Czasami pęknięcia trzeba naprawić, ale możliwości jest tak wiele, jak zaprojektować i wybrać najlepszą opcję naprawy? To nie jest takie 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, wylewanie i uszczelnianie/wypełnianie, iniekcja żywicy epoksydowej i poliuretanowej, samonaprawianie oraz „brak naprawy”.
Jak opisano w części „Część 1: Jak oceniać i rozwiązywać problemy z pęknięciami w betonie”, zbadanie pęknięć i ustalenie ich pierwotnej przyczyny jest kluczem do wyboru najlepszego planu naprawy. Krótko mówiąc, kluczowe elementy niezbędne do zaprojektowania prawidłowej naprawy pęknięć to 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 jego przemieszczania się w przyszłości.
Aktywne pęknięcia przemieszczają się i rosną. Przykładami są pęknięcia spowodowane ciągłym osiadaniem gruntu lub pęknięcia będące szczelinami skurczowymi/dylatacyjnymi elementów lub konstrukcji betonowych. Pęknięcia uśpione są stabilne i nie przewiduje się ich zmiany w przyszłości. Zazwyczaj pęknięcia spowodowane skurczem betonu są początkowo bardzo aktywne, ale wraz ze stabilizacją zawartości wilgoci w betonie, ostatecznie ustabilizują się i przejdą w stan uśpienia. Ponadto, jeśli przez pęknięcia przejdzie wystarczająca liczba prętów stalowych (prętów zbrojeniowych, włókien stalowych lub makroskopowych włókien syntetycznych), przyszłe ruchy będą kontrolowane, a pęknięcia można uznać za będące w stanie uśpienia.
W przypadku pęknięć uśpionych należy stosować sztywne lub elastyczne materiały naprawcze. Aktywne pęknięcia wymagają elastycznych materiałów naprawczych i specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych, aby umożliwić przyszłe ruchy. Zastosowanie sztywnych materiałów naprawczych w przypadku pęknięć aktywnych zazwyczaj prowadzi do pękania materiału naprawczego i/lub sąsiadującego betonu.
Zdjęcie 1. Za pomocą mieszalników igłowych (nr 14, 15 i 18) można łatwo wstrzykiwać materiały naprawcze o niskiej lepkości do mikropęknięć bez konieczności użycia przewodów. Kelton Glewwe, Roadware, Inc.
Oczywiście, ważne jest ustalenie przyczyny pęknięć i ustalenie, czy mają one znaczenie konstrukcyjne. Pęknięcia, które wskazują na ewentualne błędy projektowe, wykonawcze lub wykonawcze, mogą budzić obawy o nośność i bezpieczeństwo konstrukcji. Tego typu pęknięcia mogą mieć istotne znaczenie konstrukcyjne. Pęknięcia mogą być spowodowane obciążeniem lub związane z naturalnymi zmianami objętości betonu, takimi jak skurcz suchy, rozszerzalność cieplna i skurcz, i mogą, ale nie muszą, być istotne. Przed wyborem opcji naprawy należy ustalić przyczynę i rozważyć znaczenie pęknięć.
Naprawa pęknięć spowodowanych błędami projektowymi, wykonawczymi i konstrukcyjnymi wykracza poza zakres jednego artykułu. Taka sytuacja zazwyczaj wymaga kompleksowej analizy konstrukcyjnej i może wymagać specjalistycznych napraw zbrojenia.
Przywrócenie stabilności konstrukcyjnej lub integralności elementów betonowych, zapobieganie przeciekom lub uszczelnianie wody i innych szkodliwych elementów (takich jak środki odladzające), zapewnienie podparcia krawędzi pęknięć oraz poprawa wyglądu pęknięć to typowe cele napraw. Biorąc pod uwagę te cele, prace konserwacyjne można podzielić na trzy kategorie:
Wraz z popularnością betonu eksponowanego i betonu konstrukcyjnego, rośnie zapotrzebowanie na estetyczną naprawę pęknięć. Czasami naprawa integralności oraz uszczelnianie/wypełnianie pęknięć wymaga również poprawy wyglądu. Przed wyborem technologii naprawy należy określić cel naprawy pęknięć.
Przed zaprojektowaniem naprawy pęknięcia lub wyborem metody naprawy należy odpowiedzieć na cztery kluczowe pytania. Po udzieleniu odpowiedzi na te pytania wybór metody naprawy będzie łatwiejszy.
Zdjęcie 2. Za pomocą taśmy klejącej, wiercenia otworów i rurki mieszającej z gumową głowicą podłączonej do ręcznego pistoletu dwulufowego, materiał naprawczy można wstrzyknąć w drobne pęknięcia pod niskim ciśnieniem. Kelton Glewwe, Roadware, Inc.
Ta prosta technika zyskała popularność, zwłaszcza w przypadku napraw budowlanych, ponieważ dostępne są obecnie materiały naprawcze o bardzo niskiej lepkości. Ponieważ materiały te łatwo wnikają w bardzo wąskie pęknięcia pod wpływem grawitacji, nie ma potrzeby stosowania przewodów (tj. instalowania kwadratowego lub V-kształtnego zbiornika na uszczelniacz). Ponieważ przewody nie są wymagane, ostateczna szerokość naprawy jest taka sama jak szerokość pęknięcia, co jest mniej widoczne niż w przypadku przewodów. Ponadto użycie szczotek drucianych i odkurzacza jest szybsze i bardziej ekonomiczne niż stosowanie przewodów.
Najpierw oczyść pęknięcia z brudu i zanieczyszczeń, a następnie wypełnij je materiałem naprawczym o niskiej lepkości. Producent opracował dyszę mieszającą o bardzo małej średnicy, którą podłącza się do ręcznego pistoletu natryskowego z dwoma cylindrami, aby nakładać materiały naprawcze (zdjęcie 1). Jeśli końcówka dyszy jest większa niż szerokość pęknięcia, może być konieczne wyfrezowanie pęknięcia, aby utworzyć lejek powierzchniowy, który pomieści rozmiar 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 rzadszy lub łatwiej wpływa do wąskich pęknięć. Do nałożenia materiału naprawczego można również zastosować prosty proces iniekcji niskociśnieniowej (patrz rysunek 2).
Zdjęcie 3. Okablowanie i uszczelnienie polega na wycięciu pojemnika z uszczelniaczem ostrzem kwadratowym lub w kształcie litery V, a następnie wypełnieniu go odpowiednim uszczelniaczem lub masą szpachlową. Jak pokazano na rysunku, pęknięcie w miejscu prowadzenia przewodu wypełnia się poliuretanem, a po utwardzeniu jest ono zarysowywane i zlicowane z powierzchnią. Kim Basham
To najpowszechniejsza procedura naprawy pojedynczych, drobnych i dużych pęknięć (zdjęcie 3). Jest to naprawa niekonstrukcyjna, polegająca na rozszerzeniu pęknięć (zaszpachlowaniu) i wypełnieniu ich odpowiednimi uszczelniaczami lub wypełniaczami. W zależności od rozmiaru i kształtu zbiornika uszczelniacza oraz rodzaju użytego uszczelniacza lub wypełniacza, zaszpachlowanie i uszczelnienie może naprawić zarówno pęknięcia aktywne, jak i uśpione. Metoda ta doskonale nadaje się do powierzchni poziomych, ale może być również stosowana do powierzchni pionowych z użyciem niespływających materiałów naprawczych.
Do odpowiednich materiałów naprawczych należą żywice epoksydowe, poliuretanowe, silikonowe, polimocznikowe i polimerowe. W przypadku płyty stropowej projektant musi wybrać materiał o odpowiedniej elastyczności i twardości lub sztywności, aby dostosować się do przewidywanego natężenia ruchu i przyszłych przemieszczeń pęknięć. Wraz ze wzrostem elastyczności uszczelniacza zwiększa się tolerancja na propagację i przemieszczenia pęknięć, ale nośność materiału i podparcie krawędzi pęknięć maleją. Wraz ze wzrostem twardości wzrasta nośność i podparcie krawędzi pęknięć, ale tolerancja na przemieszczenia pęknięć 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 twardych kół, wymagana jest twardość Shore'a wynosząca co najmniej około 80. Kim Basham preferuje twardsze materiały naprawcze (wypełniacze) do uśpionych pęknięć w podłogach o ruchu twardych kół, ponieważ krawędzie pęknięć są w nich lepsze, jak pokazano na rysunku 1. W przypadku aktywnych pęknięć preferowane są elastyczne uszczelniacze, ale nośność uszczelniacza i podparcia krawędzi pęknięcia jest niska. Wartość twardości Shore'a jest związana z twardością (lub elastycznością) materiału naprawczego. Wraz ze wzrostem wartości twardości Shore'a, twardość (sztywność) materiału naprawczego wzrasta, a elastyczność maleje.
W przypadku aktywnych pęknięć, czynniki wielkości i kształtu zbiornika uszczelniacza są równie ważne, jak wybór odpowiedniego uszczelniacza, który może dostosować się do oczekiwanego ruchu pęknięcia w przyszłości. Współczynnik kształtu to współczynnik kształtu zbiornika uszczelniacza. Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku uszczelniaczy elastycznych zalecane współczynniki kształtu to 1:2 (0,5) i 1:1 (1,0) (patrz Rysunek 2). Zmniejszenie współczynnika kształtu (poprzez zwiększenie szerokości w stosunku do głębokości) zmniejszy naprężenie uszczelniacza spowodowane wzrostem szerokości pęknięcia. Jeśli maksymalne naprężenie uszczelniacza zmniejszy się, ilość wzrostu pęknięć, jaką uszczelniacz może wytrzymać, wzrośnie. Użycie współczynnika kształtu zalecanego przez producenta zapewni maksymalne wydłużenie uszczelniacza bez uszkodzenia. W razie potrzeby zainstaluj piankowe pręty podporowe, aby ograniczyć głębokość uszczelniacza i pomóc w uformowaniu wydłużonego kształtu „klepsydry”.
Dopuszczalne wydłużenie uszczelniacza maleje wraz ze wzrostem współczynnika kształtu. Dla płyty o grubości 6 cali i całkowitej głębokości 0,020 cala. Współczynnik kształtu zbiornika pękniętego bez uszczelniacza wynosi 300 (6,0 cala/0,020 cala = 300). To wyjaśnia, dlaczego aktywne pęknięcia uszczelnione elastycznym uszczelniaczem bez zbiornika na uszczelniacz często ulegają uszkodzeniu. W przypadku braku zbiornika, jeśli nastąpi rozprzestrzenianie się pęknięć, naprężenia szybko przekroczą wytrzymałość uszczelniacza na rozciąganie. W przypadku aktywnych pęknięć należy zawsze stosować zbiornik na uszczelniacz o współczynniku kształtu zalecanym przez producenta uszczelniacza.
Rysunek 2. Zwiększenie stosunku szerokości do głębokości zwiększy odporność uszczelniacza na przyszłe momenty pękające. W przypadku aktywnych pęknięć należy zastosować współczynnik kształtu od 1:2 (0,5) do 1:1 (1,0) lub zgodnie z zaleceniami producenta uszczelniacza, aby zapewnić prawidłowe rozciąganie się materiału wraz ze wzrostem szerokości pęknięcia w przyszłości. Kim Basham
Iniekcja żywicy epoksydowej łączy lub spawa pęknięcia o szerokości zaledwie 0,002 cala (ok. 0,005 mm) i przywraca integralność betonu, w tym wytrzymałość i sztywność. Metoda ta polega na nałożeniu na powierzchnię niespływającej żywicy epoksydowej w celu ograniczenia pęknięć, zainstalowaniu portów iniekcyjnych w otworze wiertniczym w niewielkich odstępach wzdłuż pęknięć poziomych, pionowych lub nad głową oraz wstrzyknięciu żywicy epoksydowej pod ciśnieniem (zdjęcie 4).
Wytrzymałość żywicy epoksydowej na rozciąganie przekracza 5000 psi. Z tego powodu iniekcja żywicy epoksydowej jest uważana za naprawę konstrukcyjną. Jednak iniekcja żywicy epoksydowej nie przywróci projektowanej wytrzymałości ani nie wzmocni betonu, który uległ uszkodzeniu w wyniku błędów projektowych lub konstrukcyjnych. Żywica epoksydowa jest rzadko stosowana do iniekcji pęknięć w celu rozwiązania problemów związanych z nośnością i bezpieczeństwem konstrukcji.
Zdjęcie 4. Przed wstrzyknięciem żywicy epoksydowej, powierzchnia pęknięcia musi zostać pokryta niespływającą żywicą epoksydową, aby ograniczyć jej działanie pod ciśnieniem. Po wstrzyknięciu, pokrywę epoksydową usuwa się poprzez szlifowanie. Zazwyczaj usunięcie pokrywy pozostawia ślady ścierania na betonie. Kim Basham
Iniekcja żywicy epoksydowej to sztywna naprawa na całej głębokości, a iniekcyjne pęknięcia są mocniejsze niż przylegający beton. W przypadku iniekcji aktywnych pęknięć lub pęknięć pełniących funkcję dylatacji lub szczelin skurczowych, można spodziewać się powstania innych pęknięć obok lub z dala od naprawianych pęknięć. W pęknięcia uśpione lub pęknięcia iniekcyjne należy stosować tylko taką liczbę prętów stalowych, która przejdzie przez pęknięcia, aby ograniczyć przyszłe ruchy. Poniższa tabela podsumowuje ważne cechy wyboru tej i innych opcji naprawy.
Żywica poliuretanowa może być stosowana do uszczelniania mokrych i nieszczelnych pęknięć o szerokości zaledwie 0,002 cala (ok. 0,002 cala). Ta opcja naprawy jest stosowana głównie w celu zapobiegania wyciekom wody, poprzez wstrzyknięcie żywicy reaktywnej do pęknięcia, która łączy się z wodą, tworząc pęczniejący żel, zatykając wyciek i uszczelniając pęknięcie (zdjęcie 5). Żywice te pochłaniają wodę i wnikają w ciasne mikropęknięcia i pory betonu, tworząc silne wiązanie z mokrym betonem. Ponadto utwardzony poliuretan jest elastyczny i może wytrzymać przyszłe ruchy pęknięć. Ta opcja naprawy jest trwała, odpowiednia zarówno do pęknięć aktywnych, jak i uśpionych.
Zdjęcie 5. Iniekcja poliuretanu obejmuje wiercenie, montaż portów iniekcyjnych oraz iniekcję ciśnieniową żywicy. Żywica reaguje z wilgocią zawartą w betonie, tworząc stabilną i elastyczną pianę, uszczelniającą pęknięcia, a nawet szczeliny przeciekowe. 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 jest spowodowany wystawieniem nieuwodnionych cząstek cementu na działanie wilgoci i utworzeniem nierozpuszczalnego wodorotlenku wapnia, który wypłukuje się z zaczynu cementowego na powierzchnię i reaguje z dwutlenkiem węgla w otaczającym powietrzu, tworząc węglan wapnia na powierzchni pęknięcia. 0,004 cala. Po kilku dniach szerokie pęknięcie może się zagoić, osiągając 0,008 cala. Pęknięcia mogą się zagoić w ciągu kilku tygodni. Jeśli pęknięcie zostanie zaatakowane przez szybko płynącą wodę i ruch, gojenie nie nastąpi.
Czasami „brak naprawy” to najlepsza opcja naprawy. Nie wszystkie pęknięcia wymagają naprawy, a monitorowanie pęknięć może być najlepszym rozwiązaniem. W razie potrzeby pęknięcia można naprawić później.
Czas publikacji: 03.09.2021