Трещины в бетоне: как устранить (контролировать) + причины появления дефекта

Трещины в бетоне: как устранить (контролировать) + причины появления дефекта

Формируемые на поверхности земли бетонные плиты имеют свойство растрескиваться, когда растягивающие напряжения от сдерживаемой усадки превышают прочность материала. Появляющиеся на раннем этапе трещины в бетоне, как правило, отмечаются уже спустя несколько дней после заливки плиты. Дефект вызван некоторыми изменениями объёма смеси, связанными с усадкой в сухом состоянии и с термической усадкой. Пропил расширительных усадочных швов в теле бетонной плиты является распространённой методикой избавления от трещин, что и будет рассмотрено ниже.

Трещины в бетоне – усадка структуры и ограничения

Непосредственно усадочные швы, сделанные пилой, не предотвращают трещин в бетоне, но позволяют контролировать место появления трещин.

Соответственно, чтобы обеспечить образование трещин в усадочных швах, сделать пропилы необходимо до того момента, как усадочные напряжения превысят предел прочности структуры.

Причём пропилы должны иметь надлежащую глубину и расстояние. Иначе существует риск образования трещины в бетоне вне сделанной канавки.

Стройматериал сжимается и расширяется в зависимости от влажности и перепадов температуры. По причине потери влаги, бетонная плита длиной 30 метров, уложенная на земле, способна показать усадку на 1,2 – 2,5 см в течение нескольких месяцев после заливки.

Если на залитую бетонную плиту дополнительно воздействует перепад температуры в 10°C, не исключена усадка ещё на 0,5 – 1,3 см от теплового сжатия.

Как результат, общая усадка бетонной плиты составит 1,75 – 3,8 см. Конечно, полная усадка не происходит в течение первых двух дней после заливки.

Тем не менее, имеет место достаточная усадка, способствующая образованию трещин в бетоне на ранней стадии схватывания. Эти трещины в бетоне продолжат увеличиваться в ширину по мере высыхания структурной заливки.

ШЛИФОВКА

Трещины в бетоне - пример дефекта, несущего серьёзные последствия
Пример трещины в бетоне, которая может оборачиваться серьёзными последствиями для строительного объекта в целом, что заставляет внимательно отнестись к проблеме

Для гипотетически представляемой заливки, способной свободно сжиматься, растягивающие напряжения и трещины в бетоне по факту отсутствуют (не проявляются).

Однако напряжения растрескивания и последующие за этим трещины в бетоне отмечаются, когда усадка структуры сдерживается основанием или другими элементами конструкции.

Количество и ширина трещин в бетоне зависит от величины растягивающих напряжений, создаваемых усадкой структуры и ограничениями. Следовательно, возможность растрескивания бетонных плит допустимо значительно снизить за счёт минимизации усадки и препятствий или элементов, ограничивающих усадку бетонной структуры.

Способы снижения сухой усадки бетонной структуры

Чтобы уменьшить сухую усадку бетона, рекомендуется использовать воду в количестве, достаточном для обеспечения необходимой удобной укладки при создании, укреплении и отделке стройматериала.

По мере увеличения содержания воды в свежем замешенном растворе, увеличивается вероятность усадки бетона в сухом состоянии. Кроме того, рекомендуется минимизировать добавление воды на стройплощадке при корректировке оседания, потому что дополнительная вода увеличивает сухую усадку структуры.

Риски получить трещины в бетоне значительно снижаются за счёт уменьшения количества и жёсткости ограничений. Главным препятствием, предотвращающим усадку (укорочение плиты), является основание. Поэтому всегда следует укладывать раствор на плоские твёрдые основания, где отсутствуют выбоины и ямы.

ПОЛИРОВКА

Трещины в бетоне и укладка бетонной плиты на грунт
Схема организации корректной заливки: 1 — структура плиты; 2, 3 — приложенные нагрузки; 4 — минимальная несущая способность (50 кПа); 5 — передача нагрузки от плиты к основанию; 6 — основание

При необходимости рекомендуется использовать тонкий слой мелкодисперсного материала, чтобы заполнить пустоты на поверхности шероховатых оснований. Тогда нижняя часть бетонных плит будет свободно «скользить» (перемещаться) относительно основания.

Другие ограничения бетонных плит могут быть устранены путём изоляции:

  • фундаментов,
  • стен,
  • колонн,
  • других элементов (водостоков, люков, отстойников),

путём вставки предварительно отформованных заполнителей стыков между бетонными плитами и соседними элементами. Не следует соединять бетонные плиты с другими элементами посредством стальной арматуры или стяжки.

Трещины в бетоне — факторы прочности и усадочных напряжений

По мере затвердевания смеси структура приобретает значительную прочность на сжатие, но имеет относительно невысокую прочность на разрыв.

Прочность на растяжение составляет примерно одну десятую от степени прочности на сжатие. Кроме всего прочего, бетон – это достаточно хрупкий материал, которому присущ фактор образования трещин при растяжении.

Когда усадочные напряжения, имеющие место по причине сухой усадки и термического сжатия превышают предел прочности стройматериала на разрыв, появление трещин в бетоне неизбежно.

Для времени, когда имеет место такое состояние, усадочные швы уже должны быть сделаны, чтобы контролировать расположение трещин в бетоне.

РЕЖУЩИЙ

Трещины в бетоне и правила создания усадочных швов
Правило создания усадочных швов: 1 — участок ослабленной области структуры; 2 — место пропила усадочного шва; 3 — вызванная усадочная трещина ниже сделанного пропила

Когда усадочные швы бетонной плиты расположены достаточно близко друг к другу, растрескивание на швах снимает усадочные напряжения. Поэтому трещины в бетоне вне швов для таких случаев – явление маловероятное.

Усадочные швы, сделанные методом распила, представляют собой простые сплошные прорези на верхних частях бетонных плит. Эти прорези создают ослабленные (более тонкие участки).

Поэтому в местах пропилов происходит растрескивание. Соответственно, усадочные швы создаются до того, как усадочные напряжения структуры начинают превышать предел прочности на разрыв.

Время проявления такого состояния варьируется и зависит от ряда переменных, оказывающих влияние на скорость:

  • высыхания,
  • охлаждения,
  • твердения (прироста прочности).

Своевременной техникой создания усадочных швов удаётся контролировать расположение трещин в бетоне, создавать качественные покрытия и основы.

Трещины в бетоне и скорость роста усадочных напряжений

Скорость, с которой растут усадочные напряжения, в первую очередь зависит от скорости потери влаги бетоном в результате поглощения основанием, а также по причине испарения.

Прямая зависимость отмечается и от скорости охлаждения, а также от количества и ограничений жёсткости. Следует учитывать скорость увеличения прочности и зависимость от скорости химической реакции между портландцементом (вяжущими материалами) и водой.

Увеличение прочности структуры зависит от количества, типа цемента и добавок, а также от температуры укладки и отверждения смеси. Более низкие температуры способствуют замедлению роста прочности. Прирост прочности структуры замедляется при укладке на холодные основания или в условиях холодной погоды.

Кроме того, температура поверхности плиты может значительно упасть во второй половине дня, когда уменьшается нагрев солнцем, что вызывает как задержку схватывания, так и тепловое сжатие.

Замедленное увеличение прочности структуры обычно сопровождается задержкой по времени пропила усадочных швов. В этом случае риск появления трещин в бетоне вне пропилов значительно возрастает.

Причина тому — усадочные напряжения, которые могут легко превысить предел прочности стройматериала на растяжение до установки усадочных швов.

Критерии производства распиловки усадочных швов

Очень важно начинать пилить усадочные швы до того момента, как усадочные напряжения превысят предел прочности бетона.

При этом структура стройматериала должна обладать достаточной прочностью, чтобы распиловка не стала причиной разрушения и удаления частиц заполнителя вдоль разреза.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

Трещины в бетоне и пропил усадочного шва на плите
Для пропилов усадочных швов в структуре стройматериала применяется специальное оборудование — пилы мокрого или сухого хода. Обе технологии имеют свои особенности

Преждевременно сделанная распиловка приводит к повреждению кромки (расслаивание). Запоздалый распил даёт трещины в бетоне, образующиеся хаотично, случайным образом.

Следующие факторы оказывают влияние и определяют границы окна распиловки:

  1. Бетонные смеси с повышенным водопотреблением.
  2. Быстрое или замедленное затвердевание.
  3. Резкие перепады температуры или ливневые дожди.
  4. Резкое повышение температуры.
  5. Сильный ветер и низкая влажность.
  6. Низкие температуры и облачное небо.
  7. Высокие температуры от солнечного излучения.
  8. Высокое трение между опорной базой и плитой.
  9. Сухие пористые основания.

Если имеет место какое-либо из отмеченных условий (или сочетание), налицо влияние на окно распиловки и это влияние следует принимать во внимание.

В таких случаях есть риск появления трещин в бетоне случайным образом на ранней стадии, пока бетон остаётся недостаточно твёрдым для применения распила усадочных швов.

В этих ситуациях бетон необходимо защищать от потери влаги и перепадов температуры. Кроме того, желательно увеличить скорость набора прочности, чтобы обеспечить нарезку усадочных швов раньше без лишних трещин кромок.

Если случайные трещины в бетоне образуются до распиловки усадочных швов, обычно эти трещины в бетоне отмечаются по всей ширине плиты, а ориентация трещин перпендикулярна продольному направлению.

Если трещины в бетоне меняют направление, имеют необычную ориентацию с кластерами, скорее всего, есть ограничения нижней части бетонной плиты, вызванные основанием. В любом из этих случаев появления трещин, распиливать усадочные швы уже не имеет смысла.

Как устранить трещины в бетоне — глубина шва и расстояние?

Усадочные швы обычно формируются пилой мокрой резки (пилой сухой резки), оснащённой алмазным диском. Канавки, пропиленные обычными пилами «мокрого хода», изготавливаются в течение 4 часов в условиях жаркой погоды, и в течение 12 часов в условиях  холодной погоды.

Период для усадочных швов, формируемых быстродействующими пилами сухой резки намного короче. В условиях жаркой погоды пропилы делают в течение 1 часа после финишной отделки, тогда как для условий холодной погоды время увеличивается до 4 часов.

Использование быстродействующей пилы сухой резки снижает риск образования трещин, позволяя выполнять пропилы раньше, чем допускают пилы влажной резки.

Глубина пропила пилой мокрого действия должна составлять четверть толщины сляба (не менее 2,5 см). Для пил для сухой резки глубина пропила должна составлять минимум 2,5 см для сляба толщиной до 23 см.

Как правило, большинство спецификаций требуют либо абсолютной минимальной глубины пропила на 2,5 см, либо указывают на 3 см с допуском при использовании пил сухого хода.

Существует практическое правило, определяющее расстояние между усадочными пропилами, которое должно быть в два-три раза больше толщины плиты. Для бетонной плиты толщиной 15 см, этот подход даёт расстояние между пропилами 3,5 – 5,5 метров.

С учётом расстояния между колоннами или по причинам экономических соображений, фактическое расстояние между усадочными швами приближается к максимальному рекомендуемому расстоянию. То есть – 5,5 метров для бетонной плиты толщиной 15 см.

На практике усадочные швы пропиливают на минимальную глубину 2,5 см, выбирают расстояние между швами, которое отражает потенциал сухой усадки стройматериала. Кроме того, выбирают меньшие расстояния между усадочными швами, если залитые плиты сильно ограничены или чувствительны к образованию случайных трещин.


При помощи информации: ACI