Швы в бетонных плитах полов

Введение по швам и трещинам

Идеальный пол должен быть совершенно плоским, ровным и не иметь никаких швов. Однако, в реальной жизни существуют тонкости при изготовлении промышленных полов, которые сказываются на точности и ровности пола. Также невозможно полностью обойтись без швов, потому что есть практические ограничения на площадь пола, которая может быть изготовлена за один раз, и вторая причина состоит в том, что бетон материал усадочный и, во избежание появления трещин в самых непредсказуемых местах, на поверхности пола нарезают усадочные швы.

Швы являются слабым местом поверхности пола, где чаще всего впоследствии могут возникнуть повреждения. При проезде по швам транспортных средств кромки (края) шва подвергаются сильному воздействию со стороны колёс, что вызывает разрушение кромок шва, а впоследствии, острые кромки швов вызывают разрушение колёс транспортных средств. Поэтому с самого начала нужно решить, что в конкретном случае будет больше мешать: желательные швы, которые можно сделать безопасными для колёс, или нежелательные трещины, которые будут вызывать разрушение как пола, так и колёс.

Причины образования трещин в бетонной плите

Основная причина образования трещин в теле бетона - это его низкая прочность на растяжение, которая примерно равна 10% от прочности на сжатие, и хрупкость бетона. Причины появления трещин в бетоне:
Механические:
- чрезмерная нагрузка, особенно в зоне растяжения,
- возникновение внутренних напряжений при изменении размеров бетонной плиты вследствие высыхания бетона, температурных колебаний. Особенно сильно это проявляется, если плита защемлена или имеет большое трение по основанию.
- снижение прочности бетона, по сравнению с расчётной, вызванное неправильным уходом за бетоном,
- уменьшение объёма бетона вследствие испарения воды из тела бетона и реакции гидратации цемента.
Химические:
- усадка цементного камня при реакции цемента с водой (гидратация цемента),
- взаимодействие заполнителя с гидроокисью кальция цементного камня при использовании не стойкого к щелочам заполнителя,
- коррозия бетона,
- коррозия арматуры.

Если с чрезмерной нагрузкой всё понятно, то на изменение размеров плит при колебаниях температуры часто не обращают внимание. Здесь существенную роль играют размеры плиты, они измеряются в метрах, поэтому, несмотря на вроде бы незначительные колебания температуры, изменения длины уже определяются миллиметрами, а это уже хорошо сформировавшиеся трещины.

Пример:
Бетонная плита длиной L = 6 м (6000мм), её температура в течение года изменяется на ΔT = 20°С.
На сколько же будут меняться размеры этой плиты при таких перепадах температуры?
Коэффициент линейного расширения бетона α равен 12 х 10-61/градус С
ΔL = L x ΔT x α
ΔL = 6000 х 20 х 12х10-6 = 1,44 мм
Т.е. только из-за колебаний температуры в 20°С бетонная плита длиной 6м изменит свои размеры на 1,44 мм. А так как бетонная плита растянуться практически не может, то такие изменения её длины могут вызвать появление трещин. И если плита защемлена, то на длине 6 м появятся трещины суммарной шириной примерно 1,5 мм. А если плита не защемлена и может свободно скользить по основанию, то разойдутся швы на те же 1,5 мм. При колебаниях температуры в 40°С или 60°С, изменения размеров плиты будут больше в 2 и 3 раза соответственно (2,9 и 4,3 мм).

Изменение влажности бетонной плиты

В момент заливки влажность бетона может достигать 8-10% по массе, а равновесная влажность бетонной плиты через год два может составить 2-4%. Т.е. объём плиты уменьшится. По данным исследований уменьшение линейных размеров бетонной плиты, вызванных уменьшением влагосодержания, составляет 0,15-0,18 мм/м. На 6 метровой плите это составит 0,9 -1,1мм. И это тоже риск возникновения трещин.

Влажность бетонной смеси определяется таким образом:
Масса 1 куб. м бетонной смеси - 2400кг, в ней в среднем 200-240л воды, получаем, что влажность свежеуложенного бетона составляет 200 (240) / 2400 = 8,3 -10%

Значения предельной относительной деформации усадки для железобетона по DIN 1053 и DIN 1043

Предельная усадка бетонной плиты достигает через 8-10 лет после заливки. В соответствии с данными таблицы предельная усадка для бетонной плиты длиной 6м, находящейся в сухом воздухе внутренних помещений, будет составлять 3,6 мм. И это без учёта деформаций, вызванных сезонными колебаниями температуры.

За счёт химических реакций при гидратации цемента и нахождении во влажной среде вначале объём бетона даже несколько увеличивается. Но потом, за счёт продолжающейся реакции гидратации и испарении воды, объём бетона начинает уменьшаться.
Если не сделать швы в нужных местах - то они проявятся в виде трещин.

По теме:
Современные материалы для промышленных полов
Видеофильм: Промышленные полы - демонстрация укладки