Ремонт трещин имеет решающее значение для восстановления функциональности и эффективности бетонной конструкции, поэтому вопрос о том, как избавиться от трещин в бетоне, будет всегда актуальным для собственника здания или сооружения.
При планировании и проведении такого ремонта особенно важно правильно подобрать материалы. Однако у инженеров отсутствует подробное руководство по этому вопросу. В статье рассматриваются различные материалы для ремонта трещин в бетоне и объясняются факторы, определяющие выбор материалов для ремонта.
Бетон может треснуть по многим причинам
Обычно различают следующие типы трещин:
- пластическая усадка — образованная из-за осаждения пластичной бетонной смеси, вызванная испарением воды из бетонной смеси;
- термическая — образуется в результате термических деформаций бетона;
- усадка — вызвана усадочными деформациями твердеющего бетона;
- конструкционные — формы в затвердевшем бетоне из-за перегрузки или разницы в осадке фундамента;
- химически индуцированные — образуется в результате химических реакций, которые ослабляют пассивирующее действие бетона и способствуют коррозии стальной арматуры.
Растрескивание бетона- старая проблема, которая отрицательно сказывается на внешнем виде, целостности, пригодности и долговечности его конструкций, не говоря уже о пониженной несущей способности, вызванной структурными трещинами. Что еще хуже, трещины способствуют проникновению влаги и, таким образом, вредные химические вещества достигают арматуры, коррозия которой представляет собой обширную химическую реакцию, вызывающую гниение и углубление трещин в бетоне. Это еще больше увеличивает разрушительное действие растрескивания.
Правильный подбор бетонной смеси, упрочнение, эксплуатация и обслуживание конструкций, правильное проектирование и усиление конструкций, качественно выполненные работы по бетонированию — это важнейшие инструменты, помогающие контролировать растрескивание бетона. Однако даже с помощью этих мер всегда сложно гарантировать отсутствие такого рода дефектов, а при их возникновении необходимо как минимум задуматься о том, как избавиться от трещин в бетоне. Как подбирать материалы, необходимые для такого ремонта?
Материалы для ремонта трещин в бетоне
На рынке представлено множество материалов для ремонта трещин в бетоне, в том числе запатентованные и незапатентованные. Каковы их желаемые свойства?
- Во-первых, желательно, чтобы такой материал имел низкую проводимость, чтобы влага и ионы не могли проникнуть в арматуру.
- Во-вторых, материал должен создавать щелочную среду в бетоне и пассивировать стальную арматуру (следует отметить, что щелочность материала не требуется, если он отличается безупречной непроницаемостью).
- В-третьих, материал должен быть механически совместим с бетонной конструкцией, чтобы разница в деформации между двумя материалами была минимальной и вызывала минимальные поверхностные напряжения сдвига.
- Другие желательные свойства: высокая укладка, низкая усадка, хорошая огнестойкость, долговечность, экономичность, материалы должны быть экологически чистыми и не угрожать здоровью и безопасности.
Как избавиться от трещин в бетоне с применением полимерных материалов? Подходящие полимеры относятся к следующим трем различным типам.
- полимер, используемый в качестве добавки в цементный раствор для изменения его свойств;
- сам полимер используется как высокопрочное связующее;
- полимер используется как эластичный заполнитель трещин.
Полимер, используемый в качестве добавки в цементный раствор для изменения его свойств
Этот тип полимера обычно используется в виде латекса. Существуют различные полимерные латексы для ремонта трещин, такие как латекс на основе бутадиенстирольной смолы (SBR) и акриловый латекс. Латекс модифицирует цементный раствор несколькими способами, включая увеличение адгезии раствора, улучшение его адгезии к основному бетону, уменьшение проницаемости раствора и увеличение прочности раствора на растяжение и изгиб. Щелочность модифицированного полимером раствора такая же, как и у обычного цементного раствора.
Полимер используется как высокопрочное связующее
Во втором типе, в зависимости от условий повреждения конструкции, используются различные полимерные связующие, которые используются для ремонта отдельных участков и заделки трещин. Из различных смол для ремонта трещин чаще всего используется эпоксидная смола. В отличие от цементного раствора, смола не дает щелочной пассивации стальной арматуре, а защищает ее, образуя непроницаемый слой. Помимо эпоксидных смол, также доступны полиэфирные, полиуретановые и акриловые смолы. Большинство смол характеризуются высокой прочностью на разрыв, а также высокой адгезией к основному бетону.
Чтобы адаптироваться к условиям конкретного проекта, к смоле могут быть предъявлены определенные требования, такие как цвет, вязкость, время схватывания. С другой стороны, смола размягчается при низких температурах, что может привести к проблемам с огнестойкостью. Кроме того, большинство смол, например, эпоксидная смола выделяет много тепла во время отверждения, и реакция даже более экзотермична, чем гидратация цемента. Следовательно, чтобы избежать высоких поверхностных сдвиговых напряжений во время последующего термического сжатия, смолу необходимо смазывать слоями ограниченной толщины, и она не подходит для крупномасштабного ремонта.
Обобщая приведенную выше информацию, необходимо найти компромиссное решение для полимерцементных и полимерных растворов. Наиболее часто используемые материалы для инъекции трещин — эпоксидная, полиуретановая и полиэфирная смолы. Состав смол регулируется таким образом, чтобы их можно было вводить с подходящими свойствами, такими как низкая вязкость и более легкое проникновение в трещины. Необходимо принять компромиссное решение для полимерцементных и смоляных растворов. Наиболее часто используемые материалы для инъекции трещин — эпоксидная, полиуретановая и полиэфирная смолы. Состав смол регулируется таким образом, чтобы их можно было вводить с подходящими свойствами, такими как низкая вязкость и более легкое проникновение в трещины.
Полимер используется как эластичный заполнитель трещин
В случае третьего типа полимер очень гибкий и его часто называют эластичным материалом или эластомером. Часто полимер, используемый для наших целей, — это полиуретан. Эластичный материал очень мягкий и может компенсировать деформации трещины. Хотя он чрезвычайно гибкий, его прочность на растяжение, сжатие и сдвиг довольно мала. Следует отметить, что эластичному материалу присуща проблема старения, и его свойства со временем ухудшаются. Поэтому, учитывая долговечность эластичного материала, его необходимо заменить.
Как избавиться от трещин в бетоне с учетом правильного подбора материалов?
При выборе правильного метода того, как избавиться от трещин в бетоне, в первую очередь необходимо оценить, является ли трещина конструктивной или нет. Если это так, отремонтируйте с помощью модифицированного полимером цемента или смоляного раствора (для широких трещин) или примените инъекцию трещин (для узких трещин), чтобы восстановить несущую способность конструкции. Если трещина не является конструктивной, необходимо учитывать следующие факторы: является ли она «мертвой» / «живой» или имеет ли бетонная конструкция с трещинами расчетную несущую функцию. При определении того, является ли трещина «мертвой» / «живой», самое важное — выяснить ее причину или она повредила структурные свойства бетонного элемента. Примерами возможных «мертвых» трещин могут быть пластичность, преждевременное термическое воздействие, усадка и непреднамеренная перегрузка. С другой стороны, вызванные циклической нагрузкой или циклическими колебаниями температуры.
«Мертвая» трещина в бетоне
«Мертвую» трещину лучше всего заделать жестким материалом. Относительно широкий ассортимент полимерцементных или смоляных растворов является хорошим решением. Трещина может иметь ширину до 5-10 мм и заполняться, например, цементным раствором, модифицированным SBR. Относительно небольшие трещины можно заделать инъекцией полимера, например эпоксидной смолы. Поскольку эпоксидные смолы обладают очень высокой адгезионной прочностью и прочностью на сдвиг, введение их в трещины может восстановить целостность бетона с трещинами до уровня бетона без трещин. Инженеры должны учитывать, что в случае вертикальных трещин инъекция производится снизу вверх. В случае горизонтальных смол с низкой вязкостью можно выбрать экономичную альтернативу впрыскиванию полимеров путем заливки их в трещину под действием силы тяжести.
«Живая» трещина в бетоне
Если трещина «живая», ее нельзя ремонтировать жесткими материалами, например, эпоксидной смолой. Для их ремонта следует выбирать мягкие эластичные материалы, такие как полиуретан, которые могут адаптироваться к определенному уровню деформации. Для этого в трещину вставляется эластичный материал, который прилипает к сторонам трещины, но не к ее дну, так что движение может быть распределено равномерно по всей площади заполненной канавки. Да, по мере продвижения можно избежать появления новых трещин. Эластичные свойства ремонтного материала также могут гарантировать водонепроницаемость трещины, даже если ширина трещины немного увеличивается.
Если бетонная конструкция с трещинами сохраняет свою расчетную несущую способность, ремонт конструкции не требуется. Важнейшие моменты — пригодность и долговечность бетонной конструкции. В этом случае трещину нужно только заполнить эластичным материалом, чтобы остановить поток воды и проникновение влаги в бетон. Если бетонная конструкция с трещинами больше не сохраняет свою расчетную несущую способность, для ремонта трещин необходимо использовать более прочные материалы, такие как эпоксидная смола. Это может восстановить прочность бетонной конструкции до уровня, на котором она была до появления трещин, но ограничивает деформацию конструкции после ремонта.
Случаи, когда «живая» трещина находится в бетонной конструкции, не сохраняющей расчетную несущую способность, достаточно сложны. В этом случае вопрос о том, как избавиться от трещин в бетоне принимает более сложный характер решения. Трещину нельзя отремонтировать, просто используя эластичный материал, поскольку он не восстановит прочность бетонной конструкции. Его нельзя отремонтировать одним только жестким материалом, так как дальнейшее движение приведет к появлению новых трещин рядом с отремонтированной. В таких случаях следует использовать подходящее скользящее соединение, чтобы не ограничивать дальнейшее движение, а трещину можно было отремонтировать с помощью жесткого материала, такого как эпоксидная смола, для восстановления прочности бетонной конструкции. Это может быть сложно, поскольку основная цель скользящего шарнира совсем не связана с этим, но, по-видимому, это единственный приемлемый метод.