Трещиностойкость – это способность железобетона сохранять целостность и оказывать сопротивление образованию трещин в результате возникновения напряженно-деформированного состояния под действием разных нагрузок по характеру и величине. Этот параметр определяется лабораторно для разных марок бетона и типов арматуры.
Причины возникновения трещин
Железобетонные конструкции, изделия и их части могут покрываться трещинами в нескольких случаях:
- Температурные изменения при твердении бетона и в процессе эксплуатации при смене влажности. Особенно опасно возникновение растрескивания в первые дни после формирования конструкции, когда камень набирает прочность. Риску подвержены преимущественно объёмные конструкции – в процессе гидратации цемента выделяется тепло, которое внутри изделия сохраняется, а края остывают при контакте с окружающей средой. Аналогичная ситуация может возникнуть в плоскостенных изделиях. Температурный перепад и есть причина растрескивания поверхности в первые 2-3 недели.
- Усадка защемленных балок, твердеющих в «зажатых» условиях, образуется в виду возникновения растягивающего напряжения, трещиностойкость таких очень мала. Кроме того, бетон расширяется при гидратации, в сочетании с напрягаемой арматурой иногда возникает диссонанс внутренних нагрузок, возникновение трещин неизбежно.
Трещиностойкость бетона предусматривается на этапе проектирования и должна быть скорректирована любым из способов:
- Применение бетона с определенными характеристиками (увеличенная плотность, морозостойкость, влагостойкость и другие подходящие параметры, их можно регулировать введением пластификаторов в раствор или варьированием количества и качества компонентов);
- Организация «комфортных» условий для твердения бетона: своевременный полив, недопущение охлаждения или чрезмерного нагрева свежеуложенного объёма;
- При неизбежности возникновения трещин – правильное проектирование, когда места деформаций выводят искусственно принятием соответствующего армирования. То есть трещины образуются в заранее предусмотренном месте с последующим их устранением (заполнением).
Категории трещиностойкости железобетонных конструкций
СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» определяет 3 категории по требованиям к трещиностойкости в зависимости от условий эксплуатации и вида используемой арматуры:
- Первая кат. – образование трещин недопустимо;
- Вторая кат. – возникновение трещин допускается с ограничением ширины расширения acrc1 ≤ 0,2 мм с последующим обязательным закрытием;
- Третья кат. допускает образование трещин с непродолжительным acrc1 и продолжительным acrc2 ≤0,3мм раскрытием.
Под непродолжительным понимаем раскрытие под совместным действием кратковременных и постоянных длительных нагружений. Продолжительное раскрытие происходит в результате действия длительных постоянных нагрузок без кратковременных.
Категории трещиностойкости железобетонных элементов в условиях неагрессивной среды эксплуатации приведены в таблице 1 СНиПа:
| Условия работы изделий | Категория требования к трещиностойкости жб конструкции и максимально допустимая ширина acrc1 и acrc1 раскрытия трещин, в мм, обеспечивающие ограничение проницаемости |
| 1. Конструкции, воспринимающие давление жидкостей и газов при сечении: | |
| полностью растянутом | 1-я кат.1 |
| частично сжатом | 3-я кат.; acrc1 = 0,3; acrc2 = 0,2 |
| 2. Элементы, воспринимающие давление насыпных материалов | 3-я кат.; acrc1 = 0,3; acrc2 = 0,2 |
1 – конструкции и изделия должны быть преимущественно предварительно напряжёнными.
В таблице 2 приведены классы трещиностойкости для сохранения несущей способности арматуры:
| Условия эксплуатации конструкций | Категория требования к трещиностойкости жб конструкции и максимально допустимая ширина acrc1 и acrc1 раскрытия трещин, в мм, обеспечивающие сохранность арматуры | ||
| стержневой классов А-I, А-II, А-III, А-IIIв и A-IV; проволочной классов В-I и Вр-I | стержневой классов А-V и АVI; проволочной классов B-II, Вр-II, К-7 и К-19 при диаметре проволоки 3,5 мм и более | проволочной классов В-II, Вр-II и К-7 при диаметре проволоки 3 мм и менее, стержневой класса Ат-VII | |
| 1. В закрытом помещении | 3-я категория; acrc1 = 0,4; acrc2 = 0,3 | 3-я категория; acrc1 = 0,3; acrc2 = 0,2 | 3-я категория; acrc1 = 0,2; acrc2 = 0,1 |
| 2. На открытом воздухе, а также в грунте выше или ниже уровня грунтовых вод | 3-я категория; acrc1 = 0,4; acrc2 = 0,3 | 3-я категория; acrc1 = 0,2; acrc2 = 0,1 | 2-я категория; acrc1 = 0,2 |
| 3. В грунте при переменном уровне грунтовых вод | 3-я категория; acrc1 = 0,3; acrc2 = 0,2 | 2-я категория; acrc1 = 0,2 | 2-я категория; acrc1 = 0,1 |
Приведенные категории трещиностойкости актуальны для нормальных и наклонных трещин к оси конструкции или элемента.
Расчеты и испытания
Трещиностойкость измеряется в размере нагрузки, при которой образуются первые дефекты поверхности. Это сложные расчеты, в которых используются разные параметры:
- Нагрузки сборные (постоянные, долговременные, кратковременные);
- Ширина трещин;
- Характеристики бетона и арматуры.
Условный показатель коэффициент трещиностойкости определяется в результате испытаний образцов бетонов с разным составом в сухом и водонасыщенном состоянии по ГОСТ 8829-94 «Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний». Опыты проводятся в лабораторных условиям с применением прессовой установки.
Для испытания на трещиностойкость используют образцы бетона в нормальном или водонасыщенном состоянии. Их устанавливают на испытательный пресс под углом 90 или 180° к оси нагрузки и создают напряжение.
Расшифровка результатов проводится комплексно на основании пункта 9 ГОСТ 8829-94.
Оценку показателей трещиностойкости принимают по отношению бетонного образца к контрольной нагрузке:
- Для первой категории образец должен выдержать не менее 95% нагрузки до появления первой трещины, для двух образцов – 90%, для трёх – 85%;
- Для второй и третьей категории максимальная ширина раскрытия трещин не должна превышать контрольную, умноженную на коэффициент 1,05 для одного образца, для двух – 1,10, для трёх – 1,15. Кроме того, ширина трещин не должна превышать значение предельно допустимой ширины.
В случае выполнения этих условий испытания считаются проведенными успешно.
Трещиностойкость асфальтобетона
Асфальтобетон – отдельный вид строительного материала, используемый в дорожном строительстве. В виду специфики применения методы испытания и показатели коэффициентов у него определяются индивидуально.
Определение трещиностойкости асфальтобетона осуществляется согласно двух документов: ГОСТ 9128-2013 «Смеси асфальтобетонные, полимерасфальтобетонные, асфальтобетон, полимерасфальтобетон для автомобильных дорог и аэродромов» и ОДМ 218.2.001-2007 «Метод определения трещиностойкости полимерасфальтобетона при отрицательных температурах». Стоит отметить, что оба документа применяются на практике, но по сути содержат один метод, суть которого – определение нижнего температурного порога, при котором возникают трещины на бетоне под определённым прогибом и нагрузкой.
Готовят образцы согласно пункту 7.2.1.3 в количестве 6 штук и металлический шаблон по размеру целой плитки, на металлической подставке помещают их в морозильную камеру и выдерживают при температуре 0±2°С в течение 30 минут. После этого из морозилки достают шаблон, затем по очереди образцы и прикладывают их к шаблону одним концом строго по центру. После этого образец вручную изгибают 2 секунды по шаблону, пока не произойдет их полное соприкосновение. С момента извлечения из морозилки до конца испытания не должно пройти более 6 – 7 секунд.
Схема испытания:
Процесс повторяют с понижением температуры в камере на 5°С до тех пор, пока на одном из образцов не появятся трещины. Это и есть искомая температура трещиностойкости. Полученные одним лаборантом два результата с применением одного шаблона признают достоверными с вероятность 95%, если температурное расхождение между ними не превышает 5°С.
