Герметик для деформационных швов в бетоне

Бетон и железобетон — это основные строительные материалы, которые используются для изготовления фундаментов, колонн, стен, плит перекрытий, стяжек полов и других элементов конструкций зданий и сооружений. От прочности бетона во многом зависят прочность и долговечность всего здания. Поэтому любое строительство предваряется проведением предпроектных исследований и работ по проектированию. Правильно выполненные, они препятствуют появлению такого дефекта, как трещины в бетоне.

Бетонные и железобетонные конструкции

Согласно СП 63.13330.2012 Свод правил «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения», бетонные и железобетонные конструкции любого типа должны отвечать требованиям по безопасности, эксплуатационной пригодности, долговечности и дополнительным требованиям, которые указываются в проекте.

Чтобы удовлетворять требованиям по безопасности, конструкция должна обладать такими начальными характеристиками, которые исключают разрушения любого характера и нарушение эксплуатационной пригодности при различных расчетных воздействиях в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

Для соответствия требованиям по эксплуатационной пригодности, конструкция должна обладать начальными характеристиками, которые при различных расчетных воздействиях исключают образование либо чрезмерное раскрытие трещин, чрезмерное перемещение, колебания и прочие повреждения, препятствующие нормальной эксплуатации изделия.

Чтобы отвечать требованиям по долговечности, начальные характеристики конструкции должны обеспечивать удовлетворение требований по безопасности и эксплуатационной пригодности с учетом влияния различных расчетных воздействий в течение установленного времени.

Все эти требования обеспечиваются выполнением требований к бетону и составляющим бетонной смеси, арматуре, расчетам конструкции, конструктивным требованиям, технологическим требованиям и требованиям по эксплуатации здания или сооружения.

Расчеты по предельным состояниям

Требования основываются на расчетах бетонных и железобетонных конструкций по предельным состояниям, которые выполняются в соответствии с ГОСТ 27751.

Различают две группы предельных состояний:

1. Предельные состояния первой группы приводят к полной непригодности конструкции к эксплуатации.
2. Предельные состояния второй группы затрудняют нормальную эксплуатацию конструкции либо уменьшают долговечность зданий и сооружений.

Расчеты производятся таким образом, чтобы исключить наступление любого предельного состояния.

Расчеты по предельным состоянием первой группы включают:

1. расчет по прочности;
2. расчет по устойчивости формы (для тонкостенных конструкций);
3. расчет по устойчивости положения (для предотвращения скольжения или опрокидывание конструкции).

Расчеты по предельным состояниям второй группы включают:

1. расчет по образованию трещин;
2. расчет по раскрытию трещин;
3. расчет по деформациям.

Допустимы ли трещины в бетоне

В соответствии с СП 63.13330.2012, требования к отсутствию трещин предъявляют к железобетонным сооружениям, у которых при полностью растянутом сечении необходимо обеспечить непроницаемость для жидкостей и газов. Также оно распространяется на уникальные конструкции, к которым предъявляются повышенные требования и конструкциям, эксплуатируемым в агрессивной среде. Все эти случаи описаны в СП 28.13330; в остальных случаях образование трещин в железобетонных сооружениях допускается, но к ним предъявляют требования по ограничению ширины раскрытия.

Предельно допустимые значения по раскрытию трещин устанавливаются в зависимости от следующих факторов:

1. требований, которые предъявляются к конструкции;
2. условий эксплуатации сооружения;
3. воздействий окружающей среды;
4. особенностей коррозионного поведения арматуры;
5. всех видов нагрузок, которые отвечают функциональному назначению конкретного здания или сооружения с учетом влияния окружающей среды, а также агрессивных сред, технологических, температурных и влажностных воздействий, пожаров и пр.

В монолитных конструкциях должна обеспечиваться прочность с учетом рабочих швов бетонирования; в сборных конструкциях — прочность узловых и стыковых сопряжений сборных элементов, которые осуществляются соединением стальных закладных деталей, выпусков арматуры и замоноличиванием.

Почему на бетоне могут образовываться трещины

Для бетонных и железобетонных конструкций применяются конструкционные бетоны в следующих видов:

1. тяжелый бетон средней плотности от 2200 до 2500 кг/см³ включительно;
2. мелкозернистый, имеющий среднюю плотность от 1800 до 2200 кг/см³;
3. легкий;
4. ячеистый;
5. напрягающий.

Вид бетона и его показатели качества определяются ГОСТ 25192 и ГОСТ 4.212.

Основные нормируемые показатели качества бетона:

1. класс по прочности на сжатие (В);
2. класс по прочности на осевое растяжение;
3. марка по водонепроницаемости (W);
4. марка по морозостойкости (F);
5. марка по средней плотности (D);
6. марка по самонапряжению.

Также при необходимости устанавливают дополнительные показатели качества бетона, которые могут быть связаны с огнестойкостью, коррозионной стойкостью бетона и арматуры, температуростойкостью, теплопроводностью, биологической защитой и др.

Все нормируемые показатели качества бетона обеспечиваются следующими мероприятиями:

1. выбор состава бетонной смеси;
2. технология приготовления смеси;
3. производство бетонных работ при изготовлении железобетонных и бетонных изделий и конструкций.

В процессе производства этих работ нормируемые показатели качества бетона контролируются.

Подбор состава бетонной смеси производят, руководствуясь ГОСТ 27006, ГОСТ 26633. Выбранное решение должно обеспечивать требуемые показатели качества смеси:

1. нерасслаиваемость;
2. удобоукладываемость;
3. содержание воздуха и пр.

При приготовлении бетонной смеси необходимо обеспечить точность дозирования всех материалов и последовательность их загружения, а также длительность перемешивания, которая обеспечит равномерное распределение компонентов во всем объеме смеси.

Транспортирование бетонной смеси должно обеспечивать сохранность ее свойств.

Укладка и уплотнение бетонной смеси выполняются так, чтобы гарантировать однородность и плотность бетона в конструкции.

Порядок бетонирования устанавливается с учетом конструктивных особенностей сооружения и наличия швов.

Твердение бетона обеспечивается с применением ускоряющих технологий, например, тепловлажностной обработки или без них. Также необходимо поддерживать расчетный температурно-влажностный режим.

При несоблюдении этих условий, а также из-за ошибок, допущенных при проектировании (например, неверного расчета нагрузок в конструкции, игнорирования свойств грунтов оснований на строительной площадке), на конструкции могут возникать трещины.

К их возникновению может привести как один из факторов, так и совокупность нескольких факторов либо воздействие незапланированных нагрузок в процессе эксплуатации сооружения.

Классификация трещин в бетоне

Трещины в бетоне могут не оказывать влияния на характеристики конструкции или оказывать его, затрудняя эксплуатацию и даже приводя к невозможности дальнейшей эксплуатации сооружения. Они могут быть опасны, если влияют на целостность и эксплуатационные качества конструкций. Поэтому при их возникновении проводят обследование объекта, выясняют причину появления дефектов и масштабы повреждений и принимают дальнейшие решения.

Конструкции, которые не удовлетворяют требованиям поверочных расчетов по несущей способности и эксплуатационной пригодности, подвергаются усилению, либо эксплуатационная нагрузка на них должна быть снижена.

Выбор решения зависит от типа трещин и их воздействия на эксплуатационные характеристики сооружения.

Трещины в бетоне классифицируют по нескольким признакам.

По ширине их подразделяют на три типа:

1. волосяные трещины (шириной до 1 мм);
2. трещины среднего размера (от 1 до 10 мм шириной);
3. массированные трещины (шириной более 10 мм).

По глубине трещины могут быть неглубокими, глубокими или сквозными.

По расположению различают трещины:

1. локальные, расположенные только на отдельном участке;
2. расположенные по углам либо по краям элемента;
3. сплошные, покрывающие всю поверхность.

ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» выделяет следующие категории технического состояния конструкций и зданий:

1. Нормативное техническое состояние, при котором значения всех параметров строительных конструкций здания или сооружения, а также грунтов основания соответствуют установленным в проектной документации.
2. Работоспособное техническое состояние — это категория, при которой некоторые контролируемые параметры не отвечают требованиям проекта, однако это не приводит к нарушению работоспособности конструкции.
3. Ограниченно-работоспособное техническое состояние — это категория конструкции или здания, при которой снижается несущая способность, но опасность внезапного разрушения отсутствует. Функционирование конструкции или эксплуатация здания в этом случае возможны при мониторинге технического состояния либо после проведения мероприятий по усилению.
4. Аварийное состояние характеризуется повреждениями и деформациями, которые свидетельствует об исчерпании несущей способности и опасности обрушения здания или сооружения.

При выборе методов ремонта трещин учитывают деформативное состояние. По этому признаку различают стабильные трещины, которые не изменяются в размерах и нестабильные, которые изменяют свои размеры под воздействием различных факторов.

Стабильные трещины ремонтируют безусадочными растворами на основе цемента и различных добавок, а нестабильные заполняют эластичными герметиками. При этом должна быть обеспечена равнопрочность участков конструкции, подвергшихся усилению, с основным бетоном.

Деформационные швы: что это такое

При изготовлении крупных монолитных бетонных и железобетонных конструкций практически невозможно избежать образования трещин, связанных с усадочными процессами.

Бетонная смесь после укладки и уплотнения выдерживается в течение 28 суток или другого срока, который определяется проектом, до достижения расчетной прочности. На протяжении этого времени она не просто высыхает; в ней происходят химические превращения с образованием новых соединений и выделением тепла.

Эти процессы протекают неравномерно: твердение у краев и в толще изделия протекает по-разному, что приводит к появлению внутренних напряжений. Из-за этого на поверхности изделия могут образовываться трещины.

При твердении бетона меняются его линейные размеры, проще говоря, изделие уменьшается, что тоже приводит к образованию усадочных трещин.

Чтобы минимизировать эти процессы, в состав бетонных смесей вводят различные добавки, например, пластификаторы, армирующую фибру, но полностью избежать растрескивания бетона практически невозможно.

Спонтанно возникающие трещины имеют неправильную форму, и заполнять их какими-либо материалами сложнее, чем ровный шов, поэтому в крупных бетонных конструкциях, например, в стяжках, заранее предусматривают деформационные швы.

Швы в бетонном изделии устраивают разных типов:

1. Усадочные швы. Их нарезают в бетоне, чтобы задать направление будущей трещины. При твердении, бетон в местах расположения этих швов даст трещину, но она будет ровной, и на готовом изделии можно будет произвести ее заделку выбранным материалом.
2. Температурные швы компенсируют изменения линейных размеров конструкции при температурных перепадах. Их формируют вложенными в бетон закладными деталями (ПВХ или металлический профиль). Затем их вынимают из бетона, а для заполнения температурных швов применяют раствор или герметик.
3. Изоляционные швы — это промежутки, которые должны быть предусмотрены между вертикальными и горизонтальными железобетонными элементами, например, между стенами или колоннами и стяжкой пола. Если их не отделить друг от друга, бетон потрескается из-за изменений линейных размеров в процессе твердения, а также впоследствии, из-за температурных колебаний. Для устройства изоляционных швов по периметру вертикальных опор укладывают демпферную ленту.
4. Конструкционные швы предусматривают в монолитной конструкции в том случае, если невозможно полностью залить ее за одну рабочую смену. Зная производительность работ, заранее рассчитывают, на каком участке будет окончен очередной этап, и в этом месте планируют конструкционный шов, который, как правило, совпадает с усадочным либо температурным швом.

Выбор расположения температурных и усадочных швов

Швы располагаются по определенным правилам:

1. перпендикулярно друг другу, образуя «карты» — ограниченные швами прямоугольники;
2. соотношение сторон «карт» не должно превышать 1,5, а в идеале должно стремиться к 1;
3. расстояния между швами определяются проектом, но максимальная площадь одной «карты» не превышает 36 м²;
4. усадочные швы должны совпадать с осями и сходиться с углами изоляционных швов, которые проходят по периметру колонн.

Как нарезают усадочные швы

Нарезка усадочных швов на стяжке производится с применением специального оборудования через несколько часов после укладки бетона, когда он схватится и начнет твердеть.

Делают пробную резку, и если бетон по краям разреза уже не крошится, можно приступать к нарезке швов. Швы прорезаются на 1/3 толщины стяжки, задавая направление трещины. Впоследствии трещина раскроется по заданному направлению.

Герметизация деформационных швов в бетоне

После отверждения бетона швы заполняют различными материалами, чтобы добиться герметичности конструкции.

С этой целью применяются высокоэластичные составы на основе полимерных материалов.

Какой герметик выбрать для заполнения деформационных швов в бетоне

Герметики, по определению ГОСТ Р 59523–2021 «Материалы строительные герметизирующие отверждающиеся. Общие технические условия» — это вязкопластичные или пастообразные материалы на основе полимеров, которые при нанесении в швы и стыки герметизируют и изолируют их от влаги и воздуха.

Виды герметиков

Герметики классифицируются по нескольким признакам.

По форме выпуска различают однокомпонентные и многокомпонентные герметики:

1. Однокомпонентные герметики поставляются в готовом к применению виде и отверждаются при контакте с воздухом и содержащейся в нем влагой.
2. Многокомпонентные герметики поставляются в виде двух или более компонентов, упакованных по отдельности, которые должны быть смешаны непосредственно перед применением. После смешивания компонентов запускаются реакции, приводящие к отверждению герметика, поэтому он должен быть израсходован в течение нескольких часов.

Однокомпонентные герметики удобнее в работе, чем многокомпонентные, поэтому используется более широко. В плотно закрытой упаковке они сохраняются достаточно долго, а после нанесения очень быстро превращаются в плотный резиноподобный материал.

По основному компоненту герметики подразделяются на следующие виды:

1. акриловые;
2. битумные;
3. каучуковые;
4. тиоколовые;
5. силиконовые;
6. полиуретановые;
7. гибридные.

Каждый вид герметиков обладает своими достоинствами и недостатками, а также имеет собственную область применения.

Например, акриловые герметики не водостойкие, чаще применяются для дерева и минеральных оснований; битумные — полностью водонепроницаемые, а силиконовые, хотя и считаются одним из лучших выборов для сантехнических работ, обычно не применяются для бетона.

Для герметизации швов в бетоне применяются битумные, полиуретановые и гибридные герметики.

Каким требованиям должны отвечать герметики

Основные требования, которые предъявляются к герметикам — высокая адгезия к разным типам материалов, прочность, эластичность, устойчивость к различным химическим веществам и долговечность. К герметикам, предназначенным для наружных работ и работ в мокрых помещениях, предъявляются требования по водонепроницаемости.

ГОСТ Р 59523–2021 устанавливает следующие требования:

1. К технологическим показателям, то есть тем, которые обеспечивают возможность качественного нанесения герметиков в определенных условиях. К ним относятся консистенция, сопротивление текучести, время образования поверхностной пленки, скорость твердения, жизнеспособность (для многокомпонентных герметиков).
2. К эксплуатационным показателям, которые обеспечивают работоспособность герметиков в конструкции при определенных условиях эксплуатации (модуль при стопроцентном растяжении при +23°С и –20 °С, относительное удлинение при разрыве, условная прочность, упругое восстановление, отсутствие разрывов в условиях длительного растяжения при температуре –30° С и после выдержки в воде, допустимые деформации при сжатии и растяжении в условиях переменных температур от –30 до +70° С, теплостойкость при +70° С в течение 21 суток, отсутствие трещин при УФ-облучении в течение 250 часов при температуре –30° С).

По всем этим параметрам наиболее высокими эксплуатационными характеристиками обладают гибридные герметики.

Что такое гибридные герметики, и какими преимуществами они обладают

Гибридные герметики — это относительно новая на рынке строительных материалов продукция. Они изготавливаются на основе MС-полимера и кремнийорганической группы, то есть, объединяют сильные стороны силиконовых и полиуретановых герметиков, но имеют более высокие эксплуатационные характеристики.

Компания HTC выпускает высокомодульные однокомпонентные гибридные герметики трех видов:

1. HTC Flex PU25;
2. HTC Hard PU60;
3. HTC Universal PU40.

Что такое высокомодульный герметик

Герметики общестроительного назначения для наружных и внутренних работ, в соответствии с ГОСТ Р 59523–2021, относятся к типу F и подразделяются на классы в зависимости от способности воспринимать деформации.

Различают следующие классы: 7,5; 12,5; 20; 25. Числовой показатель обозначает максимально допускаемую общую деформацию под влиянием нагрузок (растяжение, сжатие, перемещение), выраженную в процентах, при которой герметик сохраняет функциональность.

Герметики, которые относятся к классам 20 и 25, подразделяют на высокомодульные и низкомодульные в зависимости от модуля при стопроцентном растяжении:

1. Низкомодульные герметики, обозначаемые LM, имеют модуль при стопроцентном растяжении меньше или равный 0,4 МПа при +23° С и меньше или равный 0,6 МПа при температуре –20° С.
2. Высокомодульные герметики (HM) имеют модуль при стопроцентном растяжении больше 0,4 МПа при + 23° С и больше 0,6 МПа при –20° С.

Это значит, что высокомодульные герметики требуют больше усилий для растяжения, чем низкомодульные, поэтому их применяют в швах, которые испытывают высокие механические нагрузки.

Однокомпонентные высокомодульные гибридные герметики HTC предназначены для герметизации швов шириной до 20 мм, стыков, примыканий, а также жестко-эластичной склейки элементов конструкций, изготовленных из практически любых строительных материалов.

Внешний вид герметиков — тиксотропная вязкая паста. Благодаря высокой текстотропности, герметики не растекаются, их нанесение удобно контролировать. Не вспениваются, не дают усадки при полимеризации. Имеют высокую прочность на отрыв.

Цветовая палитра включает наиболее часто использующиеся цвета — белый, серый, коричневый и черный, однако если они не подходят, проблемы в этом нет, поскольку гибридные полимеры позволяют окрашивание швов (предварительно нужно провести тест на совместимость с конкретным видом лакокрасочного материала).

Герметики HTC полимеризуются при контакте с воздухом и естественно содержащейся в нем влаге. На образование поверхностной пленки при 20° С и относительной влажности воздуха 65 % требуется около 150 минут, а скорость отверждения при указанной температуре и влажности составляет около 3 мм в сутки.

Герметики HTC можно применять при температуре от 0° С +35° С. Эксплуатация возможна при температурах от –60 до + 90° С; в этом диапазоне температур герметик сохраняет свои свойства:

1. высокую механическую прочность;
2. стойкость к вибрации;
3. эластичность;
4. устойчивость к химическим веществам и ультрафиолетовому излучению;
5. долговечность (срок эксплуатации в 2–3 раза превышает таковой у полиуретановых герметиков).

Не накапливает статическое электричество и не притягивает пыль (в отличие от силиконовых герметиков); швы всегда остаются чистыми.

Три вида герметиков HTC подразделяются в зависимости от твердости по Шору А:

1. HTC Flex PU25 имеет твердость 25 (мягкий);
2. HTC Hard PU60 имеет твердость 60 (средний);
3. HTC Universal PU40 имеет твердость 40 (средне-мягкий).

Как правильно наносить герметик

Указания по нанесению герметиков на неподвижные основания даны в ГОСТ Р 59523–2021:

1. Перед нанесением герметика поверхность должна быть очищена, высушена и обезжирена, она не должна иметь никаких загрязнений, масляных пятен. С бетонных оснований необходимо счистить слой цементного молочка и обеспылить поверхность.
2. Наружные кромки стыкуемых элементов защищают малярным скотчем, который после формирования шва удаляется.
3. Герметик наносят в стыки только по упругому основанию. При нанесении на бетонное основание используют антиадгезионные пенополиэтиленовые шнуры либо жгуты с закрытыми порами, которые в шве должны быть обжаты на 30–50 %. Использование шнуров также исключает образование третьей контактной поверхности, которая могла бы снизить прочность шва и позволяет регулировать толщину шва.
4. Работы по герметизации швов допустимы при температуре воздуха от +5 до +35° С, но с гибридными герметиками HTC можно работать в диапазоне температур от 0 до +35° С.
5. Заполнение шва производят с применением строительного пистолета либо шпателя.
6. Если ширина стыка слишком большая, герметик наносят в несколько приемов, начиная от кромок и продвигаясь к центру шва.
7. Толщина слоя герметика зависит от ширины стыка. Последняя обычно составляет от 10 до 35 мм, таким образом, толщина шва должна составлять в узкой части от 4,5 мм и не более 10 мм в широкой части. Герметики HTC предназначены для швов шириной до 20 мм. Толщина шва относится к ширине, как 1 к 2. В этом случае обеспечиваются оптимальные условия для правильной полимеризации.

Компания HTC выпускает качественные материалы для строительства и ремонта, которые широко представлены в розничных строительных сетях и на маркетплейсах. Если вы желаете стать нашим региональным дистрибьютором и вместе с нами зарабатывать на продаже высоко востребованных товаров, свяжитесь с нами для обсуждения условий взаимовыгодного сотрудничества.