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, o betonas nėra geras šilumos laidininkas - pirmas kelias dienas po betonavimo didžioji šilumos dalis išlieka betono viduje. Temperatūros kilimas yra 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 temperatūra masyviosiose konstrukcijose pakyla maždaug 40-60 °C. Lietuvoje atlikti pavyzdžiai rodo, kad masyvios konstrukcijos gali patirti reikšmingą temperatūros pasikeitimą. Panaudojus sudėtinį portlandcementį su 17 % aukštakrosnių šlako priedu ir šiluminę izoliaciją viršutiniame konstrukcijos paviršiuje, buvo užtikrinta, kad konstrukcijoje neatsiras šiluminių plyšių. Autorių patirtis rodo, jog maksimali temperatūra gali viršyti 90 °C priklausomai nuo klojimo sąlygų.
Dėl temperatūros kilimo ir vėlesnio temperatūros kritimo vyksta betono šiluminis plėtimasis ir susitraukimas. Jei šiluminio pleišėjimo suvaržymas atliekamas neteisingai arba iš viso nėra, atsiranda tempimo įtempių ir betonas gali supleišėti. Šiuo atžvilgiu šiluminio pleišėjimo problemą gali sušvelninti masyviojo betono konstrukcijų temperatūros kontrolės priemonės. Dėl šilumos sklaidos į aplinką paviršiaus temperatūra mažesnė nei centre, o temperatūrų skirtumas gali sukelti stiprius tempimo jėgas paviršiuose, kai temperatūra kyla, ir viduje, kai temperatūra krenta.
Patirtis rodo, kad 20 °C temperatūros skirtumas per vieno metro atstumą gali sukelti šiluminio pleišėjimo problemas. Kai temperatūra kyla, centro temperatūra viršija paviršiaus, centrinis šiluminis plėtimasis sukuria išorę įtemptą jėgą, o paviršiaus sritys patiria tempimą ir gali supleišėti. Kai temperatūra krenta, paviršius atvėsta greičiau nei vidus, todėl viduje susidaro tempimo įtempių, galinčių sukelti pleišėjimą. Daug šiluminiai plyšiai matomi tik pragręžus betono pamatų konstrukcijas.
Kaip rodo patirtis, šiluminiai plyšiai dažnai yra kiauriniai, atsirandantys dėl išorinių arba vidinių suvaržymų. Išoriniai suvaržymai dažnai pasireiškia kraštiniuose sluoksniuose - laikančiųjų sienų statyboje (galinis suvaržymas plokštėse), o vidiniai suvaržymai - plokščių ir perdangų viduje. Todėl šiluminės deformacijos suvaržymą būtina parinkti atsižvelgiant į konstrukcijų konfigūraciją. Dažnas klaidingas įsitikinimas, kad šiluminė izoliacija yra universali priemonė; kai kuriose situacijose ji gali net pabloginti problemą.
Nesant išoriniams suvaržymams, vidiniai suvaržymai dažnai yra pagrindinė pleišėjimo priežastis. Tačiau šiluminė izoliacija negali būti naudojama be atsargumo: ji gali padidinti maksimalią temperatūrą ir sustiprinti temperatūros kritimo metu plyšių riziką. Jei veikia tiek vidiniai, tiek išoriniai suvaržymai, pavyzdžiui, liejant didelio storio elementą šalia esamų konstrukcijų, sunku nuspręsti dėl šiluminės izoliacijos.
Siekiant valdyti situaciją, galima taikyti vidinį aušinimą - šaltos oro arba vandens ciklais išbetonavimo metu montuojami aušinimo vamzdžiai. Liejimo temperatūros sumažinimas atvėsinant vandenį, šviesinant šaltinimus ir šviesinant vėdinimo bei sandarų sandėlius gali padėti. Taip pat svarbu, kad betono sudedamosios dalys turi būti tinkamai parinktos ir proporcijos apskaičiuotos, kad būtų užtikrintas ilgaamžiškumas ir atsparumas apkrovoms.
Kontekstas Lietuvoje: ASR, hidroizoliacija ir šilumos išskyrimas
Alkali-silicio reakcija (ASR) - tai betono šarminės korozijos problema, kuriai sprendimų vis dar nėra universalumo. Lietuvoje regionai skiriasi uolienų kiekiu, todėl šarminė korozija dažniau pasireiškia betoninių grindų ir baseinų konstrukcijose, kur betonas susiduria su drėgme. Didesnis drėgmės lygis (apie 80 proc. RH) ir nuolatinis kontaktas su vandeniu padidina riziką. Prevencijoje naudojami mažai šarmo cementai bei hidroizoliacinių plėvelių įrengimas po pagrindu.
Šilumos išsiskyrimą galima valdyti specialiais priedais ir optimizuojant kietėjimo procesą. Pasitelkiant priedus, kurie mažina traukumą, taip pat gali būti įmanoma sušvelninti kvotąjų plyšių pradžią. Tačiau plyšiai grindose - tai ne tik šilumos, bet ir mechaninių įtempių rezultatas, todėl būtina tinkamai planuoti ir įrenginėti erdvių siūles, kad būtų užtikrintas ilgaamžiškumas.
Technologinės siūlės ir jų sandarinimas
Deformacinės siūlės - tai vietos, kuriose betonas judės, plečiasi ir trauksis. Teisingas jų įrengimas užtikrina, kad nebus netikėtų įtrūkimų aikštelės viduje. Deformacinių siūlių įrengimas turi būti pritaikytas konstrukcijų tipui: grindims, sienoms ar perdangoms; taikomos skirtingos dangos ir sandarinimo technologijos. Pavyzdžiui, technologinių siūlių sandarinimas gali būti atliekamas su bentonitinėmis juostomis, silikoniniais ar elastiniais hermetikais bei specialiais junginiais.
SoLObar tipo hidroizoliacinės juostos, swell- juostos ir kiti sprendimai naudojami technologinių siūlių sandarinimui. Svarbu įvertinti vandens spaudimą: paprastai iki 10 m vandens stulpo laikomos juostos, o didesniam slėgiui taikomos platesnės juostos iki 500 mm pločio. Prie siūlių paviršiaus taikomos papildomos sandarinimo priemonės (VANDEX serija) - su kristaline hidroizoliacija ar kitomis medžiagomis, kurios suformuoja netirpių kristalinių struktūrų augimą.
Įvairios sisteminės deformacinių siūlių įrengimo dalys apima plokščių profilinius elementus (JOINTEX V30), diladal sistemas, Plaka DILADAL, TERAJOINT ir pan. Jose užtikrinama, kad siūlės gali atlaikyti dideles deformacijas, automobilių apkrovas, o plokščių kraštai išliktų lygaus lygio.
Deformacinių siūlių įrengimas mūriniams, plokštiniams ir perdangų statiniams
Deformacinių siūlių įrenginėjimo sprendimai priklauso nuo pastato paskirties ir konstrukcijų sandaros. Straipsnyje pateikiami pavyzdžiai rodo, kad reikia iš anksto planuoti siūlių sandarinimą: hidroizoliacijos lygyje, arba išvis nešildomose konstrukcijose - tada naudojami WATERSTOP juostų sprendimai (D, DA, FV tipai). Tarpaukštinėse perdangose reikia naudoti įbetonuojamus ar montuojamus JOINTEX tipo profilius, užtikrinančius atsparumą UV spinduliams, cheminėms medžiagoms ir didelioms deformacijoms.
Termo-deformacinių siūlių profiliai - Omega formos viršūnės, suspaudžiami armatūros strypais įrengiami taip, kad apkrovas perteiktų ne per kraštus, o per viršutinę siūlės briauną. Tokiu būdu kylant ar leidžiantis betonui, siūlė suskaido plastiškai ir užtikrina stabilų judėjimą. Be to, į pjūvių vietas praleidžiant pjūvius galima išvengti brangių netikslumų ar įtrūkimų.
Praktiniai įgyvendinimo patarimai
- Planuojant betono masės kietėjimą, reikia atsižvelgti į kapiliarinį vandens judėjimą ir turėti aiškų sprendimą dėl šilumos išskyrimo.
- Jei domina dideli plokštumos, būtina naudoti išryškinančias deformacines siūles su atitinkamomis juostomis ir sandarą užtikrinančiais profilių elementais.
- Vidiniai konstrukciniai suvaržymai reikalauja specialių priemonių, pavyzdžiui, papildomų izoliacijų, tačiau kartu reikia nepamiršti, kad išoriniai suvaržymai gali padidinti atsparumą vandens spaudimui ir reikalauti kitaip pritaikytų sandariklių.
- Klojinių nuėmimą ir vandens purškimą būtina atlikti tik kai masė jau atvėso ir nėra staigios temperatūros šokų.
- Atliekant atsparumo vandens spaudimui projektą, svarbu įvertinti aplinkos veiksnius - vandens slėgį, drėgmės lygį, UV poveikį ir chemines įtakas.
Technologiniai siūlių sandarinimo sprendimai
Sandarinimo sprendimai gali būti įvairūs: išorės ir vidinės siūlės, grindų ir sienų siūlės. Paprasti polimeriniai mastikai nėra patvarūs dideliems plėtimosi ir susitraukimo ciklams ar UV spinduliams, todėl juos rekomenduojama naudoti tik siauroms siūlėms. Platesnėms siūlėms reikalingos elastinės juostos ar profilių sistemos, kurios turi būti atsparios vandeniui, chemijoms ir mechaniniam trinčiai.
Kalbant apie medžiagų pasirinkimą, naudinga pasirinkti specialias juostas: bentonitinės plėtrios juostos (SOLOBAR bentonitinis), swell seals, hidrofilinės SOLOBAR POLY, HYDROTITE, CETLASTIC su CLV201 klijais ir kitus sprendimus. Svarbu įvertinti konstrukcijos storį ir užtikrinti, kad plėtimosi juostos būtų laikomos pakankamame betono sluoksnyje (7 cm ar daugiau atsižvelgiant į plėtimosi savybes).
Taip pat svarbu naudoti papildomas priemones, kaip VANDEX kristalinė hidroizoliacija, kuri sukelia cheminę reakciją betono viduje, formuojant netirpių kristalinių struktūrų augimą, sulaikant vandens prasiskverbimą per siūles.
Betono dilatacija ir inkaravimas: praktiniai aspektai
Betono dilatacija priklauso nuo temperatūros pokyčių ir drėgmės. Jei kompensacinės siūlės yra per plataus pločio, gali būti sunku užtikrinti vientisą sandarumą, todėl gali būti reikalingos specialios konstrukcinės juostos ir klijai. Tinkamai įrengtos kompensacinės siūlės išlieka pagrindine priemone, užtikrinančia ilgaamžiškumą ir mažą įtrūkimų riziką.
Be to, projektavime svarbu įtraukti termines siūles, kurios gali būti įrengiamos įvairiais būdais: Omega profilių, tradicinių plokščių, Diladal tipo plokščių ar TERAJOINT sprendimų dėka. Termo siūlės gali atlaikyti didelius deformacijas ir užtikrinti stabilų jėgų perdavimą tarp plokščių.
Įvairių tipų sistemų apžvalga
- Plaka DILADAL - surenkama jungčių sistema deformacinių siūlių įrengimui pramoninėse grindyse; užtikrina plokščių plėtimąsi ir sandarų jėgų paskirstymą; tinka plokštėms nuo 140 iki 400 mm aukščio.
- JOINTEX V30 - įbetonuojami arba montuojami ant siūlės profiliai; sujungia siūlių elementus, atlaiko dideles deformacijas ir intensyvų eismą.
- TERAJOINT - didelio apkrovimo grindų siūlių sistema; perduoda vertikalias jėgas tarp plokščių; atlaiko platus deformacijas (iki 15 mm siūlių atvirumo).
- Konstrukcinės juostos ir sandarikliai (VANDEX, CETLASTIC, CLV201 ir kt.) - užtikrina atsparumą vandeniui, UV poveikiui, cheminėms medžiagoms ir temperatūros pokyčiams.
Apibendrindami, galime pasakyti, kad optimalus sprendimas priklauso nuo kombinuotų veiksnių: išorinių ir vidinių suvaržymų buvimo, projekto tipo, klimato sąlygų, dangos technologijos ir pasirinktos sandarinimo sistemos. Teisingai parinktos ir įrengtos deformacinės siūlės užtikrina, kad betono masės plėtimasis ir traukimasis vyktų kontroliruotose vietose, o plokštės tarpusavyje gerai sąveikautų per visą eksploatacijos laikotarpį.
Pastatuose ir statiniuose, kuriuose naudojami dideli gelžbetonio masyvai, būtina įvertinti, ar silpniausios vietos - langų angos, perdangos atitvaros, pamatų sąnariai - gali būti apsaugotos nuo šiluminio pleišėjimo. Deformacinių siūlių konstrukcijų projektai reikalauja tikslios analitinės priežiūros ir tinkamo medžiagų parinkimo, kad būtų užtikrintas sandarumas, ilgaamžiškumas ir sauga.
Jungčių tipai | Išsiplėtimo jungtis | Konstrukcinė jungtis | Susitraukimo jungtis | Izoliacinė jungtis
Galutinis tikslas - sumažinti maksimalią temperatūrą ir temperatūrų skirtumą masėje, taip mažinant šiluminio pleišėjimo riziką. Planavimas, laikas ir preciziškas pjūvis yra jūsų sąjungininkai siekiant kokybiško ir patvaraus betono dangos įrengimo.
tags: #betono #danga #deformacijos #siule #inkaravimas