Заполнение швов в бетоне

Основные преимущества бетона как строительного материала — прочность и долговечность. Поэтому он применяется для строительства ответственных конструкций — зданий и их элементов, дорог, мостов и других сооружений.

Обеспечение прочности и долговечности изделий из бетона — комплексный многоэтапный процесс, в ходе которого анализируются условия строительства и эксплуатации, опыт производства аналогичных конструкций, производятся сложные расчеты, исходя из которых выбираются материалы и технологии. Только при условии внимания на каждом этапе возможно получение надежного и долговечного результата.

Трещины в бетоне — головная боль строителей. Даже незначительные, на первый взгляд, дефекты подобного рода могут стать причиной постепенного разрушения материала и преждевременного выхода конструкции из строя.

Устройство швов — одна из технологий получения бетона без трещин.

Как обеспечивается прочность бетонных изделий

Прочность строительных конструкций рассчитывается на этапе проектирования, исходя из функционального назначения конструкции и с учетом воздействий, которые она будет воспринимать.

Расчеты производятся по предельным состояниям первой и второй группы в соответствии с ГОСТ 27751:

1. Предельные состояние первой группы приводят конструкцию к полной непригодности к эксплуатации. Расчеты по предельным состояниям первой группы включают расчеты по прочности, по устойчивости (для предотвращения скольжения либо опрокидывания конструкции), по устойчивости формы (для тонкостенных конструкций).
2. Предельные состояния второй группы снижают долговечность изделий либо затрудняют их нормальную эксплуатацию. Расчеты по предельным состояниям второй группы включают расчеты по образованию и раскрытию трещин и по деформациям.

Расчеты производятся таким образом, чтобы начальные характеристики конструкции обеспечивали ее безопасность и эксплуатационную пригодность на протяжении установленного срока эксплуатации. Они обеспечиваются выполнением требований к материалам и технологиям производства, применяемым при изготовлении конструкции.

Допустимы ли трещины в бетоне

Требования к бетону и изделиям из него изложены в СП 63.13330.2012 Свод правил «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения». Согласно этому нормативу, требования по отсутствию трещин предъявляются:

1. к железобетонным конструкциям, которые при полностью растянутом сечении должны обеспечивать непроницаемость для газов и жидкостей;
2. к изделиям, к которым предъявляются повышенные требования;
3. к сооружениям, которые эксплуатируются в агрессивной среде;
4. к уникальным конструкциям.

В остальных случаях трещины в конструкциях допустимы, но к ним предъявляются требования по ограничению ширины раскрытия в зависимости от условий эксплуатации, воздействия окружающей среды, особенностей коррозионного поведения арматуры и нагрузок, которые воздействуют на конструкцию.

Почему в бетоне образуются трещины

Процессы, которые протекают в бетонной смеси во время ее твердения, часто приводят к появлению трещин в готовом изделии.

Сразу после смешивания цемента и воды запускаются реакции гидратации, продуктами которых являются новые химические соединения, имеющие кристаллическую структуру и высокую прочность. В процессе этих преобразований цементное тесто меняет свою влажность и температуру:

1. температура сначала повышается, поскольку реакции гидратации носят экзотермический характер, затем снижается, причем, у поверхности изделия быстрее, чем в толще бетона;
2. влажность снижается, верхние слои бетона могут высыхать быстрее, чем бетон в толще изделия.
3. из-за высыхания бетонной смеси, бетон дает усадку, то есть, уменьшается в объеме, и этот процесс тоже происходит неравномерно у поверхности и в толще бетона.

Эти процессы приводят к появлению растягивающих напряжений, являющихся причиной образования трещин.

Для предотвращения или уменьшения образования трещин в бетонных конструкциях во время твердения бетона, применяют различные мероприятия:

1. Проектируют состав бетонной смеси. В цементное тесто обязательно добавляют заполнители, для тяжелых бетонов — мелкие и крупные, для мелкозернистых — только мелкие (согласно ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия»). Заполнители для бетонной смеси являются своеобразным каркасом, который снижает усадочные явления, повышает прочность бетона и уменьшает образование трещин. Дополнительным плюсом в данном случае является экономия цемента, поскольку заполнители занимают порядка 80 % объема бетона и уменьшают таким образом расход наиболее дорогостоящего компонента бетонной смеси. Уменьшение усадочных явлений и трещинообразования обеспечивается также применением в составе бетонных смесей пластификаторов.
2. Применяют армирование, которое повышает прочность бетона к растягивающим нагрузкам, снижает его усадку и уменьшает образование трещин.
3. Обеспечивают соблюдение технологии изготовления бетонной смеси (точности дозирования материалов, последовательности их загрузки, длительности перемешивания для равномерного распределения компонентов), сохранность свойств бетонной смеси при транспортировании, правильную укладку и уплотнение, чтобы гарантировать плотность бетона в конструкции.
4. Обеспечивают уход за бетоном после укладки. Укрывают пленкообразующими материалами сразу после окончания бетонирования. В условиях низких температур применяют методы обогрева и прогрева бетонного изделия либо противоморозные добавки. При бетонировании в сухую и жаркую погоду, во избежание пересыхания бетонной смеси, применяют специальные меры первичного и последующего ухода за бетоном согласно СТО НОСТРОЙ 2.6.54-2011.
5. Устраивают швы в изделии.

Деформационные швы: что это, и для чего они нужны

Любая трещина в бетоне, даже небольшая — это всегда зона ослабления конструкции. При эксплуатации в условиях повышенной влажности (например, на открытом воздухе или в помещениях с мокрым режимом эксплуатации), вода попадает в трещины и задерживается в них.

При длительном воздействии влажность является агрессивной средой для бетона, она проникает в его поры и капилляры, вызывает рост микроорганизмов, вымывание соединений, составляющих его структуру, а при отрицательных температурах, при замерзании воды, образующийся лед буквально раскалывает структуру материала и вызывает его крошение. Так, даже незначительные трещины со временем, при отсутствии надлежащих мер защиты, приводят к разрушению бетона. Если бетон разрушается на толщину защитного слоя, влага проникает к арматуре и вызывает ее коррозию.

Как уже было сказано выше, к образованию трещин приводят напряжения в бетоне во время твердения, устранить которые полностью практически невозможно. Но можно сделать запланированный компенсирующий разрыв или разрез в бетонной конструкции, который будет располагаться в определенном месте, обусловленном проведенными заранее расчетами. Искусственно сделанный разрез имеет форму прямой линии, у него ровные края, и его несложно герметично заполнить водонепроницаемым материалом.

Требования к устройству и заполнению швов бетонных конструкций содержатся в нормативных документах:

1. СП 29.13330.2011 «Полы. Актуализированная редакция СНиП 2.03.13-88»,
2. СП 28.13330.2017 «Защита строительных конструкций от коррозии»,
3. СП 82.13330.2016 «Благоустройство территорий. Актуализированная редакция СНиП III-10-75»,
4. СП 72.13330.2011 «Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии».

Швы могут быть устроены различными способами:

1. Нарезка нарезчиками с алмазными дисками. Производится на свежеуложенном бетоне по достижении им прочности не менее 100 кгс/см². Разрез делают не менее, чем на треть толщины плиты. В процессе твердения бетона шов раскрывается, обеспечивая компенсацию усадочных явлений. Таким образом, вместо нескольких трещин, имеющих сложную форму, образуется шов с ровными краями, который впоследствии, после окончания твердения бетона, заполняется специальным материалом.
2. Закладка деревянных реек, металлического профиля или листов пенополистирола толщиной 15–20 мм. В этих местах устраивают разрыв арматуры. Материалы, которые применяют для образования шва, полностью или частично вынимают из бетона не ранее, чем через 2 недели после укладки, стараясь не допустить повреждения кромок шва и заполняют специальными материалами, которые исключают возможность проникновения через них агрессивной среды. Либо изначально швы устраиваются с применением неизвлекаемых деталей.

Технологические швы

Монолитные бетонные изделия выполняются за один прием. Если это по каким-либо причинам невозможно, заливку бетона выполняют участками («захватками»), между которыми устраивают технологические швы — участки контакта бетона разных возрастов, обусловленные технологией производства бетонных работ. Обычно их совмещают с другими типами швов, поскольку любой шов ослабляет бетонную конструкцию, а значит, количество швов необходимо, по возможности, минимизировать.

Температурно-усадочные швы

Устраиваются в монолитных изделиях крупных размеров (монолитные стены, полы, жесткие подстилающие слои).

Необходимы для компенсации напряжений, которые могут возникнуть в бетонных изделиях из-за перепадов температуры и влажности смеси во время твердения и из-за усадочных явлений. Шов нарезается на часть толщины слоя бетона, создавая ослабленное сечение, в котором в результате растягивающих напряжений происходит разрыв.

Изоляционные швы

Это швы, которые устраивают на всю толщину плиты пола или подстилающего слоя в том месте, где бетонная плита примыкает к вертикальным элементам, например, к фундаменту, колонне, стене. Изолирующий шов устраивают путем прокладки изолирующего материала (например, демпферной ленты) в местах стыковки бетонной плиты с вертикальными элементами для обеспечения возможности свободных вертикальных и горизонтальных перемещений.

Деформационные швы

Это разрывы, которые устраивают в слое бетона для обеспечения возможности независимого смещения участков.

Осадочные швы

Нарезаются в монолитных стенах для компенсации неравномерной осадки частей здания, имеющих разную этажность. Швы прорезаются на всю высоту стен, включая фундамент.

Температурно-усадочные и деформационные швы располагаются обычно во взаимно перпендикулярных направлениях, образуя прямоугольники — карты — с соотношением сторон не более 1,5.

Расстояния между швами определяются проектом. Как правило, расстояния между деформационными швами не превышают 30-кратной толщины плиты; для отапливаемых зданий они должны составлять не более 90 м, а для неотапливаемых — не более 72 м. Глубина деформационного шва составляет не менее 40 мм и не менее 1/3 толщины слоя бетона.

Межпанельные швы

Еще один вид швов в бетонных конструкциях — это швы в сборных стенах из сэндвич-панелей, которые представляют собой бетонные плиты заводского изготовления с расположенным между ними слоем теплоизоляционного материала.

В сборных конструкциях должна быть обеспечена прочность узловых и стыковых сопряжений сборных элементов. Она достигается путем соединения стальных закладных деталей, выпусков арматуры и замоноличивания раствором. Снаружи швы герметизируют по упругому основанию или по технологии «теплый шов» (с утеплением).

Чем заполняют швы в бетоне

В монолитных конструкциях должна быть обеспечена прочность с учетом рабочих швов бетонирования. Поэтому они должны быть заполнены водонепроницаемыми прочными и эластичными материалами, имеющими высокую адгезию к бетону.

Согласно СП 29.13330.2011, температурно-усадочные швы должны быть заделаны шпаклевочной композицией на основе портландцемента марки не ниже ЦЕМ 32,5.

Для заделки деформационных швов в бетоне применяют полимерные эластичные композиции (герметики или мастики). В жестких подстилающих слоях из железобетона, которые используются в качестве покрытия, температурно-усадочные швы расшивают полимерными эластичными композициями. При использовании подстилающего слоя в качестве основания под покрытие из полимерных мастичных материалов, швы заполняют полимерной композицией.

Для заполнения деформационных швов ограждающих бетонных и железобетонных конструкций, в соответствии с СП 72.13330.2011, предусматривают компенсаторы из нержавеющей, оцинкованной либо гуммированной стали, полиизобутилена либо других коррозионно-стойких материалов, которые устанавливают на химически стойкие мастики с плотным закреплением, чтобы исключить возможность проникновения через них агрессивной среды.

Для герметизации деформационных швов в бетоне применяются также компенсаторы из эластичных коррозионно-стойких материалов, гидроизоляционные ленты, мастики и герметики.

Согласно СП 82.13330.2016, для заполнения швов бетонных покрытий дорожек, отмосток, площадок применяют горячие мастики, которые на 80 % состоят из битума и на 20 % — из минерального порошка-заполнителя. Это горячие мастики, которые приготавливаются централизованно и доставляются к месту применения в утепленной таре. Температура мастики при применении должна составлять 160–180° С.

Что такое мастики и герметики

Мастики и герметики — это вязкопластичные или пастообразные материалы, предназначенные для герметизации швов и примыканий, приклеивания элементов, устройства слоев гидроизоляции.

В состав этих материалов входят связующее, наполнители (для обеспечения определенной консистенции) и специальные добавки, а также растворители, красители, пигменты.

Мастики и герметики, как и клеи, имеют высокую адгезию к строительным материалам и клеящие свойства. Но эти материалы имеют и отличия друг от друга:

1. Мастики содержат больше наполнителей, чем клеи и потому имеют более высокую вязкость.
2. Герметики — это герметизирующие мастики, они имеют более высокую, по сравнению с мастиками, эластичность, адгезионную и усталостную прочность.

На практике, мастики чаще применяются для выполнения слоев паро- и гидроизоляции, приклеивания рулонных материалов, кровельных теплоизоляционных, гидроизоляционных, облицовочных и других материалов, выполнения антикоррозионных покрытий металлических изделий, выравнивания поверхностей, герметизации швов.

Герметики применяют для герметизации швов и примыканий и приклеивания элементов друг к другу.

Согласно ГОСТ 25621–83 «Материалы и изделия полимерные строительные герметизирующие и уплотняющие», строительные материалы на основе полимеров классифицируются:

1. По назначению — на воздухозащитные, водозащитные, водо- и воздухозащитные.
2. По упругим свойствам — на пластичные (не имеющие упругости и сохраняющие приобретенную форму до повторной нагрузки), эластичные (имеющие упругость и способные возвращаться в исходную форму после отмены нагрузки), пластоэластичные (обладающие пластичностью и упругостью одновременно).
3. По виду — на уплотняющие материалы в виде вязкотекучих паст (герметики и мастики) и погонажные изделия (профили, диафрагмы, ленты различных форм на полимерной основе, приклеиваемые, самоклеющиеся или устанавливаемые насухо).

Согласно ГОСТ 25621–83, герметизирующие материалы и изделия должны:

1. иметь содержание сухого остатка не менее 50 %;
2. обеспечивать надежную изоляцию в стыках при любых видах механических и климатических воздействий;
3. в конструкциях в течение всего периода эксплуатации проявлять стабильные физико-механические и адгезионные свойства при температурах от – 40 до + 70° С (для районов Крайнего Севера — от – 60 до + 50° С);
4. быть водостойкими и атмосферостойкими;
5. погонажные изделия должны поставляться готовыми к применению (предназначенные для наклейки поставляются вместе с клеем);
6. материалы для выполнения внутренних работ должны быть безопасными и не выделять токсичные вещества свыше предельно допустимых концентраций.

Основные свойства герметиков обусловливаются типом связующего для уплотняющих материалов и типом основы — для погонажных изделий.

Погонажные изделия по типу основы подразделяются на полиуретановые, полиэтиленовые, бутилкаучуковые, поливинилхлоридные и другие.

Мастики по типу связующего подразделяются на:

1. битумные;
2. битумно-резиновые;
3. битумно-эмульсионные;
4. битумно-полимерные;
5. полимерные.

Герметики подразделяются на:

1. акриловые;
2. силиконовые;
3. полисульфидные;
4. каучуковые;
5. битумные;
6. полиизобутиленовые;
7. полиуретановые;
8. гибридные (на основе нескольких видов связующего).

Мастики бывают двух видов — твердеющие и не твердеющие (то есть, сохраняющие вязкое состояние в процессе эксплуатации).

Твердеющие мастики и герметики по характеру перехода в рабочее состояние подразделяются на две группы:

1. высыхающие, то есть, твердеющие за счет испарения растворителей;
2. полимеризующиеся, то есть, необратимо переходящие в резиноподобное состояние в результате полимеризации — химического преобразования.

Требования к полимеризующимся герметикам содержатся в ГОСТР 59523–2021 «Материалы строительные герметизирующие отверждающиеся. Общие технические условия». Герметики должны быть водонепроницаемыми, иметь высокую прочность сцепления с основанием (адгезию), эластичность, атмосферостойкость, устойчивость к воздействию вибрации, химическую инертность, прочность, долговечность.

Полимеризация — это химическая реакция, которая в многокомпонентных материалах запускается смешиванием компонентов, упакованных по отдельности, но поставляющихся комплектно. После смешивания компонентов, двух- или многокомпонентный герметик полимеризуется в течение 2–24 часов, поэтому должен быть израсходован за это время.

Однокомпонентные герметики и мастики поставляются в виде единого состава. Их полимеризация начинается при контакте с воздухом и атмосферной влажностью.

Герметик для бетонных швов

Самыми современными универсальными материалами для герметизации швов в бетоне и других строительных материалах являются гибридные герметики на полиуретановой основе.

Это отверждаемые герметики общестроительного назначения. Они бывают однокомпонентными или многокомпонентными, применяются для стыков кровель, наружных стеновых панелей, большеразмерных элементов фасадов зданий с теплоизоляционным слоем, швов оконных и дверных блоков.

Их основные достоинства — высокая эластичность и механическая прочность, отличная адгезия к большинству строительных материалов, долговечность, атмосферостойкость, водонепроницаемость, химическая стойкость и устойчивость к вибрации, возможность применения при выполнении наружных и внутренних работ.

Гибридные герметики сочетают несколько видов активных компонентов и обладают положительными характеристиками нескольких видов герметиков.

Так, гибридные герметики на основе MS-полимера и кремнийорганической группы имеют достоинства силиконовых и полиуретановых герметиков, поэтому их эксплуатационные характеристики превышают характеристики силиконовых и полиуретановых герметиков.

Герметики HTC

Герметики HTC относятся к высокомодульным (HM) однокомпонентным гибридным герметикам на основе MS-полимера и кремнийорганической группы. По сравнению с низкомодульными герметиками (LM), они лучше сопротивляются растяжению, поэтому могут применяться в швах, которые испытывают высокие механические нагрузки.

Герметики HTC черного, белого, серого, коричневого оттенков, в фолиевых тубах объемом 600 мл предназначены для герметизации швов шириной до 20 мм, а также уплотнения стыков, жестко-эластичной склейки элементов конструкций из любых строительных материалов.

Три вида герметиков HTC отличаются твердостью по Шору:

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

Полимеризация происходит под воздействием воздуха и атмосферной влажности с высокой скоростью: поверхностная пленка образуется при температуре воздуха + 20° С и относительной влажности 65 % через 150 минут; скорость твердения составляет 4 мм в сутки для HTC Hard PU60 и HTC Universal PU40, 3 мм в сутки — для HTC Flex PU25. В процессе нанесения и твердения герметики HTC не вспенивается и не дают усадки.

Температурах воздуха при нанесении составляет от 0 до + 35° С. Температура эксплуатации — от – 60 до + 90° С.

Преимущества герметиков HTC:

1. удобство нанесения благодаря оптимальной тиксотропности (герметик не растекается);
2. отличная адгезия к большинству строительных материалов (сталь, древесные материалы, кирпич, бетон, пластик);
3. высокая механическая прочность;
4. эластичность;
5. стойкость к вибрации;
6. химическая инертность;
7. устойчивость к УФ-лучам;
8. отсутствие накопления статического электричества (герметик не притягивает пыль, и швы всегда остаются чистыми)
9. долговечность в 2–3 раза выше, чем у полиуретановых герметиков.

Применение герметика в бетонных швах

Герметизацию швов начинают после достижения бетоном расчетной прочности, при этом влажность бетона в поверхностном слое толщиной 20 мм не должна превышать 4 %.

Все поверхности тщательно очищают, удаляют слой цементного молока, обезжиривают, обеспыливают, высушивают. Наружные кромки шва закрывают малярной лентой.

Согласно ГОСТ Р 59523–2021, отверждающиеся герметики наносят только по упругому основанию для исключения третьей контактной поверхности. Толщина слоя герметика составляет половину его ширины или не превышает его ширины.

Для обеспечения выполнения этих условий, в устье шва заранее устанавливают антиадгезионные шнуры или жгуты из пенополиэтилена с закрытыми порами такого диаметра, при котором жгут в шве будет обжат на 30–50 %.

Герметик наносят при помощи шпателя или строительного пистолета, добиваясь плотного заполнения и отсутствия пузырей. Сразу после нанесения герметика удаляют малярную ленту, затем шов выдерживают 24 часа до отверждения.

Применение герметика для технологии «теплый шов»

Герметизация межпанельных швов с утеплением позволяет повысить температуру воздуха внутренних помещений здания, в среднем, на 4° С, что обеспечивает постоянную экономию средств на отоплении. Исключаются образование мостиков холода, сквозняки, конденсат, избыточная влажность.

Швы утепляют минеральной ватой, монтажной пеной, утеплителем в виде жгутов из вспененного полиэтилена. Затем по упругому основанию наносится полиуретановый герметик, обеспечивая герметичность и теплоизоляцию шва.

Герметики HTC позволяют качественно и быстро выполнять работы по герметизации швов в бетоне и других строительных материалах с гарантией долговременного результата. Высокотехнологичные строительные материалы HTC востребованы на отечественном рынке, их можно купить в розницу во многих строительных сетях. Приглашаем региональных представителей зарабатывать на продаже современных строительных материалов вместе с нами! Мы обеспечим информационную поддержку, бесперебойную отгрузку, приятные цены и комфортные условия сотрудничества.