Бетоны. Бетоноведение

Ремонт и гидроизоляция железобетонных изделий

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Трещины при пластической усадке свежеуложенного бетона

Существует два типа трещин прн 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 прн пластической усадке. Исследования специалистов показали, что такие трещины на горизонтальной поверхности образуются вследствие быстрого испарения с нее влаги (высыхания). Когда скорость испарения превышает скорость подъема воды к поверхности (известное 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, из которых не все хорошо изучены. Ниже указаны факторы, которые имеют большое значение для рассматриваемого явления: 1) зерновой состав, влагосодержанне, водопоглощение н тип используемого заполнителя; 2) общее содержание воды в смеси; 3) расход цемента; 4) толщина бетонной плиты; 5) характеристики всех используемых добавок; 6)   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 прн 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—SO 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 плитут насквозь.

Эти трещины обычно образуются в жаркую солнечную погоду или в сухие, очень ветреные дни. Они могут вызвать серьезное беспокойство у тех, кто не понимает причины их возникновения. 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.

Было установлено, что 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, описанных выше. 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 же 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 бытыннре внутрн, чем на поверхности, бетона, и быть 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 ннъектнровання в них раствора, как описано в части 2 этой главы. 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.

Подробные данные о состоянии и характеристиках бетона в процессе твердения еще недостаточно изучены и являются предметом исследования в Великобритании и в других странах. 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. Часто появление трещин этого типа неправильно объясняют усадкой при высыхании. Последние обычно проявляются при обычных атмосферных условиях в Великобритании очень медленно н в течение первых 28 сут после укладки едва достигают примерно 25% максимальной величины, которая наблюдается за длительный период времени.

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 инъекти-рованием трещины и обработкой поверхности (главы 4, резервуары для воды), которые сопровождаются качественной герметизацией и нанесением декоративного слоя. Инъектирование трещин описано в части 2 настоящей главы.

Усадочные трещины при высыхании

Наблюдения автора показывают, что 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 и  тонких  покрытиях,  стяжках  и  слоях  штукатур-

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, и, как отмечалось в предыдущем разделе, она приводит к раскрытию трещин, возникших по другим причинам, например при температурной усадке. Важно отметить, что сжатие из-за усадки при высыхании составляет в 28-еуточном возрасте примерно 25% величины в возрасте 180 сут. Метод восстановления в каждом случае зависит от конкретных особенностей. В покрывающем слое, стяжках п слоях штукатурки усадочные трещины при высыхании могут сопровождаться короблением и нарушением сцепления. В других случаях степень растрескивания и характер отделки  поверхности определяют метод восстановле-

Термнн «неконструктивные трещины» относится к трещинам в железобетонных элементах, для которых при их возникновении принятый коэффициент безопасности не снижается а не требуется усиление элементов с помощью дополнительной aD-матуры или бетона.

Как отмечалось ранее, собственно 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 иа 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.

Известно, что 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 данном разделе не рассматриваются вопросы образования волосных трещин. В Британском стандарте BS 2787 «Глоссарий терминов по бетону и железобетону» волосные трещины определяются как «растрескивание поверхности на небольшие примыкающие друг к другу участки неправильной формы».

Как указывалось ранее, в условиях агрессивной среды трещины шириной более 0,1 мм в наружных элементах и тонких поверхностных слоях следует герметически заделывать. Если нет ржавых пятен н 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, .который состоит из 2 ч. портландцемента и 1 ч. эмульсии -бутадиен-стирольного латекса (по массе). 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 выкрашивания 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 пли 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 (не раньше!) после окончания ремонта все бетонные элементы следует промыть водой. Тогда весь фасад будет равномерно подвергаться атмосферным воздействиям.

Автор, как правило, отдает предпочтение нанесению в качестве последнего отделочного слоя при ремонтных работах большого объёма декоративного водонепроницаемого покрытия. Однако эти покрытия требуют особых условий эксплуатации, с которыми некоторые архитекторы и владельцы зданий не согласны. При решении этого вопроса им все же следует иметь в виду, что после ремонта бетон не обладает теми же свойствами и той же долговечностью, что и бетон, не подвергавшийся ремонту. В большинстве случаев полезно и целесообразно в качестве заключительного этапа восстановительных работ выполнить изоляцию всей поверхности.