Типы трещин в бетоне и их типичные причины

Технические процедуры
Перед включением в библиотеку процедур GSA документы проверяются одним или несколькими квалифицированными специалистами по сохранению на предмет общего соответствия стандартам министра внутренних дел по восстановлению исторических зданий, как это понималось на момент добавления процедуры в библиотеку. Все спецификации требуют редактирования для конкретного проекта и профессионального суждения относительно применимости процедуры к конкретному зданию, проекту или месту. Ссылки на продукты и поставщиков должны служить общим руководством и не представляют собой федеральное одобрение или определение того, что продукт или метод является лучшей или наиболее актуальной альтернативой, остается доступным или соответствует действующим экологическим нормам и стандартам безопасности. Библиотека процедур предназначена для использования в качестве ресурса, а не замены для разработки спецификаций квалифицированным специалистом по сохранению.
Перезапись
Мы проверили эти процедуры на предмет их общего соответствия федеральным стандартам реабилитации исторических зданий и приводим их только для справки. Спецификации следует применять только под руководством квалифицированного специалиста по сохранению, который может оценить применимость процедуры к конкретному зданию, проекту или месту. Ссылки на продукты и поставщиков служат в качестве общих рекомендаций и не представляют собой федеральное одобрение или определение того, что продукт или метод являются лучшей альтернативой или соответствуют действующим экологическим нормам и стандартам безопасности.

Введение

Трещины можно разделить на активные и спящие. Активные трещины показывают некоторые изменения в направлении, ширине или глубине в течение измеренного периода времени, в то время как спящие трещины остаются неизменными. Если не устранить, как активные, так и спящие трещины создают каналы для проникновения влаги, что может привести к повреждению в будущем. Инструкции по заделыванию спящих трещин см. в разделе «Ремонт трещин в бетоне путем введения эпоксидной смолы».

Типы трещин

Тяжесть трещины можно охарактеризовать по ее направлению, ширине и глубине; трещины могут быть продольными, поперечными, вертикальными, диагональными или случайными. Существуют разные риски образования трещин для затвердевшего и невыдержанного бетона, а также для железобетона. Поломки происходят в результате термических, химических или механических процессов, вызывающих усадку, расширение или напряжение изгиба. Ниже приведен список типов трещин в бетоне и некоторые из их возможных причин:

Растрескивание при пластической усадке: трещины, достигающие середины глубины бетона, распределены по поверхности неравномерно и обычно имеют короткую длину.

Чаще всего это происходит во время твердения бетона из-за того, что поверхность бетона высыхает слишком быстро по сравнению с бетоном под ним.

Растрескивание/картообразование/проверка: паутина мелких неглубоких трещин на поверхности бетона.

Также возникают при твердении из-за того, что поверхность бетона высыхает быстрее, чем внутренняя часть бетона, но высыхание поверхности происходит на меньшей глубине.

Поскольку этот тип растрескивания ограничивается поверхностью, он обычно не создает серьезных структурных проблем.

Волосяные трещины: очень тонкие, но глубокие трещины.

Из-за усадки бетона во время его твердения.

Из-за своей глубины эти трещины могут привести к более серьезным растрескиваниям после затвердевания бетона.

Выдвижные элементы: конические углубления в бетонной поверхности.

Происходит, когда кусок заполнителя вблизи поверхности бетона особенно хорошо впитывает влагу, заставляя его расширяться и выскакивать из поверхности бетона.

Образование накипи: Небольшие выбоины на поверхности бетона, обнажающие заполнитель под ним.

После отверждения, если бетон имеет соответствующую отделку для предотвращения проникновения воды, вода, которая просачивается в бетон, расширяется при замерзании, отталкивая куски бетонной поверхности.

Образование накипи также может быть вызвано расслаиванием, которое возникает, когда в бетоне остается слишком много воды (из-за недостаточного отверждения) или воздуха (из-за недостаточной вибрации). Вода и воздух поднимаются вверх и образуют карманы под поверхностью. Эти карманы могут образовывать волдыри или вскрываться, образуя шелушение.

Выкрашивание: углубления на поверхности, которые больше и глубже, чем масштабирование, часто линейные по длине арматурного стержня.

Также вызвано давлением из-под поверхности бетона.

Чаще всего возникают из-за неправильно выполненных швов или коррозии арматуры в бетоне.

Коррозия создает давление по мере образования ржавчины, которая может отталкивать большие куски бетона и обнажать корродированный металл под ним.

Выкрашивание, обнажающее корродированный металл, может быть особенно проблематичным, поскольку коррозия, вероятно, ускорится из-за воздействия воздуха и воды.

D-трещины: Трещины, которые идут примерно параллельно или исходят от бетонного шва и глубже, чем поверхностные трещины.

Из-за проникновения влаги в стык.

Трещины со смещением: трещины, в которых бетон с одной стороны трещины ниже, чем бетон с другой стороны.

Из-за неровных поверхностей под бетоном, таких как осадка земляного полотна или давление таких объектов, как корни деревьев, ранее уложенный бетон или арматура.

Диагональное угловое растрескивание: трещины, идущие от одного стыка к перпендикулярному стыку в углу плиты.

Углы бетонных плит могут быть склонны к скручиванию (из-за разницы температур на разных глубинах твердеющего бетона) или короблению (из-за различий в испарении влаги на разных глубинах твердеющего бетона). Более сухой или более холодный уровень бетона даст большую усадку и создаст трещины по мере высыхания бетона.

Поскольку деформированные или скрученные углы часто имеют пустое пространство под ними, они также склонны к растрескиванию после отверждения из-за перегрузки по весу, в результате чего угол защелкивается вниз в пустое пространство.

Ремонт и восстановление бетонных конструкций после разрушения и дефектов

Существуют различные методы ремонта и восстановления бетонной конструкции после разрушения и дефектов бетона. Описаны эти приемы и материалы для ремонта бетона. Бетон является наиболее широко используемым и универсальным строительным материалом, обладающим рядом преимуществ перед сталью и другими строительными материалами. Однако очень часто встречаются дефекты бетона. Дефекты могут проявляться в виде трещин, выкрашивания бетона, оголения арматуры, чрезмерных прогибов или других признаков повреждения. Во многих случаях коррозия арматуры может вызвать растрескивание и отслоение бетона в сочетании с ухудшением прочности конструкции. Такие ситуации требуют ремонта пораженных зон, а иногда и замены всей конструкции.

Причины отказов или дефектов бетонных конструкций

Структурный недостаток, возникающий из-за неправильного проектирования и детализации, а также из-за неправильных допущений в критериях нагрузки.
Структурный недостаток из-за дефектов конструкции, использования некачественных и некачественных материалов, плохого качества изготовления и небрежности в контроле качества и надзоре. , наводнения, землетрясения и т.
Химический износ и морская среда.
Повреждения, вызванные истиранием, износом, ударами, сыростью и т. д.
Движение бетона, вызванное осадкой фундамента, тепловым расширением и т. д.

Выявление отказов и дефектов в бетонных конструкциях

Правильный диагноз, устанавливающий причину, характер и степень повреждения, а также слабости или износа, вызванного конструкцией, очень важен, поскольку ошибочный диагноз может привести к неправильному выбору материалов и методов ремонта, что приведет к повторному выходу из строя отремонтированной зоны. Также может потребоваться проверка исправности конструкции после проведения необходимого ремонта.

Необходимость ремонта и восстановления бетонной конструкции

Неправильный дизайн конструкции
Неправильное исполнение и плохое качество изготовления
Экстремальные погодные условия и условия окружающей среды
Высокая степень химического воздействия
Старение конструкции

Методы ремонта и восстановление бетонной конструкции

Инъекция в трещины, пустоты или ячеистые области.
Удаление и замена дефектного или поврежденного материала/участка.

Материалы для ремонта и восстановление бетонной конструкции

Цемент, цементные растворы и т.д.

В большинстве случаев ремонтный материал может быть на основе цемента, поскольку цемент является единственным активным ингредиентом бетона. Сухая упаковка, состоящая из богатого цементного бетона или цементного раствора, может быть подходящей для герметизации поврежденных участков и участков с трещинами. Распыление бетона или цементно-песчаного раствора с помощью форсунок высокого давления, обычно называемых «торкрет-бетон» или «гайнитинг» соответственно, может оказаться эффективным во многих случаях, когда необходимо отремонтировать большую площадь поверхности. Торкретирование или набрызг бетона может выполняться с использованием или без использования стальной армирующей сетки или стальной фибры.

Ремонт бетона на основе смолы

Обычно используемые смолы принадлежат к семейству эпоксидных, полиэфирных, акриловых или полиэтиленовых. Применение смол для ремонтных работ требует глубокого понимания их химических и физических свойств и их поведения в конструкции, особенно с течением времени и в неблагоприятных условиях. Системы на основе эпоксидных смол находят применение в строительных работах, таких как заполнение трещин, ремонт разрушенных бетонных конструкций, аварийный ремонт мостов, акведуков, химически корродированных колонн и балок. Как правило, смоляные материалы используются в ремонтно-реставрационных работах, где требуются такие свойства, как высокая прочность (отсюда тонкие срезы), отличная адгезия (отсюда небольшие участки), быстрое отверждение (отсюда экономия времени) и высокая химическая стойкость. Одной из наиболее часто используемых смол является эпоксидная смола. Краткое описание свойств и областей применения эпоксидных смол приведено ниже.

Читайте также:

Что удаляет железо из колодезной воды?

Эпоксидные смолы для ремонта бетона

Высокая адгезия практически ко всем материалам
Низкая усадка при отверждении
Исключительная стабильность размеров
Свойства естественного заполнения зазоров
Термореактивный (не плавится)
Стойкость к большинству химикатов и окружающей среды
Способность к отверждению во влажных условиях и под водой (для некоторых марок)
Легкость применения

Процедура заливки эпоксидной смолой

Поиск трещин
Очистка потрескавшейся поверхности
Сверление и фиксация патрубков для заливки через соответствующие промежутки эпоксидной шпаклевкой
Заливка эпоксидной смеси с помощью растворонасоса
Герметизация патрубков, через которые производится затирка

Склеивание старого и нового бетона

Удаление всего рыхлого и поврежденного бетона с помощью механических средств или струи воды
Поверхность для сушки
Подходящая эпоксидная смола [немодифицированная эпоксидная смола без растворителя + полиамидный отвердитель (специальный сорт)] наносится жесткой нейлоновой кистью.
Свежий бетон следует заливать, когда эпоксидное покрытие стало совсем нелипким.
Следует следить за тем, чтобы покрытие полностью не высохло.

Полимерные бетонные композиты

Большинство недостатков, присущих обычным конструкционным бетонам, устраняют с помощью полимербетонных композиций либо в виде поверхностного покрытия конструкции, либо путем пропитки ее в конструкцию. Полимербетонные композиты являются относительно новой разработкой и используются в строительстве с 1950 года. Они обладают очень высокой прочностью, более долговечны и устойчивы к большинству химических веществ и кислот. Существует три типа полимербетонных композитов, а именно бетоны, пропитанные полимером (PIC), полимербетоны (PC) и полимерцементные бетоны или модифицированные полимерами бетоны (PCC или PMC). В ПИС мономеры (обычно стирол, метилметакрилат (ММА), полиметилметакрилат (ПММА) и др.) пропитывают пористую систему затвердевшего бетона, тем самым заполняя поры и делая их непроницаемыми и стойкими к химическому воздействию; В ПК полимер является единственным связующим вместо цемента и воды. В PCC и PMC полимерная добавка (латекс или форполимер) добавляется к обычному цементному композиту на самой стадии смешивания. Все три вида полимербетонных композиций пригодны для проведения ремонтно-восстановительных работ в поврежденных конструкциях. Использование этих композитов для послеаварийных и послеаварийных применений неуклонно растет из-за их превосходной долговечности, отличной связи с исходной структурой бетона, превосходных свойств к истиранию и износостойкости, высокой степени устойчивости к химическим веществам, таким как хлориды и кислоты. и их очень низкое водопоглощение. Ремонт трещин можно легко осуществить путем инъектирования поврежденного коррозией полимербетона, арматуру можно отколоть и заменить полимербетоном.

Герметики

Многие коммерческие герметики доступны для герметизации трещин в бетонных конструкциях. Герметики для швов должны обеспечивать структурную целостность и удобство эксплуатации. Они также должны служить защитой от проникновения вредных жидкостей, газов и других нежелательных веществ, ухудшающих качество бетона. При ремонте треснувшей поверхности сначала трещины расширяют по открытой поверхности и заделывают герметиками вверх.

Обработка поверхности бетона

Долговечность бетона также может быть увеличена, особенно на поверхности, путем применения различных материалов, которые делают его водонепроницаемым, твердым и устойчивым к химическому воздействию.

Некоторые из наиболее часто используемых способов обработки поверхности:

Силикат натрия, фторид магния или цинка
Олифы, такие как тунговое или льняное масло
Хлоркаучуковые краски и неопреновые краски
Эпоксидные краски
Обработка силиконовым фтором

Бетон, армированный стальным волокном

Было обнаружено, что использование стальной фибры малого диаметра в бетоне улучшает некоторые свойства бетона, в частности, его прочность на растяжение, ударную вязкость и износостойкость. Одним из применений сталефибробетона (SFRC) является ремонт и восстановление бетонных конструкций. Поврежденные участки бетонной конструкции могут быть удалены и восстановлены путем размещения СФБ по бокам и внизу поврежденных конструкций методом торкретирования или торкретирования. Благодаря улучшенной стойкости к износу и истиранию, СФБ успешно применяется для ремонта промышленных полов и настилов мостов с использованием полимербетона или без него.

Другие материалы для ремонта и восстановления бетона

Есть несколько других материалов, которые также можно использовать для ремонта определенных конструкций. Для ремонта существующих фундаментов были разработаны специальные химические растворы, которые обеспечивают уплотнение грунта под ними и обеспечивают защиту арматурной стали в фундаментах. Суперпластифицированный фибробетон применялся при ремонте фундаментов машин и подземных сооружений. Некоторые химикаты и поверхностные покрытия, продаваемые под торговыми марками, закрывают трещины в конструкциях, таких как резервуары для воды, и обеспечивают достаточную защиту стали от коррозии. Также разработаны специальные краски (на латексной или битумной основе) для нанесения на бетонную поверхность или на брусья для придания им стойкости к агрессивным средам. С ростом числа случаев повреждения сооружений, построенных в прошлом, ремонт и восстановление таких сооружений приобретают все большее значение. Некоторые из методов и материалов оказались полезными для восстановления некоторых поврежденных структур. В таблице ниже показаны материалы, обычно рекомендуемые для ремонта бетонных конструкций. Эпоксидные смолы и бетонные композиты демонстрируют высокий потенциал в качестве перспективных ремонтных материалов. Своевременное обнаружение недостатков в бетоне и стали существующей конструкции и выполнение немедленных мер по устранению недостатков предотвратит дальнейший износ конструкции и приведет к огромной экономии затрат на техническое обслуживание. Старое изречение «предотвратить лучше, чем лечить» применимо к бетонным конструкциям как во время строительства конструкций, так и в то время, когда в конструкции проявляются признаки первоначального повреждения.