Czasami pęknięcia wymagają naprawy, ale jest tak wiele opcji, jak zaprojektować i wybrać najlepszą opcję naprawy? To nie jest tak trudne, jak myślisz.
Po zbadaniu pęknięć i określeniu celów naprawy zaprojektowanie lub wybór najlepszych materiałów i procedur naprawczych jest dość proste. To podsumowanie opcji naprawy pęknięć obejmuje następujące procedury: czyszczenie i wypełnianie, zalewanie i uszczelnianie/wypełnianie, wtryskiwanie żywic epoksydowych i poliuretanowych, samonaprawianie i brak naprawy.
Jak opisano w „Część 1: Jak oceniać i rozwiązywać problemy z pęknięciami betonu”, zbadanie pęknięć i określenie pierwotnej przyczyny pęknięć jest kluczem do wyboru najlepszego planu naprawy pęknięć. Krótko mówiąc, kluczowymi elementami potrzebnymi do zaprojektowania właściwej naprawy pęknięć jest średnia szerokość pęknięcia (w tym szerokość minimalna i maksymalna) oraz określenie, czy pęknięcie jest aktywne, czy uśpione. Oczywiście cel naprawy pęknięć jest równie ważny, jak pomiar szerokości pęknięcia i określenie możliwości przemieszczania się pęknięć w przyszłości.
Aktywne pęknięcia poruszają się i rosną. Przykładami są pęknięcia spowodowane ciągłym osiadaniem gruntu lub pęknięcia będące złączami skurczowymi/dylatacyjnymi elementów lub konstrukcji betonowych. Uśpione pęknięcia są stabilne i nie oczekuje się, że ulegną zmianie w przyszłości. Zwykle pękanie spowodowane skurczem betonu będzie na początku bardzo aktywne, ale gdy zawartość wilgoci w betonie ustabilizuje się, ostatecznie ustabilizuje się i przejdzie w stan uśpienia. Ponadto, jeśli wystarczająca liczba prętów stalowych (prętów zbrojeniowych, włókien stalowych lub makroskopowych włókien syntetycznych) przejdzie przez pęknięcia, przyszłe ruchy będą kontrolowane i można uznać, że pęknięcia są w stanie uśpionym.
W przypadku uśpionych pęknięć należy użyć sztywnych lub elastycznych materiałów naprawczych. Aktywne pęknięcia wymagają elastycznych materiałów naprawczych i specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych, aby umożliwić przyszły ruch. Użycie sztywnych materiałów naprawczych do aktywnych pęknięć zwykle powoduje pękanie materiału naprawczego i/lub sąsiadującego betonu.
Zdjęcie 1. Za pomocą mieszadeł igłowych (nr 14, 15 i 18) można łatwo wstrzyknąć materiały naprawcze o niskiej lepkości w włoskowate pęknięcia bez konieczności okablowania. Kelton Glewwe, Roadware, Inc.
Oczywiście ważne jest określenie przyczyny pęknięć i ustalenie, czy pękanie ma znaczenie konstrukcyjne. Pęknięcia wskazujące na możliwe błędy w projekcie, szczegółach lub konstrukcji mogą powodować obawy o nośność i bezpieczeństwo konstrukcji. Tego typu pęknięcia mogą mieć znaczenie konstrukcyjne. Pękanie może być spowodowane obciążeniem lub może być związane z nieodłącznymi zmianami objętości betonu, takimi jak skurcz na sucho, rozszerzalność cieplna i skurcz, i może, ale nie musi, być znaczące. Przed wybraniem opcji naprawy należy określić przyczynę i rozważyć znaczenie pękania.
Naprawa pęknięć spowodowanych błędami projektowymi, szczegółowymi i konstrukcyjnymi wykracza poza zakres prostego artykułu. Taka sytuacja zwykle wymaga kompleksowej analizy konstrukcyjnej i może wymagać specjalnych napraw zbrojenia.
Przywrócenie stabilności strukturalnej lub integralności elementów betonowych, zapobieganie wyciekom lub uszczelnienie wody i innych szkodliwych elementów (takich jak chemikalia do odladzania), zapewnienie wsparcia krawędzi pęknięć i poprawa wyglądu pęknięć to typowe cele napraw. Biorąc pod uwagę te cele, konserwację można z grubsza podzielić na trzy kategorie:
Wraz z popularnością betonu architektonicznego i betonu konstrukcyjnego rośnie zapotrzebowanie na kosmetyczną naprawę pęknięć. Czasami naprawa integralności i uszczelnianie/wypełnianie pęknięć również wymagają naprawy wyglądu. Przed wyborem technologii naprawy musimy wyjaśnić cel naprawy pęknięć.
Przed zaprojektowaniem naprawy pęknięć lub wyborem procedury naprawy należy odpowiedzieć na cztery kluczowe pytania. Po udzieleniu odpowiedzi na te pytania będziesz mógł łatwiej wybrać opcję naprawy.
Zdjęcie 2. Za pomocą taśmy klejącej, wiercenia otworów i rurki mieszającej z gumową końcówką podłączonej do ręcznego pistoletu dwulufowego, materiał naprawczy można wstrzyknąć w drobne pęknięcia pod niskim ciśnieniem. Kelton Glewwe, wyroby drogowe, Inc.
Ta prosta technika stała się popularna, szczególnie w przypadku napraw budowlanych, ponieważ obecnie dostępne są materiały naprawcze o bardzo niskiej lepkości. Ponieważ te materiały naprawcze mogą łatwo przedostać się pod wpływem grawitacji do bardzo wąskich pęknięć, nie ma potrzeby stosowania okablowania (tj. instalowania zbiornika szczeliwa w kształcie kwadratu lub litery V). Ponieważ okablowanie nie jest wymagane, ostateczna szerokość naprawy jest taka sama jak szerokość pęknięcia, która jest mniej oczywista niż pęknięcia okablowania. Ponadto użycie szczotek drucianych i odkurzanie jest szybsze i bardziej ekonomiczne niż okablowanie.
Najpierw oczyść pęknięcia, aby usunąć brud i zanieczyszczenia, a następnie wypełnij materiałem naprawczym o niskiej lepkości. Producent opracował dyszę mieszającą o bardzo małej średnicy, którą można podłączyć do ręcznego dwulufowego pistoletu natryskowego w celu zainstalowania materiałów naprawczych (zdjęcie 1). Jeśli końcówka dyszy jest większa niż szerokość pęknięcia, może być konieczne frezowanie pęknięć w celu utworzenia lejka powierzchniowego dostosowanego do rozmiaru końcówki dyszy. Sprawdź lepkość w dokumentacji producenta; niektórzy producenci określają minimalną szerokość pęknięcia dla materiału. Mierzona w centypuazach, wraz ze spadkiem wartości lepkości, materiał staje się cieńszy lub łatwiej wnika w wąskie pęknięcia. Do zainstalowania materiału naprawczego można również zastosować prosty proces wtryskiwania pod niskim ciśnieniem (patrz rysunek 2).
Fot. 3. Okablowanie i uszczelnianie polega w pierwszej kolejności na przecięciu pojemnika ze uszczelniaczem ostrzem kwadratowym lub w kształcie litery V, a następnie napełnieniu go odpowiednim uszczelniaczem lub wypełniaczem. Jak pokazano na rysunku, pęknięcie po frezowaniu wypełnia się poliuretanem, a po utwardzeniu zostaje zarysowane i zlicowane z powierzchnią. Kim Basham
Jest to najczęstsza procedura naprawy izolowanych, drobnych i dużych pęknięć (zdjęcie 3). Jest to naprawa niekonstrukcyjna polegająca na rozszerzeniu pęknięć (okablowania) i wypełnieniu ich odpowiednimi uszczelniaczami lub wypełniaczami. W zależności od wielkości i kształtu zbiornika szczeliwa oraz rodzaju użytego szczeliwa lub wypełniacza, okablowanie i uszczelnienie mogą naprawić aktywne i uśpione pęknięcia. Ta metoda jest bardzo odpowiednia dla powierzchni poziomych, ale może być również stosowana do powierzchni pionowych z niespływającymi materiałami naprawczymi.
Odpowiednie materiały naprawcze obejmują żywicę epoksydową, poliuretan, silikon, polimocznik i zaprawę polimerową. W przypadku płyty podłogowej projektant musi wybrać materiał o odpowiedniej elastyczności i twardości lub sztywności, aby uwzględnić oczekiwany ruch na podłodze i przyszłe ruchy pęknięć. Wraz ze wzrostem elastyczności szczeliwa zwiększa się tolerancja na propagację i ruch pęknięć, ale zmniejsza się nośność materiału i podparcie krawędzi pęknięć. Wraz ze wzrostem twardości zwiększa się nośność i podparcie krawędzi pęknięcia, ale tolerancja ruchu pęknięcia maleje.
Rysunek 1. Wraz ze wzrostem wartości twardości Shore'a materiału wzrasta twardość lub sztywność materiału, a maleje elastyczność. Aby zapobiec odklejaniu się krawędzi pęknięć narażonych na ruch pojazdów kołowych, wymagana jest twardość w skali Shore'a co najmniej około 80. Kim Basham preferuje twardsze materiały naprawcze (wypełniacze) w przypadku uśpionych pęknięć w podłogach przeznaczonych do ruchu kołowego, ponieważ krawędzie pęknięć są lepsze, jak pokazano na rysunku 1. W przypadku aktywnych pęknięć preferowane są elastyczne uszczelniacze, ale nośność szczeliwa i wsparcie krawędzi pęknięcia jest niskie. Wartość twardości Shore'a jest powiązana z twardością (lub elastycznością) materiału do naprawy. Wraz ze wzrostem wartości twardości Shore'a wzrasta twardość (sztywność) materiału naprawianego, a elastyczność maleje.
W przypadku aktywnych pęknięć wielkość i kształt zbiornika szczeliwa są równie ważne, jak wybór odpowiedniego szczeliwa, które będzie w stanie dostosować się do przewidywanego ruchu pęknięcia w przyszłości. Współczynnik kształtu to współczynnik kształtu zbiornika szczeliwa. Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku elastycznych uszczelniaczy zalecane współczynniki kształtu wynoszą 1:2 (0,5) i 1:1 (1,0) (patrz rysunek 2). Zmniejszenie współczynnika kształtu (poprzez zwiększenie szerokości w stosunku do głębokości) zmniejszy naprężenia szczeliwa spowodowane wzrostem szerokości pęknięcia. Jeśli maksymalne odkształcenie szczeliwa maleje, wzrasta ilość pęknięć, które szczeliwo jest w stanie wytrzymać. Stosowanie współczynnika kształtu zalecanego przez producenta zapewni maksymalne wydłużenie szczeliwa bez uszkodzeń. W razie potrzeby zainstaluj piankowe pręty podtrzymujące, aby ograniczyć głębokość szczeliwa i pomóc w utworzeniu wydłużonego kształtu „klepsydry”.
Dopuszczalne wydłużenie szczeliwa maleje wraz ze wzrostem współczynnika kształtu. Na 6 cali. Gruba płyta o całkowitej głębokości 0,020 cala. Współczynnik kształtu pękniętego zbiornika bez szczeliwa wynosi 300 (6,0 cala/0,020 cala = 300). To wyjaśnia, dlaczego aktywne pęknięcia uszczelnione elastycznym uszczelniaczem bez zbiornika szczeliwa często zawodzą. Jeśli nie ma zbiornika i nastąpi propagacja pęknięć, odkształcenie szybko przekroczy wytrzymałość szczeliwa na rozciąganie. W przypadku aktywnych pęknięć należy zawsze używać zbiornika szczeliwa o współczynniku kształtu zalecanym przez producenta szczeliwa.
Rysunek 2. Zwiększenie stosunku szerokości do głębokości zwiększy odporność szczeliwa na przyszłe momenty pękania. Zastosuj współczynnik kształtu od 1:2 (0,5) do 1:1 (1,0) lub zgodnie z zaleceniami producenta szczeliwa dla aktywnych pęknięć, aby zapewnić prawidłowe rozciąganie materiału w miarę wzrostu szerokości pęknięcia w przyszłości. Kim Basham
Wtrysk żywicy epoksydowej łączy lub spawa pęknięcia o szerokości zaledwie 0,002 cala i przywraca integralność betonu, w tym wytrzymałość i sztywność. Metoda ta polega na nałożeniu zaślepki powierzchniowej z niespływającej żywicy epoksydowej w celu ograniczenia pęknięć, zainstalowaniu króćców iniekcyjnych w odwiercie w małych odstępach wzdłuż pęknięć poziomych, pionowych lub napowietrznych oraz ciśnieniowym wtryskiwaniu żywicy epoksydowej (zdjęcie 4).
Wytrzymałość na rozciąganie żywicy epoksydowej przekracza 5000 psi. Z tego powodu iniekcja żywicy epoksydowej jest uważana za naprawę strukturalną. Jednak iniekcja żywicy epoksydowej nie przywróci projektowanej wytrzymałości ani nie wzmocni betonu, który pękł w wyniku błędów projektowych lub konstrukcyjnych. Żywica epoksydowa jest rzadko używana do wstrzykiwania pęknięć w celu rozwiązania problemów związanych z nośnością i bezpieczeństwem konstrukcji.
Fot. 4. Przed wstrzyknięciem żywicy epoksydowej powierzchnię pęknięcia należy pokryć nieodpływającą żywicą epoksydową w celu ograniczenia działania żywicy epoksydowej pod ciśnieniem. Po wstrzyknięciu nasadkę epoksydową usuwa się poprzez zmielenie. Zwykle zdjęcie pokrywy pozostawia ślady ścierania na betonie. Kim Basham
Wstrzyknięcie żywicy epoksydowej polega na sztywnej naprawie na całej głębokości, a wtryskiwane pęknięcia są mocniejsze niż sąsiadujący beton. W przypadku iniekcji aktywnych pęknięć lub pęknięć działających jak złącza skurczowe lub dylatacyjne, oczekuje się, że obok lub z dala od naprawionych pęknięć utworzą się inne pęknięcia. Wstrzykiwać wyłącznie uśpione pęknięcia lub pęknięcia z wystarczającą liczbą prętów stalowych przechodzących przez pęknięcia, aby ograniczyć przyszłe ruchy. Poniższa tabela podsumowuje ważne funkcje wyboru tej opcji naprawy i innych opcji naprawy.
Żywicę poliuretanową można stosować do uszczelniania mokrych i nieszczelnych pęknięć o szerokości zaledwie 0,002 cala. Ta opcja naprawy stosowana jest głównie w celu zapobiegania wyciekom wody, polegająca na wstrzyknięciu do pęknięcia żywicy reaktywnej, która łączy się z wodą tworząc pęczniejący żel, zatykając wyciek i uszczelniając pęknięcie (fot. 5). Żywice te będą wyganiać wodę i wnikać w ciasne mikropęknięcia i pory betonu, tworząc silne połączenie z mokrym betonem. Ponadto utwardzony poliuretan jest elastyczny i może wytrzymać przyszłe ruchy pęknięć. Ta opcja naprawy jest naprawą trwałą, odpowiednią do aktywnych pęknięć lub uśpionych pęknięć.
Fot. 5. Wtrysk poliuretanu obejmuje wiercenie, montaż otworów wtryskowych oraz wtrysk ciśnieniowy żywicy. Żywica reaguje z wilgocią zawartą w betonie, tworząc stabilną i elastyczną pianę, uszczelniającą pęknięcia, a nawet nieszczelne pęknięcia. Kim Basham
W przypadku pęknięć o maksymalnej szerokości od 0,004 cala do 0,008 cala jest to naturalny proces naprawy pęknięć w obecności wilgoci. Proces gojenia wynika z wystawienia nieuwodnionych cząstek cementu na działanie wilgoci i utworzenia nierozpuszczalnego wodorotlenku wapnia wypłukiwanego z zaczynu cementowego na powierzchnię i reagującego z dwutlenkiem węgla z otaczającego powietrza, tworząc węglan wapnia na powierzchni pęknięcia. 0,004 cala. Po kilku dniach szerokie pęknięcie może się zagoić i wynosi 0,008 cala. Pęknięcia mogą się zagoić w ciągu kilku tygodni. Jeśli na pęknięcie wpływa szybko płynąca woda i ruch, gojenie nie nastąpi.
Czasami najlepszą opcją naprawy jest „brak naprawy”. Nie wszystkie pęknięcia wymagają naprawy, a monitorowanie pęknięć może być najlepszą opcją. W razie potrzeby pęknięcia można naprawić później.
Czas publikacji: 03 września 2021 r