Բետոնի հավելանյութեր՝ ճաքերի առաջացումը կանխելու համար

Ներածություն

Բետոնը աշխարհում ամենատարածված շինանյութն է, որը գնահատվում է իր ամրության, դիմացկունության և բազմակողմանիության համար: Չնայած իր բազմաթիվ առավելություններին, բետոնը բնույթով հակված է ճաքերի՝ իր փխրունության, չորացման ժամանակ կծկման, ջերմային փոփոխությունների, քիմիական ռեակցիաների և կառուցվածքային բեռնվածության պատճառով: Բետոնի ճաքերը ոչ միայն տգեղ են, այլև կարող են հանգեցնել զգալի կառուցվածքային խնդիրների, եթե պատշաճ կերպով չլուծվեն: Դրա դեմ պայքարելու համար ինժեներներն ու նյութագետները մշակել են մի շարք...բետոնի հավելանյութերնախատեսված է ճաքերի առաջացումը կանխելու կամ նվազագույնի հասցնելու համար։

Բետոնի հավելանյութեր— որոնք նաև կոչվում են հավելանյութեր՝ նյութեր են, որոնք ավելացվում են բետոնի խառնուրդին նախքան կամ դրա ընթացքում՝ դրա հատկությունները բարելավելու համար: Այս հավելումները կարող են բարելավել մշակելիությունը, նվազեցնել ջրի պարունակությունը, բարելավել ամրացման ժամանակը, մեծացնել ամրությունը և, ամենակարևորը, մեղմել ճաքերի առաջացումը: Այս հոդվածը ուսումնասիրում է ճաքերի կանխարգելման համար օգտագործվող բետոնի հավելանյութերի տարբեր տեսակները, դրանց գործողության մեխանիզմները, առավելությունները, սահմանափակումները և իրական աշխարհում կիրառությունները:

Բետոնի ճաքերի ըմբռնումը

Ճաքերի պատճառները

Բետոնի ճաքերը կարող են առաջանալ մի քանի պատճառներով.

1. Պլաստիկ կծկումԱռաջանում է, երբ ջուրը չափազանց արագ է գոլորշիանում նոր տեղադրված բետոնի մակերեսից։

2. Չորացման կծկումԺամանակի ընթացքում կարծրացած բետոնից ջրի կորստի արդյունք է։

3. Ջերմային լարվածություններ: Պատճառը բետոնե զանգվածի ներսում ջերմաստիճանային տարբերություններն են։

4. Քիմիական ռեակցիաներԱլկալի-սիլիկահողային ռեակցիայի (ASR) նման ռեակցիաները կարող են առաջացնել ներքին ընդարձակում և ճաքերի առաջացում։

5. Կառուցվածքային բեռներՉափազանց ծանրաբեռնվածությունը կամ վատ նախագծումը կարող են հանգեցնել բետոնի դիմադրողականությունը գերազանցող ձգման լարման։

6. Անպատշաճ կարծրացումՀանգեցնում է արագ չորացման և ճաքերի վաղ փուլերում։

Կրեկինգի հետևանքները

Ճաքերի առաջացումը վտանգում է բետոնե կառուցվածքների ամբողջականությունն ու դիմացկունությունը: Ջրի ներթափանցումը ճաքերի միջով կարող է հանգեցնել ամրանների կոռոզիայի, սառեցման-հալեցման վնասման և կառուցվածքի երկարատև քայքայման: Հետևաբար, ճաքերի նվազեցումը ոչ միայն գեղագիտական ​​​​խնդիր է, այլև կառուցվածքային կատարողականի կարևորագույն կողմ:

Բետոնի հավելանյութերի տեսակները ճաքերի կանխարգելման համար

Բետոնի հավելանյութերը կարելի է լայնորեն դասակարգել՝քիմիականևհանքանյութխառնուրդներ։ Մի քանի մասնագիտացված հավելանյութեր, որոնք հատուկ լուծում են ճաքերի առաջացման խնդիրը՝

1. Կծկումը նվազեցնող հավելանյութեր (ԿՆՀ)

ՖունկցիաՆվազեցնում է չորացման ընթացքում կծկումը և դրա հետ կապված ճաքերը։

ՄեխանիզմSRA-ները գործում են բետոնի ծակոտիների ջրի մակերևութային լարվածությունը նվազեցնելու միջոցով, ինչն էլ իր հերթին նվազեցնում է կծկման համար պատասխանատու մազանոթային լարումները։

Օրինակներ:

• Պոլիօքսիալկիլեն ալկիլ եթերի վրա հիմնված SRA-ներ

• Առևտրային արտադրանք, ինչպիսիք են SikaControl®-50-ը կամ MasterLife® SRA-ն

Առավելություններ:

• Արդյունավետ է վաղ տարիքի և երկարաժամկետ կրճատման նվազեցման համար

• Բարելավել չափային կայունությունը

Սահմանափակումներ:

• Կարող է մեծացնել ամրացման ժամանակը

• Չափից մեծ դոզայի դեպքում կարող է մի փոքր նվազեցնել դեղաչափը

2. Մանրաթելեր (Մանրաթելային ամրացված բետոն)

ՖունկցիաԲարելավել ձգման ամրությունը և վերահսկել ճաքերի տարածումը։

ՄեխանիզմՄանրաթելերը ստեղծում են եռաչափ ամրանավորման ցանց, որը դիմադրում է ճաքերի առաջացմանը և ընդարձակմանը։

Մանրաթելերի տեսակները:

• Պողպատե մանրաթելերԱպահովում է բարձր ձգման դիմադրություն

• Պոլիպրոպիլենային մանրաթելերՊլաստիկ կծկման ճաքերի վերահսկում

• Ապակե մանրաթելերԲարելավել դիմացկունությունը և քիմիական դիմադրությունը

• Բազալտ և ածխածնային մանրաթելերԲարձր արդյունավետությամբ մանրաթելեր՝ կոռոզիոն դիմադրությամբ

Առավելություններ:

• Զգալիորեն նվազեցնում է պլաստիկի և չորացման հետևանքով առաջացած կծկման ճաքերը

• Բարձրացնում է հարվածային և հոգնածության դիմադրությունը

• Բարելավում է ճաքից հետո բեռնափոխադրման կարողությունը

Սահմանափակումներ:

• Կարող է նվազեցնել աշխատունակությունը

• Խառնման ընթացքում պահանջում է պատշաճ ցրում

3. Սուպերպլաստիֆիկատորներ (բարձրակարգՋրի նվազեցնողներ)

ՖունկցիաԲարելավում է մշակելիությունը՝ առանց ջրի պարունակությունը մեծացնելու, անուղղակիորեն կանխելով ճաքերի առաջացումը՝ ավելի լավ խտացման և ծակոտկենության նվազման շնորհիվ։

ՄեխանիզմԱյս խառնուրդներն ավելի արդյունավետորեն ցրում են ցեմենտի մասնիկները, թույլ տալով նվազեցնել ջուր-ցեմենտ հարաբերակցությունը՝ միաժամանակ պահպանելով աշխատունակությունը։

Օրինակներ:

• Պոլիկարբօքսիլատային եթերներ (ՊԿԵ)

• Նավթալին սուլֆոնատի վրա հիմնված միացություններ

Առավելություններ:

• Բարելավում է ամրությունն ու դիմացկունությունը

• Նվազեցնում է թափանցելիությունը

• Բարելավում է մակերեսի ավարտը

Սահմանափակումներ:

• Չափից մեծ դոզայի դեպքում կարող է առաջացնել տարանջատում

• Պահանջում է մանրակրկիտ խառնուրդի դիզայնի վերահսկողություն

4. Ընդլայնման գործակալներ

Ֆունկցիա: Կոմպենսացնում է չորացման ընթացքում կծկումը՝ առաջացնելով վերահսկվող ընդարձակում:

ՄեխանիզմԽառնուրդի ներսում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաները (սովորաբար կալցիումի օքսիդի կամ մագնեզիումի օքսիդի մասնակցությամբ) հանգեցնում են բետոնի փոքր-ինչ ընդարձակման՝ չեզոքացնելով կծկումը։

Օրինակներ:

• Էտրինգիտ առաջացնող ընդարձակող նյութեր

• MgO-ի վրա հիմնված ընդարձակող միացություններ

Առավելություններ:

• Նվազեցնում է ճաքերի առաջացման ռիսկը՝ պայմանավորված ծավալային փոփոխություններով

• Բարելավում է անհոդային սալիկի աշխատանքը

Սահմանափակումներ:

• Չափից շատ ընդարձակումը կարող է առաջացնել ձգման լարվածություններ

• Կարևոր է համատեղելիությունը խառնուրդի այլ բաղադրիչների հետ

5. ԲյուրեղայինՋրամեկուսիչ հավելանյութեր

ՖունկցիաՆվազեցրեք ջրի ներթափանցումը, որը կարող է սառեցման-հալեցման կամ կոռոզիայի հետևանքով ճաքերի առաջացում առաջացնել։

ՄեխանիզմԱյս հավելումները մազանոթներում առաջացնում են անլուծելի բյուրեղներ և միկրոճաքեր՝ խոչընդոտելով ջրի և քիմիական նյութերի թափանցելիությունը։

Օրինակներ:

• Xypex Admix C-Series

• Penetron Admix

Առավելություններ:

• Ինքնամեկուսացման հատկություններ

• Երկարատև ջրամեկուսացում

• Նվազեցնում է ներքին խոնավության տատանումների պատճառով ճաքերի առաջացման ռիսկը

Սահմանափակումներ:

• Պահանջում է զգույշ դեղաչափ

• Արդյունավետ չէ կառուցվածքային ճաքերի դեմ

6. Հիդրատացիան կայունացնող հավելանյութեր

ՖունկցիաԿառավարեք հիդրատացիայի ջերմությունը՝ մեծ թափվածքների ժամանակ ջերմային ճաքերի առաջացումը կանխելու համար։

ՄեխանիզմՓոփոխել ցեմենտի հիդրատացիայի կինետիկան՝ դանդաղեցնելով էկզոթերմիկ ռեակցիաները և նվազեցնելով ջերմաստիճանի գրադիենտները։

Օրինակներ:

• Լիգնոսուլֆոնատների նման դանդաղեցնողներ

• Առևտրային արտադրանք, ինչպիսին է Delvo Stabilizer-ը

Առավելություններ:

• Օգտակար է տաք եղանակին բետոնապատման համար

• Նվազեցնում է ջերմային կծկումը

Սահմանափակումներ:

• Կարող է չափազանց ուշացնել ամրացման ժամանակը

• Կարող է նվազեցնել վաղ տարիքի ուժը

Կատարողականություն և գնահատում

Փորձարկում և ստանդարտներ

Այս հավելումների արդյունավետությունն ապահովելու համար անցկացվում են ստանդարտացված թեստեր.

• ASTM C157Կարծրացված հիդրավլիկ ցեմենտային շաղախի և բետոնի երկարության փոփոխության ստանդարտ փորձարկման մեթոդ (կծկման համար)

• ASTM C1609Մանրաթելային ամրացված բետոնի ճկման նկատմամբ կատարողականությունը

• ASTM C494Քիմիական խառնուրդների դասակարգում

• ASTM C1581Ճաքերի առաջացման հավանականության համար սահմանափակված օղակի փորձարկում

Այս ստանդարտները օգնում են գնահատել հավելանյութի ներդրումը ճաքերի վերահսկման գործում վերահսկվող միջավայրում։

Դեպքերի ուսումնասիրություններ

1. Կամուրջների տախտակամածներԱՄՆ-ում և Եվրոպայում կամուրջների տախտակամածներում ճաքերի զգալի նվազում է գրանցվել պողպատե և պոլիպրոպիլենային մանրաթելերով մանրաթելային բետոնե ծածկույթի վրա։

2. Բարձրահարկ շենքերՍուպերպլաստիֆիկատորները և SRA-ները լայնորեն կիրառվում են բարձր կառույցներում՝ արագ բեռնվածության փոփոխությունների և չորացման պայմանների շնորհիվ ամրության և ճաքերի նկատմամբ դիմադրության բարձրացման համար։

3. Ջրամբարներ և ամբարտակներԲյուրեղային ջրամեկուսիչ և ընդարձակվող նյութերը օգնում են կառավարել ջրի ազդեցությունը և ջերմաստիճանի պատճառով առաջացող ճաքերը զանգվածեղ բետոնե տարրերում։

Կայունություն և դիմացկունություն

Հավելանյութերի միջոցով ճաքերի առաջացման կանխումը անմիջականորեն կապված է բետոնե կառուցվածքների կայունության բարելավման հետ.

• Կրճատված սպասարկումՃաքերի նվազագույնի հասցնելը երկարացնում է ծառայության ժամկետը և նվազեցնում վերանորոգման կարիքը։

• Ցածր ածխածնային հետքՋրի պահանջարկի և ցեմենտի օգտագործման նվազումը (շնորհիվ սուպերպլաստիֆիկատորների) նվազեցնում է մարմնավորված ածխածինը։

• Բարելավված դիմացկունությունՃաքեր չառաջացնող բետոնն ավելի դիմացկուն է քիմիական ազդեցությանը, սառեցման-հալեցման ցիկլերին և կոռոզիային։

Ժամանակակից շինարարությունը գնալով ավելի է պահանջում կայուն գործելակերպ, և ճաքերը կանխող հավելանյութերը կարևոր դեր են խաղում։

Մարտահրավերներ և նկատառումներ

Խառնուրդի համատեղելիություն

Ոչ բոլոր հավելանյութերն են համատեղելի ցեմենտի յուրաքանչյուր տեսակի կամ խառնուրդի հետ։ Հաճախ անհրաժեշտ են փորձնական խմբաքանակներ և մասնագիտական ​​​​ուղեցույց։

Արժեքի և օգուտի վերլուծություն

Թեև որոշ հավելանյութեր կարող են թանկ լինել, երկարաժամկետ օգուտները հաճախ գերազանցում են սկզբնական արժեքը՝ կրճատելով վերանորոգման ծախսերը և երկարացնելով ծառայության ժամկետը։

Միջավայրի պայմանները

Տեղական շրջակա միջավայրի պայմանները (ջերմաստիճանը, խոնավությունը, ազդեցությունը) կարևոր դեր են խաղում ճիշտ հավելումների ռազմավարությունը որոշելու գործում։

Ապագայի միտումներ

1. Նանո-հավելումներՆանոնյութերի, ինչպիսիք են նանոսիլիցիումը և գրաֆենի օքսիդը, օգտագործումը ճաքերի նկատմամբ դիմադրության բարձրացման համար։

2. Ինքնաբուժող հավելումներՊարկուճավորված բուժիչ նյութեր, որոնք ակտիվանում են ճաքերի առաջացման ժամանակ։

3. Արհեստական ​​բանականություն և խելացի սենսորներՀավելանյութերի ինտեգրում խելացի բետոնի հետ, որը հայտնաբերում և արձագանքում է ճաքերի առաջացման պայմաններին։

4. Կենսաբանական խառնուրդներԿալցիումի կարբոնատը նստեցնող բակտերիաների օգտագործումը ճաքերը կենսաբանորեն կնքելու համար։

Այս նորարարությունները խոստանում են բետոնի ճաքերի առաջացման ավելի հուսալի լուծումներ առաջիկա տարիներին։

Ճաքերի առաջացումը մնում է բետոնե կոնստրուկցիաների կարևորագույն մարտահրավերներից մեկը՝ զգալի հետևանքներ ունենալով անվտանգության, ամրության և արժեքի համար: Բարեբախտաբար, բետոնե հավելանյութերի մշակումը և կիրառումը զգալիորեն բարելավել են ճաքերի կանխարգելման և վերահսկման կարողությունը: Կծկումը նվազեցնող հավելանյութերից և մանրաթելերից մինչև սուպերպլաստիֆիկատորներ և ջրամեկուսիչ նյութեր, յուրաքանչյուր տեսակի հավելանյութ ունի յուրահատուկ հատկություններ, որոնք ճիշտ կիրառման դեպքում հանգեցնում են ավելի դիմացկուն և կայուն բետոնե կառուցվածքների:

Կանաչ շինարարությանը և երկարաժամկետ արդյունավետությանը ավելի ու ավելի կենտրոնացած ապագայում ճաքերը կանխող բետոնե հավելանյութերը կարևոր գործիքներ կլինեն ինչպես ինժեներների, այնպես էլ ճարտարապետների և կապալառուների համար։