|
Трещины в бетоне
Трещины, появляющиеся в бетоне, могут ухудшить его прочность, снизить несущую способность, ухудшить пригодность к использованию и внешний вид, снизить расчетную долговечность сооружения. Не во всех случаях можно избежать образования трещин в бетоне. Однако не все трещины являются опасными. Предельно допустимыми величинами трещин для фундаментов являются трещины шириной 0,15-0,18 мм [ACI-224, 1972]. По отечественным нормам допускается наличие в конструкциях из тяжелого бетона в условиях попеременного замораживания и оттаивания усадочных и других поверхностных технологических трещин, ширина которых не должна превышать 0,1 мм [пункт 5.2.3.2 ГОСТ 13015-2003]. По немецким нормативам считается, что поверхностные трещины, расположенные перпендикулярно осей рабочей арматуры раскрытием до 0,4 мм и вдоль арматуры раскрытием до 0,3 мм, как правило, не приводят к значительному снижению долговечности бетона. Однако нужно контролировать величину их раскрытия и следить за тем, чтобы они вовремя ремонтировались.
Трещины в бетоне образуются в результате воздействия внешней нагрузки на бетон или в результате возникновения внутренних напряжений в бетоне.
Трещины от внешних нагрузок
Трещины от внешних нагрузок чаще всего связаны с деформациями под воздействием внешних сил, которые превышают величину предельного сопротивления бетона нагрузке. К трещинам такого типа относятся трещины на изгибе, трещины сдвига, сквозные трещины и трещины при соединениях.
Трещины на изгибе проходят перпендикулярно по отношению к продольной оси рабочей арматуры, подвергаемой растяжению при изгибе. Такие трещины начинаются с края растянутой зоны и заканчиваются в зоне нулевой линии.
Трещины сдвига проявляются в зоне поперечного усилия и образуются из трещин на изгибе. В большинстве случае трещины сдвига проходят диагонально по отношению к оси арматурных стержней.
Сквозные трещины проявляются при центральном растяжении или при возникновении растягивающего напряжения с небольшой внецентричностью. Такие трещины проходят через все поперечное сечение бетонного элемента.
Трещины при соединениях чаще всего возникают в области соединения и анкеровки арматурных стержней. Такие трещины проходят параллельно стержням арматуры. Такой вид трещин проявляется при неправильной анкеровке арматуры в углах ленточного фундамента и может привести к отслоению защитного слоя бетона.
Трещины такого типа могут образовываться в ленточном фундаменте при деформации опоры: просадке грунта, пучении грунта, подъеме грунта при водонасыщении, сжатии грунта при дренировании. На ранних этапах бетонирования трещины могут возникнуть из-за плохо рассчитанной или закрепленной опалубки, неоправданно раннем приложении внешней нагрузки до набора бетоном необходимой прочности.
Способствовать возникновению трещин от внешних нагрузок может неправильный выбор сечения арматуры и ее расположение, недостаточное уплотнение бетонной смеси вибрированием, а также недостаточное или неправильное выдерживание бетона. Чаще всего наблюдается комбинация нескольких причин возникновения трещин.
Трещины от внутреннего напряжения
Внутреннее напряжение может возникнуть в результате разницы температур поверхности бетона и его внутреннего ядра. Разница в температурах, вызывающая внутренние напряжения в бетоне может быть вызвана как чрезмерным охлаждением поверхности бетона при воздействии холодного воздуха, воды. Ветра, так и при выделении значительного количества тепла при гидратации большой массы цемента в бетоне. Напряжения, образуемые в результате разности температур между ядром и краями бетонного элемента, могут превысить прочность бетона и вызвать появление трещин. Чаще всего в этом случае образуются поверхностные трещины. Они могут уходить вглубь на несколько сантиметров и через несколько недель могут снова закрыться при выравнивании разницы температур в бетоне.
Другая причина появления трещин – это напряжения, возникающие при высыхании наружного слоя бетона под воздействием ветра, температур воздуха ниже температуры бетона, воздействия солнечных лучей или высокой температуры воздуха.
Для профилактики возникновения трещин от внутренних температурных напряжений при бетонировании массивных бетонных элементов (минимальный размер которых по одной из осей более 80 см) можно порекомендовать использовать низкотермичный цемент (маркировка LH), например шлакопортландцемент CEM III/B 42,5 N (LH). Этот цемент объединяет в себе хорошую прочность с благоприятным выделением тепла при гидратации. Также можно применять цемент с очень низкой теплотой гидратации (обозначается буквами VLH).
Вторым способом снижения температуры бетонного ядра при гидратации цемента является использование бетонной смеси температурой не выше + 20 °C. Низкая температура свежеприготовленной бетонной смеси оказывает положительное влияние на удобоукладываемость, действие добавок и конечную прочность.
Таблица №76. Причины образования трещин в бетоне*
|
Причины образования трещин
|
Признаки трещин
|
Период образования трещин
|
Профилактика и устранение трещин
|
|
Усадка свежего бетона.
Результат быстрого уменьшения объема поверхностного бетонного слоя вследствие обезвоживания из-за низкой влажности, ветра, солнца или пониженной температуры воздуха по отношению к температуре бетона.
|
Продольные трещины над верхней арматурой: в зависимости от обстоятельств ширина трещин составляет несколько миллиметров; глубина трещин в целом незначительная, при неблагоприятных условиях несколько сантиметров
|
В течение первых часов (1-2 часа) после бетонирования до тех пор, пока бетон сохраняет пластичность
|
Тщательный подбор состава бетонной смеси.
Повторное вибрирование до начала схватывания цемента.
|
|
Преждевременная пластичная усадка.
Возникает в результате высыхания и сжатия наружной поверхности бетона, которой препятствует ядро не высохшего бетона внутри. начинает сжиматься, однако еще не высохший внутри бетон препятствует этому.
|
Поверхностные трещины часто без ярко выраженной направленности, в зависимости от обстоятельств ширина трещин превышает 1 мм, глубина трещин незначительная
|
В течение первых часов (1-2 часа) после бетонирования до тех пор, пока бетон сохраняет пластичность
|
Предотвращение быстрого высыхания с помощью укрытия пленкой и увлажнения поверхности
Повторное вибрирование до начала схватывания цемента.
|
|
Выделение теплоты гидратации.
Теплота, выделяющаяся при гидратации массивных бетонных элементов, нагревает ядро бетона, в то время как оболочка охлаждается при контакте с наружной средой. Разница температур ведет к образованию
сжимающего напряжения, а по краям – к
образованию растягивающего напряжения.
|
Поверхностные трещины, сквозные трещины, трещины при изгибе, в зависимости от обстоятельств свыше 1 мм
|
В течение первых дней после бетонирования
|
Подбор бетонной смеси, охлаждение бетона, устройство деформационных швов
|
|
Усадка в результате высыхания
|
Поверхностные трещины, сквозные трещины, трещины при изгибе, в зависимости от обстоятельств - свыше 1 мм
|
Через несколько недель или месяцев после бетонирования
|
Подбор бетонной смеси, армирования, устройство деформационных швов
|
|
Температурные деформации
|
Трещины при изгибе и сквозные трещины, в зависимости от обстоятельств - свыше 1 мм, возможны также поверхностные трещины
|
В любое время при изменении температурных условий
|
Армирование, состав бетонной смеси, предварительное напряжение арматуры, деформационные швы
|
|
Механические деформации
|
Трещины при изгибе и сквозные трещины, в зависимости от обстоятельств - свыше 1 мм,
|
В любое время при деформации опоры
|
Армирование, состав бетонной смеси, предварительное напряжение арматуры, деформационные швы
|
|
Собственное напряженное состояние
|
Различные.
|
В любое время при возникновении растяжения
|
Правильное армирование
|
|
Внешняя нагрузка
|
Трещины при изгибе, сквозные и микротрещины, трещины сдвига
|
В любое время
|
Правильное армирование
|
|
Мороз
|
Преимущественно трещины вдоль арматуры и/или растрескивания в зоне пустот, наполненных водой
|
В любое время при морозе
|
Виброуплотнение бетонной смеси при укладке. Профилактика умышленной порчи со стороны рабочих (замурованные бутылки с водой)
|
|
Коррозия арматуры
|
Трещины вдоль арматуры и по углам строительных элементов, растрескивания
|
Через несколько лет
|
Соблюдение защитного слоя бетона, отсутствие выпусков арматуры в грунт.
|
* по данным спецификации «Предупреждение образования трещин в железобетоне и предварительно напряженном бетоне» Немецкого союза производителей бетона, г. Висбаден, 1996.
Мелкий ремонт трещин на свежем бетоне
Трещины, появившиеся в свежем бетоне после укладки до начала его схватывания (срок 1-2 часа от смешения компонентов бетонной смеси) устраняются с помощью повторного вибрирования.
Трещины, обнаруженные после начала схватывания, можно ремонтировать путем втирания в щели цементного раствора (3 кг цемента на 1 л воды + пластификатор) или специального ремонтной смеси.
Трещины в виде сетки, обнаруженные позднее, после твердения поверхности бетона на рубеже 8 часов можно отремонтировать следующими способами:
- Трещины затираются куском пеностекла или металлической щеткой для очистки бетона от наслоений.
- Поверхность очищается щеткой, пылесосом или струей воздуха.
- Поверхность с трещинами покрывается цементным ремонтным составом (например, Ceresit CN83).
- После застывания раствора еще раз затереть поверхность пеностеклом или металлической щеткой
Неподвижные сквозные трещины модно отремонтировать следующим образом:
- Расшить трещину, освободить свободные частицы механическим воздействием и прочистить раскрытую трещину стальной щеткой и обдуть струей воздуха.
- Вдавить в трещину ремонтный состав с мелкозернистым песком и выровнять шпателем заподлицо с поверхностью бетона.
- После схватывания затереть пеностеклом или металлической щеткой.
Трещины в бетоне, где возможен контакт с грунтовыми водами, ремонтируются с помощью инъекций специальных средств гидроизоляции.
|
Консультации строителя онлайн.
