5 ključnih razlogov za razpokanost betona
Razpokanost betona ne vpliva le na videz stavb, temveč tudi na varnost njihove strukture in življenjsko dobo. Ta pojav je posledica petih ključnih razlogov, med katerimi so krčenje pri sušenju, samokrčenje, plastično krčenje, toplotno krčenje in avtogeno (kemično) krčenje.
1. Krčenje pri sušenju zaradi izgube vode
Do krčenja pri sušenju večinoma pride, ko se voda v kapilarnih ali gelskih porah betona izgubi v nenasičenem zračnem okolju. Visokokakovostni beton se v primerjavi z navadnim betonom zaradi svoje majhne poroznosti manj pogosto suši. Vendar pa kumulativni učinek krčenja zaradi sušenja dobi v masivnem betonu nekaj resne moči. Izguba vode v betonu je podobna izgubi vode v človeškem telesu, kar povzroči spremembe v notranji strukturi. Ko napetost, ki nastane zaradi teh sprememb, preseže natezno trdnost betona, lahko nastanejo razpoke.
2. Krčenje plastike med začetnim strjevanjem
Plastično krčenje se pojavlja v plastični fazi pred strjevanjem. Visoko zmogljiv beton odlikujejo nizko razmerje med vodo in gelom, manj proste vode in fine mineralne primesi, ki so bolj občutljive na vodo, kar pomeni, da ne krvavijo in hitro izgubljajo vodo. Zaradi teh lastnosti je pri visoko zmogljivem betonu večja verjetnost plastičnega krčenja. Beton izgubi vodo na površini, še preden se popolnoma strdi, v notranjosti pa ostane v stabilnem plastičnem stanju. Takšna razlika povzroči natezno napetost na površini. Ko napetost preseže natezno napetost, se pojavijo razpoke. Čeprav so precej tanke, so številne in gosto razporejene na površini betona.
3. Samokrčenje - krive so spremembe vlažnosti
Samokrčenje se zgodi, ko se v zaprti notranji strukturi betona skupaj s hidratacijo cementa zmanjša vlažnost. Posledica tega pojava je nenasičena voda v porah. Posledično se ustvari podtlak in sproži samokrčenje betona. Zaradi nizkega razmerja med vodo in gelom lahko visoko zmogljiv beton v zgodnji fazi doseže večjo trdnost in hitrejšo izgubo vode. Relativna vlažnost v sistemu por je manjša od 80 odstotkov. Hkrati gosta struktura visoko zmogljivega betona zaustavlja vlago od zunaj in s tem povečuje samoskrčenje.
4. Toplotno krčenje - poškodbe zaradi toplotnega raztezanja
Pri velikih betonskih projektih, ki zahtevajo veliko trdnost, je potrebno veliko več cementa. To prinaša več hidratacijske toplote in hitreje segreje sistem na približno 35 do 40 ℃. Poleg začetne temperature lahko najvišja temperatura preseže tudi 70 do 80 ℃. Beton ima lastnosti toplotnega raztezanja in hladnega krčenja ter koeficient toplotnega raztezanja (CTE) 10×10-6/℃. Ko se temperatura zniža za 20 do 25 ℃, lahko izračunamo, da je hladno krčenje približno (2 - 2,5)×10-4, medtem ko je natezna vrednost betona le 1 - 1,5 ×10-4. Tako lahko napetost, ki jo povzroči hladno krčenje, zlahka preseže natezno trdnost betona. Posledično se pojavijo razpoke, ki se širijo od površine do notranjosti betona in resno vplivajo na njegovo strukturo.
5. Avtogeno krčenje - stranski učinek hidratacije
Avtogeno krčenje se imenuje tudi kemično krčenje. Med hidratacijo cementa se absolutna prostornina sistema cement-voda zmanjša in tvori številne pore. Vendar je lahko hidratacija pri visoko zmogljivem betonu omejena zaradi nižjega razmerja med vodo in gelom ter dodatnih drobnih mineralnih primesi. Zato je kemično krčenje manjše kot pri običajnem betonu. Razpoke, ki nastanejo zaradi avtohtonega krčenja, še vedno vplivajo na mikroskopsko strukturo betona. V kombinaciji z drugimi dejavniki je lahko tudi povod za nastanek razpok.
Poleg zgornjih dejavnikov je glavni razlog za nastanek razpok v betonu tudi temperaturna kontrakcijska napetost. Ta napetost je posledica temperaturnih nihanj in krčenja, do katerega pride, ko velika količina cementa, uporabljenega v masivnem betonu, sprošča hidratacijsko toploto.
Preprečevanje in nadzor - Kako se boriti proti razpokam v betonu
1. Optimizacija razmerja betonske mešanice
- Cement
- Da bi zmanjšali hidratacijsko toploto, dajte prednost cementu z nizko in srednjo temperaturo.
- Omejite količino cementa, hkrati pa ohranite trdnost in zmogljivost betona ter zmanjšajte dvig temperature.
- Agregati
- Izberite visokokakovostni agregat z zmerno velikostjo delcev.
- Uporabite več agregata in manj cementne malte, da zmanjšate krčenje betona. Na primer, z dobro sortiranimi agregati in srednje debelim peskom lahko učinkovito povečate gostoto betona.
- NOVASTAR Polikarboksilatni superplastifikator (PCE) je zelo učinkovito sredstvo za zmanjševanje količine vode in je dobro topen v vodi. Izboljša pretočnost betona in zmanjša količino cementa, ne da bi povečal porabo vode. Z majhnim odmerkom tega sredstva za zmanjševanje količine vode lahko dosežemo dobro tekočnost betona. Tudi vsebnost kloridnih ionov in alkalij Polikarboksilatni superplastifikator (PCE) je precej nizka, zaradi česar je beton trajnejši.
2. Izboljšanje procesa gradnje
- Cement vlivajte po plasteh ali odsekih, da nadzorujete debelino plasti in hitrost vlivanja. Tako se toplota v betonu enakomerno porazdeli in prepreči toplotna obremenitev ali temperaturni gradient.
- Zgoščajte beton, da zagotovite idealno gostoto in tako preprečite nastanek razpok v betonu.
- Po betoniranju pokrijte material za izolacijo vlage, na primer plastično folijo, da zmanjšate izhlapevanje in nastanek razpok.
- Z razprševanjem vode po površini betona uravnavajte temperaturo znotraj in zunaj betona. S tem lahko nadzorujete temperaturo betona in zmanjšate toplotno obremenitev.
