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Prevención y Tratamiento de Grietas en el Concreto
Resumen: El problema de las grietas en el concreto es un problema de ingeniería común y difícil. Este artículo analiza y analiza algunos problemas comunes de grietas en proyectos de hormigón y propone algunas medidas de prevención y tratamiento basadas en circunstancias específicas.
Palabras clave: Prevención y tratamiento de grietas en el hormigón
1. Introducción
El hormigón está hecho de agregados de arena y grava, cemento, agua y otros materiales adicionales. de material heterogéneo y frágil. Debido a una serie de problemas como la construcción, deformación y restricción del hormigón, existen muchos microporos, burbujas y microfisuras en el hormigón endurecido. Esto se debió a que estos primeros edificios y elementos de hormigón a menudo presentaban grietas. Debido a la existencia y desarrollo de grietas, materiales como las barras internas de acero suelen sufrir corrosión, reduciendo la capacidad portante, durabilidad e impermeabilidad de los materiales de hormigón armado, afectando la apariencia y vida útil de la edificación. Existen muchas causas de grietas graves en el hormigón, incluidas las grietas causadas por la deformación. Grietas provocadas por cargas externas; grietas provocadas por un mantenimiento ambiental inadecuado, efectos químicos, etc. En proyectos reales, debemos tratarlos de manera diferente y resolver los problemas de acuerdo con las condiciones reales.
2. Grietas comunes y prevención en proyectos de concreto
1. Grietas por contracción y su prevención
Las grietas por contracción generalmente ocurren después de un período de curado o vertido del concreto. Aproximadamente una semana después. La evaporación del agua en la lechada de cemento provocará una contracción por secado, que es irreversible. La causa de las grietas por contracción se debe principalmente a los diferentes grados de evaporación del agua dentro y fuera del hormigón, lo que da lugar a diferentes deformaciones: bajo la influencia de condiciones externas, el agua en la superficie del hormigón se pierde demasiado rápido, provocando grandes deformaciones, mientras que la humedad interna no cambia mucho, lo que provoca pequeñas deformaciones y deformaciones más grandes. La deformación por contracción de la superficie grande es restringida por el hormigón interno, lo que provoca grandes tensiones de tracción y grietas. Cuanto menor sea la humedad relativa, mayor será la contracción por secado de la pasta de cemento y más fácil será producir grietas por contracción por secado. Las grietas de contracción son en su mayoría líneas paralelas en la superficie o grietas delgadas y poco profundas en forma de red, con anchos que varían de 0,05 a 0,2 mm. Son comunes en las partes planas de grandes volúmenes de hormigón y se distribuyen en dirección corta en forma delgada. vigas y losas. Las grietas por contracción generalmente afectan la impermeabilidad del concreto, causan corrosión de las barras de acero y afectan la durabilidad del concreto, y la división hidráulica afecta la capacidad de carga del concreto bajo la acción de la presión del agua. La contracción por secado del hormigón está relacionada principalmente con la relación agua-cemento del hormigón, la composición del cemento, la cantidad de cemento, la naturaleza y cantidad de agregado y la cantidad de aditivos.
Principales medidas preventivas:
1. Elija cemento con pequeña contracción. Generalmente se utiliza cemento de temperatura media y baja y cemento de cenizas volantes para reducir la cantidad de cemento.
En segundo lugar, la contracción por secado del hormigón se ve muy afectada por la relación agua-cemento. Cuanto mayor sea la relación agua-cemento, mayor será la contracción por secado. Por lo tanto, en el diseño de la mezcla de concreto, la selección de la relación agua-cemento debe controlarse tanto como sea posible y se debe agregar una cantidad adecuada de agente reductor de agua.
3. Controle estrictamente la proporción de mezcla de concreto y construcción. El consumo de agua del concreto no debe ser mayor que el consumo de agua indicado en el diseño de proporción de mezcla.
En cuarto lugar, fortalecer el curado temprano del concreto y extender adecuadamente el tiempo de curado del concreto. Durante la construcción en invierno, el tiempo de cobertura del aislamiento del concreto debe extenderse adecuadamente y se deben usar agentes de curado para el mantenimiento.
En quinto lugar, establecer juntas de contracción adecuadas en la estructura de hormigón.
2. Grietas por contracción plástica y su prevención
La contracción plástica se refiere a la contracción de la superficie del hormigón debido a la rápida pérdida de agua antes del fraguado. Las grietas por contracción plástica generalmente aparecen en condiciones de calor seco o clima ventoso. Las grietas son en su mayoría anchas en el medio, delgadas en ambos extremos, de longitud variable y discontinuas. Las grietas más cortas generalmente miden entre 20 y 30 cm de largo, mientras que las grietas más largas pueden alcanzar entre 2 y 3 m y tener un ancho de 1 a 5 mm. La razón principal es que el concreto tiene poca o ninguna resistencia antes del fraguado final, o que el concreto tiene muy poca resistencia justo después del fraguado final. Debido a la influencia de altas temperaturas o fuertes vientos, la superficie del concreto pierde agua demasiado rápido, lo que resulta en una gran presión negativa en el tubo capilar, lo que hace que el volumen del concreto se contraiga bruscamente.
En este momento, la resistencia del hormigón no puede resistir su propia contracción, por lo que se producen grietas. Los principales factores que afectan la contracción plástica y el agrietamiento del concreto incluyen la relación agua-cemento, el tiempo de fraguado del concreto, la temperatura ambiente, la velocidad del viento, la humedad relativa, etc.
Principales medidas preventivas: primero, elija cemento Portland o cemento Portland común con un valor de contracción en seco pequeño y una alta resistencia inicial. En segundo lugar, controlar estrictamente la relación agua-cemento, agregar aditivos reductores de agua de alta eficiencia para aumentar el asentamiento y la trabajabilidad del concreto y reducir la cantidad de cemento y agua. En tercer lugar, antes de verter el hormigón, riegue uniformemente para empapar los cimientos y el encofrado. Cuarto, cubra la superficie del concreto con una película plástica o esteras de paja húmedas o astillas de cáñamo a tiempo antes del fraguado final para mantener la superficie del concreto húmeda, o rocíe un agente de curado sobre la superficie del concreto para su mantenimiento. En quinto lugar, en climas cálidos y ventosos, se deben instalar y mantener a tiempo instalaciones de protección solar y a prueba de viento.
3. Grietas por asentamiento y prevención
Las grietas por asentamiento son asentamientos desiguales causados por la calidad del suelo desigual y blando de la base estructural, o debido a un falso relleno o anegamiento. O debido a una rigidez insuficiente del encofrado, el espacio entre los soportes del encofrado es demasiado grande o el fondo de soporte está suelto. Especialmente en invierno, el encofrado se apoya en suelo congelado y se produce un asentamiento desigual después de que el suelo congelado se derrite, lo que provoca grietas. la estructura de hormigón. La mayoría de estas grietas son profundas o penetrantes y sus direcciones están relacionadas con las condiciones de asentamiento. Generalmente se desarrolla a lo largo de la dirección perpendicular al suelo o 30° ~ 45°. Las grietas de asentamiento más grandes a menudo tienen una cierta desalineación y el ancho de la grieta suele ser proporcional al asentamiento. El ancho de la grieta se ve menos afectado por los cambios de temperatura. Una vez que se estabiliza la deformación de la base, las grietas por asentamiento también tienden a estabilizarse.
Principales medidas preventivas: En primer lugar, el suelo blando y los cimientos de relleno deben compactarse y reforzarse antes de la construcción de la superestructura. El segundo es garantizar que el encofrado tenga suficiente resistencia y rigidez, soporte firme e incluso tensión en la base. El tercero es evitar que la base se empape con agua durante el vertido del hormigón. 4. El tiempo de eliminación del molde no debe ser demasiado temprano y preste atención al orden de eliminación del molde. Quinto, se deben tomar algunas precauciones al montar moldes en suelo congelado.
4. Grietas por temperatura y su prevención
Las grietas por temperatura a menudo ocurren en la superficie de grandes volúmenes de hormigón o en estructuras de hormigón en áreas con grandes diferencias de temperatura. Después de verter el hormigón, durante el proceso de endurecimiento, la hidratación del cemento genera una gran cantidad de calor de hidratación (cuando la dosis de cemento es de 350 ~ 550 kg/m3, cada metro cúbico de hormigón liberará 17500 ~ 27500 kJ de calor, causando que la temperatura interna del concreto aumente a alrededor de 70 ℃ o incluso más). Debido al gran volumen de concreto, se acumula una gran cantidad de calor de hidratación en el concreto y es difícil de disipar, lo que hace que la temperatura interna aumente bruscamente. La superficie del concreto disipa el calor rápidamente, lo que resulta en una gran diferencia de temperatura entre el interior. y el exterior, lo que resulta en diferentes grados de expansión y contracción térmica dentro y fuera, lo que lleva a una cierta tensión de tracción en la superficie del concreto (la práctica ha demostrado que cuando la diferencia de temperatura del concreto alcanza 25°C~26°C, la tensión de tracción dentro del concreto es de aproximadamente 10 MPa. Cuando la tensión de tracción excede el límite de resistencia a la tracción del concreto, la superficie del concreto producirá grietas que a menudo ocurren en las etapas media y tardía de la construcción del concreto cuando la diferencia de temperatura cambia mucho o. Cuando el concreto es atacado por una ola de frío, la temperatura de la superficie del concreto caerá bruscamente, lo que provocará que la superficie del concreto se contraiga y el concreto interno se contraiga. La restricción producirá grandes tensiones de tracción y grietas, que generalmente solo ocurren dentro de un. rango poco profundo de la superficie del concreto.
La dirección de las grietas por temperatura suele ser irregular y las grietas estructurales de gran superficie a menudo están entrecruzadas. Para estructuras con vigas y placas largas, las grietas son en su mayoría paralelas a las cortas; las grietas de temperatura profundas y penetrantes son generalmente paralelas o casi paralelas a los lados cortos, y las grietas aparecen en segmentos a lo largo de los lados largos, con diferentes anchos de grietas en el medio tienen efectos obvios y son más anchas en invierno y más estrechas. En verano, las grietas de temperatura del hormigón causadas por la expansión a alta temperatura suelen ser más gruesas en el medio y más delgadas en los extremos, mientras que el espesor de las grietas de contracción en frío no cambia mucho, lo que puede provocar la corrosión de las barras de acero y la carbonización del hormigón. la resistencia a las heladas, la resistencia a la fatiga y la impermeabilidad del hormigón.
Principales medidas preventivas: En primer lugar, intente elegir cemento de temperatura baja o media, como cemento de escoria, cemento de cenizas volantes, etc. El cemento debe controlarse por debajo de 450 kg/m3. El tercero es reducir la relación agua-cemento. Generalmente, la relación agua-cemento del hormigón debe controlarse por debajo de 0,6. Cuarto, mejorar la gradación del agregado y agregar cenizas volantes o agua de alta eficiencia. -Agente reductor. Reducir la dosis de cemento y el calor de hidratación.
El quinto es mejorar el proceso de mezclado del concreto y adoptar la nueva tecnología de "enfriamiento por aire secundario" basada en la tradicional "tecnología de tres enfriamientos" para reducir la temperatura de vertido del concreto. En sexto lugar, agregue una cierta cantidad de aditivos con funciones como reducción de agua, plastificación y retardante. Incorporado al hormigón mejora la fluidez y retención de agua de la mezcla de hormigón, reduce el calor de hidratación y retrasa la aparición de picos térmicos. En séptimo lugar, cuando se vierte en temporadas de altas temperaturas, se pueden utilizar medidas auxiliares, como la instalación de sombrillas, para controlar el aumento de temperatura del hormigón y reducir la temperatura del hormigón de vertido. En octavo lugar, el estrés térmico del hormigón en masa está relacionado con el tamaño de la estructura. Cuanto mayor sea el tamaño estructural del hormigón, mayor será el estrés térmico. Por lo tanto, el proceso de construcción debe organizarse y verterse razonablemente en capas y bloques para facilitar la disipación del calor y reducir las limitaciones. En noveno lugar, se instalan tuberías de enfriamiento dentro de concreto de gran volumen y se introduce agua fría o aire frío para enfriar y reducir la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del concreto. El diez es fortalecer el control de la temperatura del hormigón y tomar medidas oportunas de enfriamiento y protección. Once es para reservar juntas de contracción térmica. Doce es reducir las restricciones. Antes de verter el hormigón, es aconsejable colocar unos 5 mm de cojín de arena o pintar con asfalto y otros materiales sobre el lecho de roca y el hormigón viejo. El decimotercero es fortalecer el mantenimiento del hormigón. Después de verter el concreto, cúbralo con cortinas de paja húmedas y astillas de cáñamo a tiempo, preste atención al riego y al curado, y extienda el tiempo de curado de manera adecuada para garantizar que la superficie del concreto se enfríe lentamente. En la estación fría, se deben instalar medidas de aislamiento en la superficie del concreto para evitar ataques de olas de frío. El decimocuarto es configurar una pequeña cantidad de barras de acero o mezclar materiales de fibra en el concreto para controlar las grietas de temperatura del concreto dentro de un cierto rango.
5. Grietas causadas por reacciones químicas y su prevención
Las grietas causadas por la reacción de los agregados alcalinos y la corrosión del acero son las grietas más comunes causadas por reacciones químicas en las estructuras de hormigón armado. Después de mezclar el concreto, se producirán algunos iones alcalinos, que reaccionarán con algunos agregados activos y absorberán la humedad del ambiente circundante, aumentando así el volumen y provocando que el concreto se vuelva quebradizo, hinchado y agrietado. Este tipo de grieta suele ocurrir durante el uso de estructuras de concreto. Una vez que ocurre, es difícil de remediar, por lo que se deben tomar medidas efectivas para prevenirla durante la construcción. Principales medidas preventivas: Primero, elija agregados de arena y grava con baja actividad alcalina. En segundo lugar, elija cemento bajo en álcali y aditivos bajos en álcali o sin álcali. En tercer lugar, seleccione aditivos apropiados para inhibir la reacción del agregado alcalino. Debido a una mala vibración durante el vertido del hormigón o a una capa protectora demasiado fina de las barras de acero, entran sustancias nocivas en el hormigón, provocando la corrosión de las barras de acero. El volumen de las barras de acero corroídas se expande y provoca que el hormigón se agriete. Estas grietas son en su mayoría grietas longitudinales y aparecen a lo largo de las barras de acero. En tercer lugar, tratamiento de grietas
La aparición de grietas no solo afectará la integridad y rigidez de la estructura, sino que también provocará corrosión de las barras de acero, acelerará la carbonización del hormigón y reducirá la durabilidad, la resistencia a la fatiga y la impermeabilidad. de hormigón. Por lo tanto, las grietas deben tratarse de manera diferente y procesarse de manera oportuna de acuerdo con la naturaleza y las condiciones específicas de las grietas para garantizar que las medidas de reparación de grietas de concreto en edificios incluyan principalmente los siguientes métodos: reparación de superficies, lechada, calafateo, refuerzo estructural, reemplazo de concreto, protección electroquímica y autocuración biónica
1. Método de reparación de superficies
El método de reparación de superficies es un método de reparación simple y de uso común. Es principalmente adecuado para grietas y superficies estables. Grietas que no afecten la capacidad portante de la estructura. Tratamiento de grietas profundas. Las medidas de tratamiento habituales son la aplicación de materiales anticorrosivos como lechada de cemento, cemento o pintura epoxi, asfalto, etc. sobre la superficie de la grieta. Para evitar que el hormigón siga agrietándose debido a diversos efectos, normalmente se pueden tomar medidas como pegar tela de fibra de vidrio en la superficie de la grieta.
2. Método de sellado de incrustaciones de lechada
El método de lechada es principalmente adecuado para reparar grietas de hormigón que tienen un impacto en la integridad de la estructura o tienen requisitos anti-filtración. Utiliza equipos de presión para presionar materiales cementosos en las grietas del concreto. Una vez que los materiales cementosos se endurecen, forman un todo con el concreto, logrando así el propósito de sellar y fortalecer. Los materiales cementantes comúnmente utilizados incluyen lechada de cemento, resina epoxi, metacrilato, poliuretano y otros materiales químicos. El método de sellado es el método más utilizado para sellar grietas. Por lo general, se hace una ranura a lo largo de la grieta y la ranura se llena con plástico o material rígido que impide el agua para lograr el propósito de sellar la grieta. Los materiales plásticos de uso común incluyen cemento de PVC, ungüento plástico, caucho butílico, etc.; los materiales rígidos impermeables de uso común son el mortero de cemento polimérico.
3. Métodos de refuerzo estructural
Cuando las grietas afectan el rendimiento de la estructura de hormigón, es necesario considerar el refuerzo de la estructura de hormigón.
Los principales métodos comúnmente utilizados en el refuerzo estructural incluyen: aumentar el área de la sección transversal de la estructura de hormigón, envolver acero en las esquinas de los componentes, pretensar el refuerzo, pegar el refuerzo de placa de acero, agregar refuerzo de fulcro, refuerzo de hormigón proyectado, etc.
4. Método de sustitución del hormigón
El método de sustitución del hormigón es un método eficaz para tratar el hormigón gravemente dañado. Este método implica retirar el hormigón dañado y luego reemplazarlo con hormigón nuevo u otros materiales. Los materiales alternativos comúnmente utilizados son: hormigón o mortero de cemento ordinario, hormigón o mortero polimérico o polimérico modificado.
5. Método de protección electroquímica
La anticorrosión electroquímica consiste en utilizar el efecto electroquímico de un campo eléctrico externo en el medio para cambiar el estado ambiental del hormigón o del hormigón armado, pasivar el barras de acero y lograr fines anticorrosivos. La protección catódica, la extracción de cloruros y la recuperación de álcalis son tres métodos comunes y eficaces en la protección química.
6. Método de autocuración biónica
El método de autocuración biónica es un nuevo tipo de método de tratamiento de grietas que imita la función del tejido biológico y secreta automáticamente algunas sustancias a la persona lesionada. parte, para que la parte herida pueda sanar. Agregue algunos componentes especiales (como fibras de núcleo líquido o cápsulas que contienen aglutinantes) a los componentes tradicionales del concreto para formar un sistema de red neuronal biónica inteligente y autorreparable en el concreto. Cuando se producen grietas en el hormigón, se secretarán algunas fibras centrales líquidas para volver a curar las grietas [4].
Cuarto, conclusión
Las grietas son un fenómeno común en las estructuras de hormigón. Su apariencia no solo reducirá la impermeabilidad del edificio y afectará la función de uso del edificio, sino que también provocará corrosión de las barras de acero, carbonización del hormigón, reducirá la durabilidad de los materiales y afectará la capacidad de carga del edificio. Por lo tanto, las grietas del hormigón deben estudiarse cuidadosamente, tratarse de manera diferente, tratarse con métodos razonables y se deben tomar diversas medidas preventivas efectivas durante la construcción para prevenir la aparición y desarrollo de grietas y garantizar el trabajo seguro y estable de los edificios y componentes.
Materiales de referencia:
Código para diseño de estructuras de hormigón armado. Prensa de la industria de la construcción de China, 1999.2.
2 Ju Liyan. Avances de la investigación sobre medidas concretas de supresión de grietas. Concreto, mayo de 2002.
3 Guo Shiwan, Xiao Xin, Zhao Heping. Control de grietas en la construcción de hormigón. Ciencia y tecnología de Shanxi Water Conservancy, 2000.38 0.
4 Ju Liyan, Zhang Xiong. Dos nuevas formas de prevenir grietas en el hormigón. Tecnología de la construcción, julio de 2002.