Образование трещин в бетоне. Причины и способы их устранения

Есть несколько причин образования трещин в бетоне и бетонных зданиях. Они могут указывать на общую степень повреждения или проблемы большего масштаба. Они могут представлять критическое нарушение структуры, недостаток прочности или влиять только на внешний вид. Важность проблемы зависит от характера трещин и типа конструкции.

Ниже будут рассмотрены причины возникновения различных типов трещин в зданиях и способы их устранения.

Причины трещин в бетонных зданиях

Основные причины возникновения трещин в зданиях следующие:

1. Проницаемость бетона.
2. Термическое смещение.
3. Усадка.
4. Коррозия арматуры.
5. Влажность.
6. Нарушение норм строительства.
7. Неправильное проектирование конструкций.
8. Плохое техническое обслуживание.
9. Изменение состава бетона вследствие химических реакций.
10. Другие факторы.

Проницаемость бетона

Поскольку процесс разрушения в бетоне начинается с проникновения различных агрессивных агентов, она определяет способность бетона противостоять атмосферным воздействиям, химическому воздействию или любому процессу разрушения. Поэтому низкая проницаемость является ключевым фактором долговечности бетона.

Существует ряд факторов, контролирующих проницаемость бетона, таких как водоцементное соотношение, использование добавок, твердение, воздушные пустоты из-за недостаточного уплотнения, микротрещины из-за нагрузки, циклическое воздействие температурных колебаний и возраст бетона.

Первые три показателя также связаны с прочностью бетона. Проницаемость цементной смеси является следствием водоцементного соотношения при условии хорошего качества материалов, удовлетворительного пропорционирования и хорошей строительной практики; проницаемость бетона является прямым следствием пористости и взаимосвязи пор цементной пасты.

Меры по исправлению ситуации

Вышеизложенное предлагает подходящие меры для уменьшения проницаемости бетона и, следовательно, трещин в бетоне.

Термическое смещение

Термическое смещение является одной из наиболее серьезных причин образования трещин в бетоне и бетонных зданиях. Все материалы в большей или меньшей степени расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении.

Изменение температуры окружающей среды и потеря теплоты гидратации в части конструкции с разной скоростью приводят к колебаниям температуры и последующему тепловому движению.

Термическое смещение в компоненте зависит от ряда факторов, таких как колебания температуры, размеры, коэффициент теплового расширения и некоторые другие физические свойства материалов.

Тепловые колебания во внутренних стенах и промежуточных перекрытиях незначительны и поэтому не вызывают растрескивания.

В основном трещины возникают в наружных стенах, особенно в тонких стенах, подверженных прямому солнечному излучению, и в крыше, которые подвержены значительным тепловым колебаниям.

Меры по устранению

Соединения должны быть учтены при проектировании и выполнены надлежащим образом. Например, деформационные швы, строительные швы, контрольные швы и швы скольжения.

Усадка

Постепенная и медленная, зависящая от времени деформация бетонной конструкции при длительных нагрузках известна как усадка. Она может вызвать чрезмерное напряжение и привести к образованию трещин в бетоне.

Усадка увеличивается с увеличением содержания воды и цемента, водоцементного отношения и температуры.

Кроме того, добавки и пуццоланы увеличивают усадку. Повышение температуры в стальных стержнях также увеличивает усадку.

Однако она уменьшается с увеличением влажности окружающей атмосферы и возраста материала на момент нагрузки.

Меры по устранению

1. Используйте минимально возможное количество воды.
2. Использовать крупный заполнитель.
3. По возможности использовать компрессионную арматуру.
4. Избегайте раннего демонтажа опалубки.
5. Дать бетону полностью затвердеть.
6. Устанавливать правильное поперечное сечение бетонного элемента.

Коррозия арматуры

Коррозия арматуры приводит к образованию оксида и гидроксида железа на поверхности стального стержня, в результате чего его объем увеличивается.

Такое увеличение объема вызывает высокие радиальные разрывные напряжения вокруг арматуры и приводит к образованию местных радиальных трещин. Эти разрывные трещины приводят к образованию продольных трещин, параллельных стержню.

Коррозия арматуры будет происходить, если она не защищена должным образом. Стальная арматура может быть защищена путем обеспечения соответствующего непроницаемого бетонного покрытия. Это предотвратит попадание влаги и других агрессивных элементов.

Коррозия стали не будет происходить до тех пор, пока окружающий ее бетон имеет щелочную природу с высоким значением pH.

Меры по устранению последствий

1. Использовать бетон с низкой проницаемостью.
2. Обеспечьте достаточную толщину покрытия.
3. Убедитесь, что связь бетона со сталью настолько хороша, насколько это возможно. Это необходимо потому, что бетон сам по себе не способен противостоять растягивающим усилиям, которым он часто подвергается. В противном случае бетон может растрескаться и позволить вредным веществам воздействовать на стальные прутья.

Влажность

Большинство строительных материалов, имеющих в своей структуре поры в виде межмолекулярного пространства, расширяются при поглощении влаги и сжимаются при высыхании.

Эти движения носят циклический характер и вызваны увеличением или уменьшением межпорового давления при изменении влажности.

Усадка может быть пластичной или сухой. Факторы, вызывающие усадку цемента или раствора, включают избыток воды и количество цемента; богатые цементные смеси подвержены большей усадке.

Меры по устранению

1. Обеспечить подвижные швы.
2. Используйте минимально возможное количество воды для замешивания цементного бетона или цементного раствора.
3. Правильно уплотняйте бетон; провибрированный бетон страдает от меньшей усадки по сравнению с бетоном, уплотненным вручную.
4. Наконец, избегайте использования избыточного количества цемента.

Нарушение норм строительства

Существует широкий спектр строительных методов, которые приводят к растрескиванию бетона. Как правило, нарушения норм строительства обусловлены незнанием, небрежностью или жадностью застройщика.

Основные причины плохой строительной практики:

• неправильный выбор материалов.
• выбор дешевых материалов низкого качества.
• неадекватное и неправильное пропорционирование компонентов смеси бетона, раствора и т.д.
• недостаточный контроль на различных этапах производства бетона, таких как дозирование, смешивание, транспортировка, укладка, отделка и отверждение.
• перегрузки, возникающие в процессе строительства, часто могут быть более серьезными, чем те, которые возникают в процессе эксплуатации.
• недостаточный контроль и надзор за качеством, приводящий к образованию больших пустот (соты) и трещин, что приводит к утечкам и, в конечном итоге, к ускоренному разрушению бетона.
• неправильные строительные швы между последующими заливками бетона или между бетонным каркасом и кирпичной кладкой.
• добавление избыточного количества воды в бетонные и растворные смеси.
• наконец, низкое качество сантехнических и санитарных материалов.

Меры по исправлению ситуации

1. Надлежащий контроль за процессом строительства.
2. Использование материалов хорошего качества во время строительства.

Неправильное проектирование конструкций

Несколько проблем могут возникнуть из-за неправильного структурного проектирования, детализации и спецификаций.

Ошибки, которые могут возникнуть на этом этапе, включают недостаточную толщину, недостаточное армирование, неправильную геометрию, неправильное использование материалов и неправильную детализацию.

Проблемы, возникающие из-за этих ошибок, включают растрескивание из-за недостаточного армирования, чрезмерные дифференциальные перемещения из-за неправильного проектирования фундамента, повышенную концентрацию напряжений в результате плохого проектирования повторных заходов и т.д.

Кроме того, очень важно, чтобы проектировщик учитывал условия окружающей среды, существующие на строительной площадке.

Меры по устранению недостатков

Архитекторы, консультанты по конструкциям и другие специалисты в области строительства должны рассмотреть следующие меры, чтобы избежать образования трещин в бетоне и последующего разрушения конструкций:

1. Надлежащая спецификация бетонных материалов и бетона.
2. Правильные спецификации, учитывающие экологические и грунтовые условия.
3. Конструктивное и адекватное структурное проектирование.
4. Надлежащее качество и толщина бетонного покрытия вокруг арматурной стали.
5. Планирование правильного расположения арматуры и ее детализация в тонких конструкциях для облегчения правильной укладки бетона без расслоения.
6. Выбор компетентного застройщика для строительства.

Плохое техническое обслуживание

Сооружение нуждается в обслуживании по истечении определенного периода после завершения строительства.

Некоторые сооружения могут нуждаться в очень раннем рассмотрении проблем, связанных с их износом, в то время как другие могут прекрасно прослужить в течение многих лет в зависимости от качества проектирования и строительства.

Кроме того, регулярная внешняя покраска здания в определенной степени помогает защитить его от влаги и других химических воздействий.

Гидроизоляция и защитное покрытие на арматурной стали или бетоне — все это вторая линия обороны, и успех их защиты будет во многом зависеть от качества бетона.

Утечки следует устранять как можно раньше, пока не началась коррозия стали внутри бетона и не произошел откол бетона.

Кроме того, скорость коррозии увеличивается, так как ржавая сталь полностью подвергается воздействию агрессивной среды.

Наконец, важно не только отремонтировать разрушенный бетон, но и предотвратить попадание влаги и агрессивных химических веществ в бетон и предотвратить его дальнейшее разрушение.

Изменение состава бетона вследствие химических реакций

Бетон может растрескаться в результате реакции расширения между заполнителем, который содержит активный кремнезем, и щелочью, образующейся при гидратации цемента.

В результате реакции щелочи с кремнеземом образуется набухающий гель. Он вытягивает воду из других частей бетона. Вследствие этого происходит местное расширение, которое приводит к образованию трещин в конструкции.

Меры по исправлению ситуации

1. Используйте цемент с низким содержанием щелочи.
2. Используйте пуццолан.
3. Выберите подходящие заполнители.

Другие факторы

Грубая отделка, свободное удаление несущих стен или отверстий, вызывающих трещины, возгорания, вызванные авариями, пожарами, слабыми землетрясениями и т.д.