Why Concrete Cracks

Pęknięcia w betonie są niezwykle powszechne, ale często źle rozumiane. Kiedy właściciel widzi pęknięcie w swojej płycie lub ścianie, zwłaszcza jeśli beton jest stosunkowo nowy, automatycznie zakłada, że coś jest nie tak. Nie zawsze jest to prawdą. Niektóre rodzaje pęknięć są nieuniknione. Najlepsze, że wykonawca może zrobić, to spróbować kontrolować pęknięcia. Odbywa się to poprzez właściwe przygotowanie podłoża, zapewniając, że beton nie jest zbyt mokry, wykorzystując zbrojenia w razie potrzeby, a przez właściwe umieszczenie i rozstawienie pęknięć kontroli połączeń i dylatacji. Jednak czasami pęknięcia zdarzają się pomimo wszelkich podjętych środków ostrożności. merykański Instytut Betonu zajmuje się tym problemem w ACI 302.1-04. „Nawet przy najlepszych projektach podłóg i właściwej konstrukcji, nierealistyczne jest oczekiwanie podłóg wolnych od pęknięć i zwichrowań. W związku z tym każdy właściciel powinien być poinformowany zarówno przez projektanta jak i wykonawcę, że jest rzeczą normalną spodziewać się pewnej ilości pęknięć i zwichrowań w każdym projekcie, i że takie występowanie niekoniecznie musi negatywnie wpływać na adekwatność projektu posadzki lub jakość jej wykonania (Ytterberg1987; Campbell et al. 1976)”.

Diagnozowanie 6 rodzajów pęknięć betonu

Plastikowe pęknięcia skurczowe
Prawdopodobnie najczęstszą przyczyną wczesnych pęknięć w betonie jest skurcz plastyczny. Kiedy beton jest nadal w stanie plastycznym (przed stwardnieniem), jest pełen wody. Ta woda zajmuje miejsce i sprawia, że płyta ma określony rozmiar. Ponieważ płyta traci wilgoć podczas utwardzania, staje się nieco mniejsza. Ponieważ beton jest bardzo sztywnym materiałem, to kurczenie się powoduje naprężenia na płycie betonowej. Jak beton kurczy się, to ciągnie się przez jego granulowanego podłoża. Ta przeszkoda do jego swobodnego ruchu tworzy naprężenia, które mogą dosłownie wyciągnąć płytę na zewnątrz. Gdy naprężenia stają się zbyt duże dla stwardniałego betonu, płyta pęka, aby zmniejszyć napięcie. Szczególnie w gorącej pogody, pęknięcia skurczowe mogą wystąpić już w kilka godzin po płyta została wylana i wykończone.
Często, plastikowe pęknięcia skurczowe są tylko linia włosów w szerokości i są ledwo widoczne. Jednakże, nawet jeśli pęknięcie jest linia włosów, rozciąga się przez całą grubość płyty. To nie jest tylko na powierzchni, jak można by pomyśleć.
Jeden czynnik, który przyczynia się znacznie do skurczu jest mieszanie betonu zbyt mokre. Jeśli nadmierna ilość wody jest wprowadzany do mieszanki, płyta będzie się kurczyć więcej niż gdyby prawidłowa ilość wody mieszanki były używane. Dzieje się tak dlatego, że dodatkowa woda zajmuje więcej miejsca, popychając stałe składniki w mieszance dalej od siebie. Jest to podobne do nadmiernego rozcieńczania dzbanka Mi-Wadi. W ten sposób powstaje słabszy roztwór. Gdy nadmiar wody opuści płytę, stałe cząstki mają większe puste przestrzenie między sobą. Te puste przestrzenie sprawiają, że beton jest słabszy i bardziej podatny na pękanie. Niestety, bardziej mokry beton jest łatwiejszy do umieszczenia i wykończenia, zwłaszcza w gorącej pogodzie. Jest to jeden z powodów, dla których wielu betoniarzy dodaje wodę do betonomieszarek: ułatwia im to pracę. Kilka litrów na metr sześcienny nie będzie miało znaczącego wpływu na mieszankę. Jednakże, jeśli nadmierna ilość wody jest dodawana, można nieświadomie zmniejszyć wytrzymałość betonu.

Plastyczne pęknięcia skurczowe mogą się zdarzyć w dowolnym miejscu w płycie lub ścianie, ale jedno miejsce, gdzie prawie zawsze się dzieje jest na re-entrant rogach. Re-entrant rogi są rogi, które wskazują na płycie. Na przykład, gdyby wylać beton wokół kwadratowej kolumny, stworzyłbyś cztery re-entrant narożniki. Ponieważ beton nie może kurczyć się wokół rogu, naprężenia spowodują pęknięcie betonu od punktu tego rogu (patrz rys. 1).
Rysunek 1: Pęknięcia skurczowe powstające w narożnikach reentrantowych
Zaokrąglony obiekt na środku płyty stwarza ten sam problem, co narożnik reentrantowy. Jest to powszechnie widoczne w okolicach przejść przez płytę, takich jak rury, armatura wodno-kanalizacyjna, odpływy i odlewy studzienek. Beton nie może kurczyć się mniej niż obiekt, wokół którego jest wylany, a to powoduje wystarczające naprężenia do pęknięcia betonu (patrz rys. 2).
Rysunek 2: Pęknięcie skurczowe przy penetracji płyty
Aby zwalczyć przypadkowe pęknięcia skurczowe, w płycie umieszcza się złącza kontrolne (często błędnie nazywane dylatacjami). Szczeliny kontrolne są w rzeczywistości szczelinami skurczowymi, ponieważ otwierają się, gdy beton się kurczy lub zmniejsza. Są to po prostu rowki, które są wykuwane w świeżym betonie lub wycinane w płycie wkrótce po tym, jak beton osiągnie swoją początkową fazę wiązania. Stawy kontrolne tworzą słabe miejsce w płycie tak, że gdy beton się kurczy, będzie pękać w stawie, a nie losowo w całej płycie (patrz rysunek 3).
Rysunek 3: Udana szczelina kontrolna
Aby szczelina kontrolna była skuteczna, jej głębokość powinna wynosić ¼ grubości płyty. Oznacza to, że w przypadku typowej płyty o grubości 100 mm, spoiny powinny mieć głębokość nie mniejszą niż 25 mm; płyta o grubości 150 mm wymaga spoin o głębokości 38 mm itd. Aby zminimalizować szanse na wczesne przypadkowe pęknięcia, złącza te powinny być umieszczone tak szybko, jak to możliwe po wylaniu betonu. Jeśli złącze kontrolne nie jest wystarczająco głębokie, beton może pękać w jego pobliżu zamiast w nim (patrz rysunek 4).

Rysunek 4: Pęknięcie obok zbyt płytkiego złącza
Złącza kontrolne powinny być umieszczone na wszystkich narożnikach reentrantów i penetracji płyty, a także równomiernie rozmieszczone na całej reszcie płyty. Dobrą zasadą dla betonu mieszkalnego o grubości 100 mm jest umieszczanie złączy w taki sposób, aby dzieliły one płytę na mniej więcej równe kwadratowe sekcje, przy czym żadne złącze nie powinno znajdować się dalej niż około 3 metry od najbliższego równoległego złącza. Stosując się do tych wytycznych, chodnik o szerokości 1,2 m powinien być łączony poprzecznie w odstępach 1,2 m. Podjazd o wymiarach 4,8 m x 19,2 m będzie miał jedną fugę biegnącą wzdłuż środka, a fugi będą przecinać go co 2,4 m. W ten sposób powstanie szesnaście fug o szerokości 2,4 m. W ten sposób powstałoby szesnaście sekcji o wymiarach 2,4 m x 2,4 m. Jeśli podjazd jest szeroki na metr lub mniej, zazwyczaj można bezpiecznie pominąć środkowe złącze na całej długości, a złącza krzyżowe rozmieścić w takiej samej odległości, w jakiej podjazd jest szeroki (na przykład podjazd o szerokości 3 metrów nie będzie miał złącza środkowego, a złącza krzyżowe będą rozmieszczone co 3 metry). Jeśli fugi nie są umieszczone tam, gdzie powinny być, beton będzie tworzyć własne fugi przez pękanie. Interesujące jest to, że często pęka on w tym samym wzorze, w którym powinien być połączony (patrz rys. 5).

Rysunek 5: Driveway pęknięcia, gdzie stawy powinny być umieszczone
Pęknięcia ekspansji
Innym powodem, że beton pęka jest rozszerzenie. W bardzo gorącej pogody betonowa płyta, jak wszystko inne, będzie się rozszerzać, jak to się robi gorętsze. Może to spowodować duże obciążenie na płycie. Jak beton rozszerza, to naciska na każdy obiekt na swojej drodze, takich jak mur z cegły lub sąsiedniej płyty betonowej. Jeśli żaden z nich nie ma zdolności do flex, wynikające z tego siły spowoduje coś do pęknięcia.
Zespół dylatacyjny jest punkt separacji, lub stawu izolacyjnego, między dwoma statycznymi powierzchniami. Jego cała głębokość jest wypełniona jakimś rodzajem materiału ściśliwego, takiego jak włókno celulozowe impregnowane smołą, pianka polietylenowa o zamkniętych komórkach lub nawet drewno (patrz rys. 6). Niezależnie od rodzaju materiału ściśliwego, działa on jak amortyzator wstrząsów, który „poddaje się” podczas ściskania. Zmniejsza to naprężenia w betonie i może zapobiegać pękaniu.

Rysunek 6: Pianka dylatacyjna oddzielająca podjazd od krawężnika.
Materiał dylatacyjny może również zapobiegać szlifowaniu płyty o przylegający sztywny obiekt w okresach ruchu pionowego. W czasie falowania lub osiadania materiał dylatacyjny zapobiega wiązaniu się górnej powierzchni płyty z sąsiadującą powierzchnią i łuszczeniu się jej (patrz Rysunek 7).
Rysunek 7: Dylatacja między tymi płytami zapobiegłaby wykruszaniu się
Pęknięcia spowodowane falowaniem
Innym czynnikiem, który przyczynia się do powstawania pęknięć, jest ruch gruntu spowodowany cyklami zamrażania/rozmrażania. Podczas takich cykli zamarznięta ziemia może podnieść się nawet o kilka cali, a następnie osiąść ponownie, gdy ziemia rozmarznie. Jeżeli płyta nie może swobodnie poruszać się wraz z gruntem, to płyta pęka. Obecność dużych korzeni drzew może również powodować kołysanie się betonu. Jeśli drzewo znajduje się zbyt blisko betonowej płyty, rosnące korzenie mogą podnieść i popękać beton (patrz Rysunek 8).
Rysunek 8: Korzenie drzew podniosły i popękały ten chodnik
Pęknięcia spowodowane osiadaniem
Odwrotnie, jeśli duże drzewo zostanie usunięte z pobliża betonowej płyty, zakopane korzenie będą się rozkładać. Powstała pustka może spowodować ziemi do osiadania i betonu do pęknięcia. Osiadanie nazywane jest również osiadaniem.
Subsidence jest bardzo powszechne nad rowami, gdzie linie użytkowe i rury wodno-kanalizacyjne są pochowane. Często zdarza się, że wykop użyteczności nie jest zagęszczona, gdy jest ponownie wypełniony. Jeśli beton jest umieszczony na szczycie słabo zagęszczonego wykopu, pustka powstała w wyniku osiadania może spowodować pęknięcie w poprzek niepodpartej płyty betonowej (patrz Rysunek 9).

Rysunek 9: Pęknięcie w poprzek niepodpartej płyty betonowej.
Innym miejscem, w którym beton powszechnie osuwa się jest w pobliżu domu. Czy dom jest zbudowany na piwnicy lub crawlspace, over-dig jest następnie wypełnione z powrotem. Chyba że materiał wypełniający jest zagęszczany w windach, jak over-dig jest wypełniony, to osiada w czasie. Osiadanie to spowoduje, że każdy beton wylany na jego szczycie osiądzie razem z nim. Wiele razy to osiadanie spowoduje betonu do pęknięcia i przechylić z powrotem w kierunku domu, tworząc ujemne nachylenie (patrz rysunek 10).
Pęknięcia spowodowane przez przeciążenie płyty
Innym czynnikiem, który przyczynia się do pękania jest umieszczenie nadmiernego ciężaru na górze płyty. Mimo, że jest to bardzo mocny materiał, beton nadal ma ograniczenia obciążenia. Kiedy słyszysz ktoś mówi o 4,000 psi betonu, odnoszą się do faktu, że to zajmie 4,000 funtów na cal kwadratowy ciśnienia do zgniecenia go. Beton mieszkalny, jednak rzadko jest przeciążony, jeśli chodzi o wytrzymałość na ściskanie. Oznacza to, że ciężar nie zwykle miażdży lub kruszy beton. Co jest bardziej powszechne jest to, że nadmierny ciężar jest zbyt dużo dla ziemi pod betonem. Jest to szczególnie prawdziwe po okresach ulewnego deszczu lub topnienia śniegu, gdy ziemia jest nasycona i soft.
Gdy wody gruntowej migruje pod betonem powoduje leżącego u podstaw gleby, aby stać się miękkie lub gąbczasty. Nadmierna waga na płycie w tym momencie może nacisnąć betonu w dół. Ponieważ wytrzymałość betonu na zginanie jest mniejsza niż jego wytrzymałość na ściskanie, beton zgina się do punktu łamania. Właściciele domów, którzy umieszczają duże pojazdy rekreacyjne lub śmietniki na ich podjazdach są bardziej prawdopodobne, aby zobaczyć ten rodzaj pęknięć. Prowadzenie ciężkich pojazdów z krawędzi płyty tworzy podobny typ pęknięcia.

Rysunek 12: Ciężka ciężarówka przejechała po tym chodniku, łamiąc jego krawędź
Pęknięcia spowodowane przedwczesnym wysychaniem
Pęknięcia wywołane przez przedwczesne wysychanie to bardzo drobne pęknięcia powierzchniowe, które przypominają pajęczyny lub potłuczone szkło. Mogą się zdarzyć na każdej płycie betonowej, gdy góra traci wilgoć zbyt szybko. Pęknięcia spękania mogą być nieestetyczne, ale nie są problemem strukturalnym. Są one tak drobne, że nie ma możliwości ich naprawy (patrz Rysunek 13).

Pęknięcia spękania często zdarzają się podczas procesu stemplowania betonu. Zazwyczaj występują one w słoneczne lub wietrzne dni, kiedy górna część płyty wysycha szybciej niż dolna. Góra staje się skorupy tak, gdy stempel jest osadzony, to ciągnie powierzchnię od siebie w pobliżu stemplowane stawów powodując małe pęknięcia wokół zewnętrznych krawędzi „kamieni”. Chociaż są one kosmetycznie nieatrakcyjne, pęknięcia skorupowe nie stanowią problemu strukturalnego, ale mogą być załatane, jeśli jest to pożądane

Rysunek 14: Pęknięcia skorupowe spowodowane przedwczesnym wysychaniem powierzchni
Ważność zbrojenia
Użycie włókien syntetycznych, siatki zbrojeniowej lub prętów zbrojeniowych może dodać pewne dodatkowe wsparcie do betonu, ale żadne z nich nie zapobiegnie pękaniu. W rzeczywistości, zbyt dużo stali może faktycznie spowodować płytę do pęknięcia przez ograniczanie normalnego skurczu betonu. Jednakże, jeśli pęknięcia się zdarzyć, zbrojenie może trzymać różne sekcje razem.
Obecność zbrojenia może być różnica między pęknięciem pozostaje hairline w naturze lub oddzielenia i staje się szersze i nieestetyczne. Zbrojenie stalowe może również utrzymać beton po obu stronach pęknięcia na tej samej płaszczyźnie poziomej. Oznacza to, że jedna strona nie przechyla się lub osiada więcej niż druga, co może spowodować niebezpieczeństwo potknięcia. To jest czasami niemożliwe, aby dokładnie określić, co spowodowało szczególne pęknięcie. Jednak właściwe przygotowanie terenu i dobre praktyki wykończeniowe betonu może przejść długą drogę do zminimalizowania wygląd pęknięć i produkcji bardziej estetyczny projekt.
Aby uzyskać pełną listę rozwiązań naprawy pęknięć, skontaktuj się z lokalnym kierownikiem regionu lub kliknij tutaj.
.