Sợi bê tông giảm vết nứt trong tấm bê tông đúc sẵn như thế nào

Giới thiệu

Nứt là một trong những vấn đề chất lượng phổ biến nhất ở tấm bê tông đúc sẵn. Ngay cả những vết nứt nhỏ trên bề mặt cũng có thể ảnh hưởng đến hình thức bên ngoài, độ bền và hiệu suất-lâu dài. Tại sao một số tấm đúc sẵn bị nứt trong cùng điều kiện, trong khi những tấm khác vẫn ổn định?

Sợi bê tông cung cấp một giải pháp thiết thực. Hoạt động như một mạng lưới gia cố vi mô-, sợi giúp kiểm soát độ co ngót, phân tán ứng suất bên trong và hạn chế hình thành các vết nứt sớm. So với cốt thép truyền thống, tác dụng của sợi trải dài trên toàn bộ nền bê tông, thay vì chỉ giới hạn ở một vị trí cố định. Gia cố sợi đã trở thành một phần không thể thiếu trong sản xuất tấm đúc sẵn hiện đại.

Tại sao xảy ra hiện tượng nứt ở tấm bê tông đúc sẵn

Các vết nứt trong tấm bê tông đúc sẵn hiếm khi do một yếu tố nào gây ra. Thông thường hơn, nó là kết quả của các tác động kết hợp của sự co ngót của vật liệu, sự thay đổi nhiệt độ, điều kiện hạn chế và-tải trọng xử lý ở giai đoạn đầu hoạt động ở các giai đoạn sản xuất khác nhau. Những ứng suất này có xu hướng tích tụ và cuối cùng giải phóng ở những vị trí có cấu trúc yếu.

Co rút nhựa sớm

Bê tông tươi có thể mất độ ẩm bề mặt nhanh chóng, đặc biệt là trong môi trường nóng, khô hoặc nhiều gió.

Khi lớp bề mặt bắt đầu co lại trong khi phần bên trong vẫn ở trạng thái dẻo, ứng suất kéo sẽ phát triển, dẫn đến các vết nứt “bản đồ” hoặc “co rút dẻo” mịn, không đều.

Các yếu tố góp phần phổ biến bao gồm:

Độ ẩm bề mặt mất nhanh do nhiệt độ cao, độ ẩm thấp, gió mạnh hoặc ánh nắng trực tiếp

Độ sụt quá mức hoặc chảy máu không đủ, dẫn đến thiếu màng nước bảo vệ bề mặt

Không phủ lớp phủ bề mặt hoặc phun sương kịp thời

Sấy khô co ngót trong quá trình bảo dưỡng

Sau khi đông cứng, bê tông tiếp tục mất độ ẩm và bị co ngót thể tích. Vấn đề thường không phải là bản thân sự co rút mà là sự hạn chế của sự co rút đó.

Gia cố, các bộ phận nhúng, đầu nối, ma sát ván khuôn và hiện tượng khô bên trong-bên ngoài không đồng đều đều có thể góp phần gây ra ứng suất kéo tích lũy. Khi ứng suất này vượt quá cường độ kéo của bê tông, có thể xảy ra-các vết nứt hoặc vết nứt sâu một phần-.

Loại vết nứt này thường thấy ở:

Tấm tường dài, mảnh hoặc tấm mỏng, nơi biến dạng co ngót rõ rệt hơn

Các khu vực có tỷ lệ cốt thép thấp hoặc có sự thay đổi đột ngột về độ cứng

Các tấm có độ dốc lớn về độ ẩm hoặc nhiệt độ giữa lõi và bề mặt

Giãn nở nhiệt, co lại và ứng suất nhiệt độ

Nhiệt được tạo ra trong quá trình thủy hóa xi măng, khiến nhiệt độ bên trong của tấm tăng cao hơn nhiệt độ bề mặt. Kết hợp với sự dao động nhiệt độ ngày đêm hoặc những thay đổi trong điều kiện xử lý bằng hơi nước, điều này có thể tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ.

Khi lõi và bề mặt giãn nở hoặc co lại với tốc độ khác nhau, ứng suất nhiệt sẽ phát triển. Điều này đặc biệt quan trọng trong các tấm dày, các thành phần có định dạng- lớn hoặc khi chu trình xử lý bằng hơi nước không được kiểm soát tốt.

Các dấu hiệu điển hình bao gồm:

Nứt-tuổi sớm, đặc biệt khi có chênh lệch nhiệt độ lớn

Vết nứt lan truyền dọc theo các đường yếu, xung quanh các khe hở hoặc gần các cạnh của tấm

-Xử lý tuổi sớm, giảm bớt căng thẳng và nâng cao căng thẳng

Để nâng cao hiệu quả sản xuất, các tấm đúc sẵn thường được tháo khuôn, nghiêng và nâng ngay từ khi còn nhỏ, trong khi cường độ bê tông vẫn đang phát triển.

Ứng suất cục bộ hoặc tải trọng tác động có thể xảy ra xung quanh các điểm nâng, cạnh, góc và vùng lệch giữa{0}} nhịp, dẫn đến các vết nứt chân tóc, vết nứt góc hoặc nứt mép.

Các yếu tố rủi ro phổ biến bao gồm:

Bán khuôn sớm hoặc bảo dưỡng không đủ

Bố trí điểm nâng không đúng hoặc góc nâng không chính xác

Rung và tác động thứ cấp trong quá trình vận chuyển, đặc biệt là trên quãng đường dài

Nồng độ ứng suất gây ra bởi các chi tiết thiết kế

Các lỗ hở, góc nhọn, tấm nhúng, ống bọc và neo nâng làm thay đổi đường dẫn tải và phân bổ độ cứng, tạo ra các vùng tập trung ứng suất cục bộ.

So với các khu vực bằng phẳng, đồng đều, những vị trí này có nhiều khả năng trở thành điểm bắt đầu vết nứt hơn. Nếu không có các biện pháp kiểm soát vết nứt hoặc chi tiết cấu trúc bổ sung{1}}thì nguy cơ nứt sẽ tăng lên đáng kể.

Các khu vực có-rủi ro cao thường bao gồm:

Góc cửa đi và cửa sổ (điểm tập trung ứng suất cổ điển)

Các khu vực xung quanh các thành phần nhúng hoặc bố cục chèn dày đặc

Khu vực gần neo nâng và phần cạnh mỏng

Sợi hoạt động như thế nào bên trong bê tông đúc sẵn

Sợi không có nghĩa là để thay thế cốt thép. Thay vào đó, chúng hoạt động giống như một-mạng lưới an toàn ba chiều trải khắp một phần tử đúc sẵn, hoạt động trước khi vết nứt xuất hiện và tiếp tục hoạt động ngay cả sau khi vết nứt bắt đầu. Phân tán đều trong bê tông, các sợi tạo thành một mạng lưới gia cố-vi mô giúp mở rộng khả năng hỗ trợ ra ngoài các vị trí cốt thép cố định và đi vào toàn bộ ma trận. Khi các vết nứt vi mô phát triển do co rút, thay đổi nhiệt độ hoặc bị hạn chế, các sợi sẽ kết nối các vết nứt này giống như các mũi khâu, làm chậm sự phát triển của chúng và hạn chế độ rộng vết nứt. Đồng thời, chúng giúp phân phối lại ứng suất kéo cục bộ, giảm nồng độ ứng suất do cốp pha, các bộ phận nhúng vào hoặc sấy khô không đồng đều, đồng thời giảm nguy cơ nứt ở các góc và cạnh. Đối với các nhà sản xuất đúc sẵn, việc chọn đúng loại sợi và sử dụng liều lượng thích hợp thường dẫn đến việc phải làm lại ít hơn, bề mặt hoàn thiện sạch hơn và chất lượng tấm tổng thể ổn định hơn.

Các loại sợi được sử dụng trong tấm bê tông đúc sẵn

Lựa chọn quyềnsợi bê tôngkhông nói về "tổng thể tốt nhất" mà nói nhiều hơn về việc kết hợp sợi quang với vết nứt mà bạn đang cố gắng ngăn chặn. Trong sản xuất đúc sẵn, hầu hết các loại sợi đều thuộc một số loại thực tế.

Sợi Polypropylen cho bê tông

Được làm từ vật liệu tổng hợp 100% polyester và được xử lý bằng quy trình độc đáo, sợi tổng hợp monofiber bó lại có các ưu điểm như độ bền cao, chống ăn mòn, chịu nhiệt độ cao, ổn định hóa học mạnh và bám dính mạnh với nhựa đường. Khi được thêm vào bê tông nhựa và được khuấy trộn, chúng có thể tạo thành một số lượng lớn-phân bố ngẫu nhiên ba chiều của sợi đơn sợi, có thể đóng vai trò gia cố và bắc cầu, từ đó cải thiện hiệu quả các tính chất cơ học của hỗn hợp nhựa đường và ngăn ngừa nứt bê tông nhựa.

Sợi thép cho bê tông

Bê tông cốt sợi thép là vật liệu composite nhiều pha mới được hình thành bằng cách kết hợp các sợi thép sóng cắt ngắn phân bố ngẫu nhiên vào bê tông thông thường. Các sợi thép sóng cắt phân bố ngẫu nhiên này có thể ức chế hiệu quả sự lan truyền của các vết nứt nhỏ và sự hình thành các vết nứt lớn trong bê tông, cải thiện đáng kể các đặc tính chịu kéo, uốn và chịu va đập của bê tông, đồng thời thể hiện độ dẻo tốt.

Sợi xoắn Polypropylen

Được làm từ polypropylen thông qua quá trình kéo và xoắn song song đặc biệt cũng như xử lý bề mặt, nó có độ bền kéo cao, khả năng phân tán tốt trong bê tông và cường độ liên kết mạnh, phù hợp để gia cố vết nứt trong bê tông xi măng.

Sợi polyacrylonitrile

Sợi polyacrylonitrile là một loại sợi gia cố mới được sử dụng trong bê tông nhựa hoặc bê tông xi măng để tăng cường và ngăn ngừa nứt. Nó là một loại sợi tổng hợp được làm từ nhựa polyacrylonitrile thông qua một quy trình đặc biệt.

Kiểm soát vết nứt co rút sợi và nhựa

Giả sử sợi có thể thay thế quá trình xử lý thích hợp

Sợi giúp làm liền các vết nứt nhỏ và làm chậm quá trình lan truyền vết nứt, nhưng chúng không thể ngăn chặn ứng suất kéo do mất độ ẩm sớm. Khi các tấm đúc sẵn tiếp xúc với nhiệt độ cao, gió mạnh hoặc độ ẩm thấp, các vết nứt do co ngót nhựa vẫn có thể xảy ra-đặc biệt là trên các bề mặt lớn, lộ thiên.

Liều lượng chất xơ không chính xác

Sợi hỗ trợ kiểm soát các vết nứt nhỏ, nhưng chúng không ngăn được sự bay hơi nhanh chóng. Nếu không được bảo dưỡng đầy đủ, vết nứt do co ngót nhựa vẫn có thể phát triển. Việc xử lý thích hợp vẫn là tuyến phòng thủ đầu tiên, trong khi sợi hoạt động như một biện pháp hỗ trợ.

Trộn kém dẫn đến xơ sợi

Sử dụng quá ít sợi sẽ hạn chế khả năng kiểm soát vết nứt, trong khi hàm lượng sợi quá cao có thể làm giảm khả năng thi công, giữ không khí và tạo ra các vấn đề về hoàn thiện bề mặt. Luôn tuân theo phạm vi liều lượng khuyến nghị của nhà cung cấp sợi và điều chỉnh dựa trên độ dày của tấm, độ tiếp xúc bề mặt và điều kiện xử lý.

Sử dụng sợi kết cấu ở những nơi cần sợi nhỏ

Nhiều nhà sản xuất chỉ tập trung vào sợi cấu trúc có "độ bền" cao hơn. Tuy nhiên, sự co ngót nhựa ở-thời kỳ đầu và vết nứt bề mặt mịn thường được kiểm soát tốt hơn nhờ các sợi vi mô nhanh chóng tạo ra các điểm bắc cầu-có vết nứt dày đặc. Sợi kết cấu phù hợp hơn với khả năng chống va đập, độ bền-sau vết nứt và kiểm soát vết nứt-vĩ mô. Việc lựa chọn sợi không phù hợp thường dẫn đến kết quả là “đã sử dụng sợi nhưng vẫn xuất hiện vết nứt”.

Bỏ qua hình học và điều kiện hạn chế của bảng điều khiển

Các tấm đúc sẵn không phải là các phần tử phẳng có ứng suất đồng đều. Các góc, cửa sổ và cửa ra vào, các khu vực xung quanh các bộ phận gắn liền, các điểm nâng và các cạnh mỏng đều tạo ra sự tập trung ứng suất. Sự hạn chế của ván khuôn, phân bố cốt thép không đồng đều và sấy khô khác biệt càng làm tăng thêm ứng suất kéo. Nếu sợi chỉ được thêm vào ở mức độ hỗn hợp mà không tối ưu hóa các biện pháp thiết kế và sản xuất ở những vùng quan trọng này thì vết nứt có thể vẫn tập trung ở những khu vực tương tự.

Phần kết luận

Việc kiểm soát vết nứt trên tấm bê tông đúc sẵn không thể đạt được chỉ bằng một giải pháp duy nhất. Sợi hoạt động phối hợp với thiết kế hỗn hợp bê tông, bảo dưỡng và gia cố để cải thiện hiệu suất tổng thể. Bằng cách kiểm soát độ co ngót, phân tán ứng suất bên trong và hạn chế sự lan truyền vết nứt, sợi giúp các tấm đúc sẵn duy trì tính toàn vẹn của chúng từ khi đúc đến khi lắp đặt. Đối với các nhà sản xuất linh kiện đúc sẵn ưu tiên chất lượng, hình thức bên ngoài và độ bền-lâu dài, việc chọn loại sợi và liều lượng thích hợp là cách thiết thực và hiệu quả để giảm thiểu khuyết tật, giảm tỷ lệ làm lại và cải thiện độ tin cậy trong sản xuất.