Деформационные швы в монолитных железобетонных конструкциях

 

В любых строениях возникают деформации из-за различных факторов: оседания зданий после строительства в процессе эксплуатации, воздействия температуры и сейсмические события, а также неоднородности грунтов в основании. При проектировании и строительстве необходимо учитывать эти факторы, чтобы сделать конструкцию максимально безопасной и уменьшить риск повреждений и необходимости в частых ремонтах. В связи с тем, что современные сооружения становятся все более массивными и крупными — будь то жилые, коммерческие или промышленные объекты — использование деформационных швов в конструктивных элементах становится необходимостью.

 

Определение и назначение деформационных швов

 

Для снижения напряжений в конструкциях, вызванных деформацией и усадкой элементов зданий, мостов, дорог и других сооружений, в них применяются деформационные швы. Эти элементы разделяют всю конструкцию на отдельные блоки, позволяя им свободно перемещаться в определенных направлениях. Такой подход существенно снижает риск повреждения конструкций в местах потенциальной деформации. Участки, разделенные деформационными швами, равномерно оседают внутри своего объема, не нарушая целостность соседних блоков.

 

Расстояния между температурно-усадочными швами

 

В процессе строительства монолитных зданий возникают значительные деформации. Зачем в таком случае нужны деформационные швы? При строительстве зданий, особенно при значительных температурных нагрузках, таких как процесс твердения бетона и колебания температуры воздуха, происходят деформации. В этот момент происходит сокращение бетона. Деформационные швы в железобетонных конструкциях способны снизить излишние нагрузки и предотвратить последующие деформации, которые могут привести к серьезным повреждениям. Здания разделяются на отдельные блоки с целью обеспечения высококачественной работы каждого блока и предотвращения возникновения напряжений между соседними элементами.

Существуют два основных типа деформационных швов: температурные и осадочные. Их применяют в большинстве строительных проектов для смягчения деформаций в конструкциях, вызванных изменениями температуры вокруг них. В основном это касается навесных структур зданий, так как швы проходят от фундамента до кровли, минимизируя воздействие на основные конструкции. Данный тип швов разделяет сооружение на блоки, обеспечивая возможность линейных перемещений без негативных последствий.

Деформационные швы могут использоваться и между домами. Их выбор зависит от множества факторов, таких как тип системы, местоположение (стены, полы, кровля) и условия эксплуатации (внутри или снаружи здания, в открытом пространстве). Существует много способов классификации деформационных швов, учитывающих их различные характеристики, такие как тепловые, грунтовые, термоусадочные, сейсмические, изоляционные. В зависимости от конкретных условий и требований выбираются наиболее подходящие типы деформационных швов.

 

Виды деформационных швов

 

Существует множество типов деформационных швов, которые классифицируются по различным характеристикам:

  1. Осадочные: Эти деформации возникают из-за неравномерного уплотнения грунтов под разными частями здания. Они могут быть вызваны неравномерным распределением веса или разнородностью грунтов под различными частями сооружения. Деформационные швы осадочного типа устанавливаются вертикально по всей высоте здания от фундамента для компенсации разницы в осадке отдельных конструктивных блоков.
  2. Усадочные: Эти деформации связаны с уменьшением объема конструкций и элементов из-за потери влаги при застывании бетона. Для избежания трещин и ломок конструкция делится на определенные части.
  3. Температурные: Этот тип деформации особенно важен в местностях с изменчивым климатом. Конструкции наружных частей подвергаются воздействию температур, что может привести к внутреннему напряжению и деформации. Температурные швы устраиваются для компенсации этих изменений.
  4. Сейсмические: Эти нагрузки возникают в районах с частыми землетрясениями. Здания делятся на отдельные блоки, разделенные сейсмическими деформационными швами, чтобы сохранить их целостность при сейсмической активности.

Кроме того, деформационные швы классифицируются по местоположению в конструкции:

  • в стенах;
  • в фундаментах;
  • в бетонных полах;
  • в монолитных плитах.

 

 

Каждый тип деформационного шва имеет свою структуру и учитывает особенности изменений формы и нагрузок для соответствующего участка и направления. Также существуют компенсирующие швы между зданиями, чтобы избежать влияния изменений одного здания на другое.

 

Температурные и усадочные швы

 

Когда дело касается деформационных швов, относящихся к категории температурных, их устройство становится актуальным в регионах с переменчивым климатом. Здесь изменения температуры могут сильно влиять на качество строительства, особенно в условиях жары или сурового холода.

При создании температурных швов весь объект разделяется на квадратные отсеки, размеры которых рассчитываются индивидуально для каждого случая. Проведение этих расчетов удобно выполнять на плите, что обеспечивает более точные результаты. Также учитываются сейсмические условия и географическое положение, а также параметры строительства и глубина промерзания почвы.

Хотя усадочные деформационные швы редко применяются на фундаменте, многие эксперты рекомендуют их использовать, особенно при больших объемах бетона. Это особенно актуально при использовании больших объемов бетона для фундаментов и построек.

Такие требования легко объяснимы: с течением времени бетон теряет влагу и уменьшается в объеме, что может привести к серьезным деформациям и трещинам на стенах и фундаменте. В этой связи устройство усадочных швов является обязательным при использовании больших объемов бетона.

Часто специалисты рекомендуют комбинировать усадочные и температурные швы для достижения наилучших результатов, что просто в реализации и широко применяется при строительстве зданий различной этажности и типов фундаментов.

 

Материалы используемые для обустройства демпферных, компенсационных швов

 

Материалы для обустройства швов должны соответствовать определенным требованиям, независимо от их вида и размеров. Они должны обладать упругостью, эластичностью, легко сжиматься и быстро восстанавливать форму после сжатия.

Для заполнения деформационных зазоров широко используется шнур из вспененного полиэтилена. Он представлен в двух разновидностях: сплошной уплотнительный шнур с диаметром от 6 до 80 мм и в виде трубки с диаметром от 30 до 120 мм. Диаметр шнура должен превышать ширину шва на ¼ до ½. Шнур устанавливают в паз в сжатом состоянии и заполняют ⅔ до ¾ свободного объема.

Для заделки швов также используют различные герметики: полиуретановые, акриловые, силиконовые. Они могут быть как однокомпонентными, так и двухкомпонентными. Мастики, такие как битумные, битумно-полимерные, составы на основе сырой резины или эпоксидные с добавками для придания эластичности, применяются в основном для герметизации наружных деформационных зазоров.

Материалы, предназначенные для использования в деформационных швах, должны соответствовать определенным требованиям, вне зависимости от их типа и размера. Они должны обладать упругостью, эластичностью, быть легко сжимаемыми и быстро восстанавливать свою форму после сжатия.

Один из наиболее распространенных материалов для заполнения деформационных зазоров — это шнур из вспененного полиэтилена. Он доступен в двух вариантах: в виде сплошного уплотнительного шнура с диаметром от 6 до 80 мм и в виде трубки с диаметром от 30 до 120 мм. Диаметр шнура должен быть немного больше ширины шва на ¼ до ½. Шнур укладывают в паз в сжатом состоянии и заполняют ⅔ до ¾ свободного объема.

Для заполнения швов также используют различные герметики: полиуретановые, акриловые, силиконовые. Они могут быть однокомпонентными или двухкомпонентными. Мастики, включая битумные, битумно-полимерные, составы на основе сырой резины или эпоксидные с добавками для придания эластичности, часто применяются для герметизации наружных деформационных зазоров.

 

Профили для демпферного шва

 

Специальные профили, используемые для заделки температурных швов в бетоне, представляют собой эффективное решение в современном строительстве. Эти компенсационные профили имеют разнообразные формы, которые подбираются в зависимости от конкретных условий применения и ширины шва. Они изготавливаются из различных материалов, таких как металл, пластик, резина, либо их комбинации. Некоторые модели профилей устанавливаются в процессе заливки бетонного раствора, в то время как другие можно устанавливать в паз уже после полного затвердевания основания. Разработчики (как зарубежные, так и отечественные) предложили широкий ассортимент таких профилей, предназначенных для наружного и внутреннего использования. Высокая стоимость этих профилей компенсируется тем, что данный метод заделки швов не требует дополнительной гидроизоляции.

 

 

Депферный, компенсационный шов в фундаменте

 

Деформационные швы в фундаментах играют ключевую роль в строительстве, поскольку фундамент является одной из наиболее важных и ответственных частей любого здания. От его надежности зависит безопасность всего сооружения. В процессе эксплуатации фундамент подвергается различным видам нагрузок, таким как усадка и сезонные изменения грунта, а также неравномерное оседание различных частей здания. Наружный периметр фундамента также может подвергаться температурным изменениям. Деформационные швы в фундаментах должны компенсировать эти нагрузки, обеспечивая упругость и подвижность конструкции. Кроме того, они должны быть обеспечены качественной внешней гидроизоляцией, чтобы предотвратить проникновение влаги и предотвратить разрушение основания шва.

 

 

Для устройства деформационного шва в фундаментах применяются методы, ориентированные на всю высоту стен от подошвы основания. Расстояние между швами определяется инженерными расчетами и зависит от факторов, таких как нагрузка, тип грунта, материал стен и функциональное использование помещений. Для кирпичных зданий расстояние обычно составляет от 15 до 30 м, а для деревянных — до 70 м. Также необходимы компенсирующие разрывы на границах различных частей здания из-за высокого напряжения в этих местах.

Деформационный шов в плите фундамента представляет собой зазор, который разделяет ее на отдельные блоки. Этот зазор заполняют специальной смолой, чтобы обеспечить стабильность конструкции.

Отмостка, одна из составляющих фундамента, также нуждается в компенсирующих разрывах. Неровное оседание или движение грунта может привести к повреждению отмостки и проникновению влаги в стены фундамента. Швы устраиваются с интервалом до 2 метров, после чего заполняются материалом, обеспечивающим гидроизоляцию, например, горячим битумом или полимером.

Место стыка отмостки и фундаментной стены должно иметь подвижный шов. Обычно эту функцию выполняет гидроизоляционное покрытие наружной стены фундамента.

 

Депферный шов в стяжке

 

Прочность бетона увеличивается со временем. Наиболее интенсивное укрепление происходит в течении 28 дней, после чего замедляется, но при оптимальных показателях влажности и температуры может продолжатся еще нескольо лет.

 

 

Но тем не менее несмотря на свою высокую прочность, бетон подвержен воздействию различных факторов, которые могут вызвать его разрушение. Компенсационные швы предназначены для предотвращения этих проблем.

Одной из основных причин применения компенсационных швов является неоднородное созревание бетона, которое приводит к неравномерному сжатию и образованию трещин. Поверхностные слои бетона высыхают быстрее, чем глубокие, что создает различные объемные изменения и внутренние напряжения. В таких условиях швы позволяют бетону свободно расширяться и сжиматься, предотвращая появление трещин и разрушение монолита.

Другим важным аспектом является возможность бетона расширяться при нагреве (на пример при использовании теплого пола в стяжке). В этом случае компенсационные швы позволяют бетону свободно расширяться, предотвращая его деформацию и повреждение. Особенно важно предусмотреть такие швы при использовании нагревательных элементов, например, для напольного отопления, чтобы избежать негативного воздействия колебаний температуры.

 

 

При проектировании бетонных полов количество и размеры компенсационных швов определяются не только площадью помещения, но и его эксплуатационными условиями. В промышленных помещениях швы обычно устраиваются чаще, чем в жилых зонах, чтобы обеспечить стабильность конструкции в условиях высокой нагрузки.

Таким образом, компенсационные швы в бетонных полах играют важную роль в обеспечении его прочности и долговечности. Они предотвращают появление трещин и разрушение монолита, обеспечивая надежную защиту от внутренних напряжений.

 

  • Важно отметить, что необходимость создания компенсационных зазоров внутри монолитной плиты, а не только вдоль периметра, в большей степени связана с промышленными полами. Строительные нормы определяют минимальные расстояния между швами для неармированной стяжки в 20 метров, а для армированной — в 30 метров. Однако в жилых помещениях такие большие площади пола редко встречаются, за исключением, возможно, помещений студийного типа. Обычно в комнатах достаточно наличия пристенных зазоров.

 

Конструкционные особенности зазоров демпферных швов в бетонном полу

 

Процесс формирования шва может быть реализован либо путем специальной конфигурации опалубки, либо путем нарезки его в уже заливаемой стяжке, в зависимости от поставленной задачи.

Первым вариантом является разделение периметров примыкания пола к вертикальным конструкциям, таким как стены, колонны и перегородки. Эти швы, известные как изоляционные, предназначены для компенсации усадки бетонной смеси и обычно имеют минимальную ширину 10 мм. Они заполняются упругой лентой для обеспечения герметичности.

Второй вариант предполагает разграничение зон монолитной конструкции, которые заливаются в разное время или из-за других причин. Этот тип шва называется разграничительным или конструкционным. После заливки двух плит зазор между ними заполняется герметиком.

 

 

Для удобства пристыковки второй плиты к первой можно использовать зубчатые края или горизонтальные выпуски закладной арматуры. Это позволяет свежему бетону хорошо сцепиться с уже затвердевшим. Также могут применяться специальные рейки на границе конструкционного шва. Важно устанавливать такие швы не ближе чем на метр от усадочного шва.

 

 

Усадочный шов в стяжке– третий вариант, предназначенный для облегчения процесса потери объема бетона. Он нарезается после перетирки стяжки, когда материал еще обладает некоторой пластичностью, но достаточно прочен, чтобы не разрушиться при обработке бетонорезчиком. Обычно для компенсации усадки достаточно прорезать шов на глубину до 30 мм при толщине заливки в 100 мм. Важно соблюдать прямоугольную форму шва и правильное соотношение толщины бетонного слоя к расстоянию между швами, которое составляет пропорцию 1:30. Например, для стяжки толщиной 9 см прорези следует делать через каждые 2,7 метра.

Все расчеты и конфигурации швов определяются по проекту здания и картам пола, на основании которых проводится устройство пола строителями.

В маленьких помещениях также необходимо учитывать усадочные швы. В прямоугольных помещениях обычно создают два диагональных шва, особенно если длина значительно превышает ширину. При большом превышении длины над шириной добавляется также продольный шов. Если в здании присутствуют колонны, то усадочные швы прорезаются вдоль их осей, а также крест-накрест. Кроме того, вокруг колонн отмечается квадрат, углы которого совпадают с осевыми швами.

 

Заполнение полости, герметизация демпферного шва.

 

Еще одна важная задача, которую нужно решить перед сдачей помещения в эксплуатацию, — это заполнение полости шва таким образом, чтобы избежать попадания влаги, агрессивных жидкостей и мусора. Есть несколько способов его герметизации.

 

  • Заделка профилем. Производители предлагают разнообразные встраиваемые и накладные профили, которые помогают эффективно и стильно оформить деформационный зазор. Один из вариантов — это сдвоенные профилированные планки различной конфигурации с эластичной вставкой между ними. Эта вставка действует как демпфер и одновременно закрывает шов. Важно отметить, что эти профили могут быть довольно дорогими, поэтому их использование оправдано только в случае, если толщина стяжки значительна.

 

 

  • Уплотнительный жгут. Отличным и более доступным вариантом для заполнения шва является использование жгута из вспененного полиуретана или другого полимерного материала. В зависимости от глубины зазора, полоски уплотнителя могут быть вложены в один или два слоя, а затем оставшееся пространство заполняется жидким герметиком, который быстро затвердевает на воздухе.

 

 

Важно, чтобы при заделке шва не оставалось пустот. Если выемка имеет глубину более 50 мм, часть ее можно заполнить мелким сыпучим наполнителем, таким как песок. Затем следует уложить жгут и заполнить оставшееся пространство мастикой. Процесс правильной заделки шва наглядно показан на схеме ниже.

 

 

  • Гидрошпонка. Гидрошпонками обозначают специальные профилированные ленты из полимера или резины, которые встраиваются в массу монолита ещё в процессе заливки. Благодаря своей эластичности и способности изменять объём, они эффективно справляются с возникающими в структуре бетона деформациями и уменьшают их негативное воздействие.

 

 

  • Мастики для бетона. В сфере производства строительных материалов представлен огромный ассортимент мастик, предназначенных для герметизации швов в бетоне. Даже после затвердевания они остаются эластичными, обеспечивая надежную защиту. Эти мастичные составы отличаются удобством нанесения, готовностью к использованию (хотя также есть двухкомпонентные варианты, требующие предварительного смешивания) и доступной ценой. Главное преимущество заключается в их способности полностью герметизировать шов и эффективно выполнять функцию демпфера, даже без дополнительных вкладышей.

 

Грамотно выполненная и качественно герметизированная заделка шва обеспечит защиту плиты бетонного пола от преждевременного разрушения.