5 kritických dôvodov praskania betónu
Praskanie betónu ovplyvňuje nielen vzhľad budov, ale aj bezpečnosť ich konštrukcie a životnosť. Tento jav je spôsobený piatimi kritickými príčinami, medzi ktoré patrí zmrašťovanie vysychaním, samosmrašťovanie, plastické zmrašťovanie, tepelné zmrašťovanie a autogénne (chemické) zmrašťovanie.
1. Zmršťovanie pri sušení spôsobené stratou vody
K vysychaniu dochádza väčšinou vtedy, keď sa voda v kapilárnych alebo gélových póroch betónu stráca v prostredí nenasýteného vzduchu. Vysokohodnotný betón má v porovnaní s bežným betónom menšiu pravdepodobnosť vysychania v dôsledku svojej nízkej pórovitosti. Kumulatívny účinok zmrašťovania pri vysychaní však získava v masívnom betóne určitú vážnu silu. Strata vody v betóne je podobná ako v ľudskom tele, čo spôsobí zmeny vnútornej štruktúry. Keď sa napätie vyvolané týmito zmenami dostane nad pevnosť betónu v ťahu, môžu vzniknúť trhliny.
2. Zmršťovanie plastov počas počiatočného tvrdnutia
Plastické zmršťovanie sa vyskytuje v plastickej fáze pred vytvrdnutím. Vysokoúčinný betón sa vyznačuje nízkym pomerom vody ku gélu, menším množstvom voľnej vody a jemnými minerálnymi prímesami, ktoré sú citlivejšie na vodu, čo znamená, že nekvapkajú a rýchlo strácajú vodu. Vďaka týmto vlastnostiam je pravdepodobnejšie, že vysokoúčinný betón bude trpieť plastickým zmrašťovaním. Betón stráca vodu na svojom povrchu skôr, ako úplne stuhne, pričom vo vnútri zostáva v stabilnom plastickom stave. Takýto rozdiel vytvára na povrchu ťahové napätie. Akonáhle toto napätie narastie na viac ako ťahové napätie, vznikajú trhliny. Hoci sú pomerne tenké, sú početné a husto rozložené na povrchu betónu.
3. Zmršťovanie - na vine sú zmeny vlhkosti
O samosmršťovaní hovoríme vtedy, keď v uzavretej vnútornej štruktúre betónu klesá vlhkosť spolu s hydratáciou cementu. Výsledkom takéhoto javu je nenasýtená voda v póroch. V dôsledku toho vzniká podtlak a spúšťa samosmršťovanie betónu. Z dôvodu nízkeho pomeru vody a gélu by vysokoúčinný betón mohol zaznamenať vyššiu pevnosť v počiatočnej fáze a rýchlejší úbytok vody. Relatívna vlhkosť systému pórov klesá pod 80 percent. Hustá štruktúra vysokoúčinného betónu medzitým zastavuje prúdenie vlhkosti zvonku, a tým zhoršuje samosmršťovanie.
4. Tepelné zmrštenie - poškodenie spôsobené tepelnou rozťažnosťou
Veľkoobjemové betónové projekty náročné na pevnosť si vyžadujú oveľa viac cementu. To prináša viac hydratačného tepla a systém sa rýchlejšie zahrieva na približne 35 až 40 ℃. Okrem počiatočnej teploty môže najvyššia teplota prekročiť aj 70 až 80 ℃. Betón má vlastnosti tepelnej rozťažnosti a zmršťovania za studena a koeficient tepelnej rozťažnosti (CTE) 10×10-6/℃. Keď teplota klesne o 20 až 25 ℃, môžeme vypočítať zmrštenie za studena približne (2 - 2,5)×10-4, zatiaľ čo hodnota medze pevnosti betónu je len 1 - 1,5×10-4. Takže napätie spôsobené zmršťovaním za studena môže ľahko prekročiť pevnosť betónu v ťahu. V dôsledku toho sa objavujú trhliny, ktoré sa rozširujú z povrchu do vnútra betónu a vážne ovplyvňujú jeho štruktúru.
5. Autogénne zmršťovanie - vedľajší účinok hydratácie
Autogénne zmršťovanie sa nazýva aj chemické zmršťovanie. Počas hydratácie cementu sa absolútny objem systému cement - voda zmenšuje a vytvára množstvo pórov. Hydratácia však môže byť vo vysokoúčinnom betóne obmedzená vďaka nižšiemu pomeru vody k želatíne a dodatočným jemným minerálnym prímesiam. Chemické zmrašťovanie by teda bolo menšie ako v prípade bežného betónu. Je pozoruhodné, že trhliny vytvorené autogénnym zmrašťovaním majú stále vplyv na mikroskopickú štruktúru betónu. V kombinácii s inými faktormi môže byť tiež spúšťačom vzniku trhlín.
Okrem uvedených faktorov je ďalšou hlavnou príčinou vzniku trhlín v betóne teplotné kontrakčné napätie. Toto napätie je spôsobené kolísaním teploty a zmršťovaním, ku ktorému dochádza, keď veľký objem cementu použitý v masívnom betóne uvoľňuje hydratačné teplo.
Prevencia a kontrola - Ako bojovať proti praskaniu betónu
1. Optimalizácia pomeru betónovej zmesi
- Cement
- Uprednostnite cement s nízkou a strednou teplotou, aby ste znížili hydratačné teplo.
- Obmedzenie množstva cementu pri zachovaní pevnosti a vlastností betónu, zníženie nárastu teploty.
- Agregáty
- Vyberte si vysokokvalitné kamenivo so strednou veľkosťou častíc.
- Na zníženie zmršťovania betónu použite viac kameniva a menej cementovej malty. Napríklad dobre triedené kamenivo a stredne ťažký piesok by mohli účinne zvýšiť hustotu betónu.
- NOVASTAR Polykarboxylátový superplastifikátor (PCE) je vysokoúčinné činidlo na znižovanie obsahu vody a je dobre rozpustný vo vode. Môže zlepšiť tok betónu a znížiť množstvo cementu bez zvýšenia spotreby vody. Nízka dávka tohto reduktora vody by mohla priniesť dobrú tekutosť betónu. Taktiež obsah chloridových iónov a alkálií Polykarboxylátový superplastifikátor (PCE) je pomerne nízka, vďaka čomu je betón odolnejší.
2. Zlepšenie procesu výstavby
- Cement nalievajte po vrstvách alebo po častiach, aby ste mohli kontrolovať hrúbku vrstvy a rýchlosť liatia. To má pomôcť rovnomerne rozložiť teplo vo vnútri betónu a zabrániť tepelnému namáhaniu alebo teplotným gradientom.
- Zhutnite betón, aby ste zaručili ideálnu hustotu a zabránili tak vzniku trhlín v betóne.
- Po vyliatí betónu zakryte materiál izolujúci vlhkosť, napríklad plastovou fóliou, aby ste obmedzili odparovanie a vznik trhlín.
- Kontrolovať teplotu vo vnútri a mimo betónu rozprašovaním vody na povrch. Tým sa dá regulovať teplota betónu a znížiť tepelné namáhanie.
