Возникновение трещин в бетонных и железобетонных конструкциях

Вопрос:

Почему возникают трещины в бетонных конструкциях (вертикальные) при снятии опалубки?

Ответ:

Трещины на поверхности бетонных конструкций могут образоваться по различным причинам.

Причины появление трещин:

- слишком высокая температура (характерно для помещений, в которых используют отопительные приборы);

- достаточно большой слой бетонируемой поверхности;

- отсутствие полипропиленовой фибры и пластификаторов в составе бетона.

Трещины также возникают при высыхании бетона, так как бетонная поверхность, теряя воду, сжимается.

Однако данный процесс контролировать очень сложно, особенно если работы проводятся не в помещении.

При проведении наружных работ, чтобы предотвратить слишком быстрое высыхание от воздействия солнечных лучей, рекомендуется накрывать полиэтиленовыми пленками выполненную забетонированную поверхность.

При низких температурах воздуха пользуются этой же рекомендацией.

Неплохим действенным методом, помогающим бороться с трещинами, является метод нарезания швов.

Нарезают швы по свежей бетонной поверхности, которые представляют собой своеобразные разделители на части этой поверхности.

Специалисты рекомендуют делать такую нарезку при нормальной температуре воздуха приблизительно через 12 часов после укладки бетона, через 24 часа - при пониженной температуре.

Отсюда видно, что сроки нарезки швов сокращаются, если температура воздуха высокая.

Глубина нарезанных швов должна составлять примерно 1/4-1/3 толщины бетонируемой поверхности.

Кроме этого нужно учитывать еще и расстояние между нарезанными швами, составлять оно должно от 200 до 300 сантиметров. Если площадь бетонирования велика, то нарезку швов выполняют квадратами.

Достаточно часто в бетонной поверхности, которая не успела набрать свою прочность, образуются трещины.

Эти усадочные трещины зачастую возникают, если на улице жаркая ветреная и к тому же сухая погода.

Если ожидается именно такая погода в период устройства бетонной поверхности, то имеет смысл применить специальный бетон с синтетическими добавками (синтетические добавки в виде волокон).

Процесс затирки и укладки бетонной поверхности желательно сопровождать смачиванием поверхности водой (это делается для замедления процесса высыхания).

Неконструктивные (структурные) трещины:

Термин "неконструктивные трещины" относится к трещинам в железобетонных элементах, для которых при их возникновении принятый коэффициент безопасности не снижается и не требуется усиление элементов с помощью дополнительной aрматуры или бетона.

Существует два типа трещин при пластической усадке.

Первые, наиболее распространенные, появляются в результате очень быстрого испарения влаги с открытой поверхности бетона, когда он находится еще в пластичном состоянии.

Обычно они называются поверхностными трещинами при пластической усадке.

Такие трещины на горизонтальной поверхности образуются вследствие быстрого испарения с нее влаги (высыхания).

Когда скорость испарения превышает скорость подъема воды к поверхности (известно как водоотделение), поверхность свежеуложенного бетона при пластической усадке растрескивается.

Скорость, с которой вода в бетонной смеси достигает поверхности, и общее количество воды зависят от многих факторов.

Факторы, которые имеют большое значение для рассматриваемого явления:

- зерновой состав, влагосодержание, водопоглощение и тип используемого заполнителя;

- общее содержание воды в смеси;

- расход цемента;

- толщина бетонной плиты;

- характеристики всех используемых добавок;

- достигаемая степень уплотнения и, следовательно, плотность бетона; важно также была ли увлажнена опалубка (или подстилающий слон раствора), на которую был уложен бетон.

Скорость испарения влаги с поверхности также зависит от ряда достаточно хорошо исследованных факторов:

- относительной влажности;

- температуры бетона;

- температуры окружающего воздуха;

- скорости ветра; степени воздействия солнца и ветра па поверхность плиты.

Поверхностные трещины при пластической усадке представляют собой волосные довольно прямые трещины длиной 50-750 мм.

Они часто располагаются перпендикулярно рабочей арматуре.

Иногда несколько трещин образуются параллельно друг другу на расстоянии 50-80 мм.

Трещины, как правило, неглубокие и редко проникают ниже верхней части защитного слоя бетона, хотя в неблагоприятных условиях они могут быть более глубокими и даже прорезать плиту насквозь.

Эти трещины обычно образуются в жаркую солнечную погоду или в сухие, очень ветреные дни.

Если растрескивание незначительно, трещины неглубокие и не приводят к разрушению поверхности плиты; в этом случае оно относительно безопасно.

Трещины следует заделать раствором на портландцементе и хорошо загладить щеткой.

Затем обработанную поверхность закрывают полиэтиленовой пленкой не менее чем на 48 ч, закрепив ее по краям планками и брусками.

Применение добавки для вовлечения в бетон 4,5±1,5% воздуха значительно уменьшает растрескивание от пластической усадки.

Всегда лучше предотвратить разрушение, чем исправлять его последствия.

Если бетон по окончании укладки хорошо укрыть пластмассовой пленкой и закрепить ее по периметру, то растрескивание поверхности свежеуложенного бетона при пластической усадке вряд ли возможно.

Второй тип трещин от пластической усадки возникает при оседании твердеющей бетонной смеси.

Причина появления таких трещин иная, чем поверхностных трещин от пластической усадки.

Такие трещины могут быть обусловлены двумя основными моментами.

Первый - сопротивление поверхности формы оседанию (уплотнению) пластичного батона под действием глубинных вибраторов и силы тяжести.

Сопротивление формы сдерживает это движение. Если смесь все же оседает, а твердение уже началось, весьма вероятно образование трещин, которые, как правило, повреждают поверхность бетона.

Они шире на поверхности и их глубина не более 20-25 мм.

Второй момент - более серьезный, потому что трещины часто достигают арматуры.

Они могут быть шире внутри, чем на поверхности, бетона, и связаны с образованием раковин.

Трещины вызываются тем, что бетонная смесь "застревает" на арматуре, в результате чего при последующем ее твердении образуются трещины.

Соответствующая корректировка в составе смеси и более тщательное уплотнение помогают устранить эту причину.

Трещины этого типа рекомендуется ремонтировать при помощи инъектирования в них раствора. Простая обработка поверхности вряд ли будет достаточна для обеспечения длительного срока службы.

Если такие трещины наблюдаются в высоких балках и толстых плитах, то рекомендуется проверить, есть ли в бетоне раковины, и принять меры по восстановлению в соответствии с рекомендациями раздела настоящей главы, посвященного ремонту ячеистого бетона.

Температурно-усадочные трещины

При схватывании и в начале процесса твердения благодаря химической реакции между водой и цементом выделяется значительное количество тепла, которое приводит к повышению температуры бетона.

Степень повышения и максимально достигаемая температура, а также время, за которое достигается этот максимум, и последующее охлаждение бетона зависят от большого числа факторов.

Среди них наибольшее значение имеют температуры окружающего воздуха и бетона во время укладки; тип используемой опалубки (деревянная, пластмассовая, стальная) и время выдерживания в ней бетона; отношение открытой поверхности бетона, т.е. площади, не защищенной опалубкой, к объему бетона; толщина сечения бетонируемого элемента; тип используемого цемента и его содержание в смеси; мероприятия по теплоизоляции бетона после снятия опалубки; метод выдерживания.

При повышении температуры бетон расширяется, а при охлаждении - сжимается.

Температурный коэффициент расширения (сжатия) определяется рядом факторов, основными из которых являются тип заполнителя и состав смеси.

Если элемент (перекрытие, стена или покрытие) не имеет полной свободы деформации (чего практически никогда не бывает), при охлаждении и усадке бетона в нем развиваются температурные напряжения.

Чем выше степень заделки, тем больше температурно-усадочные напряжения.

Эти напряжения, как правило, бывают растягивающими, однако в отдельных частях строительных конструкций возможно появление сжимающих напряжений.

Растягивающие напряжения часто превышают прочность бетона на растяжение или прочность сцепления между бетоном и арматурой, что приводит к образованию трещин.

Температурно-усадочные трещины пересекают весь элемент.

Хотя такие трещины редко оказывают существенное влияние на несущую способность, они создают места ослабления конструкции, пока не будут надлежащим образом заделаны.

Усадка при нормальном высыхании приводит к раскрытию этих первоначально очень мелких трещин (обычно не шире 0,05 мм).

По этой причине они часто незаметны в течение нескольких недель после бетонирования.

Метод восстановления обычно зависит от того, отмечаются ли в трещине движения за последнее время, т.е. "живет" ли она.

Если таких движений не ожидается, то трещину можно заполнить жестким материалом.

В противном случае при восстановлении следует обеспечить некоторую степень податливости.

Каким образом это будет осуществлено, зависит от окружающей среды и типа отделки элемента, приемлемой для заказчика.

Практически выбор осуществляется между инъектированием трещины и обработкой поверхности, которые сопровождаются качественной герметизацией и нанесением декоративного слоя.

Усадочные трещины при высыхании

Усадочные трещины при высыхании, как правило, имеют ограниченное распространение.

Они появляются в ненесущих элементах, не имеющих арматуры или армированных только исходя из требований к монтажу и тонких покрытиях, стяжках и слоях штукатурки.

В большинстве случаев причиной их возникновения принято считать неудачное проектирование смеси, которое усугубляется неправильным выдерживанием.

Использование в качестве добавки хлорида кальция или присутствие хлоридов в заполнителях увеличивает усадку при высыхании.

К ошибкам при проектировании смеси относится использование избыточного количества воды или применение плохо отсортированных заполнителей, которые содержат большое количество очень мелких фракций.

Чем больше в бетоне или растворе мелких заполнителей, тем выше водопотребность для обеспечения удобоукладываемости.

Все бетоны и растворы подвержены усадке при высыхании, что приводит к раскрытию трещин, возникших по другим причинам, например при температурной усадке.

Сжатие из-за усадки при высыхании составляет в 28-суточном возрасте примерно 25% величины в возрасте 180 суток.

Метод восстановления в каждом случае зависит от конкретных особенностей.

В покрывающем слое, стяжках и слоях штукатурки усадочные трещины при высыхании могут сопровождаться короблением и нарушением сцепления.

Трещины не всегда являются опасными для бетона.

Определяющими факторами для принятия решения о проведении ремонта и методе заделки трещин являются:

- причина образования трещин;

- ширина их раскрытия и местоположение;

- степень атмосферного воздействия на элементы.

Обычно при ремонте неконструктивных трещин затруднения не возникают.

Однако они могут появиться, если необходимо заделать трещину так, чтобы ремонт не был заметен после завершения.

Поскольку трещины вблизи всегда видны, практически невозможно скрыть следы ремонта, если на весь элемент не нанести декоративное покрытие.

Трещины на наружных поверхностях открытых элементов постепенно расширяются и становятся все более заметными.

Такие явления характерны прежде всего для бетонных конструкций, подверженных суровым атмосферным воздействиям, и для светлых конструкций в городских условиях.

В условиях агрессивной среды трещины шириной более 0,1 мм в наружных элементах и тонких поверхностных слоях следует герметически заделывать.

Если нет ржавых пятен и бетон не выкрашивается, а при обстукивании трещины молотком не обнаруживается пустот, то есть основание полагать, что коррозия арматуры незначительна.

В таком случае при ремонте расшивать трещину не рекомендуется.

Чтобы проверить состояние арматуры, можно вырубить бетон в нескольких местах и этим ограничиться.

Также можно взять несколько проб бетона для контроля его качества и других характеристик, а также для определения концентрации хлоридов.

Приведенные ниже рекомендации можно использовать при заделке неглубоких трещин, появившихся по разным причинам и не вызванных внешними нагрузками.

Когда внешний вид поверхности бетона не имеет значения, рекомендуется очень тщательно простучать всю линию трещины долотом.

Это помогает выявлять даже незначительные пустоты.

Следует отметить, что при этом бетон из трещины не вырубается.

Вся каменная мелочь, пыль и грязь удаляются при помощи щетки, а поверхность бетона по обеим сторонам трещины очищается проволочной щеткой.

После такой подготовки в трещину кистью вводят латексный раствор.

Целесообразно также кистью нанести раствор на поверхность бетона шириной примерно 75 мм с каждой стороны трещины, т.е. на те участки, которые были очищены проволочной щеткой.

В случае необходимости через одну-две недели можно нанести еще один слой раствора.

Для открытых бетонных элементов предлагается следующий метод восстановления, который применим только к волосным трещинам при отсутствии коррозии арматуры и выкрашивании бетона.

Прежде всего, нужно вымыть холодной водой поверхность бетона шириной примерно 75 мм по обеим сторонам от трещины.

Затем при помощи деревянного шпателя с резиновой пластинкой ввести в трещину жидкий раствор или цементное тесто.

Раствор приготовляется на белом или на смеси белого и серого цементов (в зависимости от цвета восстанавливаемого бетонного элемента).

Добавление латекса белого искусственного каучука способствует уменьшению водопроницаемости и усадки.

Через две недели после окончания ремонта все бетонные элементы следует промыть водой.