Како RDP спречава пуцање скупљањем у фуговним масама

Разумевање пуцања услед смањења запремине код цементних фугних маса

Шта изазива пуцање услед смањења запремине у бетону и малтерима?

Када материјали засновани на цементу скупљају између 15 и 20 процената током процеса хидратације и сушења, обично се формирају пукотине услед скупљања. Истраживање објављено 2023. године од стране Националног удружења за готов бетон указује на нешто прилично забринутљиво: скоро три четвртине проблема са прераном неисправношћу фугних маса заправо се своде на овај проблем неконтролисаног скупљања приликом сушења. На овај проблем утичу неколико фактора. Прво, танке фуге имају већу површину у односу на своју запремину, тако да влага превише брзо нестаје. Затим је ту и фактор садржаја воде. Мешавине са више од 0,45 делова воде на цемент стварају унутрашње напоне током отврдњавања. А немојмо заборавити ни на градацију агрегата. Када агрегати нису правилно подешени, скупљање малтера скочи за 30 до 40 процената више него што видимо у добро уравноженим мешавинама.

Улога губитка влаге и флуктуација температуре код скупљања приликом сушења

Стопе испаравања веће од 0,5 kg/m²/h у првих 72 сата — критичном периоду везивања — повећавају ризик од пукотина четири пута. Промене температуре веће од 15°C у року од 24 часа погоршавају напоне уситњавања услед диференцијалне топлотне експанзије: површински слојеви се скупљају 0,01% по сваких 10°C спуштања, док су дубљи делови топлији, стварајући равни смичних ломова који иницирају пукотине.

Уобичајени кварови због неправилног односа мешавине и везивања

Амерички институт за бетон (2022) извештава да 62% кварова везаних за скупљање укључује:

Preveliko opterećenje pre razvoja čvrstoće nakon 7 dana odgovorno je za 38% slučajeva pucanja u ranom vremenskom periodu.

Prepoznavanje ranih znakova pucanja usled skupljanja kod spojnih sistema

Pratite ove indikatore tokom prvih 28 dana:

1. Pukotine debljine vlasi (0,1–0,3 mm) koje se šire iz kontrolnih spojnica
2. Različita boja površine koja ukazuje na neravnomerno raspoređenu vlagu
3. Proširenje spojnica iznad projektovanih specifikacija (>125% početne širine)
4. Lokalno vitoperenje (>3 mm promene visine na dužini od 1 m) na ivicama ploče

Rano otkrivanje omogućava popravke injektiranjem epoksidima koji su jeftiniji i u 89% slučajeva sprječavaju potpunu zamenu spojnica (Institut za popravku betona, 2021).

Nauka iza RDP-a u smanjenju skupljanja usled sušenja

Како полимерне дисперзије мењају структуру матрице

Када се помешају у цементне фуге за попуњавање, прашкасте поново диспергибилне полимере стварају еластичне полимерне филмове унутар затворене структуре материјала. Ови филмови спајају микроскопске пукотине које настају приликом скупљања током везивања, распоређујући напон кроз целу комбинацију полимера и цемента, уместо да дозволе концентрисање притиска на одређеним тачкама. Лабораторијска испитивања показују да малтери модификовани РДП-ом могу издржати отприлике 30 процената више затегања у поређењу са обичним смешама. То значи да фуге направљене са овим материјалом могу поднети доста покрета напред-назад без појаве пукотина, што знатно утиче на трајност ових конструкција пре него што буде потребан поправак.

Утицај РДП-а на структуру пора и задржавање воде

Истраживања коришћењем ртутне интрузионе порозиметрије показала су да ови полимерни филмови смањују капиларне поре за око 45%. Шта то практично значи? Па, када има мање пора, влага не испарава толико брзо током процеса наводњавања. То значи да бетон може дуже остати влажан, продужавајући тако онај што називамо критичним временом наводњавања са око три дана на скоро пет пуних дана у типичним временским условима. Додатно време омогућава води да се боље помеша са честицама цемента, стварајући гушћу матрицу гелова хидратованог силиката калцијума. Према истраживању објављеном у међународном прегледу цемента прошле године, ово резултира значајно смањеним скупљањем приликом сушења, у опсегу од 22% до 28%.

Смањено пуцање код малтера модификованих РДП-ом према АСТМ испитивању

Испитивање скупљања према ASTM C157/C157M показује да малтери побољшани РДП постижу 60–80% мање ширине пукотина након 90-дневних циклуса сушења. Пробе на терену у условима цикличних температурних промена (−5°C до 40°C) демонстрирају способност РДП-а да одржи интегритет фуга кроз више од 500 топлотних циклуса — троструко побољшање у односу на саме додатке за смањење скупљања.

Оптимизација дозирања РДП-а ради максималног смањења скупљања

Доза од 2,5–3,5% РДП-а у односу на масу цемента обично остварује оптималну контролу скупљања у већини фугних материјала, иако услови излагања захтевају прилагођавање:

• Zone sa smrzavanjem i odmrzavanjem : 3% РДП са агенсима за увлачење ваздуха
• Фуге са интензивним саобраћајем : 4% РДП у комбинацији са целулозним етрима ради побољшања задржавања радне способности

Прекорачење 5% РДП-а може смањити притисну чврстоћу за 12–15%, због чега је неопходно пажљиво балансирање између флексибилности и структурних перформанси.

РДП у поређењу са додацима за смањење скупљања (СРА): Ефикасност и ограничења

Ефикасност СРА-а у контроли скупљања

Aditivi koji smanjuju skupljanje (SRAs) ublažavaju sušenje skupljanja tako što snižavaju površinski napon vode u cementnim smešama, time smanjujući kapilarne napetosti. Nedavna ispitivanja pokazuju da SRAs mogu smanjiti neograničeno izduženje usled skupljanja za 25% i ograničene sile skupljanja za 50% u visokopotpornom betonu. Međutim, njihova učinkovitost veoma zavisi od klimatskih uslova i kompatibilnosti sastava.

Ograničenja SRAs aditiva u primeni kao ispune za spojeve

Иако СРА доносе неке предности, често утичу на важне карактеристике фугних материјала. Када се додају у стандардним количинама од око 3,7 литара по кубном метру, ови адитиви могу смањити притисну чврстоћу након 28 дана за отприлике 10 процената. Штавише, време везивања се продужује за око 45 минута ако се комбинују са пластификаторима. За фуге које су стално изложени возилима која пролазе преко њих или променама температуре, СРА заправо чине материјал кртijiм. Ова повећана крхкост значи да се пуциње појављују раније него што се очекивало управо на местима где се фуге крећу и савијају.

Зашто РДП обезбеђује бољу кохезију и отпорност на пуцање

Praškasti redispergibilni polimer (RDP) funkcioniše drugačije u odnosu na SRA aditive koji zavise samo od jedne metode. Kada se doda malterima, RDP istovremeno vrši tri efekta: stvara fleksibilnu polimernu mrežu, poboljšava zadržavanje vlage unutar pora materijala i ojačava vezu između različitih komponenti u smeši. Budući da ovi efekti deluju zajedno na više nivoa, ispune spojeva sa RDP-om mogu podneti otprilike dvostruko veće promene temperature pre nego što dođe do pucanja, u poređenju sa onima tretiranim isključivo SRA aditivima. Ispitivanja u realnim uslovima pokazala su da kada građevinski izvođači dodaju između 6 i 8 procenata RDP-a po težini u svoje malterne smeše, nakon puno godinu dana eksploatacije pod normalnim uslovima javlja se otprilike 60 posto manje pukotina u šavovima auto-puteva.

Projektovanje ispuna za spojeve sa niskim skupljanjem uz korišćenje RDP-a: Najbolje prakse

Uzajamna ravnoteža između obradivosti i skupljanja u formulaciji smeše

Preporučene stope dodavanja RDP-a za različite uslove izloženosti

Podaci sa terena pokazuju da ovi opsezi sprečavaju 85% kvarova vezanih za skupljanje, kada se kombinuju sa odgovarajućim vezivanjem prema smernicama ACI 548.3R-21.

Успешна примена филера за чворове побољшаних РДП-ом

Недавне рестаурације историјских зиданих структура показују ефикасност РДП-а, при чему модификовани филер задржава целиност чворова кроз 10 или више циклуса замрзавања и отапања. Подизвођачи пријављују 40% брже време наношења због побољшане кохезије малтера, минимизирајући провислост материјала у вертикалним чворовима.

Померање ка високоперформантним малтерима за поправку са ниским скупљањем

Грађевинска индустрија сада има приоритет на малтерима модификованим РДП-ом који комбинују мање од 12% скупљања при сушењу са чврстоћом на притисак од најмање 25 MPa. Ови материјали испуњавају стандарде EN 1504-3 за структуралне поправке и елиминишу 70% поправки пукотина након уграђивања, које су честе код традиционалних цементних филера.

Максимизација дугорочних перформанси: РДП, нега и дизајн чворова

Улога правилне неге у побољшавању перформанси РДП-а

Да би се заиста смањило скупљање код прашкастих полимера који се могу поново дисперговати (RDP), потребно је исправно одржавање у складу са ASTM стандардима. Одржавање нивоа влаге током кључних првих три дана омогућава модификованим малтерима са RDP-ом да развију јаку полимерну мрежу коју желимо. Ово заправо смањује капиларни притисак за отприлике 30 до 40 процената у поређењу са обичним неодржаваним материјалима. Искуства из праксе показују и нешто интересантно – подизвођачи који користе технику засићеног ваздуха (fog curing) или дишне мембране уместо традиционалних метода имају отприлике наполовини мање микропукотина у својим фугама при раду у оним непријатним условима сушења на 90 степени Фаренхајта које сви мрзе.

Оптимизација контролних фуга помоћу материјала модификованих RDP-ом

Може ли RDP заменити механичке меру за контролу пукотина?

RDP znatno smanjuje pukotine usled skupljanja, ali deluje naročito dobro u kombinaciji sa drugim metodama. U prostorima gde se mnogo hoda i gde podovi iskustvuju smičuće napone preko 500 psi, još uvek je potrebno čelično armiranje. Dobra vest je da RDP omogućava građevinarima da upotrebe oko 30 posto manje armature u temeljima kuća, a da pritom ne krše zahteve ACI 224R-01 u vezi sa veličinom pukotina. Kada posmatramo različite klime, posebne smeše imaju veliki značaj. Uzmimo suve oblasti kao primer, dodavanje oko 4,2% RDP-a uz dodatak celuloznih vlakana može zapravo eliminisati dodatne spojeve na podovima skladišta, čak i kada se viljuškari umereno kreću. Ovo ubrzava i pojednostavljuje instalaciju, što u mnogim slučajevima smanjuje troškove.

FAQ Sekcija

Šta su pukotine usled skupljanja kod materijala na bazi cementa?

Pukotine usled skupljanja nastaju zbog smanjenja zapremine dok se materijali na bazi cementa suše i hidratuju, obično unutar 15-20% skupljanja.

Kako se mogu smanjiti pukotine usled skupljanja?

Upotreba praška redispergibilnog polimera (RDP) u ispunicama za spojeve može pomoći u smanjenju sušenja skupljanjem tako što stvara fleksibilne polimerne filmove koji apsorbuju napon.

Šta su SRA i kako se upoređuju sa RDP?

Dodaci za smanjenje skupljanja (SRA) smanjuju površinski napon vode i kapilarne napone, ali mogu učiniti ispune za spojeve krhkiјima u poređenju sa RDP-om, koјi pruža bolju koheziju i otpornost na pucanje.

Kako odgovarajuće negovanje poboljšava performanse RDP-a?

Odgoovarajuće negovanje omogućava mortovima modifikovanim RDP-om da razviju jaku polimernu mrežu, čime se smanjuje kapilarni pritisak i formiranje mikropukotina.