Hver er verkunarháttur þensluefnis í steinsteypu?

Í byggingarverkfræði er algengt að steypusprungur og vatnssig komi fyrir og sprungur í burðarvirki geta haft áhrif á fagurfræði eða, í alvarlegum tilfellum, öryggi hússins. Vegna þátta eins og aukinnar sementsnotkunar, meiri styrkleikakrafna, byggingaraðstæðna og ófullnægjandi herslu er óhjákvæmilegt að mynda sprungur í steypuvirkjum. Eins og er er eina framkvæmanlega aðferðin í verkfræði að stjórna sprungum innan skaðlausra marka.

Orsakir steypusprungna

Ýmsar ástæður eru fyrir því að steypa sprungur í byggingarverkefnum, þar á meðal burðarvirkishönnun, byggingahreinsun og hráefni. Aðalorsök sprungna er togstreitan sem myndast þegar steypa verður fyrir álagi, aflögun og blöndun í herðingarferlinu. Sprungur verða þegar innra togspenna fer yfir endanlegur togstyrkur steypu. Meðal þeirra eru sprungur sem ekki eru burðarvirki af völdum aflögunar 80% og meirihluti þessara sprungna sem ekki eru burðarvirki eru vegna rýrnunar á steypu (svo sem sjálfsrýrnun, plastrýrnun, þurrkunarrýrnun, varma rýrnun osfrv.).

Það eru engar nákvæmar tækniforskriftir til að stjórna sprungum sem ekki eru burðarvirki og algengar aðferðir sem notaðar eru í verkfræði eru meðal annars að hanna þenslusamskeyti eða nota „stökkvöruhúsaaðferðina“ meðan á byggingu stendur. Þessi nálgun lengir hins vegar byggingartímann og eykur hreinsunarkostnað. Víðtækar verkfræðilegar umsóknir hafa sýnt fram á að árangursríkasta aðferðin er að nota rýrnunarjöfnunarsteypu til að stjórna sprungum.

Vélbúnaður og beiting þensluefna

Steypuþensluefni eru íblöndunarefni sem, þegar þau eru sett í steypu, valda því að hún stækkar að rúmmáli og vega upp á móti rýrnun steypu. Útvíkkandi efni eru flokkuð út frá þenjanlegum íhlutum þeirra, svo sem kalsíumsúlfóaluminat, CaO byggt, MgO byggt, kalsíum súlfóaluminat-kalsíumoxíð og kalsíum-magnesíum samsettar tegundir. Vegna mismunandi þenjanlegra íhluta er stækkunarframmistaða þeirra einnig mismunandi. Vinsælustu aðferðir þensluefna eru kenningin um kristallaðan vöxt, vatnsgleypni bólgukenninguna og fastfasa rúmmálsþenslukenninguna.

2.1 Kalsíum súlfóaluminat-undirstaða þensluefni

Útþensluáhrif þensluefna sem byggjast á kalsíumsúlfóaluminati næst fyrst og fremst með myndun kalsíumettringíts (C3A-3CaSO4-32H2O) við vökvun. Núverandi rannsóknir benda til þess að sameinuð áhrif kristallaðs vaxtarþrýstings og vatnsupptöku þrotakrafts ettringíts sé grundvallarorsök þenslu, þar sem vatnsgleypnibólga er ríkjandi þáttur. Byggt á þessari kenningu krefst vökvunarhvarf ettringíts verulegs magns af vatni, sem takmarkar notkun þess í hástyrkri steypu með lágu vatns-sementhlutföllum. Auk þess krefst steypu sem inniheldur kalsíumsúlfóaluminat-undirstaða þensluefni strangt eftirlit með herðingu. Óviðeigandi þurrkun bætir ekki aðeins upp rýrnun heldur eykur einnig hættuna á sprungum. Þar að auki getur kalsíum ettringít brotnað niður í röku og heitu umhverfi, sem hefur áhrif á styrk og endingu. Þess vegna ætti að huga sérstaklega að umhverfishitastigi þegar notuð eru þensluefni sem byggjast á kalsíumsúlfóaluminati í verkfræði.

2.2 Þensluefni sem byggjast á kalsíumoxíði

Stækkunarkerfi þensluefna sem byggjast á kalsíumoxíði felur í sér vökvun kalsíumoxíðs (CaO) til að mynda kalsíumhýdroxíð (Ca(OH)2). Þetta ferli eykur fastfasa rúmmálið og staðbundin uppsöfnun vökvaafurða stækkar svitaholarúmmálið, sem leiðir til rúmmálsstækkunar á deiginu. Í samanburði við þensluefni sem byggir á kalsíumsúlfóalúminati, þurfa þensluefni sem byggjast á kalsíumoxíði minna vatn, hafa meiri þensluvirkni og eru hagkvæmari, sem gerir þau víðar notuð. Hins vegar hvarfast CaO útverma við vatn, sem er skaðlegt við að stjórna hitasprungum í steypu. Að auki leiðir hraður vökvunarhraði CaO til þess að veruleg þensla er notuð á plaststigi steypu, sem gerir það óvirkt til að bæta upp rýrnun á síðari stigum. CaO er einnig viðkvæmt fyrir raka í umhverfinu, sem krefst vandlegrar umbúða til að koma í veg fyrir frásog raka, sem getur dregið úr stækkunarvirkni þess. Ennfremur er Ca(OH)2 leysanlegt við ákveðna vatnsþrýsting, svo að gæta þarf varúðar þegar notuð eru þensluefni sem byggjast á kalsíumoxíði í neðansjávarbyggingarverkefnum.

2.3 Magnesíumoxíð-undirstaða þensluefni

Þensluáhrif þensluefna sem byggjast á magnesíumoxíði eiga sér stað með vökvun magnesíumoxíðs (MgO) til að mynda magnesíumhýdroxíð (Mg(OH)2), þar sem rúmmálsbreytingin knúin áfram af vatnsgleypni þenslukrafti Mg(OH)2 í fyrstu stigum vökvunar og kristallaðan vaxtarþrýstingur Mg(OH)2 á síðari stigum. Umfangsmiklar rannsóknir og verkfræðilegar umsóknir hafa sýnt að magnesíumoxíð-undirstaða þensluefni sýna seinkun á þenslu og langa þenslulotu, sem getur í raun bætt upp fyrir hitastigsrýrnun við kælingu og þurrkun. Vélrænni eiginleikar þeirra eru stöðugir og þeir þurfa minna vatn til að vökva. Magnesíumoxíð-undirstaða þensluefni hafa einnig kosti þess að vera stöðugar vökvavörur og stillanlegir stækkunareiginleikar, sem gera þau víða nothæf í stórum steypuverkefnum eins og stíflum. Í reynd ætti að hafa í huga þætti eins og styrkleikastig steypu, burðarmál og byggingarumhverfi þegar valin eru hágæða sprunguþolin efni eða magnesíumoxíðþensluefni með mismunandi hvarfvirkni (R-gerð, M-gerð, S-gerð) en bæta fyrir rýrnun steypu og ná þannig sprungustýringu í fullri hringrás og einfalda hitastýringarráðstafanir. Hins vegar verður að huga að skömmtum þensluefna sem byggjast á magnesíumoxíði, þar sem of mikið magn getur valdið of mikilli þenslu, sem leiðir til lélegs rúmmálsstöðugleika.

2.4 Dual Expansion Source Expansive Agents

Algengar þensluefni með tvöföldum þenslugjafa á markaðnum eru þenslumiðlar sem byggjast á kalsíumsúlfóaluminat-kalsíumoxíði (eins og HCSA, CSA, FQY, osfrv.) Og kalsíum-magnesíum samsett þensluefni.

Kalsíum súlfóaluminat-kalsíumoxíð byggt á þensluefni: Þenslugjafar þessara efna eru ettringít og Ca(OH)2. Þegar þessi efni eru notuð í steinsteypu, bætir Ca(OH)2 upp snemma rýrnun en ettringít fyrir rýrnun á síðari stigum. Stækkunin frá þessum uppsprettum á sér stað á mismunandi stigum, sem nær fram áhrifaríkum rýrnunarjöfnunaráhrifum. Í samanburði við einþenslugjafa hafa kalsíumsúlfóaluminat-kalsíumoxíð-undirstaða þensluefni kosti meiri þenslu, minni vatnsþörf og fyrr stöðugt stækkunartímabil. Þau eru mikið notuð í verkefnum eins og sjálfheldandi steypumannvirkjum og óaðfinnanlegri byggingu ofurlöngra mannvirkja.

Kalsíum-magnesíum samsett þensluefni: Þessi efni eru gerð með því að sameina léttbrennt magnesíumoxíð við kalsíumoxíð, með þenslugjafa frá Ca(OH)2 og Mg(OH)2. Stækkunarhraði þessara samsettu efna er stillt af hraðari vökvunarhraða kalsíumoxíðs og hægari vökvunarhraða magnesíumoxíðs. Þessi aðlögun gerir ráð fyrir þrepaskiptri, fullri lotuuppbót á rýrnun steypu. Ennfremur vinna kalsíum-magnesíum samsett þensluefni yfir hitanæmi einstakra kalsíumoxíðs sem byggir á þensluefni, sem gerir þau hentug fyrir verkefni með minna strangar kröfur um hitastýringu.