Усадочные трещины в бетоне

У свежеотформованного бетона предельная растяжимость больше, чем у твердеющего, поэтому вероятность появления усадочных трещин в бетоне от температурных деформаций при профильном взаимодействии форм с изделиями тем больше, чем больше выдержка изделий до пропаривания. Чем выше пластичность бетонной смеси в момент укладки, тем больше растяжимость бетона в момент нагрева.

Период минимальной растяжимости бетона обычно совпадает с периодом неблагоприятных технологических воздействий опалубочной формы на изделие, так как до момента нагрева при сложившейся технологии изготовления изделий проходит обычно от 4 до 6 ч.

Скорость подъема температуры бетона может подниматься тем выше, чем больше начальная прочность бетона перед нагревом. Однако при высоких скоростях подъема температуры бетона должна быть обеспечена независимость температурных деформаций формы и изделия, так как при профильном их взаимодействии в местах изменения сечений в изделиях могут появляться трещины.

Взаимодействие формы и бетона усложняется при наличии предварительно напряженной арматуры, натянутой на упоры формы. Быстрое удлинение стальных силовых форм при нагреве по сравнению с натянутой арматурой, находящейся внутри свежего, слабо прогреваемого бетона, вызывает появление в арматуре дополнительных напряжений. Если при временном температурном удлинении напряжение в арматуре превысит предел упругости, то при последующем выравнивании температур остаточное удлинение приведет к снижению напряжения в арматуре. Временное увеличение напряжений в арматуре вызывает дополнительные потери от релаксации, имеющие значительную величину особенно для высокопрочной проволоки, и ухудшает анкеровку арматуры, так как происходит ее сдвиг внутри свежеотформованного бетона. При нагреве изделий в пропарочной камере с арматурой, натянутой на форму, в случае резкого перепада температур окружающей среды и камеры, особенно при полигонных условиях производства, наблюдаются обрывы армоэлементов, анкерных устройств и зажимов.

Особенно неблагоприятен быстрый нагрев формы с натянутой на ней арматурой при длительной начальной выдержке бетона. Бетон, имеющий некоторую прочность, препятствует удлинению арматуры и в изделии проявляются поперечные трещины. Поэтому если по технологическим соображениям необходима длительная выдержка до пропаривания изделий с арматурой, натянутой на силовую форму, то режим нагрева должен быть особенно мягким для обеспечения равномерного прогрева формы и бетона изделия без резких перепадов температур.

В период изотермического прогрева температурные деформации формы и бетона имеют постоянную величину и дополнительных воздействий друг на друга не оказывают.

В период охлаждения взаимодействие формы с изделием протекает в две стадии: до нарушения сцепления изделия с формой и после его отрыва. На первой стадии форма, укорачиваясь, сжимает изделие, кроме того, расположенные под ним поддоны искривляются из-за неравномерного распределения температур по их высоте. Совместное воздействие изгиба и касательных сил сцепления по контактной поверхности вызывает в верхней зоне изделий растягивающие напряжения и трещины. Особенно часто верхние поперечные трещины появляются при изготовлении изделий зимой на полигонах из-за резкой разности скорости остывания бетона и формы. После преодоления контактных сил сцепления происходит отрыв изделия от формы. На этой стадии для форм и изделий плоского очертания взаимодействие прекращается, температурные деформации в дальнейшем происходят свободно и независимо.

Для взаимодействия изделия и формы, имеющих сложное очертание при остывании, характерны совместные деформации до извлечения изделия из формы. Наибольшую опасность представляет заклинивание ребер изделий в неразборных формах сложного очертания от опережающего укорочения металла при остывании по сравнению с бетоном. Возможно также появление трещин в местах изменения сечений.

При изготовлении изделий с предварительно напряженной арматурой в силовых формах после отрыва изделия от формы вследствие быстрого ее укорочения упоры формы приближаются к торцам медленно остывающего изделия. Значительное изменение расстояния между упором формы и торцом изделия на малой длине необетонированных участков арматуры приводит к большим изменениям относительных деформаций и напряжений. Поэтому значительная часть усилия натяжения до 50—70 % передается на горячий бетон, обладающий пониженной прочностью на растяжение. Это может вызвать появление трещин в зонах, растянутых при передаче силы обжатия, например, в верхней зоне плит, балок, в вутах ферм.