Dlaczego beton pęka? Część 2 – Wpływ pęknięć
Pęknięcia w konstrukcji betonowej zmniejszają jej wytrzymałość i trwałość, co prowadzi do nieplanowanych kosztów naprawy. Jak wyjaśniono w części 1 tego artykułu, pękanie jest nieuniknioną tendencją betonu. W rzeczywistości istnieje jednak wiele powodów przez które pęknięcia mogą wystąpić a my wyjaśniliśmy niektóre z nich. W tym miejscu chcielibyśmy skupić się na tym, co dzieje się w strukturze betonu, gdy pęknięcie występuje a więc struktura staje się słaba i proces degradacji jest przyspieszany.
Większość pęknięć i nierówności betonu powstaje z następujących powodów:
- Obciążenie / A, B
- Ruch poziomy / C
- Ruch pionowy / D, E
Jak pokazano na tym diagramie, niektóre duże obciążenia (L), które zazwyczaj nie szkodzą integralności konstrukcji, powodują naprężenia ścinające prawie prostopadłe do powierzchni betonu. Tendencja ta jest tym bardziej wyraźna, jeśli pęknięcie wykazuje pewne nieregularności. (Rys. a i b).
W wyniku deformacji i zmian parametrów hydraulicznych i termicznych krawędzie mogą się oddalać i zbliżać; materiał wchodzący w pęknięcie (na przykład ziarna piasku) powoduje następnie pęknięcia w przybliżeniu równoległe do powierzchni betonu. (rys. c). Krawędzie pęknięć mogą się również poruszać (rys. D i E) i prowadzić do przesunięć w płaszczyźnie.
Diagram ilustruje zjawiska spowodowane obecnością pęknięć oraz ich wpływ na zwiększenie dotkliwości defektów i uszkodzeń struktury, gdy tylko się pojawią.
Łatwo zauważyć, że pęknięcia mają znaczący wpływ na trwałość konstrukcji. Pęknięcia mają jednak nie tylko skutki mechaniczne. W rzeczywistości pęknięcia umożliwiają penetrację betonu przez ciała obce i substancje agresywne. Mogą one osłabić i uszkodzić beton oraz zbrojenia. W takim przypadku konieczne jest jak najszybsze podjęcie interwencji, aby uniknąć skrócenia żywotności konstrukcji i możliwych zagrożeń konstrukcyjnych.
Główne substancje, które mogą przenikać przez pęknięcia i procesy, które mogą przyczynić się do degradacji betonu to:
- Chlorki zawarte w solach do odladzania i solach morskich. Poprzez pęknięcie mogą bardzo szybko dotrzeć do prętów zbrojenia i wywołać ich korozję. Korozja ta może być bardzo niebezpieczna, ponieważ może wystąpić w jednym punkcie pręta zbrojeniowego, skutkując jej pęknięciem i powodując, że zbrojenie przestaje być nieskutecznym.
- Karbonizacja betonu, zjawisko naturalne, prowadzi do obniżenia pH betonu; co jest powodem pasywacji stali w betonie. Karbonizacja jest przyspieszana, gdy pęknięcie jest otwarte i może znacznie szybciej przenikać do prętów zbrojeniowych.
- Woda nie jest nieszkodliwa dla betonu. Gdy występują pęknięcia, wilgotność betonu jest znacznie zwiększona, co również prowadzi do zwiększenia szybkości korozji stali. W połączeniu z efektami mechanicznymi, takimi jak odpływ, woda poszerzy i pogłębi pęknięcie. W przypadku mrozu woda w pęknięciu może szybko spowodować jeszcze większe szkody.
Zasadniczo pęknięcie powoduje, że beton i konstrukcja są bardziej podatne na efekty zewnętrzne, przyspieszają proces starzenia i mogą natychmiast zmniejszyć mechaniczną odporność konstrukcji. Wreszcie, pęknięcia zmniejszają zdolność struktury do absorbowania naprężeń i mogą prowadzić do zawalenia. W przypadku pęknięć należy ocenić ich wpływ na nośność konstrukcji i opracować plan monitorowania.
W trzeciej i ostatniej części tego artykułu „Dlaczego beton pęka?" Skupimy się na tym, jak walczyć z pękaniem i na najważniejszych środkach zapobiegawczych.