Реакции минералов цемента с водой идут с выделением тепла, наибольшее его количество образуется в первые дни твердения. Степень нагрева бетона в конструкции зависит от ее массивности и тепловыделения бетона. Оно определяется расходом цемента в бетоне и его характеристиками (минералогический состав, тонкость помола, количество минеральной добавки).
В то время как тонкостенные конструкции отдают тепло в атмосферу, в массивных охлаждаются только периферийные слои, тогда как центр конструкции разогревается и расширяется. Температура в нем может достигать 60-70 °С.
В итоге в поверхностных слоях возникают растягивающие напряжения, что может приводить к образованию трещин.
Основным путем борьбы с трещинообразованием в массивных конструкциях является снижение тепловыделения бетона. Оно достигается применением низкотермичных цементов, бетонов с пониженными расходами цемента, введением в бетон минеральных добавок.
Температурные трещины возможны и в конструкциях небольшой толщины, например в так называемых «распластанных» (дороги, бетонные полы и др.). Связь с основанием препятствует их деформациям. Это приводит к возникновению в них напряжен и возможным трещинам. Представляет опасность как охлаждение конструкций, так и их нагрев. Поэтому в таких конструкциях (и в ряде других случаев) устраивают как температурные швы сжатия, так и швы расширения. Учитывая низкую прочность бетона при растяжении, более важны швы сжатия. Они не ликвидируют трещин, а лишь определяют места их образования. В этих местах уменьшают сечение конструкции прокладкой деревянных реек или нарезкой шва. При необходимости швы гидроизолируют.
Еще один вид температурных напряжений и трещин в бетоне может возникать при различных коэффициентах температурного расширения цементного камня и заполнителей. Как отмечено выше, для цементного камня он нередко оказывается более высоким. В отдельных случаях при значительных температурных колебаниях и существенной разнице в коэффициентах термического расширения компонентов бетона возможно трещинообразование и нарушение сцепления цементного камня с заполнителями.
Усадочные трещины
Для многих изделий усадка протекает в «стесненных» условиях. Поэтому в них возникают растягивающие напряжения, что может приводить к трещинообразованию.
При этом возможны две ситуации:
- высыхание поверхностных слоев бетона, тогда как его центральная часть остается влажной;
- высыхание конструкции в условиях, частично или полностью препятствующих их деформированию.
В первом случае наиболее неприятная ситуация возникает, когда поверхность еще и охлаждается. При этом растягивающие напряжения от усадки и остывания суммируются, что повышает вероятность образования трещин.
Во втором случае в конструкциях с большими размерами в плане (например распластанных) усадочные трещины неизбежны. Поэтому, как и для температурных трещин, лишь регулируются места их образования путем устройства усадочных швов. Иногда устраивают и совмещенные температурно-усадочные швы.
Напряжения возникают в бетоне и в случае, если бетонная конструкция деформируется свободно. Выше уже отмечалось, что заполнители сдерживают усадку цементного камня. Но нереализованная часть усадки трансформируется в растягивающие напряжения в оболочках цементного камня вокруг зерен заполнителей. Картина аналогична рассмотренной выше для температурных напряжений. Хотя природа усадочных и температурных трещин разная, механизм их образования одинаков: возникновение и рост растягивающих напряжений — трещины.
Следует заметить, что определенную роль в предотвращении усадочного трещинообразования играет длительность влажностного ухода за бетоном. При ее увеличении растет прочность бетона при растяжении, а при более позднем высыхании уменьшается величина усадки. И наоборот: высыхание бетона, допущенное в раннем возрасте, с большей вероятностью приводит к трещинообразованию.
