5 motive esențiale pentru fisurarea betonului
Fisurarea betonului afectează nu numai aspectul clădirilor, ci și siguranța structurii și durata de viață a acestora. Acest fenomen este cauzat de 5 motive critice, inclusiv contracția prin uscare, auto-retracția, contracția plastică, contracția termică și contracția autogenă (chimică).
1. Retractarea prin uscare cauzată de pierderea apei
Contracția de uscare are loc în principal atunci când apa din porii capilari sau gel ai betonului se pierde într-un mediu cu aer nesaturat. Betonul de înaltă performanță este mai puțin susceptibil de a se usca în comparație cu betonul obișnuit datorită porozității sale reduse. Cu toate acestea, efectul cumulativ al contracției prin uscare capătă o anumită putere serioasă în betonul de masă. Pierderea de apă în beton este asemănătoare cu cea din corpul uman, ceea ce va provoca modificări ale structurii interne. Atunci când tensiunea generată de aceste modificări depășește rezistența la tracțiune a betonului, pot apărea fisuri.
2. Contracția plastică în timpul întăririi inițiale
Contracția plastică poate fi întâlnită în stadiul plastic înainte de întărire. Betonul de înaltă performanță are un raport apă-gel scăzut, mai puțină apă liberă și adaosuri minerale fine care sunt mai sensibile la apă, ceea ce înseamnă că nu sângerează și pierd apă rapid. Acestea fac ca betonul de înaltă performanță să aibă mai multe șanse de a suferi de contracție plastică. Betonul pierde apă la suprafață înainte de a se întări complet, rămânând în interior într-o stare plastică stabilă. O astfel de diferență creează o tensiune de tracțiune la suprafață. În momentul în care tensiunea crește mai mult decât tensiunea de tracțiune, apar fisuri. Deși destul de subțiri, acestea sunt numeroase și dens distribuite pe suprafața betonului.
3. Autoretracție - Modificările umidității sunt de vină
Auto-retragerea se referă la momentul în care umiditatea scade în structura internă închisă a betonului odată cu hidratarea cimentului. Un astfel de fenomen duce la apariția apei nesaturate în pori. Ca urmare, se creează o presiune negativă și se declanșează autoretracția betonului. Datorită raportului apă/gel scăzut, betonul de înaltă performanță ar putea avea o rezistență mai mare în stadiul inițial și o pierdere mai rapidă a apei. Umiditatea relativă a sistemului de pori scade sub 80 %. Între timp, structura densă a betonului de înaltă performanță oprește umezeala din exterior și agravează astfel auto-retracția.
4. Contracția termică - Deteriorarea cauzată de expansiunea termică
Proiectele de beton de volum mare care necesită rezistență necesită mult mai mult ciment. Acest lucru aduce mai multă căldură de hidratare și încălzește sistemul mai repede până la aproximativ 35-40 ℃. Pe lângă temperatura inițială, cea mai ridicată temperatură poate depăși chiar 70-80 ℃. Betonul are proprietăți de dilatare termică și contracție la rece și un CTE (coeficient de dilatare termică) de 10×10-6/℃. Atunci când temperatura scade cu 20 - 25 ℃, putem calcula contracția la rece de aproximativ (2 - 2,5)×10-4, în timp ce valoarea de tracțiune finală a betonului este de numai 1 - 1,5×10-4. Astfel, tensiunea cauzată de contracția la rece poate depăși cu ușurință rezistența la tracțiune a betonului. În consecință, apar fisuri care se extind de la suprafața la interiorul betonului, afectând grav structura acestuia.
5. Retracție autogenă - Efect secundar al hidratării
Contracția autogenă este denumită și contracție chimică. În timpul hidratării cimentului, volumul absolut al sistemului ciment-apă scade și formează mulți pori. Cu toate acestea, hidratarea poate fi limitată în cazul betonului de înaltă performanță datorită raportului apă/gel mai scăzut și a adaosurilor suplimentare de minerale fine. Astfel, contracția chimică ar fi mai mică decât în cazul betonului obișnuit. Se observă că fisurile formate în urma contracției autogene au în continuare un impact asupra structurii microscopice a betonului. Combinat cu alți factori, acesta poate fi, de asemenea, un factor declanșator al fisurilor.
În plus față de factorii de mai sus, un alt motiv principal pentru fisurarea betonului este stresul de contracție a temperaturii. Tensiunea este cauzată de fluctuația temperaturii și de contracția care are loc atunci când volumul mare de ciment utilizat în betonul de masă eliberează căldura de hidratare.
Prevenire și control - Cum să lupți împotriva fisurării betonului
1. Optimizarea raportului de amestecare a betonului
- Ciment
- Prioritizarea cimentului cu căldură mică și medie pentru a reduce căldura de hidratare.
- Limitarea cantității de ciment, păstrând în același timp rezistența și performanța betonului, reducând creșterea temperaturii.
- Agregate
- Alegeți agregate de înaltă calitate cu dimensiuni moderate ale particulelor.
- Utilizați mai multe agregate și mai puțin mortar de ciment pentru a reduce contracția betonului. De exemplu, agregatele bine calibrate și nisipul mediu ar putea crește în mod eficient densitatea betonului.
- NOVASTAR Superplastifiant policarboxilat (PCE) este un agent reducător de apă de înaltă performanță și este foarte solubil în apă. Acesta poate îmbunătăți curgerea betonului și poate reduce cantitatea de ciment fără a crește consumul de apă. O doză mică de acest reductor de apă ar putea aduce o bună fluiditate betonului. De asemenea, conținutul de ioni de clor și alcali din Superplastifiant policarboxilat (PCE) este destul de scăzută, făcând betonul mai durabil.
2. Îmbunătățirea procesului de construcție
- Turnați cimentul pe straturi sau secțiuni pentru a controla grosimea stratului și viteza de turnare. Acest lucru ajută la distribuirea uniformă a căldurii din beton și la evitarea stresului termic sau a gradienților de temperatură.
- Compactați betonul pentru a garanta o densitate ideală și pentru a preveni astfel fisurarea betonului.
- Acoperiți materialul de izolare a umidității, cum ar fi o folie de plastic, după turnarea betonului pentru a reduce evaporarea și fisurarea.
- Controlați temperatura din interiorul și exteriorul betonului prin pulverizarea de apă pe suprafață. Acest lucru poate controla temperatura betonului și poate reduce stresul termic.
