Betono įtrūkimų ir šiluminio pleišėjimo bandymas: prevencija, remontas ir praktiški sprendimai

Ankstyvasis terminis pleišėjimas - tai problema, atsirandanti betonuojant masyviąsias konstrukcijas ir neigiamai veikianti masyviojo betono konstrukcijų vientisumą, tinkamumą bei patvarumą. Teoriškai masyviųjų konstrukcijų temperatūros kontroliavimo priemonės turėtų būti pasirenkamos pagal šiluminių deformacijų suvaržymus, priklausančius nuo konstrukcijos konfigūracijos ir statybų darbų atlikimo sekos.

Kietėjančiame betone vykstančių cheminių reakcijų metu išsiskiria nemažai šilumos. Kadangi betonas nėra geras šilumos laidininkas, pirmas kelias dienas po betonavimo didžioji šilumos dalis išlieka betono viduje. Temperatūros kilimas svarbi masyviojo betono konstrukcijų problema. Pasak Amerikos betono instituto, masyvusis betonas apibrėžiamas kaip bet koks betono tūris, kurio matmenys tiek dideli, kad reikėtų imtis priemonių dėl cemento hidratacijos išskiriamos šilumos ir susijusio tūrio pokyčio, siekiant iki minimumo sumažinti pleišėjimą.

Fitzas Gibbonas nustatė apytikslę gairę - per įprasto portlandcemenčio hidrataciją temperatūra pakils maždaug 12 °C kiekvienam 100 kg/m3 cemento betone. Dalį cemento pakeitus lakiaisiais pelenais arba maltu aukštakrosnių šlaku, išskiriamos šilumos kiekis galėtų sumažėti. Temperatūros kilimas dėl lakiųjų pelenų arba aukštakrosnių šlako pucolaninės reakcijos priklauso nuo kai kurių veiksnių, tačiau paprastai yra mažesnis nei dėl cemento hidratacijos. Daugumos tyrėjų atlikti eksperimentiniai tyrimai parodė, kad betono temperaturą masyviosiose konstrukcijose pakyla maždaug 40-60 °C.

Autorius pateikia pavyzdžius iš Lietuvos: masyviąją konstrukciją 60 x 10 x 2,5 m, tūris apie 1 500 m3 betono, kur gautas temperatūrų pasiskirstymo ir pokyčių laike iliustruotas 1 paveiksle. Panaudojus sudėtinį portlandcementį su 17 % aukštakrosnių šlako priedu ir šiluminę izoliaciją viršutiniame konstrukcijos paviršiuje, buvo užtikrinta, kad konstrukcijoje neatsiras šiluminių plyšių. Autorių patirtis rodo, kad, atsižvelgiant į pradinę klojimo temperatūrą ir aplinkos temperatūrą, prekinio betono mišinio maksimali temperatūra gali pasiekti daugiau nei 90 °C. Nors 25-35 % cemento pakeitus lakiaisiais pelenais arba maltu aukštakrosnių šlaku, temperatūros padidėjimas gali sumažėti maždaug 10 °C, maksimali temperatūra vis tiek išliks aukšta.

Dėl temperatūros kilimo ir po to vykstančio temperatūros kritimo vyksta betono šiluminis plėtimasis ir susitraukimas. Jei šios šiluminės deformacijos suvaržomos, atsiranda tempimo įtempių ir betonas gali supleišėti. Šiluminio pleišėjimo problemą galėtų sušvelninti masyviojo betono konstrukcijų temperatūros kontroliavimo priemonės. Dėl šilumos sklaidos į aplinką betono paviršiaus temperatūra mažesnė nei centre, todėl susidaro temperatūros skirtumas ir įtempos, galinčios sukelti pleišėjimą.

Patirtis rodo, kad 20 °C temperatūros skirtumas per vieno metro atstumą masyviosiose betono masėse tikriausiai sukels šiluminio pleišėjimo problemų. Kai temperatūra kyla, centro temperatūra viršija paviršiaus, sukeldamas centro plėtimąsi į išorę ir paviršiaus tempiamąjį įtempimą. Kai temperatūra krenta, betono paviršius atvėsta pirmiau, o centras išlieka karštas, tai sukelia tempimo įtempius paviršiaus srityse. Šiluminiai plyšiai paviršiuose matomi, kai nuimami klojiniai.

Jei išoriniai suvaržymai yra, pavyzdžiui, dideli masyvūs elementai, kuriuos riboja esamos konstrukcijos, kyla dilema dėl šiluminės izoliacijos naudojimo. Šiluminio pleišėjimo problema negali būti išspręsta vien naudojant ar nenaudojant šiluminės izoliacijos. Reikalinga Kombination: sumažinti maksimalią temperatūrą ir temperatūrų skirtumą; gali būti taikomas vidinis aušinimas įvedant aušinimo vamzdžius prieš betonavimą.

Prevencijos ir kontrolės priemonės

1. Betono mišinio santykio optimizavimas: mažinti cemento naudojimą, rinktis pigesnius kaitrumą turinčius priedus, naudoti lakiasias papildomas medžiagas (pvz., lakieji pelenai) ir užpildus, siekiant mažinti hidratacijos šilumą; naudoti PCE priedus siekiant pagerinti tekėjimą ir sumažinti cementinio skiedinio kiekį.
2. Statybos proceso tobulinimas: sluoksninis trumpinimas, tolygus šilumos paskirstymas, kruopštus sutankinimas ir apsauginės dangos, kurios sumažina garavimą. Temperatūros kontrolė taip pat vykdoma purškiant vandenį ant paviršiaus.
3. Vidinės ir išorinės šiluminės deformacijos valdymas: tiksliai parinktos priemonės priklauso nuo suvaržymo tipo; šiluminė izoliacija gali būti naudinga tik tuo atveju, jei ji derinama su kitomis priemonėmis.
4. Aušinimas viduje: galimas sprendimas - iš anksto įrengti aušinimo vamzdžiai, skirti šaltam oro ar vandens srautui betonavimo metu.
5. Šiluminės izoliacijos strategija: naudinga tik tam tikroms konfigūracijoms; per didelė izoliacija gali padidinti maksimalias temperatūras, o kartais dar labiau pabloginti padėtį.

Kitas svarbus aspektas - aplinkosaugos ir tvarumo klausimai. Bendrasis požiūris į betono gamybą turėtų būti tvarus, naudojant perdirbtas užpildas, papildomas cementines medžiagas (PCM) kaip lakieji pelenai, šlakas, silicio dioksido dūmai, o taip pat galvojant apie anglies dioksido surinkimą ir saugojimą (CCS). Šie sprendimai padeda mažinti emisijas ir resursų sąnaudas, tuo pačiu užtikrinant patvarumą.

Betono įtrūkimų remontas

Įtrūkimų atsiradimo priežastys lemia jų remonto pasirinkimą. Jei jungimas nėra vientisas, įtrūkimų šoniniai paviršiai užpildomi hidrauliniais rišikliais sujungtu mišiniu arba polimeriniu užpildu, kad atkurtų konstrukcijų suspaudimo ir pritaikymo jėgas. Naudojant riboto elastingumo įtrūkimų injekciją, šoniniai paviršiai užpildomi elastingu polimeriniu užpildu.

Rinkoje siūlomos įvairios plyšių remonto medžiagos: polimerinės (lateksai, epoksidinė ar kietesnės dervos), su specifiniais reikalavimais priklausomai nuo pažeidimo pobūdžio. Remonto metodai priklauso nuo plyšio pobūdžio: negyvas plyšys (standžios medžiagos, o plataus plyšio atveju - polimerais modifikuotas cementinis skiedinys arba dervų užpildas; siauri plyšiai - polimerinė injekcija), gyvas plyšys (rekomenduojama naudoti minkštas, elastingas medžiagas, pvz., poliuretaną), konstrukcinis plyšys (užpildyti elastinga medžiaga, o jei prarasta laikančioji galia - naudoti epoksidinę dervą), sudėtingi atvejai (reikia paslankios jungties ar šarminio užpildo, kad plyšys liktų uždarytas).

Konkrečios priemonės rekomenduojamos skirtingoms situacijoms: „negyvas“ plyšys - standžios medžiagos ar polimeriniai skiediniai; „gyvas“ plyšys - minkštos, elastingos medžiagos; konstrukcinis plyšys - užpildyti elastinga medžiaga; sunkus atvejis - tiek elastinga, tiek standi medžiaga priklausomai nuo papildomos apkrovos.

Pradedančiųjų patarimai plyšių remontui

1. Nukalkite pažeistas dalis ir korozijos paveiktas zonas.
2. Jei armatūra pažeista - pašalinkite apatinį betoną, kad pasiektumėte nepaveiktas dalis.
3. Ant išvalytų plieninių strypų užtepkite antikorozinį sluoksnį.
4. Paruoštą plotą sudrėkinkite - paviršius turi būti drėgnas.
5. Taikykite pasirinktą remontinę medžiagą, atsižvelgdami į plyšio pobūdį ir projekto sąlygas.

Betoninių konstrukcijų eksploatacijos ilginimas ir atkūrimas

Kietėjančio betono priežiūra turi būti pradėta iš karto po apdailos, nes tinkamai prižiūrint kietėjančio betono paviršius įgauna geresnes savybes. Drėgmės palaikymas, tinkamas atsparumas išoriniams veiksniams, temperatūros kontrolė ir tinkami kietėjimo režimai yra būtini. Jei laikomasi optimalaus vandens ir cemento santykio (apie 0,5), kietėjančio betono priežiūra turėtų būti tęsiama bent 14 paras.

Gali būti naudojamos skirtingos priemonės: polietileno plėvelė horizontaliai ar vertikaliai dengta, membranos ant paviršiaus ar į betono vidų įmirkotos membranos, kurios sustabdo drėgmės garavimą. Tačiau plėvelė ant paviršiaus turi būti visapusiškai uždengta, o ją reikia nuolat prižiūrėti, kad neatsirastų srautų ar vėjo pralaidumo. Dėl to šio metodo įgyvendinimas gali užtrukti ir pareikalauti papildomos įrangos. Yra ir kitų metodų - sutvirtinimai, atsparios membranos, kurios sudaro barjerą betono viduje, o šiems metodams taikomos skirtingos papildomos priemonės ir sąnaudos.

Jeigu kietėjimo metu betono masė per anksti džiūsta arba drėgmės kiekis nėra pakankamas, hidracija nutrūksta ir betonas nepasiekia optimalių savybių. Todėl būtina laikytis tinkamos kietėjančio betono priežiūros praktikos ir pasirinkti tinkamiausias priemones, kurios užtikrina kokybišką rezultatą.

Betono įtrūkimų supratimas ir tvarūs sprendimai

Betono trupėjimo priežastys yra įvairios: džiūvimo susitraukimas dėl vandens praradimo, plastinis susitraukimas pradinio kietėjimo metu, savaiminis susitraukimas dėl drėgmės pokyčių, šiluminis susitraukimas dėl didelės hidratacijos šilumos ir autogeninis susitraukimas. Temperatūros svyravimai ir išoriniai bei vidiniai suvaržymai lemia įtrūkimų atsiradimą. Prevencija reikalauja išsamios strategijos, apimančios mišinio sudėtį, gamybos procesą ir kietėjimo priežiūrą, o taip pat tvarias medžiagas ir technologijas, kurios mažina neigiamą poveikį aplinkai.

Remonto ir prevencijos procese svarbu įvertinti plyšio pobūdį: konstrukciniai plyšiai, „gyvi“ plyšiai, „negyvi“ plyšiai ir sudėtingi atvejai. Atsižvelgiant į tai, pasirenkamos tinkamos remonto medžiagos ir metodai, siekiant atstatyti konstrukcijos stiprumą ir užkirsti kelią tolesniam žalai.

tags: #betonas #gniuzdymas #bandymas