Soms moeten scheuren gerepareerd worden, maar er zijn zoveel mogelijkheden. Hoe ontwerpen en kiezen we de beste reparatieoptie? Dit is niet zo moeilijk als je denkt.
Nadat de scheuren zijn onderzocht en de reparatiedoelen zijn bepaald, is het ontwerpen of selecteren van de beste reparatiematerialen en -procedures vrij eenvoudig. Deze samenvatting van opties voor scheurreparatie omvat de volgende procedures: reinigen en vullen, gieten en afdichten/vullen, epoxy- en polyurethaaninjectie, zelfhelend en "geen reparatie".
Zoals beschreven in "Deel 1: Betonscheuren beoordelen en verhelpen", is het onderzoeken van de scheuren en het bepalen van de oorzaak ervan de sleutel tot het kiezen van het beste scheurherstelplan. Kortom, de belangrijkste elementen voor het ontwerpen van een goede scheurherstel zijn de gemiddelde scheurbreedte (inclusief de minimale en maximale breedte) en het bepalen of de scheur actief of sluimerend is. Natuurlijk is het doel van scheurherstel net zo belangrijk als het meten van de scheurbreedte en het bepalen van de mogelijkheid van scheurbeweging in de toekomst.
Actieve scheuren bewegen en groeien. Voorbeelden hiervan zijn scheuren veroorzaakt door voortdurende bodemdaling of scheuren die krimp-/uitzetvoegen zijn van betonelementen of -constructies. De slapende scheuren zijn stabiel en zullen naar verwachting in de toekomst niet veranderen. Normaal gesproken is de scheurvorming door krimp van beton in het begin zeer actief, maar naarmate het vochtgehalte van het beton stabiliseert, stabiliseert het zich uiteindelijk en komt het in een slapende toestand terecht. Bovendien, als er voldoende stalen staven (wapeningsstaven, staalvezels of macroscopische synthetische vezels) door de scheuren gaan, worden toekomstige bewegingen gecontroleerd en kunnen de scheuren als slapend worden beschouwd.
Gebruik voor sluimerende scheuren stijve of flexibele reparatiematerialen. Actieve scheuren vereisen flexibele reparatiematerialen en speciale ontwerpoverwegingen om toekomstige beweging mogelijk te maken. Het gebruik van stijve reparatiematerialen voor actieve scheuren leidt meestal tot scheurvorming in het reparatiemateriaal en/of het aangrenzende beton.
Foto 1. Met behulp van naaldpuntmengers (nr. 14, 15 en 18) kunnen reparatiematerialen met een lage viscositeit eenvoudig in haarscheurtjes worden geïnjecteerd zonder bedrading. Kelton Glewwe, Roadware, Inc.
Het is uiteraard belangrijk om de oorzaak van de scheurvorming vast te stellen en te bepalen of de scheurvorming structureel van belang is. Scheuren die wijzen op mogelijke ontwerp-, detail- of constructiefouten kunnen zorgen baren over het draagvermogen en de veiligheid van de constructie. Dit soort scheuren kan structureel van belang zijn. Scheurvorming kan worden veroorzaakt door de belasting, of verband houden met de inherente volumeveranderingen van beton, zoals droogkrimp, thermische uitzetting en krimp, en kan al dan niet significant zijn. Voordat u een reparatieoptie kiest, moet u de oorzaak vaststellen en rekening houden met de ernst van de scheurvorming.
Het repareren van scheuren veroorzaakt door ontwerp-, detailontwerp- en constructiefouten valt buiten het bestek van een eenvoudig artikel. Deze situatie vereist meestal een uitgebreide structurele analyse en mogelijk speciale wapeningsreparaties.
Het herstellen van de structurele stabiliteit of integriteit van betoncomponenten, het voorkomen van lekkages of het afdichten van water en andere schadelijke elementen (zoals dooimiddelen), het ondersteunen van scheurranden en het verbeteren van het uiterlijk van scheuren zijn veelvoorkomende reparatiedoelen. Gezien deze doelen kan onderhoud grofweg worden onderverdeeld in drie categorieën:
Met de populariteit van zichtbeton en constructiebeton neemt de vraag naar cosmetische scheurherstel toe. Soms vereisen integriteitsherstel en het afdichten/vullen van scheuren ook uiterlijk herstel. Voordat we voor reparatietechnologie kiezen, moeten we het doel van scheurherstel verduidelijken.
Voordat u een scheurreparatie ontwerpt of een reparatieprocedure kiest, moeten vier belangrijke vragen worden beantwoord. Zodra u deze vragen hebt beantwoord, kunt u gemakkelijker de juiste reparatieoptie kiezen.
Foto 2. Met behulp van plakband, geboorde gaten en een mengbuis met rubberen kop, aangesloten op een handpistool met twee cilinders, kan het reparatiemateriaal onder lage druk in de fijne scheurtjes worden geïnjecteerd. Kelton Glewwe, Roadware, Inc.
Deze eenvoudige techniek is populair geworden, vooral voor reparaties aan gebouwen, omdat er nu reparatiematerialen met een zeer lage viscositeit beschikbaar zijn. Omdat deze reparatiematerialen door de zwaartekracht gemakkelijk in zeer nauwe scheuren kunnen vloeien, is er geen bedrading nodig (bijv. het plaatsen van een vierkant of V-vormig reservoir met kit). Omdat er geen bedrading nodig is, is de uiteindelijke reparatiebreedte gelijk aan de scheurbreedte, wat minder opvallend is dan scheuren in bedrading. Bovendien is het gebruik van staalborstels en stofzuigers sneller en zuiniger dan bedrading.
Reinig eerst de scheuren om vuil en gruis te verwijderen en vul ze vervolgens met een reparatiemateriaal met een lage viscositeit. De fabrikant heeft een mengspuitmond met een zeer kleine diameter ontwikkeld die is aangesloten op een handspuitpistool met twee cilinders om reparatiemateriaal te installeren (foto 1). Als de spuitmondpunt groter is dan de scheurbreedte, kan het nodig zijn om de scheur te frezen om een oppervlaktetrechter te creëren die geschikt is voor de grootte van de spuitmondpunt. Controleer de viscositeit in de documentatie van de fabrikant; sommige fabrikanten specificeren een minimale scheurbreedte voor het materiaal. Gemeten in centipoise, wordt het materiaal dunner of gemakkelijker te vloeien in smalle scheuren naarmate de viscositeitswaarde afneemt. Een eenvoudig injectieproces met lage druk kan ook worden gebruikt om het reparatiemateriaal te installeren (zie afbeelding 2).
Foto 3. Het bedraden en afdichten gebeurt door eerst de kitcontainer open te snijden met een vierkant of V-vormig mes en deze vervolgens te vullen met een geschikte kit of vulstof. Zoals te zien is op de afbeelding, wordt de scheur in de frees gevuld met polyurethaan en na uitharding gekrast en gelijk gemaakt met het oppervlak. Kim Basham
Dit is de meest voorkomende procedure voor het repareren van geïsoleerde, fijne en grote scheuren (foto 3). Het is een niet-structurele reparatie waarbij scheuren worden uitgerekt (bedrading) en gevuld met geschikte kitten of vulmiddelen. Afhankelijk van de grootte en vorm van het reservoir en het type kit of vulmiddel, kunnen bedrading en afdichting actieve en sluimerende scheuren repareren. Deze methode is zeer geschikt voor horizontale oppervlakken, maar kan ook worden gebruikt voor verticale oppervlakken met niet-uitzakkende reparatiematerialen.
Geschikte reparatiematerialen zijn onder andere epoxy, polyurethaan, siliconen, polyurea en polymeermortel. Voor de vloerplaat moet de ontwerper een materiaal kiezen met de juiste flexibiliteit en hardheid of stijfheid om het verwachte vloerverkeer en toekomstige scheurbeweging te kunnen opvangen. Naarmate de flexibiliteit van de kit toeneemt, neemt de tolerantie voor scheurvoortplanting en -beweging toe, maar nemen het draagvermogen en de scheurrandondersteuning van het materiaal af. Naarmate de hardheid toeneemt, nemen het draagvermogen en de scheurrandondersteuning toe, maar neemt de tolerantie voor scheurbeweging af.
Figuur 1. Naarmate de Shore-hardheid van een materiaal toeneemt, neemt de hardheid of stijfheid van het materiaal toe en neemt de flexibiliteit af. Om te voorkomen dat de scheurranden van scheuren die worden blootgesteld aan hardrijdend verkeer afbladderen, is een Shore-hardheid van minimaal ongeveer 80 vereist. Kim Basham geeft de voorkeur aan hardere reparatiematerialen (vulmiddelen) voor slapende scheuren in vloeren met hardrijdend verkeer, omdat de scheurranden dan beter zijn, zoals weergegeven in Figuur 1. Voor actieve scheuren hebben flexibele afdichtingsmiddelen de voorkeur, maar het draagvermogen van de afdichting en de scheurrandondersteuning is laag. De Shore-hardheid is gerelateerd aan de hardheid (of flexibiliteit) van het reparatiemateriaal. Naarmate de Shore-hardheid toeneemt, neemt de hardheid (stijfheid) van het reparatiemateriaal toe en neemt de flexibiliteit af.
Bij actieve breuken zijn de grootte en vorm van het reservoir van de kit net zo belangrijk als de keuze van een geschikte kit die zich kan aanpassen aan de verwachte breukbeweging in de toekomst. De vormfactor is de aspectverhouding van het reservoir van de kit. Over het algemeen zijn de aanbevolen vormfactoren voor flexibele kitten 1:2 (0,5) en 1:1 (1,0) (zie afbeelding 2). Door de vormfactor te verkleinen (door de breedte te vergroten ten opzichte van de diepte) wordt de spanning op de kit, veroorzaakt door de scheurbreedte, verminderd. Als de maximale spanning op de kit afneemt, neemt de hoeveelheid scheurgroei die de kit kan weerstaan toe. Door de door de fabrikant aanbevolen vormfactor te gebruiken, wordt de maximale rek van de kit gegarandeerd zonder dat deze faalt. Installeer indien nodig schuimsteunen om de diepte van de kit te beperken en de langwerpige "zandlopervorm" te vormen.
De toegestane rek van de kit neemt af met de toename van de vormfactor. Voor een plaat van 6 inch (15 cm). Dikke plaat met een totale diepte van 0,020 inch (0,56 cm). De vormfactor van een gebroken reservoir zonder kit is 300 (15 cm/0,020 inch = 300). Dit verklaart waarom actieve scheuren die met een flexibele kit zonder kittank zijn afgedicht, vaak falen. Zonder reservoir zal de rek, indien er scheurgroei optreedt, snel de trekkracht van de kit overschrijden. Gebruik voor actieve scheuren altijd een kitreservoir met de door de kitfabrikant aanbevolen vormfactor.
Figuur 2. Door de breedte-diepteverhouding te vergroten, wordt de weerstand van de kit tegen toekomstige scheurmomenten vergroot. Gebruik een vormfactor van 1:2 (0,5) tot 1:1 (1,0) of zoals aanbevolen door de kitfabrikant voor actieve scheuren om ervoor te zorgen dat het materiaal goed kan uitrekken naarmate de scheurbreedte in de toekomst toeneemt. Kim Basham
Epoxyharsinjectie hecht of last scheuren tot 0,002 inch aan elkaar en herstelt de integriteit van het beton, inclusief sterkte en stijfheid. Deze methode omvat het aanbrengen van een oppervlaktebescherming van niet-uitzakkende epoxyhars om scheuren te beperken, het plaatsen van injectiepoorten in het boorgat op korte afstanden langs horizontale, verticale of bovengrondse scheuren, en het onder druk injecteren van epoxyhars (foto 4).
De treksterkte van epoxyhars bedraagt meer dan 5000 psi. Om deze reden wordt het injecteren van epoxyhars beschouwd als een structurele reparatie. Het injecteren van epoxyhars herstelt echter niet de ontwerpsterkte en versterkt ook geen beton dat is gebroken door ontwerp- of constructiefouten. Epoxyhars wordt zelden gebruikt om scheuren te injecteren om problemen met het draagvermogen en de structurele veiligheid op te lossen.
Foto 4. Voordat epoxyhars wordt geïnjecteerd, moet het scheuroppervlak worden bedekt met niet-uitzakkende epoxyhars om de druk van de epoxyhars te beperken. Na de injectie wordt de epoxykap verwijderd door middel van slijpen. Meestal laat het verwijderen van de kap slijtsporen achter op het beton. Kim Basham
Epoxyharsinjectie is een rigide reparatie over de volledige diepte, en de geïnjecteerde scheuren zijn sterker dan het aangrenzende beton. Als actieve scheuren of scheuren die als krimp- of dilatatievoegen fungeren, worden geïnjecteerd, is de verwachting dat er naast of op afstand van de gerepareerde scheuren andere scheuren ontstaan. Injecteer alleen sluimerende scheuren of scheuren met voldoende stalen staven om toekomstige beweging te beperken. De volgende tabel vat de belangrijkste selectiekenmerken van deze reparatieoptie en andere reparatieopties samen.
Polyurethaanhars kan worden gebruikt om natte en lekkende scheuren tot 0,002 inch (0,005 mm) te dichten. Deze reparatieoptie wordt voornamelijk gebruikt om waterlekkage te voorkomen, door reactieve hars in de scheur te injecteren. Deze hars verbindt zich met water tot een zwellende gel, dicht het lek en dicht de scheur af (foto 5). Deze harsen verdrijven het water en dringen door in de nauwe microscheuren en poriën van het beton om een sterke verbinding met het natte beton te vormen. Bovendien is de uitgeharde polyurethaan flexibel en bestand tegen toekomstige scheurbewegingen. Deze reparatieoptie is een permanente reparatie, geschikt voor zowel actieve als sluimerende scheuren.
Foto 5. Polyurethaaninjectie omvat boren, het plaatsen van injectiepoorten en het onder druk injecteren van hars. De hars reageert met het vocht in het beton en vormt een stabiel en flexibel schuim dat scheuren en zelfs lekkende scheuren dicht. Kim Basham
Voor scheuren met een maximale breedte tussen 0,004 inch en 0,008 inch is dit het natuurlijke proces van scheurherstel in aanwezigheid van vocht. Het genezingsproces vindt plaats doordat de ongehydrateerde cementdeeltjes worden blootgesteld aan vocht en onoplosbare calciumhydroxide vormen. Deze hydroxide loogt uit de cementslurry naar het oppervlak en reageert met de koolstofdioxide in de omringende lucht, waardoor calciumcarbonaat op het oppervlak van de scheur ontstaat. 0,004 inch. Na een paar dagen kan de brede scheur genezen. 0,008 inch. De scheuren kunnen binnen enkele weken genezen. Als de scheur wordt aangetast door snelstromend water en beweging, zal genezing niet plaatsvinden.
Soms is "niet repareren" de beste reparatieoptie. Niet alle scheuren hoeven gerepareerd te worden en het monitoren van scheuren kan de beste optie zijn. Indien nodig kunnen scheuren later gerepareerd worden.
Plaatsingstijd: 03-09-2021