Устройство деформационных швов в бетонных полах

Бетон в стяжке, как и любой цементобетон, по своей структуре очень хрупкий материал, не способный к пластическим деформациям. При приложении к бетону нагрузки, превышающей его прочностные характеристики, он не деформируется без разрушения, как, например, в случае с полиуретаном или другим пластичным материалом, а растрескивается как стекло. Также растрескивание происходит под воздействием внутренних напряжений в бетоне, вызванных усадочными деформациями при в процессе набора прочности бетона и перепадами температур. Особенно велики усадочные деформации в случае добавления воды в бетон сверх нормы. Для того, чтобы ограничить растрескивание пола и контролировать места появления трещин в бетонной стяжке, необходимо нарезать деформационные швы.

Существуют четыре основных типа деформационных швов в стяжке:

• Изоляционные или деформационные швы.
• Усадочные швы.
• Конструкционные швы.

Изоляционные (деформационные) швы

Деформационные швы подразделяются на температурные, усадочные, сейсмические и осадочные.

В процессе эксплуатации здания его конструкции подвержены различным деформациям. Причин, вызывающих эти деформации, очень много. Это воздействия внешней среды, подвижки грунтов основания, температурные воздействия, работа внутрицехового оборудования (если это производство) и т.п. Для того, чтобы избежать передачи этих деформаций от стен и фундаментов на бетонный пол в местах соприкосновения бетонной стяжки пола с другими конструкциями здания (стенами, колоннами, фундаментами под оборудование и т.п.) необходимо устраивать изоляционные швы. Изоляционный шов позволяет полу работать независимо от других конструктивных элементов здания.

Кроме того, в процессе твердения бетон даёт усадку, т.е. уменьшается в объёме. Если стяжка будет иметь жесткое сцепление с фиксированным объектом (например, с фундаментом здания), то она с большой долей вероятности треснет, т.к. усадка не сможет быть компенсирована. Изоляционный шов делается вдоль стен и вокруг всех колонн. Если стяжка граничит с другим основанием, например, с фундаментом под оборудование, то изоляционный шов делается вокруг всего фундамента. Изоляционные швы вокруг колонн могут быть квадратными или круглыми. Квадратный шов должен быть развёрнут на 45° вокруг колонны, чтобы напротив угла колонны был прямой шов. Если этого не сделать, то в стяжке, вероятнее всего, образуются трещины. Если через изоляционный шов, не предназначенный для мест с высокой нагрузкой (въезды), будет передвигаться техника, то здесь стяжку можно утолстить на 25 % и, сделав клин, вернуть её к исходной толщине с уклоном не более 1:10.

Установка изоляционного материала

Изоляционные швы обычно заполняются вилатермом - жгутом из вспененного полиэтилена и герметиком: Гермафлекс 147, Гермафлекс 127, Soudaflex 40 FC, Оксипласт. Важно, чтобы изоляционный материал не выступал на поверхность стяжки.

Изоляционные швы должны позволять стяжке двигаться вертикально и горизонтально относительно стен, колонн и фундаментов. Изоляционный материал, которым заполняется шов, должен воспринимать эластичные деформации без разрушения, т.е. быть сжимаемым. Толщина шва рассчитывается с учётом коэффициента линейного расширения стяжки. Обычно толщина шва составляет 5-10 мм. В регионах с частым переходом температуры через циклический 0°С и с большой разницей по минимальной и максимальной температуре для повышения срока службы швов может потребоваться их конопаченье. Ширину шва следует увеличить, если разница температур велика, а размеры карты максимальные.

Важно не допускать контакта бетона стяжки с бетоном других конструкций здания, так как в этом случае изоляционный шов не будет работать, и в месте контакта произойдёт растрескивание стяжки. Необходимо приклеить закладную полоску изоляционного материала (типа Изолон) в месте контакта стяжки бетона с бетоном других конструкций здания. Изоляционный материал должен быть уложен до укладки бетона, причем по всей площади контакта стяжки бетона с бетоном других конструкций здания.

У колонн изоляционные швы делают следующим образом. При заливке стяжки вокруг колонн устанавливают опалубку по линии шва. После того, как бетон схватится, опалубку убирают и на её место укладывают изоляционный материал необходимой толщины. Оставшийся между швом и колонной промежуток заливают бетоном и заглаживают. Также изоляционные швы вокруг колонн можно нарезать и в затвердевшем бетоне. При этом шов режется на всю глубину стяжки и заполняется изоляционным материалом.

Усадочные швы

Усадка бетона по мере его высыхания обычно составляет 0,32 см на 30 см. Бетонная стяжка сохнет сверху вниз неравномерно. Верхняя часть стяжки высыхает и усаживается сильнее, чем нижняя. Стяжка стремится завернуться, края становятся выше, чем центр. В результате в бетоне возникают внутренние напряжения, приводящие к образованию трещин. Во избежание хаотичного трещинообразования в бетоне стяжки нарезают усадочные швы. Они позволяют создать в стяжке прямые плоскости слабины. По мере высыхания и стремления к заворачиванию швы слегка открываются и трещины образуются в заданных мес- тах, а не хаотично.

Усадочные швы могут быть сделаны путем вставки специальных швоформирующих реек, пока бетон еще пластичен, или путем нарезки швов после финишной обработки бетона.

Где нарезать усадочные швы

Усадочные швы должны быть нарезаны по осям колонн и стыковаться с углами швов, идущими по периметру колонн. Расстояние от колонны до шва по периметру должно составлять 2-3-кратную толщину стяжки.

Карты пола, образуемые усадочными швами, должны быть по возможности наиболее квадратными. Необходимо избегать вытянутых по длине Г-образных карт. Длина карты не должна превышать ширину более чем в 1,5 раза. Усадочные швы должны быть прямыми и по возможности без ответвлений. В проходах и проездах усадочные швы должны быть расположены на расстоянии равном ширине стяжки.

Дорожки шире 360 см должны иметь продольный шов в центре. Во дворах зданий расстояния между швами не должны превышать 3 м во всех направлениях. Общее правило – чем меньше карта, тем меньше вероятность хаотичного растрескивания. Усадочные швы также должны быть сделаны на наружных углах, иначе от углов могут пойти трещины.
Участок стяжки с очень острым углом, с большой долей вероятности, растрескается. По возможности необходимо избегать таких углов. В тех же случаях, где это невозможно, нужно убедиться в том, что подоснова хорошо утрамбована, и в местах, где наиболее вероятно образование трещин, нарезать швы. Иногда, чтобы прочно закрыть трещины на острых или наружных углах, стяжку в этих местах дополнительно армируют стальной арматурой.

Конструкционные швы

В практике устройства бетонных полов очень редко бывает так, чтобы заливка стяжки велась без длительных перерывов (более 1 дня). Это возможно только в помещениях с небольшими площадями и при условии бесперебойной подачи бетонной смеси. Обычно же за- ливка ведётся с технологическими перерывами, за время которых уже уложенный бетон успевает набрать определённую прочность. В мес- тах соприкосновения бетонов с различными сроками укладки целесо- образно нарезать конструкционные швы. Конструкционные швы нарезаются там, где была закончена дневная работа по укладке бетона. По возможности конструкционные швы выполняются на расстоянии не менее 1,5 м от любых других видов швов, расположенных параллельно им. Форма края стяжки для конструкционного шва обычно делается по принципу «шип в паз». Если боковые выступы делаются из дерева, конус 30° бывает достаточен для стяжки толщиной 12–20 см (конусы 45° неприемлемы). Также используются металлические конусы. Они должны устанавливаться согласно инструкциям производителей. Конусные швы работают как усадочные – они позволяют небольшие горизонтальные подвижки, но не вертикальные.

Металлические конусы не рекомендуются для полов с интенсивным колесным движением. В таких случаях лучше использовать «шпилечный» шов. Если конструкционный шов оказывается там, где ни усадочный, ни изоляционный шов не желательны, можно использовать шпалы (рейки), положенные поперек шва. Рейки должны устанавливаться в середине глубины стяжки под правильными углами ко шву. Эти рейки нельзя смешивать с гладкими стальными «шпилечными» рейками, описанными ниже, которые обеспечивают горизонтальные движения шва.

Шпилечные швы обычно используются в местах пешеходного движения, но также применяются в полах с высокой колесной транспортной нагрузкой. Смысл шпильки это удержание двух краев шва на одинаковом уровне в момент прохождения колеса через шов. Чтобы обеспечить горизонтальное движение шва, шпильки должны быть вмонтированы в бетон хотя бы с одной стороны шва. Для правильной работы шпильки должны быть на одном уровне и параллельны друг другу. Шов должен проходить по центру шпильки. Чтобы соответствовать всем указанным требованиям, шпильки часто поставляются в «корзинах», которые могут устанавливаться прямо на субстрат.

Технология нарезки швов

Нарезанные швы должны быть прямыми и чистыми. Рабочий, нарезающий швы, должен знать, когда их нарезать, какой шов резать следующим, как глубоко резать и как предотвратить слишком быстрый износ лезвия при использовании в бетоне очень твердого заполнителя. Швы должны нарезаться, как только бетон наберёт достаточную прочность, чтобы не быть поврежденным лезвием, но до того, как в бетоне могут возникнуть произвольные трещины. При резке бетона обычным шоврезчиком – нарезку швов надо начинать не ранее, чем через 24 часа, и не позднее, чем через 72 часа после окончания финишной обработки бетона. При влажной нарезке (имеется ввиду нарезка по мягкому бетону специальным шоврезчиком Soft Cat) такие условия обычно возникают через 4–12 часов после окончания финишной обработки бетона. Хотя нарезка швов через 24 часа при определенных условиях также возможна. Рабочий должен сделать пробный шов через несколько часов после начала твердения бетона. Если при нарезке пробного шва частицы заполнителя вываливаются из бетона, то начинать нарезку ещё рано. Начинать нарезку следует тогда, когда лезвие вместе с бетоном разрезает зёрна заполнителя. Расположение каждого шва чаще всего намечают мелом по натянутой верёвке. В качестве ориентира для нарезки используют линейку, например, доску шириной минимум 4 см.

При нарезке швов всегда должно быть в наличии запасное оборудование на случай, если основное выйдет из строя. В жаркую погоду или если существует опасность растрескивания необходимо нарезать каждый третий или четвертый шов перед нарезкой промежуточных швов.

Обычно швы нарезаются в той же последовательности, в какой укладывался бетон. Швы должны нарезаться на глубину 1/3 толщины стяжки. Это создает в стяжке зону слабины и бетон при усадке даёт трещину именно в этой зоне, т.е. трескается направленно, а не хаотично. При этом края образовавшейся трещины имеют определённую шероховатость, что исключает вертикальные смещения краев до тех пор, пока трещина не станет слишком широкой.

Технология нарезки швов, описанная выше, требует выдержки свежеуложенного бетона 4 и более часов и нарезки на 1/3 глубины стяжки для получения хорошего деформационного шва.

Не так давно был изобретен способ сухой легкой нарезки швов, когда швы режутся сразу же после финишной обработки бетона. Используя длинную ручку, рабочий может нарезать до 10 м шва без хождения по бетону. Для нарезки более длинных швов рабочий, обутый в специальные сапоги с гладкой подошвой, может ходить по стяжке и использовать 2-метровую ручку. Этот тип швов режется только на 2–3 см в глубину.

Герметизация швов

Чтобы облегчить уборку и поддержать края шва при транспортных нагрузках, нарезанные швы необходимо загерметизировать.

Герметизация позволяет защитить шов от проникновения воды и агрессивных сред, а также от засорения. Тип герметика зависит от нагрузок и условий эксплуатации. Например, на многих пищевых предприятиях полы должны легко мыться и выдерживать движение тяжелых грузовиков. Герметики для таких полов должны быть достаточно твердыми, чтобы предотвращать скалывание краев шва, и достаточно эластичными, чтобы выдержать усадочные и температурные колебания шва. Наиболее подходящим герметиком для швов является «Эмфимастика PU-40». Заполнение швов этим герметиком производится тогда, когда влажность бетона в шве не превышает 4% (обычно через 28 суток).

В промышленных полах с высокой транспортной нагрузкой швы должны быть заполнены материалом Гермафлекс 147, Гермафлекс 127, Soudaflex 40 FC, Оксипласт. Он обеспечивает поддержку шва и выдерживает высокие нагрузки. Этот материал наносится минимум через 28 суток после укладки стяжки. Эластомерные (гибкие) герметики используются только там, где шов не будет подвержен колесным нагрузкам. Они быстро наносятся и могут выдерживать большие подвижки при открытии/закрытии шва. Перед герметизацией шов должен быть очищен от пыли и мусора путем продувки сжатым воздухом, механической очистки щеткой или пескоструйным аппаратом. При использовании компрессора необходимо убедиться, что он не оставляет масляную пленку в шве.

Бетонные полы для увеличения срока службы рекомендуем укреплять смесью, упрочняющей верхний слой бетонного покрытия - топпингом, либо нанести полиуретановый материал для устройства монолитных покрытий промышленных полов внутри помещений Полиплан 1001. Если этого не делать, то бетонный пол с течением времени начинает растрескиваться и выкрашиваться. Особенно сильно деградация бетонного пола проявляется в местах локализации деформационныхе швов.

Примеры деградации бетонных полов: