Температурно-усадочные трещины в бетоне и железобетоне крепи стволов шахт

При схватывании и в начале процесса твердения благодаря химической реакции между водой и цементом выделяется значительное количество тепла, которое приводит к повышению температуры бетона. Степень повышения и максимально достигаемая температура, а также время, за которое достигается этот максимум и последующее охлаждение бетона, зависят от большого числа факторов. Среди них наибольшее значение имеют температура окружающего воздуха и бетона крепи во время укладки, тип опалубки и время выдерживания в ней бетона, отношение открытой поверхности бетона, т. е. площади, не защищенной опалубкой, к объему бетона, толщина сечения бетонируемой крепи, тип используемого цемента и его содержание в смеси, теплоизоляция бетона после снятия опалубки, метод выдерживания.

Температурный коэффициент расширения (сжатия) определяется рядом факторов, основными из которых являются тип заполнителя и состав смеси. При охлаждении и усадке бетона крепи ствола шахты в нем развиваются температурные напряжения. В крепи возможны как сжимающие, так и растягивающие напряжения. Растягивающие напряжения часто превышают прочность бетона на растяжение или прочность сцепления между бетоном и арматурой, что приводит к образованию трещин.

Усадка при нормальном высыхании приводит к раскрытию этих первоначально очень мелких трещин (обычно не шире 0,05 мм). По этой причине она часто незаметна в течение нескольких недель после бетонирования. Часто появление трещин этого типа неправильно объясняют усадкой при высыхании. Последние обычно проявляются при обычных атмосферных климатических условиях ствола шахты очень медленно и в течение первых 28 сут после укладки едва достигают примерно 25 % максимальной величины, которая наблюдается за длительный период времени. Способ восстановления обычно зависит от того, отмечаются ли в трещине движения за последнее время, т. е. «живет» ли она. Если таких движений не ожидается, то трещину можно заполнить жестким материалом. В противном случае при восстановлении следует обеспечить некоторую степень податливости. Причиной появления усадочных трещин принято считать неудачное проектирование смеси, которое усугубляется неправильным выдерживанием. Использование в качестве добавки хлорида кальция или присутствие хлоридов в заполнителях увеличивают усадку при высыхании.

К ошибкам при проектировании смеси относится использование избыточного количества воды или применение плохо отсортированных заполнителей, (которые содержат большое количество очень мелких фракций. Чем больше в бетоне или paстворе мелких заполнителей, тем выше водопотребность для обеспечения удобоукладываемости. Все бетоны и растворы подвержены усадке при высыхании и, как отмечалось в предыдущем разделе, она приводит к раскрытию трещин, возникающих по другим причинам, например при температурной усадке.