Hogyan segít az RDP megelőzni az összehúzódási repedéseket az illesztékek tömítőanyagaiban

A cementalapú ílásszilasztók zsugorodási repedéseinek megértése

Mi okozza a zsugorodási repedéseket a betonban és a habarcsokban?

A cementalapú anyagok a hidratációs folyamat során, valamint a száradás közben általában 15 és 20 százalékkal zsugorodnak. Ennek következtében gyakran repedések keletkeznek. A Nemzeti Készbeton Szövetség (National Ready Mixed Concrete Association) 2023-ban közzétett kutatása egy meglehetősen aggasztó tényre hívja fel a figyelmet: a hézagkitöltők korai hibáinak majdnem háromnegyede az irányíthatatlan szárazsági zsugorodáshoz vezethető vissza. Több tényező is hozzájárul ehhez a problémához. Először is, a vékony hézagok esetében a felület aránya a térfogathoz képest magasabb, így a nedvesség túl gyorsan távozik. Ezután ott van a víztartalom kérdése: a 0,45-nél nagyobb víz-cement arányú keverékek belső feszültségeket hoznak létre a keményedés során. Ne feledkezzünk meg az aggregátum szemcseeloszlásról sem: ha az aggregátumok nem megfelelően illeszkednek egymáshoz, a habarcszsugorodás 30–40 százalékkal meghaladhatja a jól kiegyensúlyozott keverékekben tapasztalt értéket.

A nedvesedési veszteség és a hőmérsékletingadozás szerepe a szárazsági zsugorodásban

A párolgési sebesség, ha az első 72 órában—azaz a kritikus keményedési időszakban—0,5 kg/m²/órát meghaladja, négyszeresére növeli a repedés kockázatát. A hőmérséklet-ingadozás, ha 24 órán belül több mint 15 °C, fokozza a zsugorodási feszültségeket a különféle hőtágulás miatt: a felületi rétegek 0,01%-kal húzódnak össze 10 °C-os hőmérsékletcsökkenésenként, míg a mélyebb szintek melegebbek maradnak, nyíró törési síkok kialakulását okozva, amelyeken repedések keletkezhetnek.

Gyakori hibák a helytelen keverési arány és a nem megfelelő utókezelés következtében

Az American Concrete Institute (2022) szerint a zsugorodással kapcsolatos ízületi hibák 62%-a a következőket foglalja magában:

A 7 napos szilárdság kialakulása előtti időszakban történő túl korai terhelés a korai repedések 38%-áért felel.

Az összehúzódási repedések korai jeleinek azonosítása csatlakozó rendszereknél

Figyelje ezeket a jelenségeket az első 28 nap során:

1. Hajszálrepedések (0,1–0,3 mm szélességűek), amelyek a kompenzációs hézagokból kiindulva sugárszerűen terjednek
2. Felületi színezetbeli különbségek, amelyek egyenetlen nedvességeloszlásra utalnak
3. A hézagok szélesedése meghaladja a tervezési előírásokat (>125%-a a kezdeti szélességnek)
4. Helyi hajlítódás (>3 mm-es magasságváltozás 1 m-en belül) a lemezek széleiben

A korai észlelés lehetővé teszi a költséghatékony epoxi beinjektálásos javítást, ezzel elkerülve az esetek 89%-ában a teljes hézagcsere szükségességét (Concrete Repair Institute, 2021).

Az RDP szerepe a száradási zsugorodás csökkentésében – tudományos háttér

Hogyan változtatják meg a polimerdiszperziók a mátrixszerkezetet

Amikor cementalapú hézagkitöltőkbe keverik, a visszaosztható polimerpor rugalmas polimerfóliákat hoz létre a megkötött anyag szerkezetén belül. Ezek a fóliák gyakorlatilag összekötik azokat a mikroszkopikus repedéseket, amelyek a szilárdulás során bekövetkező zsugorodás miatt keletkeznek, és az igénybevételt az egész polimer–cement keverékben elosztják, ahelyett, hogy a terhelés egyes pontokon koncentrálódna. A laboratóriumi vizsgálatok azt mutatják, hogy az RDP-vel módosított habarcsok körülbelül 30 százalékkal nagyobb húzófeszültséget bírnak el, mint a hagyományos keverékek. Ez azt jelenti, hogy az ilyen anyaggal készült illesztések jelentős mozgást bírnak el oda-vissza anélkül, hogy repedni kezdenének, ami jelentősen megnöveli az ilyen szerelések élettartamát a javításig.

Az RDP hatása a pórusstruktúrára és a vízmegkötésre

A higanybehatolásos porozimetriával végzett tesztek azt mutatták, hogy ezek a polimerfóliák körülbelül 45%-kal csökkentik a kapilláris pórusokat. Mit jelent ez gyakorlatilban? Nos, amikor kevesebb a pórus, a nedvesség lassabban szökik el a szilárdulás folyamata alatt. Ez azt jelenti, hogy a beton hosszabb ideig maradhat nedves, ezzel meghosszabbítva az úgynevezett kritikus utókezelési időszakot átlagos időjárási körülmények között kb. három napról majdnem öt teljes napra. A többletidő lehetővé teszi, hogy a víz jobban keveredjen a cementrészecskékkel, sűrűbb kalcium-szilikát-hidrát gélhálózat kialakulását eredményezve. Az International Cement Review tavaly megjelent kutatása szerint ez 22% és 28% közötti, jelentősen csökkentett száradási zsugorodáshoz vezet.

Repedések csökkentése RDP-modifikált habarcsoknál az ASTM vizsgálatok szerint

Az ASTM C157/C157M zsugorodási vizsgálatok azt mutatják, hogy az RDP-tartalmú habarcsok repedésszélessége 90 napos száradási ciklus után 60–80%-kal alacsonyabb. Terepi próbák ciklikus hőmérsékletváltozások mellett (−5 °C-tól 40 °C-ig) azt igazolták, hogy az RDP több mint 500 hőcikluson keresztül is megőrzi a kötések épségét – ez háromszoros javulás a zsugorodáscsökkentő adalékanyagokhoz képest.

RDP-adagolás optimalizálása maximális zsugorodáscsökkentés érdekében

A cement tömegéhez viszonyított 2,5–3,5% RDP-adagolás általában optimális zsugorodáscsökkentést eredményez a legtöbb hézagkitöltőnél, bár a környezeti hatások miatt korrekció szükséges:

• Fagyás-olvadás övezetek : 3% RDP levegőtartalmat növelő adalékokkal
• Nagy forgalmú hézagok : 4% RDP cellulózéterekkel kombinálva a jobb dolgozhatóság-megőrzés érdekében

Az 5% feletti RDP-tartalom nyomószilárdságot 12–15%-kal csökkenthet, így gondos egyensúlyt kell teremteni a hajlékonyság és a szerkezeti teljesítmény között.

RDP és zsugorodáscsökkentő adalékanyagok (SRA): Hatékonyság és korlátok

Az SRA-k hatékonysága a zsugorodáscsökkentésben

A zsugorodáscsökkentő adalékszerek (SRAs) csökkentik a száradási zsugorodást azzal, hogy csökkentik a víz felületi feszültségét a cementes keverékekben, ezzel csökkentve a kapilláris feszültséget. A legújabb vizsgálatok azt mutatják, hogy az SRAs-ek csökkenthetik a korlátozás nélküli zsugorodási nyúlást 25%-kal, a korlátozott zsugorodási erőket pedig 50%-kal a nagyteljesítményű betonokban. Hatékonyságuk azonban erősen függ a környezeti feltételektől és a keverék kompatibilitásától.

Zsugorodáscsökkentő adalékszerek korlátai hézagkitöltő alkalmazásoknál

Bár az SRAs adalékoknak vannak előnyeik, gyakran negatívan befolyásolják a hézagtömítő anyagok fontos tulajdonságait. Amikor szokásos mennyiségben, körülbelül 3,7 liter köbméterenként alkalmazzák őket, ezek az adalékok körülbelül 10 százalékkal csökkenthetik a 28 napos nyomószilárdságot. Emellett a kötésidő körülbelül 45 perccel meghosszabbodik, ha vízcsökkentő szerekkel kombinálják őket. Olyan hézagoknál, amelyeket állandó járműforgalom vagy ismétlődő hőmérsékletváltozások érnek, az SRAs anyagok valójában ridegebbé teszik az anyagot. Ez a növekedett törékenység miatt repedések korábban jelentkeznek a mozgó és hajló hézagoknál, mint vártuk volna.

Miért nyújt az RDP kiválóbb tapadást és repedésállóságot

A visszaosztható polimer por (RDP) másképp működik, mint az SRA-k, amelyek csak egyetlen módszerre támaszkodnak. Amikor habarcsrendszerekhez adják, az RDP valójában egyszerre három dolgot végez: rugalmas polimérhálózatot hoz létre, javítja a pórusok nedvességtartását a anyagon belül, és megerősíti az elegy különböző összetevői közötti kötést. Mivel ezek a hatások több szinten együttesen érvényesülnek, az RDP-vel készült hézagtömítők körülbelül kétszer akkora hőmérsékletváltozást bírnak el repedés nélkül, mint azok, amelyeket kizárólag SRA-kkal kezeltek. A gyakorlati tesztelések azt mutatták, hogy amikor a vállalkozók súly szerint 6 és 8 százalék RDP-t adagolnak a habarcskeverékükhöz, kb. 60 százalékkal kevesebb repedés jelenik meg az autópálya dilatációs hézagokban egy teljes évnyi normál üzemeltetés után.

Alacsony zsugorodású hézagtömítők tervezése RDP-vel: legjobb gyakorlatok

A bedolgozhatóság és a zsugorodás kiegyensúlyozása a keverék összetételénél

Ajánlott RDP-beviteli arányok különböző igénybevételi körülményekhez

Terepadatok szerint ezek a tartományok az ACI 548.3R-21 irányelveinek megfelelő utókezeléssel kombinálva az összes zsugorodással kapcsolatos hiba 85%-át megelőzik.

Sikeres téri alkalmazás RDP-bővített hézagnélesztőknél

A történelmi kőműhely szerkezetek legújabb helyreállításai bemutatják az RDP hatékonyságát, ahol a módosított töltőanyagok legalább 10 fagyás-olvadás cikluson keresztül is megőrzik a hézagok integritását. A vállalkozók 40%-kal gyorsabb felhordási időt jelentenek a jobb habarcs-kohézió miatt, amely csökkenti az anyag lefolyását a függőleges hézagokban.

Magas teljesítményű, alacsony zsugorodású javítóhabarcsok felé való áttérés

Az építőipar jelenleg olyan RDP-módosított habarcsokra helyezi a hangsúlyt, amelyek kombinálják a 12% alatti száradási zsugorodást legalább 25 MPa nyomószilárdsággal. Ezek az anyagok megfelelnek az EN 1504-3 szabványnak szerkezeti javításokhoz, miközben kiküszöbölik a hagyományos cementalapú töltőanyagoknál gyakori, beépítést követő repedések 70%-át.

Hosszú távú teljesítmény maximalizálása: RDP, utókezelés és hézagkialakítás

A megfelelő utókezelés szerepe az RDP teljesítményének javításában

Ahhoz, hogy a visszaosztható polimer por (RDP) valóban csökkentse az összehúzódást, az ASTM szabványoknak megfelelő utókezelésre van szükség. A nedvességtartalom fenntartása a kritikus első három nap során lehetővé teszi, hogy az RDP-módosított habarcsok kialakítsák a kívánt erős polimerek hálózatát. Ez ténylegesen körülbelül 30–40 százalékkal csökkenti a kapilláris nyomást a hagyományos, nem utókezelt anyagokhoz képest. A gyakorlati tapasztalatok is érdekes dolgot mutatnak: azok a vállalkozók, akik ködös utókezelést alkalmaznak vagy lélegző membránokat használnak a hagyományos módszerek helyett, durva 90 fokos Fahrenheit száradási körülmények között is csak körülbelül feleannyi mikrotöredezést tapasztalnak illesztőanyagaikban.

RDP-módosított anyagokkal optimalizált kompenzációs hézagok

Képes az RDP helyettesíteni a mechanikus repedéskontroll intézkedéseket?

Az RDP jelentősen csökkenti a zsugorodási repedéseket, de különösen jól működik más módszerekkel kombinálva. Olyan helyeken, ahol intenzív gyaloglás van, és a padló 500 psi feletti nyíróerőknek van kitéve, továbbra is szükség van acélbetétre. Azonban az RDP használatával a házak alapozásánál körülbelül 30 százalékkal kevesebb vasalást lehet alkalmazni anélkül, hogy megsérülnének az ACI 224R-01 előírásai a repedésméretek tekintetében. Amikor különböző éghajlatokat vizsgálunk, a speciális betonkeverékek nagy jelentőséggel bírnak. Vegyük például a száraz területeket: körülbelül 4,2% RDP hozzáadása cellulózrostokkal együtt gyakran kiválthatja a plusz elválasztóvarratokat a raktárpadlókon akkor is, ha közepes mértékben mozognak a villás targoncák. Ez sok esetben gyorsabbá és olcsóbbá teszi a beépítést.

GYIK szekció

Mi a zsugorodási repedés a cement alapú anyagokban?

A zsugorodási repedések a cement alapú anyagok száradása és hidratálódása során bekövetkező térfogatcsökkenés következtében keletkeznek, általában 15–20 százalékos zsugorodásnál.

Hogyan csökkenthető a zsugorodási repedés?

A visszaosztható polimerpor (RDP) használata hézagkitöltőkben csökkentheti a száraz zsugorodást, mivel rugalmas polimerfóliákat képez, amelyek elnyelik a feszültséget.

Mik az SRAs-ek, és hogyan viszonyulnak az RDP-hez?

A zsugorodást csökkentő adalékanyagok (SRAs) csökkentik a víz felületi feszültségét és kapilláris feszültségét, de ezáltal törékenyebbé tehetik a hézagkitöltőket az RDP-hez képest, amely jobb kohéziót és repedésállóságot nyújt.

Hogyan javítja a megfelelő utókezelés az RDP teljesítményét?

A megfelelő utókezelés lehetővé teszi, hogy az RDP-modifikált habarcsok erős polimereknek hálózatot alakítsanak ki, csökkentve ezzel a kapilláris nyomást és a mikrorepedések kialakulását.