Czasami pęknięcia trzeba naprawić, ale jest tak wiele opcji, 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 naprawczych i procedur jest dość proste. To podsumowanie opcji naprawy pęknięć obejmuje następujące procedury: czyszczenie i wypełnianie, wylewanie i uszczelnianie/wypełnianie, wstrzykiwanie żywicy epoksydowej i poliuretanu, samonaprawianie i „brak naprawy”.
Jak opisano w części „Część 1: Jak oceniać i rozwiązywać problemy z pęknięciami betonu”, zbadanie pęknięć i ustalenie ich pierwotnej przyczyny jest kluczem do wyboru najlepszego planu naprawy pęknięć. Krótko mówiąc, kluczowymi elementami potrzebnymi do zaprojektowania właściwej naprawy pęknięć są średnia szerokość pęknięcia (w tym minimalna i maksymalna szerokość) oraz określenie, czy pęknięcie jest aktywne czy uśpione. Oczywiście cel naprawy pęknięć jest równie ważny, jak zmierzenie szerokości pęknięcia i określenie możliwości przesunięcia się pęknięcia w przyszłości.
Aktywne pęknięcia przemieszczają się i rosną. Przykłady obejmują pęknięcia spowodowane ciągłym osiadaniem gruntu lub pęknięcia, które są skurczowymi/rozprężnymi połączeniami elementów betonowych lub konstrukcji. Uśpione pęknięcia są stabilne i nie oczekuje się, że zmienią się w przyszłości. Zazwyczaj pęknięcia spowodowane skurczem betonu będą bardzo aktywne na początku, ale gdy zawartość wilgoci w betonie się ustabilizuje, 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 zostaną kontrolowane, a pęknięcia można uznać za będące w stanie uśpienia.
W przypadku uśpionych pęknięć należy stosować sztywne lub elastyczne materiały naprawcze. Aktywne pęknięcia wymagają elastycznych materiałów naprawczych i specjalnych rozważań projektowych, aby umożliwić przyszły ruch. Zastosowanie sztywnych materiałów naprawczych w przypadku aktywnych pęknięć zwykle powoduje pękanie 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 łączenia ich ze sobą. Kelton Glewwe, Roadware, Inc.
Oczywiście, ważne jest ustalenie przyczyny pękania i ustalenie, czy pękanie jest ważne pod względem konstrukcyjnym. Pęknięcia, które wskazują na możliwe błędy projektowe, szczegółowe lub konstrukcyjne, mogą powodować obawy dotyczące nośności i bezpieczeństwa konstrukcji. Tego typu pęknięcia mogą mieć znaczenie konstrukcyjne. Pękanie może być spowodowane obciążeniem lub może być związane z inherentnymi zmianami objętości betonu, takimi jak skurcz na sucho, rozszerzalność cieplna i skurcz, i może być lub nie być znaczące. Przed wyborem opcji naprawy określ przyczynę i rozważ znaczenie pękania.
Naprawa pęknięć spowodowanych błędami projektowymi, szczegółowymi i konstrukcyjnymi wykracza poza zakres prostego artykułu. Taka sytuacja zazwyczaj wymaga kompleksowej analizy strukturalnej i może wymagać specjalnych napraw wzmacniających.
Przywrócenie stabilności strukturalnej lub integralności elementów betonowych, zapobieganie przeciekom lub uszczelnianie wody i innych szkodliwych elementów (takich jak środki chemiczne do odmrażania), zapewnienie wsparcia krawędzi pęknięć i poprawa wyglądu pęknięć to powszechne cele naprawcze. Biorąc pod uwagę te cele, konserwację można podzielić na trzy kategorie:
Wraz z popularnością betonu eksponowanego i betonu budowlanego, wzrasta zapotrzebowanie na naprawę pęknięć kosmetycznych. Czasami naprawa integralności i uszczelnianie/wypełnianie pęknięć wymagają również naprawy wyglądu. Przed wyborem technologii naprawy musimy wyjaśnić cel naprawy pęknięć.
Przed zaprojektowaniem naprawy pęknięcia lub wyborem procedury naprawy należy odpowiedzieć na cztery kluczowe pytania. Po udzieleniu odpowiedzi na te pytania łatwiej będzie wybrać opcję naprawy.
Zdjęcie 2. Za pomocą taśmy klejącej, wiercenia otworów i rurki mieszającej z gumową głowicą podłączonej do ręcznego pistoletu dwulufowego, materiał naprawczy można wstrzykiwać do cienkich pęknięć pod niskim ciśnieniem. Kelton Glewwe, Roadware, Inc.
Ta prosta technika stała się popularna, zwłaszcza w przypadku napraw budowlanych, ponieważ obecnie dostępne są materiały naprawcze o bardzo niskiej lepkości. Ponieważ te materiały naprawcze mogą łatwo wnikać w bardzo wąskie pęknięcia pod wpływem grawitacji, nie ma potrzeby stosowania okablowania (tj. instalowania zbiornika uszczelniającego w kształcie kwadratu lub litery V). Ponieważ okablowanie nie jest wymagane, ostateczna szerokość naprawy jest taka sama jak szerokość pęknięcia, co jest mniej widoczne niż pęknięcia okablowania. Ponadto użycie szczotek drucianych i odkurzacza jest szybsze i bardziej ekonomiczne niż okablowanie.
Najpierw wyczyść pęknięcia, aby usunąć brud i zanieczyszczenia, a następnie wypełnij je materiałem naprawczym o niskiej lepkości. Producent opracował dyszę mieszającą o bardzo małej średnicy, która jest podłączona do ręcznego pistoletu natryskowego z dwoma lufami, aby zainstalować materiały naprawcze (zdjęcie 1). Jeśli końcówka dyszy jest większa niż szerokość pęknięcia, może być konieczne pewne frezowanie 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 centypoazach, w miarę zmniejszania się wartości lepkości, materiał staje się cieńszy lub łatwiej wnika w wąskie pęknięcia. Prosty proces wtrysku niskociśnieniowego może być również użyty do zainstalowania materiału naprawczego (patrz rysunek 2).
Zdjęcie 3. Okablowanie i uszczelnienie polegają na najpierw przecięciu pojemnika na uszczelniacz kwadratowym lub w kształcie litery V ostrzem, a następnie wypełnieniu go odpowiednim uszczelniaczem lub wypełniaczem. Jak pokazano na rysunku, pęknięcie w prowadnicy jest wypełnione poliuretanem, a po utwardzeniu jest zarysowywane i licowane z powierzchnią. Kim Basham
Jest to najczęstsza procedura naprawy pojedynczych, drobnych i dużych pęknięć (zdjęcie 3). Jest to naprawa niestrukturalna, która polega na rozszerzaniu pęknięć (drutowanie) i wypełnianiu ich odpowiednimi uszczelniaczami lub wypełniaczami. W zależności od rozmiaru i kształtu zbiornika uszczelniacza oraz rodzaju użytego uszczelniacza lub wypełniacza, drutowanie i uszczelnianie może naprawiać pęknięcia aktywne i uśpione. Ta metoda jest bardzo odpowiednia do powierzchni poziomych, ale może być również stosowana do powierzchni pionowych z materiałami naprawczymi nieosiadającymi.
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 dostosować się do oczekiwanego ruchu na podłodze i przyszłego ruchu pęknięć. Wraz ze wzrostem elastyczności uszczelniacza zwiększa się tolerancja na rozprzestrzenianie się pęknięć i ruch, ale nośność materiału i podparcie krawędzi pęknięcia zmniejszą się. Wraz ze wzrostem twardości zwiększa się nośność i podparcie krawędzi pęknięcia, ale tolerancja na ruch pęknięcia zmniejsza się.
Rysunek 1. Wraz ze wzrostem wartości twardości Shore'a materiału wzrasta twardość lub sztywność materiału, a zmniejsza się 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) w przypadku uśpionych pęknięć w podłogach o ruchu twardych kół, ponieważ krawędzie pęknięć są 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, współczynniki 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. Mówiąc ogólnie, w przypadku elastycznych uszczelniaczy 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 pęknięcia, jaką uszczelniacz może wytrzymać, wzrośnie. Użycie współczynnika kształtu zalecanego przez producenta zapewni maksymalne wydłużenie uszczelniacza bez uszkodzenia. W razie potrzeby zainstaluj pręty podporowe z pianki, aby ograniczyć głębokość uszczelniacza i pomóc w uformowaniu wydłużonego kształtu „klepsydry”.
Dopuszczalne wydłużenie uszczelniacza zmniejsza się wraz ze wzrostem współczynnika kształtu. Dla 6 cali. Gruba płyta o całkowitej głębokości 0,020 cala. Współczynnik kształtu pękniętego zbiornika bez uszczelniacza wynosi 300 (6,0 cala/0,020 cala = 300). Wyjaśnia to, dlaczego aktywne pęknięcia uszczelnione elastycznym uszczelniaczem bez zbiornika uszczelniacza często zawodzą. Jeśli nie ma zbiornika, jeśli wystąpi jakiekolwiek rozprzestrzenianie się pęknięcia, odkształcenie szybko przekroczy wytrzymałość na rozciąganie uszczelniacza. W przypadku aktywnych pęknięć zawsze używaj zbiornika uszczelniacza o współczynniku kształtu zalecanym przez producenta uszczelniacza.
Rysunek 2. Zwiększenie stosunku szerokości do głębokości zwiększy zdolność uszczelniacza do wytrzymywania przyszłych momentów pękania. Użyj współczynnika kształtu 1:2 (0,5) do 1:1 (1,0) lub zgodnie z zaleceniami producenta uszczelniacza w przypadku aktywnych pęknięć, aby mieć pewność, że materiał będzie mógł się prawidłowo rozciągać wraz ze wzrostem szerokości pęknięcia w przyszłości. Kim Basham
Wstrzyknięcie żywicy epoksydowej łączy lub spawa pęknięcia o szerokości zaledwie 0,002 cala i przywraca integralność betonu, w tym wytrzymałość i sztywność. Ta metoda obejmuje nałożenie na powierzchnię nieosiadającej żywicy epoksydowej w celu ograniczenia pęknięć, zainstalowanie portów iniekcyjnych w otworze wiertniczym w niewielkich odstępach wzdłuż pęknięć poziomych, pionowych lub nad głową oraz wstrzyknięcie żywicy epoksydowej pod ciśnieniem (zdjęcie 4).
Wytrzymałość na rozciąganie żywicy epoksydowej przekracza 5000 psi. Z tego powodu iniekcja żywicy epoksydowej jest uważana za naprawę konstrukcyjną. Jednak iniekcja żywicy epoksydowej nie przywróci wytrzymałości projektowej ani nie wzmocni betonu, który pękł z powodu błędów projektowych lub konstrukcyjnych. Żywica epoksydowa jest rzadko stosowana do wstrzykiwania pęknięć w celu rozwiązania problemów związanych z nośnością i kwestiami bezpieczeństwa konstrukcyjnego.
Zdjęcie 4. Przed wstrzyknięciem żywicy epoksydowej powierzchnia pęknięcia musi zostać pokryta nieosiadającą żywicą epoksydową, aby ograniczyć działanie żywicy epoksydowej pod ciśnieniem. Po wstrzyknięciu nasadka epoksydowa jest usuwana poprzez szlifowanie. Zazwyczaj usunięcie nasadki pozostawia ślady ścierania na betonie. Kim Basham
Wstrzyknięcie żywicy epoksydowej to sztywna, pełna naprawa głębokościowa, a wstrzyknięte pęknięcia są mocniejsze niż sąsiadujący beton. Jeśli wstrzyknięte zostaną aktywne pęknięcia lub pęknięcia działające jako skurcz lub dylatacje, można się spodziewać, że inne pęknięcia powstaną obok lub z dala od naprawianych pęknięć. Wstrzyknij tylko uśpione pęknięcia lub pęknięcia z wystarczającą liczbą prętów stalowych przechodzących przez pęknięcia, aby ograniczyć przyszłe ruchy. Poniższa tabela podsumowuje ważne cechy wyboru tej opcji naprawy i innych opcji naprawy.
Żywica poliuretanowa może być używana do uszczelniania mokrych i przeciekających pęknięć o szerokości zaledwie 0,002 cala. Ta opcja naprawy jest głównie stosowana w celu zapobiegania wyciekom wody, w tym wstrzykiwania reaktywnej żywicy do pęknięcia, która łączy się z wodą, tworząc pęczniejący żel, zatykając wyciek i uszczelniając pęknięcie (zdjęcie 5). Żywice te będą ścigać wodę i wnikać 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 trwałą naprawą, odpowiednią do aktywnych pęknięć lub pęknięć uśpionych.
Zdjęcie 5. Wtrysk poliuretanu obejmuje wiercenie, instalację portów wtryskowych i wtrysk ciśnieniowy żywicy. Żywica reaguje z wilgocią w betonie, tworząc stabilną i elastyczną pianę, uszczelniając pęknięcia, a nawet przeciekające 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 jest spowodowany wystawieniem nieuwodnionych cząstek cementu na działanie wilgoci i utworzeniem nierozpuszczalnego wodorotlenku wapnia wypłukującego się z zawiesiny cementowej na powierzchnię i reagującego z dwutlenkiem węgla w otaczającym powietrzu, tworząc węglan wapnia na powierzchni pęknięcia. 0,004 cala. Po kilku dniach szerokie pęknięcie może się zagoić, 0,008 cala. Pęknięcia mogą się zagoić w ciągu kilku tygodni. Jeśli pęknięcie jest dotknięte szybko płynącą wodą i ruchem, gojenie nie nastąpi.
Czasami „brak naprawy” jest najlepszą opcją naprawy. Nie wszystkie pęknięcia wymagają naprawy, a monitorowanie pęknięć może być najlepszą opcją. W razie potrzeby pęknięcia można naprawić później.
Czas publikacji: 03-09-2021