5 основних причин розтріскування бетону
Розтріскування бетону впливає не лише на зовнішній вигляд будівель, але й на безпеку їхньої конструкції та термін експлуатації. Це явище спричинене 5 основними причинами, серед яких усадка при висиханні, самоусадка, пластична усадка, термічна усадка та автогенна (хімічна) усадка.
1. Усадка при висиханні, спричинена втратою води
Усадка при висиханні здебільшого відбувається, коли вода в капілярних або гелевих порах бетону втрачається в ненасиченому повітряному середовищі. Високоефективний бетон менш схильний до висихання порівняно зі звичайним бетоном через його низьку пористість. Однак кумулятивний ефект усадки при висиханні набуває серйозної сили в масовому бетоні. Втрата води в бетоні подібна до втрати води в людському тілі, що спричиняє зміни у внутрішній структурі. Коли напруження, спричинене цими змінами, перевищить межу міцності бетону, можуть з'явитися тріщини.
2. Пластична усадка під час початкового затвердіння
Пластичну усадку можна виявити на стадії пластичного стану перед затвердінням. Високоефективний бетон має низьке співвідношення води до гелю, менше вільної води та дрібні мінеральні домішки, які є більш чутливими до води, що означає, що вони не кровоточать і швидко втрачають воду. Це робить високоміцний бетон більш схильним до пластичної усадки. Бетон втрачає воду на поверхні ще до того, як повністю схопиться, залишаючись у стабільному пластичному стані всередині. Така різниця створює розтягуюче напруження на поверхні. Як тільки напруга зростає до рівня, що перевищує межу міцності, з'являються тріщини. Хоча вони досить тонкі, вони численні і щільно розподілені на поверхні бетону.
3. Самоусадка - винна зміна вологості
Самоусадка - це коли вологість зменшується в закритій внутрішній структурі бетону разом з гідратацією цементу. Таке явище призводить до того, що в порах з'являється ненасичена вода. Як наслідок, вона створює негативний тиск і запускає самоусадку бетону. Завдяки низькому співвідношенню води до гелю, високоефективний бетон може мати вищу міцність на ранній стадії і швидше втрачати воду. Відносна вологість порової системи опускається нижче 80 відсотків. Тим часом, щільна структура високоміцного бетону не пропускає вологу ззовні і, таким чином, посилює самоусадку.
4. Теплова усадка - пошкодження від теплового розширення
Для великих об'ємів бетону, які вимагають високої міцності, потрібно набагато більше цементу. Це призводить до більшої теплоти гідратації і швидше нагріває систему до 35-40°C. На додаток до початкової температури, найвища температура може навіть перевищувати 70-80 ℃. Бетон має властивості теплового розширення і холодного стиснення і має коефіцієнт теплового розширення (CTE) 10×10-6/℃. Коли температура падає на 20-25 ℃, ми можемо розрахувати холодну усадку близько (2 - 2,5)×10-4, тоді як межа міцності бетону становить лише 1 - 1,5×10-4. Отже, напруження, викликане холодною усадкою, може легко перевищити межу міцності бетону на розрив. Як наслідок, з'являються тріщини, які поширюються з поверхні вглиб бетону, серйозно впливаючи на його структуру.
5. Автогенна усадка - побічний ефект гідратації
Автогенну усадку також називають хімічною усадкою. Під час гідратації цементу абсолютний об'єм системи цемент-вода зменшується і утворюється багато пор. Однак гідратація може бути обмежена у високоефективних бетонах завдяки нижчому співвідношенню води до гелю та додатковим дрібнодисперсним мінеральним домішкам. Отже, хімічна усадка буде меншою, ніж у звичайного бетону. Помітно, що тріщини, які утворюються внаслідок автогенної усадки, все ще впливають на мікроскопічну структуру бетону. У поєднанні з іншими факторами це також може стати причиною появи тріщин.
На додаток до вищезазначених факторів, ще однією основною причиною розтріскування бетону є температурний стрес стиснення. Напруга спричинена коливанням температури та усадкою, що відбувається, коли великий об'єм цементу, який використовується в масовому бетоні, виділяє теплоту гідратації.
Профілактика та контроль - як боротися з розтріскуванням бетону
1. Оптимізуйте співвідношення бетонної суміші
- Цемент
- Надавайте перевагу цементу з низьким та середнім ступенем нагрівання, щоб зменшити теплоту гідратації.
- Обмежте кількість цементу, зберігаючи міцність і експлуатаційні характеристики бетону, зменшуючи підвищення температури.
- Агрегати
- Обирайте якісний заповнювач з помірним розміром частинок.
- Використовуйте більше заповнювачів і менше цементного розчину, щоб зменшити усадку бетону. Наприклад, добре відсортовані заповнювачі та пісок середньої фракції можуть ефективно збільшити щільність бетону.
- NOVASTAR Полікарбоксилатний суперпластифікатор (PCE) є високоефективним водоредукуючим агентом і добре розчиняється у воді. Він може покращити текучість бетону та зменшити кількість цементу без збільшення споживання води. Низька доза цього водовідновлювача може забезпечити хорошу текучість бетону. Крім того, вміст хлорид-іонів і лугу в Полікарбоксилатний суперпластифікатор (PCE) досить низький, що робить бетон більш довговічним.
2. Покращити процес будівництва
- Заливайте цемент шарами або секціями, щоб контролювати товщину шару і швидкість заливки. Це допоможе рівномірно розподілити тепло всередині бетону та уникнути термічного напруження або температурних градієнтів.
- Ущільніть бетон, щоб гарантувати ідеальну щільність і, таким чином, запобігти розтріскуванню бетону.
- Після заливки бетону накрийте його вологоізоляційним матеріалом, наприклад, поліетиленовою плівкою, щоб зменшити випаровування і утворення тріщин.
- Контролюйте температуру всередині та зовні бетону, розпилюючи воду на поверхню. Це дозволяє контролювати температуру бетону та зменшити теплове навантаження.
