Как заделать трещины в бетоне и предотвратить их появление

Но не все трещины серьезны. Небольшие, располагающиеся на уровне поверхности покрытия на улице, часто лишь ухудшают эстетическое восприятие строения, и лишь более глубокие или широкие трещины могут потребовать профессионального внимания. Заделка трещин в бетоне на раннем этапе помогает предотвратить дорогостоящий ремонт объекта в будущем.

Классификация трещин в бетоне и причины их появления

Своевременная и правильная классификация трещин – как выбор верного лекарства для лечения пациента: он может быстро выздороветь, а может и превратиться в хронического больного. Начнем с классификации видов трещин, поскольку их очень много, и каждая потребует специального, эффективного анализа.

Распространены следующие разновидности трещин в бетоне:

• Усадочные;
• От перегрузки;
• Волосяные;
• Пучинистые в плитах;
• В фундаменте;
• Структурные;
• Возвратные угловые;
• Коррозионные, из-за внутренней арматуры.

Кроме того, существует также категория комбинированных и температурных трещин, обусловленных случайными ошибками/дефектами заливки.

Усадочные трещины (см. рис.2) появляются в свежезалитом бетоне по мере его высыхания и затвердевания. В процессе испарения влаги бетонный элемент естественным образом сжимается, образуя небольшие поверхностные трещины. Такие трещины в большинстве случаев носят поверхностный характер, и па прочность бетона влияния не оказывают. Для уменьшения риска образования усадочных трещин следует использовать правильные методы отверждения (например, поддержание влажности бетона во время схватывания) и добавки, уменьшающие усадку в смеси.

Перегрузочные трещины. Бетон прочен, но не нерушим. Трещины от перегрузки (см. рис. 3) образуются при приложении слишком большой нагрузки. Прямая перегрузка на плиту встречается редко, поскольку является прямым следствием грубых ошибок при проектировании. Чаще можно встретить перегрузку на мягком грунте. После сильного дождя или таяния снега вода, случается, размягчает почву под плитой. Добавьте сверху тяжелый фургон, мусорный контейнер или оборудование, и плита может треснуть. Но только в том случае, если почва под ней нестабильна по своим характеристикам.

Волосяные трещины (см. рис. 4) очень тонкие, но часто заходят глубоко в плиту. Обычно они образуются, когда бетон оседает во время затвердевания. Как и любая другая трещина, они подвержены разрушению из-за периодически возникающих циклов замораживания-оттаивания. Вода просачивается, замерзает и расширяется, каждую зиму медленно расширяя волосяную трещину.

Трещины в плитах возникают из-за ошибок в установке. Если почва под бетоном перед заливкой не уплотняется должным образом, со временем она осядет и унесет с собой плиту.

Распространенной причиной являются раскопки, проводимые коммунальными компаниями. Если поставщик услуг не засыпет канавы/ямы должным образом, почва позже осядет и оставит пустоты под плитой.

Такие трещины часто выглядят по-разному в зависимости от того, где они образуются. Если в низких местах, то они плотно смыкаются друг с другом. В высоких точках происходит обратное трещины раздвигаются шире. Наличие такого рода трещин сигнализирует о том, что плита потеряла опору, а это проблема, которая обычно требует профессионального подъема бетона.

Пучинистые трещины (см. рис.5). Возникают, когда земля выталкивает бетон вверх. Причиной являются два фактора: циклы замораживания-оттаивания и наличие живых корней деревьев на участке бетонирования.

В первом случае – это фактически температурные трещины: замороженная почва расширяется и может поднять плиты на несколько десятков миллиметров. Когда грунт оттает, плиты опускаются в исходное положение. Это движение вызывает растрескивание. Устранить проблему возможно применением компенсаторов и контрольных швов, которыепомогут управлять этим перемещением во время установки плиты.

Что касается корней деревьев, то они, если расположены под плитами, действуют как естественный домкрат, выталкивая бетон вверх, пока он не треснет (см. рис.6). Распространенной ошибкой является посадка деревьев слишком близко к подъездным дорогам, на улицах или тротуарах.

Трещины в фундаменте. Трещины осадки фундамента — одни из самых серьезных трещин, с которыми можно столкнуться. Такие дефекты проявляются: по углам или вдоль стен фундамента, часто в виде ступенек. Причины: неравномерность расположения из-за проблем с почвой или плохая подготовка площадки во время строительства.

Неконтролируемые осадочные трещины могут поставить под угрозу целостность всей конструкции, поэтому важно регулярно проверять фундамент на наличие трещин или смещений, далее выполняя расшивку трещин.

Структурные трещины (см. рис.7) считаются наиболее серьезными и выходят за рамки поверхностныхкосметических проблем. Структурная трещина (шириной от 5…6 мм и более) обычно проходит по всей толщине плиты. Причины: перегрузка, плохая конструкция, сдвиг грунта или проникновение воды. Расширяясь, структурные трещины, вызывают протечки и потенциально могут уменьшить устойчивость здания. Поэтому такие дефекты почти всегда требуют осмотра инженером-строителем или специалистом по ремонту фундамента.

Появление коррозионных трещин часто вызвано различием в физико-механических характеристиках бетона и стальной укрепляющей арматуры. В частности, имеет значение коэффициенты объемного расширения, когда в бетоне, как в менее прочной составляющей, возникают растягивающие напряжения, к которым он очень чувствителен. Эти напряжения и являются источником трещинообразования. Кроме того, стальная арматура со временем ржавеет. Влага проникает в плиту, вызывая коррозию стали. Ржавчина расширяется, выталкиваясь наружу, пока окружающий бетон не растрескается и не раскрошится.

Случайные, непредсказуемые трещины выглядят как мелкая паутина, которая возникает на бетонной поверхности (см. рис.8). Причина: во время отверждения бетон высыхал слишком быстро, в результате чего верхний слой осаживался с одной скоростью, а нижний – с другой. Такие трещины носят чисто косметический характер, но из-за них бетон может выглядеть преждевременно состаренным.

Возвратные угловые трещины. Всякий раз, когда бетон заливается за угол, выемку, или объект (например, люк или колонну), он склонен к образованию входящих угловых трещин, которые расходятся от объекта. Причина: неравномерная усадка во время отверждения. С целью предупреждения таких дефектов часто во время заливки бетона устанавливают контрольные швы, чтобы выполнить расшивку трещин, «направляя» их в предсказуемые, менее видимые области.

Комбинированные трещины – результат совместного действия нескольких, описанных выше факторов.

Борьба с трещинообразованием

Все ли трещины в бетоне опасны? Нет, не все. Как уже было разъяснено, некоторые виды трещин носят косметический характер и не угрожают целостности конструкции. Тем не менее, заделка трещин в бетоне (даже небольших поверхностных) считается хорошим профилактическим приемом. Поскольку все микротрещины пропускают воду, что усугубляет ущерб во время циклов замораживания-оттаивания бетона. А, если дефект постоянно расширяется и проявляет признаки движения, настало время для того, чтобы замазать трещину.

Классификация способов

Технологии заделки трещин в бетоне (см. рис.9) варьируются от применения простых поверхностных заполнителей до продвинутых методов. Используют:

• Впрыскивание (инъектирование), применяя такие материалы, как эпоксидные соединения (конструктивные связи), полиуретаны (гибкие, водонепроницаемые уплотнения для протечек) и гидравлические цементы (быстро фиксирующиеся пробки) для обычных ремонтов;
• Инновационные методы, которые включают микробную биозатирку для активации самовосстанавливающихся свойств и специализированные эластомерные герметики для движущихся трещин;
• Армирование материалами, которые не обладают способностью провоцировать и ускорять процесс трещинообразования (например, сетка против трещин из пластиковой арматуры или композита).

Выбор оптимальной методики производится в зависимости от результатов контроля размера трещины, ее поведения и уровня влажности в проблемной зоне. Обязательной (для долговечности) является предварительная подготовка поверхности, по которой надо замазать трещину.

Распространённые технологии ремонта

Инъекция эпоксидки. Для структурных трещин (шириной менее 4…5 мм) пустоту ликвидируют заполнителем - эпоксидкой с низкой вязкостью. Она склеивает поверхности трещин для обеспечения высокой прочности, химической устойчивости и влагоизоляции.

Полиуретановая инъекция/пена. Идеально подходит для активных протечек воды: реактивные смолы расширяются в гибкий гель, запечатывая трещины и устраняя дальнейшее развитие дефекта.

Прокладка и герметизация. Метод заключается в запечатывании неструктурных трещин в V-образную канавку и заполнения ее гибкими герметиками (полиуретан/силикон) для фиксации перемещений.

Гидравлический цемент. Представляет собой пробки из быстро фиксирующихся цементных смесей. Гидроцемент закрывает протечки и быстро останавливает поток воды, поэтому подходит для предотвращения активных протечек.

Механическая сшивка. При серьёзных структурных трещинах, чтобы скрепить их стенки, применяют металлические скобы или прутья, которые далее покрываются эпоксидной смолой.

Из передовых и специализированных технологий ремонта отметим:

Микробную биозаварку (биоминерализацию), которая использует бактерии для осаждения карбоната кальция в трещинах, обеспечивая глубокое проникновение, самовосстановление и устойчивое развитие; восстанавливает трещины до 2 мм;

Эластомерные герметики (в частности, гибридные полимеры), которые связываются с бетоном и другими материалами, обеспечивая гибкость и устойчивость к вибрациям, ультрафиолету и усадке.

Проникающие герметики: средства на основе силана/силоксана, которые проникают в поры и микротрещины для отталкивания воды.

Армирование бетона как способ снижения трещинообразования

Большинство из рассмотренных выше вариантов характеризует ряд ограничений – дороговизна, невозможность повысить прочность бетона на разрыв, химическая активность в цементной среде и др. Поэтому все чаще применяют правильно подобранное армирование бетона. Сетка против трещин более равномерно распределяет нагрузки и препятствует раскрытию трещин.

Предпочтение получает композитная сетка, которая (при равном весе со стальной) прочнее на разрыв. Это увеличивает ее эффективность против усадочных трещин. Неметаллическая арматура не ржавеет, поэтому даже микротрещины в отделке не вызовут появления рыжих пятен.

С точки зрения профилактики трещинообразования армирование неметаллическими элементами (см. рис. 10) обеспечивает основному материалу:

1. Увеличение показателей прочности на растяжение. Композитная арматура придает бетону гибкость, позволяющую ему растягиваться без разрушения, а также противостоять силам и условиям, которые в противном случае могли бы привести к его растрескиванию или разрушению.
2. Повышенную несущую способность. Армированный бетон может выдерживать более высокие нагрузки, чем обычный, что делает материал идеальным для конструкций, подвергающихся высоким нагрузкам.
3. Повышенную долговечность, что значительно продлевает срок службы бетонной конструкции. Усиление делает бетон не только прочнее, но и более устойчивым к таким факторам окружающей среды, как погодные условия и химические воздействия, пучение и движение основания.
4. Уменьшенную толщину конструкции, что приводит к экономии материальных затрат.
5. Разнообразия в дизайне. Дополнительная прочность за счет армирования позволяет создавать более амбициозные и смелые архитектурные проекты.

Рассмотрим последовательность работ по применению армирования с целью предотвращения трещин.

Технология ремонта трещин в бетоне, армированном композитными элементами

Общая последовательность

Ключевыми этапами работ по ремонту трещин является проектирование по типам трещин, определение ремонтных материалов, методов и сроков ремонта.

Для структурной статической трещины ее размеры практически всегда стабильны, поэтому материалы и методы, используемые при ремонте, связаны только с толщиной трещин, но не имеют никакого отношения к жесткости или гибкости бетона.

Для активных трещин, ширина и длина которых не могут оставаться стабильными в существующих условиях окружающей среды (например, температурных или перегрузочных трещин, технология иная. Здесь необходимо устранить первопричину дефекта, после чего наблюдать его в течение определенного периода времени. Задача - убедиться в стабильности трещины, а затем отремонтировать в соответствии с методом лечения статической трещины. Если дефект не устранен полностью, но поведение конструкции и ее компонентов не представляет опасности, трещину заделывают с помощью эластичных и гибких материалов.

Нестабильные (например, сухие усадочные) трещины бетона – это дефекты, длина, ширина или количество которых вначале увеличивается, но через некоторое время развитие прекращается. Такие трещины следует ремонтировать или армировать после достижения дефектом своего стабильного состояния.

К неремонтопригодным относят трещины, ширину и длину которых невозможно поддерживать стабильными; со временем такие трещины будут расширяться и расти. Если арматура треснет в продольном направлении (оси) арматурного стержня, независимо от того, насколько тонкой будет трещина, она будет продолжать развиваться. Такой участок поверхности подлежит замене.

Обнаружение и мониторинг трещин

Длина выявленного дефекта измеряют стальной линейкой, обычно по прямой на одинаковом расстоянии от обоих концов трещины. Ширина также измеряется с помощью стальной линейки, но с использованием увеличительного стекла, облегчающего осмотр. Ширина трещины обычно находится в самом широком месте дефекта.

Для оценки глубины обычно применяют механический щуп или метод бурения, в последнем случае постоянно следят за сверлением керна. Можно использовать ультразвуковой метод, заливку цветной жидкостью и т. д. Глубина трещины обычно определяется от расстояния от внешней поверхности до максимальной вертикальной отметки.

Мониторинг изменения длины заключается в том, что на обоих концах трещины линия отмечается как конечная точка дефекта, дата наблюдения записывается сбоку, а конечная точка наблюдается регулярно, если трещина расширяется. В процессе отслеживания проводят маркировку самой широкой части наблюдаемых трещин или устанавливают микрометрический подшипник, позволяющий вести систематическое наблюдение за поведением трещины.

Распространенные методы заделки

Метод поверхностного уплотнения. Ремонтный клей с низкой вязкостью и хорошей проницаемостью впитывается в мелкие самостоятельные трещины на поверхности бетона (ширина трещины около 0,2 мм) или под действием капиллярного действия сетки трещин. Для пола и других непроницаемых частей волокнистый композит следует наклеить на бетонную поверхность для усиления герметизирующего эффекта.

Метод инъекции. Под определенным давлением в полость впрыскивается ремонтный клей низкой вязкости и высокой прочности. Этот метод подходит для сквозных трещин, а также для усиления и герметизации местных дефектов сотовой конструкции размером от 0,2 до 1,5 мм.

Метод цементации под давлением. В течение определенного периода времени низковязкий и высокопрочный тампонажный материал, используемый для ремонта трещин, вдавливается в полость трещины под более высоким давлением для достижения эффекта плотного заполнения. Этот метод применим для обработки крупных проникающих трещин, массивных дефектов бетона, а также глубоких и извилистых трещин.

Заполненный закрытый метод. На поверхности компонента выполняют канавку глубиной и шириной не менее 20 мм (или U-образную канавку 15 мм). Затем для заполнения и вставки волокнистого композиционного герметизирующего материала на поверхность наносится модифицированная эпоксидная смола или эластичный наполнитель. Этот метод подходит для борьбы с активными и статическими трещинами шириной до 0,5…1 мм. После заливки на поверхности должен остаться защитный слой.