NOVASTAR Polykarboksylat-superplastifiseringsmiddel (PCE) er et vannreduserende middel med høy ytelse og er svært løselig i vann. Det kan forbedre betongflyten og redusere sementmengden uten å øke vannforbruket. En lav dosering av dette vannreduserende middelet kan gi god flyt i betongen. Også innholdet av kloridioner og alkali av Polykarboksylat-superplastifiseringsmiddel (PCE) er ganske lav, noe som gjør betongen mer holdbar.
2. Forbedre byggeprosessen
- Hell sementen lagvis eller seksjonsvis for å kontrollere lagtykkelsen og støpehastigheten. Dette bidrar til at varmen i betongen blir jevnt fordelt, slik at man unngår termisk stress eller temperaturgradienter.
- Komprimer betongen for å garantere en ideell tetthet og dermed forhindre sprekkdannelser i betongen.
- Dekk til fuktisolerende materiale, for eksempel en plastfilm, etter at betongen er støpt for å redusere fordampning og sprekkdannelser.
- Kontroller temperaturen i og utenfor betongen ved å spraye vann på overflaten. Dette kan kontrollere temperaturen i betongen og redusere den termiske belastningen.
