Waarom scheuren in beton

Scheuren in beton komen veel voor, maar worden vaak verkeerd begrepen. Wanneer een eigenaar een scheur in zijn plaat of muur ziet, vooral als het beton relatief nieuw is, gaat hij er automatisch van uit dat er iets mis is. Dit is niet altijd het geval. Sommige soorten scheuren zijn onvermijdelijk. Het beste wat een aannemer kan doen is proberen de scheurvorming onder controle te krijgen. Dit wordt gedaan door de ondergrond goed voor te bereiden, ervoor te zorgen dat het beton niet te nat is, wapening te gebruiken waar dat nodig is, en door scheuroverbruggende voegen en dilatatievoegen op de juiste plaats en afstand van elkaar te plaatsen. Maar soms ontstaan er scheuren, ondanks alle voorzorgsmaatregelen.
Het American Concrete Institute behandelt dit probleem in ACI 302.1-04. “Zelfs met de beste vloerontwerpen en de juiste constructie is het onrealistisch om scheur- en krulvrije vloeren te verwachten. Daarom moet iedere eigenaar door zowel de ontwerper als de aannemer worden geadviseerd dat het normaal is om bij ieder project enige mate van scheurvorming en krullen te verwachten, en dat een dergelijk voorkomen niet noodzakelijkerwijs een negatief effect heeft op de geschiktheid van het ontwerp van de vloer of de kwaliteit van de constructie (Ytterberg 1987; Campbell et al. 1976)”.

Diagnose van 6 soorten scheuren in beton

Plastische krimpscheuren
De meest voorkomende reden voor scheuren in beton is waarschijnlijk plastische krimp. Wanneer het beton nog in zijn plastische toestand is (voor het uithardt), zit het vol met water. Dit water neemt ruimte in en maakt de plaat tot een bepaalde grootte. Naarmate de plaat tijdens het uitharden vocht verliest, wordt hij een beetje kleiner. Omdat beton een zeer stijf materiaal is, veroorzaakt dit krimpen spanningen op de betonplaat. Als het beton krimpt, sleept het over zijn korrelige ondergrond. Deze belemmering van zijn vrije beweging creëert spanningen die de plaat letterlijk uit elkaar kunnen trekken. Wanneer de spanning te groot wordt voor het nu verharde beton, zal de plaat scheuren om de spanning weg te nemen. Vooral bij warm weer kunnen krimpscheuren al optreden enkele uren nadat de plaat is gestort en afgewerkt. aak zijn kunststof krimpscheuren slechts een haartje breed en zijn ze nauwelijks zichtbaar. Maar ook al is een scheur haarscheurtjes, hij strekt zich uit over de gehele dikte van de plaat. Het is niet alleen aan de oppervlakte, zoals men zou denken.
Eén factor die aanzienlijk bijdraagt aan krimp is het te nat mengen van het beton. Als er teveel water in het mengsel wordt gebracht, zal de plaat meer krimpen dan wanneer de juiste hoeveelheid mengwater wordt gebruikt. Dit komt doordat het extra water meer ruimte inneemt, waardoor de vaste bestanddelen in het mengsel verder uit elkaar worden geduwd. Het is vergelijkbaar met het teveel verdunnen van een kan Mi-Wadi. Hierdoor ontstaat een zwakkere oplossing. Wanneer het overtollige water de plaat verlaat, hebben de vaste deeltjes grotere holtes tussen zich. Deze lege ruimtes maken het beton zwakker en vatbaarder voor scheuren. Helaas is natter beton gemakkelijker te plaatsen en af te werken, vooral bij warm weer. Dit is een van de redenen waarom veel betonafwerkers water toevoegen aan betonmixers: het maakt hun werk gemakkelijker. Een paar liter per kubieke meter zal het mengsel niet noemenswaardig beïnvloeden. Maar als een te grote hoeveelheid water wordt toegevoegd, kan men ongewild de sterkte van het beton verminderen. lastische krimpscheuren kunnen overal in een plaat of wand voorkomen, maar één plaats waar ze bijna altijd voorkomen is bij inspringende hoeken. Inspringende hoeken zijn hoeken die in een plaat wijzen. Als je bijvoorbeeld beton rond een vierkante kolom zou storten, zou je vier inspringende hoeken creëren. Omdat het beton om een hoek niet kan krimpen, zal de spanning ertoe leiden dat het beton vanaf de punt van die hoek gaat scheuren (zie figuur 1).

Figuur 1: Krimpscheuren ontstaan bij inspringende hoeken
Een afgerond object in het midden van een plaat veroorzaakt hetzelfde probleem als een inspringende hoek. Dit komt vaak voor rond doorvoeren in de plaat, zoals pijpen, sanitair, afvoerputten en gietstukken van putten. Het beton kan niet kleiner krimpen dan het object waar het omheen is gegoten, en dit veroorzaakt voldoende spanning om het beton te doen scheuren (zie figuur 2).
Figuur 2: Krimpscheur bij plaatdoorvoering
Om willekeurige krimpscheuren tegen te gaan, worden er controlevoegen (vaak ten onrechte dilatatievoegen genoemd) in de plaat aangebracht. Controlevoegen zijn eigenlijk krimpvoegen omdat ze opengaan als het beton krimpt of kleiner wordt. Het zijn gewoon groeven die in vers beton worden aangebracht, of in de plaat worden gezaagd kort nadat het beton zijn eerste laag heeft bereikt. Controlevoegen creëren een zwakke plaats in de plaat, zodat wanneer het beton krimpt, het zal scheuren in de voeg in plaats van willekeurig over de plaat (zie figuur 3).
Figuur 3: Een succesvolle scheurcontrolevoeg
Om een scheurcontrolevoeg effectief te laten zijn, moet deze ¼ zo diep zijn als de plaat dik is. Dat wil zeggen, op een typische 100mm dikke plaat moeten de voegen niet minder dan 25mm diep zijn; een 150mm dikke plaat zou 38mm diepe voegen nodig hebben, enz. Om de kans op vroegtijdige willekeurige scheurvorming te minimaliseren, dienen deze voegen zo snel mogelijk na het storten van het beton te worden geplaatst. Als de controlevoeg niet diep genoeg is, kan het beton scheuren in de buurt ervan in plaats van erin (zie figuur 4).

Figuur 4: Een scheur naast een te ondiepe voeg
Scheurcontrolevoegen moeten worden geplaatst bij alle inspringende hoeken en vloerdoorvoeren, en gelijkmatig verdeeld over de rest van de plaat. Een goede vuistregel voor 100 mm dik woonbeton is om de voegen zo te plaatsen dat ze de plaat scheiden in ongeveer gelijke vierkante secties, waarbij geen enkele voeg verder dan ongeveer 3 meter van de dichtstbijzijnde parallelle voeg ligt. Volgens deze richtlijnen zou een voetpad van 1,2 m breed kruiselings worden gevoegd met tussenafstanden van 1,2 m. Een oprit van 4,8 m x 19,2 m zou één voeg hebben die in de lengte door het midden loopt, en voegen die om de 2,4 m over de oprit lopen. Dit patroon zou zestien secties van 2,4 m x 2,4 m opleveren. Als een oprit 1 meter of minder breed is, kan de middenvoeg in de lengte meestal veilig worden weggelaten en moeten de dwarsvoegen even ver uit elkaar liggen als de breedte van de oprit (een oprit van 3 meter breed zou bijvoorbeeld geen middenvoeg hebben en dwarsvoegen om de 3 meter). Als de voegen niet worden geplaatst waar ze moeten worden geplaatst, zal het beton zijn eigen voegen creëren door te scheuren. Het is interessant om te zien dat het vaak scheurt in hetzelfde patroon als waarin het gevoegd had moeten worden (zie afbeelding 5).

Figuur 5: Oprit scheurt waar voegen hadden moeten komen
Uitzettingsscheuren
Een andere reden dat beton scheurt is uitzetting. Bij zeer warm weer zal een betonplaat, net als iets anders, uitzetten naarmate het warmer wordt. Dit kan grote spanning op een plaat veroorzaken. Als het beton uitzet, duwt het tegen elk object op zijn pad, zoals een bakstenen muur of een aangrenzende betonnen plaat. Als geen van beide de mogelijkheid heeft om te buigen, zal de resulterende kracht ervoor zorgen dat er iets scheurt. en dilatatievoeg is een punt van scheiding, of isolatievoeg, tussen twee statische oppervlakken. De gehele diepte is gevuld met een soort samendrukbaar materiaal, zoals met teer geïmpregneerde cellulosevezels, polyschuim met gesloten cellen, of zelfs hout (zie figuur 6). Welk samendrukbaar materiaal ook wordt gebruikt, het fungeert als een schokabsorberend materiaal dat kan “meegeven” wanneer het wordt samengedrukt. Dit verlicht de spanning op het beton en kan scheurvorming voorkomen.

Figuur 6: Schuimrubberen dilatatievoeg die oprit en stoeprand scheidt.
Het materiaal van de dilatatievoeg kan ook voorkomen dat de plaat tegen het aangrenzende stijve object schuurt tijdens perioden van verticale beweging. Tijdens deze tijden van uitzetting of verzakking voorkomt het materiaal van de uitzettingsvoeg dat de bovenkant van de plaat zich tegen het aangrenzende oppervlak vastzet en afbladdert (zie afbeelding 7).
Figuur 7: Uitzettingsvoeg tussen deze platen zou afschilfering hebben voorkomen
Scheuren veroorzaakt door verharding
Een andere factor die bijdraagt aan scheurvorming is de beweging van de grond als gevolg van vries-/dooicycli. Tijdens zulke cycli kan de bevroren grond tot enkele centimeters omhoog komen, en dan weer zakken als de grond ontdooit. Als de plaat niet vrij is om met de grond mee te bewegen, zal de plaat scheuren. De aanwezigheid van grote boomwortels kan er ook voor zorgen dat beton gaat schommelen. Als een boom te dicht bij een betonnen plaat staat, kunnen de groeiende wortels het beton optillen en scheuren (zie figuur 8).
Figuur 8: Boomwortels hebben deze stoep opgetild en gescheurd
Scheuren veroorzaakt door verzakking
Omgekeerd, als een grote boom uit de buurt van een betonnen plaat wordt verwijderd, zullen de begraven wortels ontbinden. De ontstane leegte kan leiden tot verzakking van de grond en scheuren in het beton. Inklinking wordt ook wel verzakking genoemd. erzakkingen komen vaak voor in greppels waar nutsleidingen en loodgietersbuizen zijn ingegraven. Vaak is de sleuf voor nutsvoorzieningen niet verdicht wanneer hij opnieuw wordt opgevuld. Als beton bovenop een slecht verdichte sleuf wordt geplaatst, kan de door de verzakking ontstane holte een scheur veroorzaken in de niet-ondersteunde betonplaat (zie Afbeelding 9).

Figuur 9: Scheur in de ongefundeerde betonplaat.
Een andere plaats waar beton vaak verzakt, is bij een huis. Of het huis nu op een kelder of kruipruimte is gebouwd, de overmaat wordt vervolgens weer opgevuld. Tenzij het opvulmateriaal tijdens het opvullen in lagen wordt verdicht, zal het na verloop van tijd gaan inklinken. Door deze inklinking zal het beton dat er bovenop wordt gestort mee inklinken. Vaak veroorzaakt deze zetting scheuren in het beton en kantelt het terug naar het huis, waardoor een negatieve helling ontstaat (zie Afbeelding 10). cheuren veroorzaakt door overbelasting van de plaat
Een andere factor die bijdraagt aan scheuren is het plaatsen van overgewicht op de plaat. Hoewel het een zeer sterk materiaal is, heeft beton toch grenzen aan de belasting. Als je hoort iemand spreken van 4.000 psi beton, ze verwijzen naar het feit dat het zou 4.000 pond per vierkante inch van de druk om het te verpletteren nemen. Woonbeton wordt echter zelden overbelast wat de druksterkte betreft. Dat wil zeggen, het gewicht verpulvert of verbrijzelt het beton meestal niet. Wat vaker voorkomt, is dat het overgewicht te veel is voor de grond onder het beton. Dit is vooral het geval na perioden van hevige regen of smeltende sneeuw, wanneer de grond verzadigd en zacht is.
Wanneer grondwater onder het beton trekt, wordt de onderliggende grond zacht of sponzig. Overmatig gewicht op de plaat kan op dit punt het beton naar beneden drukken. Omdat de buigsterkte van beton kleiner is dan de druksterkte, buigt het beton door tot het breekpunt. Huiseigenaren die grote recreatievoertuigen of dumpers op hun opritten plaatsen hebben meer kans om dit soort scheurvorming te zien. Als zware voertuigen over de rand van een plaat rijden, ontstaat een soortgelijk soort scheurvorming.

Figuur 12: Een zware vrachtwagen reed over deze stoep, waardoor de rand scheurde
Scheuren veroorzaakt door voortijdige droging
Scheuren in het oppervlak zijn zeer fijne scheurtjes die lijken op spinnenwebben of versplinterd glas. Ze kunnen op elke betonnen plaat ontstaan als de bovenkant te snel vocht verliest. Scheurtjes kunnen ontsierend zijn, maar vormen geen structureel probleem. Ze zijn zo fijn dat ze niet kunnen worden gerepareerd (zie Afbeelding 13).

Kroestscheuren ontstaan vaak tijdens het stansen van beton. Ze ontstaan meestal op zonnige of winderige dagen, wanneer de bovenkant van de plaat eerder uitdroogt dan de onderkant. De bovenkant wordt korstig, zodat wanneer de stempel wordt ingebed, deze het oppervlak uit elkaar trekt in de buurt van de gestempelde voegen, waardoor kleine scheurtjes ontstaan rond de buitenranden van de “stenen”. Hoewel ze cosmetisch onaantrekkelijk zijn, vormen korstscheuren geen structureel probleem, maar ze kunnen desgewenst worden gerepareerd

Figuur 14: Korstscheuren door voortijdige droging van het oppervlak
Het belang van wapening
Het gebruik van synthetische vezels, wapeningsgaas of wapening kan beton extra steun geven, maar geen van deze middelen zal scheuren voorkomen. Sterker nog, te veel staal kan er juist voor zorgen dat een plaat gaat scheuren, doordat het de normale krimp van beton tegenhoudt. Maar als er scheuren ontstaan, kan wapening de verschillende secties bij elkaar houden. e aanwezigheid van wapening kan het verschil uitmaken tussen een scheur die haarscherp van aard blijft of zich afscheidt en breder en lelijk wordt. Staalwapening kan ook het beton aan beide zijden van een scheur op hetzelfde horizontale vlak houden. Dit betekent dat de ene kant niet meer deint of zakt dan de andere, wat struikelgevaar zou kunnen veroorzaken. Het is soms onmogelijk om precies te bepalen waardoor een bepaalde scheur is ontstaan. Een goede voorbereiding van de bouwplaats en een goede afwerking van het beton kunnen er echter voor zorgen dat scheuren zo min mogelijk voorkomen en dat het project er esthetisch aantrekkelijker uitziet.
Voor een volledige lijst van oplossingen voor scheurherstel kunt u contact opnemen met uw lokale rayonmanager of klik hier.