Коэффициент усадки бетона: значение показателя, увеличение

Коэффициент усадки бетона: значение показателя, увеличение

В настоящее время не существует идеального строительного материала. Любой, даже самый современный строительный материал имеет свои преимущества и недостатки. В строительстве очень широко применяется бетон. Он обладает высокой прочностью, устойчивостью к механическим и химическим воздействиям, большим сроком эксплуатации. Существует такое понятие, как коэффициент усадки бетона. Несмотря на высокую прочность, бетон непосредственно после застывания способен изменять свои размеры. Все это может негативно сказаться на внешнем виде конструкции. Интересен тот факт, что со временем данный показатель увеличивается.

Усадка бетона представляет собой явление, в котором залитая масса изменяет свои размеры и конфигурацию в процессе схватывания.

Некоторые полагают, что усадка бетона зависит только от внешних факторов. Это не совсем верно. Необходимо помнить, что осаждение — это естественный процесс. При этом основная задача строителей при заливке бетона — сделать его более качественным путем внесения различных добавок и снизить тем самым коэффициент усадки. Рассмотрим более подробно значение данного показателя в строительстве, величину усадки бетона при нормальных условиях.

Что представляет собой осаждение

Даже самый качественный бетон склонен осаждаться. Полностью избежать этого явления невозможно. Усадка бетона — это явление, при котором залитая масса изменяет в процессе схватывания свои размеры и конфигурацию. В процессе ее происходит уплотнение и затвердевание бетона. Большое значение имеет то, что на интенсивность и величину ее могут влиять факторы физической и химической природы.

Схватывание бетона в зависимости от его марки и наличия специальных добавок происходит в течение нескольких десятков минут или часов. Зачем же требуется определять возможную величину усадки бетона в ходе строительных работ?

Ответ довольно прост. Это необходимо для того, чтобы правильно рассчитать толщину бетона. Последний используется главным образом при заливке фундаментов, строительстве дорог, бетонных дорожек. Во всех случаях залитая поверхность должна иметь определенную толщину и форму. От этого зависит прочность и долговечность конструкции. В силу всего этого расчет коэффициента осаждения нужен для того, чтобы правильно залить бетон. В этом случае он должен быть с запасом. Расчетный и фактический показатель толщины и формы бетона должны совпадать. В противном случае избыток бетона будет непросто убрать, а недостаток сложно восполнить.

Вернуться к оглавлению

Какой бывает усадка бетона

Коэффициент осаждения — это величина, которая указывается в нормативных документах по строительству. Рассматриваемый коэффициент во многом зависит от качества приготовления бетонной смеси. Усадка бетона в зависимости от временных параметров бывает следующих типов:

  • пластическая;
  • молодого бетона;
  • зрелого бетона.

Пластическая усадка бетона.

В первом случае усадка наблюдается еще до момента полного затвердения. В строительной сфере имеется такое понятие, как проектный возраст бетона. Эта величина составляет 28 дней и свидетельствует о полном его затвердении и пригодности для дальнейших строительных работ. Усадка молодого (твердеющего) бетона появляется до этого срока. Кроме того, изменение размеров материала может проявляться и в более поздние сроки (позднее 28 дня).

Немаловажное значение имеет классификация в зависимости от этиологического фактора. В данной ситуации выделяют контракционную и влажностную. Что же касается пластической усадки, то она входит в понятие влажностной. Контракционный тип еще называют стяжением бетона. Основная причина этого явления — химическое взаимодействие компонентов (воды и минеральных веществ). Важно то, что подобная усадка приводит к повышению количества пор в материале, что снижает его эксплуатационные характеристики.

Влажностный тип имеет свои отличительные черты. Она развивается в процессе высушивания бетонной смеси. В результате всего этого количество воды в бетоне резко уменьшается и он дает усадку. Она имеет наибольшее значение, нежели предыдущая. На самом раннем этапе уменьшения количества влаги можно наблюдать пластическую усадку. Она в большинстве случаев наблюдается в первые полчаса с момента заливки бетона. Важно, что на величину коэффициента усадки влияет наличие или отсутствие арматуры, количество в жидком бетоне воды.

Вернуться к оглавлению

Коэффициент усадки материала

Коэффициент — это показатель, отражающий изменение объема относительно первоначального в процессе заливки.

Усадка молодого бетона.

Измеряется он в процентах. Оптимальным считается коэффициент менее 1,5%. Во всех остальных случаях подобный коэффициент указывает на значительные изменения в структуре бетона. В ряде случаев высокий коэффициент усадки является фактором риска появления трещин и других дефектов в залитом строительном материале. Нужно помнить, что коэффициент зависит и от марки бетонной смеси. Чем выше последняя, тем меньше будет коэффициент.

Среднее значение коэффициента на сегодняшний день находится в пределах от 0,97 до 1. Подобных цифр довольно сложно добиться непрофессионалу, который не имеет большого опыта в приготовлении бетонного раствора. Высокий коэффициент может быть следствием неправильного вибрирования смеси. Нередко коэффициент увеличивается настолько, что в последующем приходится наращивать бетон в месте усадки. Все это чревато снижением его несущей способности и порчей. Кроме того, процесс наращивания занимает значительное количество времени, что очень важно при возведении зданий и сооружений.

Вернуться к оглавлению

Абсолютная величина усадки

Абсолютная величина усадки бетона.

Коэффициент усадки позволяет оценить возможные потери. Наряду с ним строителям необходимо знать точные цифры в перерасчете на толщину залитого бетона. В нормальных условиях величина усадки бетонной смеси составляет около 0,2-0,4 мм/м. На первый взгляд, показатели очень незначительны. Но если учесть площадь залитой смеси и ее полную толщину (нередко она достигает нескольких метров), то величина будет ощутимой. В отношении жидкого цемента цифры будут совсем другие. В обычных условиях при твердении цемента усадка составляет 3-5 мм/м.

В процессе возведения того или иного здания работниками должна составляться смета. Она включает в себя различные расчеты, в том числе расчет коэффициента усадки. Не нужно забывать про то, что даже при полном твердении смеси усадка имеет место. В процессе эксплуатации сооружений на материал оказывает влияние атмосферный воздух (углекислота) и атмосферные осадки. Большое значение имеет резкое изменение температуры. Коэффициент повышается чаше при отрицательных температурах. При этом может изменяться длина залитого бетона. Абсолютные величины усадки могут достигать нескольких сантиметров.

Вернуться к оглавлению

Причины повышения коэффициента усадки

Коэффициент изменения объема бетона.

Коэффициент изменения объема залитого материала может увеличиваться вследствие нескольких причин. Во-первых, основным предрасполагающим фактором является некачественное приготовление бетонной смеси. Здесь учитывается показатель пропорции цементного порошка, щебня (гравия), песка и воды. Во-вторых, большое значение имеет марка приготовленного бетона. В-третьих, еще одним фактором, влияющим на покрытие при его затвердении, является влажность поверхности. Установлено, что оптимальная величина влажности составляет 55-70%. Если влажность низкая, то коэффициент будет более высоким, а материал начнет постепенно прессоваться.

В-четвертых, имеется определенная зависимость между плотностью (тяжестью) смеси и коэффициентом усадки. Коэффициент тем выше, чем меньше масса бетонного раствора. В-пятых, усадка в большей степени выражена у тех конструкций, где отсутствует армирование, то есть нет жесткого каркаса внутри бетонного раствора. Опытные застройщики знают, что одним из этапов приготовление бетонной смеси является обработка его специальной вибрирующей установкой. Она необходима для того, чтобы убрать излишки воздуха из раствора. При ее отсутствии повышается пористость материала и снижается его прочность, что в результате и дает усадку.

Вернуться к оглавлению

Читайте также: Б локи из пенополистирола
Пеноблок или газоблок — что лучше
О размерах перегородочного блока — читайте здесь.

Профилактические мероприятия

Во избежание получения некачественного бетона и высокого коэффициента усадки требуется соблюдать несколько важных правил:

Изменение коэффициента поперечных деформаций бетона при испытании на внецентренное сжатие.

  • не использовать для строительства жилых зданий бетон низкой марки;
  • использовать металлический каркас с целью укрепления бетона;
  • производить замес в оптимальных условиях;
  • соблюдать пропорции в процессе приготовления рабочего раствора;
  • осуществлять обработку смеси вибратором;
  • обеспечивать необходимую влажность поверхности материала.

Особое внимание необходимо уделить специально вносимым добавкам. Если оценивать важность всех компонентов бетона, то наибольшую роль для получения нужного коэффициента усадки играет вода и наполнители. Нередко при проведении сложных и объемных строительных работ используется бетон на основе специальных добавок. Иначе такие смеси называются с компенсированной усадкой. Добавки, которые вносят в раствор, способствуют его расширению, в результате чего снижается рассматриваемый коэффициент и уменьшается риск образования трещин.

Вернуться к оглавлению

Заключение, рекомендации

Таким образом, усадка бетона наблюдается практически всегда. Разница лишь в степени ее выраженности. В одних случаях (при нормальных условиях) она составляет несколько миллиметров, а в других — сантиметры. Все это не только ухудшает внешний вид покрытия, но и требует проведения ремонтных работ (заливки нового слоя раствора). В последнем случае не удается получить однородную смесь, так как нижний слой бывает значительно плотнее и прочнее, нежели вновь залитый.

Задача строителя — предупредить резкое увеличение коэффициента оседания смеси. Важно, что данная величина не всегда указывается и рассчитывается при стройке. Делается это в большей степени тогда, когда приходится заливать большие объемы бетона или требуется высокое качество покрытия. Во многом получение высококачественной смеси зависит от самого работника. Если соблюдать все вышеперечисленные правила, то усадка раствора будет незначительной, не будут формироваться трещины, а покрытие прослужит долгие годы.

Памятка для заказчика товарного бетона

Товарный бетон – это поликомпонентная система и она подвержена определенного типа деформациям. Собственные усадочные деформации бетона обусловлены влажностными, температурными и вибрационно-уплотняющими воздействиями.

Твердение бетона сопровождается контракционной и влажностной усадками.

Первичная или пластическая усадка бетона происходит во время выделении воды из бетонной смеси в результате седиментационного осаждения твердых частиц, поглощения влаги опалубкой, основанием и испарениями. Коэффициент уплотнения для подвижных смесей (П3-П5 ГОСТ 7473-2010) – составляет 2-4%. Заказчику бетонной смеси следует учитывать данный показатель при расчете объемов бетонируемых конструкций, на основании методов уплотнения и технологических особенностей, утвержденной НТД (ГОСТ, СНиП, СП, ТК) и установленным ППР на каждом строительном объекте.

Усадочные же деформации, которые происходят в процессе химических реакций гидратации цемента и образования цементного камня меньше пластической (первичной) усадки в 5-10 раз, но ее параметры при расчетах объемов конструкций и количества бетонной смеси, следует учитывать при увеличении модуля поверхности конструкции или низкой степени армирования (СНиП 52-01-2003). Для рядовых бетонов, не регламентируемых по коэффициенту линейной усадки – это параметр составляет 0,2 – 0,5 мм/м.

Еще одним немаловажным фактором, регламентируемым руководящим документом РДС 82-202-96 «ПРАВИЛА разработки и применения нормативов трудноустранимых потерь и отходов в строительстве» – являются потери.

Читайте также:  Мини-баня на даче своими руками: маленькие и компактные варианты построек, проекты + фото

Приводя некоторые выдержки из вышеуказанного документа, находящегося в общем доступе, можно объяснить важность учета естественных потерь при проектировании и расчете конструкций и объемов бетона в этих конструкциях.

(4 общие положения)

“…(4.1) Потери – это та часть материалов, которая не может быть использована в производстве затвердевшая в транспортных средствах бетонная смесь или раствор; схватившийся или теряемый в результате распыления цемента, осколки кирпича, мелких блоков и других стеновых материалов и т.п.

Потери, образующиеся при соблюдении правил производства работ по СНиП при рациональном расходе материалов, относятся к трудноустранимым потерям.

Трудноустранимые потери и отходы сырья, материалов изделий и конструкций в строительстве и естественная убыль материалов при транспортировании – это количество материалов, которое не входит в массу продукции (бетонная и растворная смеси, изделия, конструкции и т. п.), возникающее неизбежно в процессе производства работ при соблюдении правил и использовании качественных материалов, необходимых машин и механизмов. Трудноустранимые потери и отходы материалов включаются в норму расхода.

(5.7) При приготовлении и расходе бетонных и растворных смесей (VI группа) необходимо учитывать остатки смеси на дне и стенках средств перемещения.”

Приняв во внимание количество средств транспортировки / доставки/ перекачивания/ перемещения, следует учесть факт увеличения потерь и отходов, остающихся без возможности их использования, но требующих учета. В свою очередь данные потери будут достигать 1,5 – 3% от общего объема бетонной смеси, отгруженной производителем потребителю.

Также особое внимание следует уделять обеспечению точности геометрических размеров, в том числе прямолинейности. Допуски и погрешности в строительстве установлены в утвержденной нормативно-технической документации, действующей на территории РФ. Данные требования предъявляются и к опалубке (любого типа) и к проектируемым конструкциям.

Практика показывает, что пренебрежение учетом, вышеизложенных увеличивающих коэффициентов, при расчетах конструктивных объемов приводит, к различного рода, разногласиям между производителем и потребителем бетонных смесей.

Производство строительных работ подлежит обязательному исполнению всех нормативных требований и обеспечению контроля качества, а отклонение от установленных регламентов, может обусловить инспекционные проверки технадзорных органов.

Усадка бетона и влияние на прочность

Бетоном называют строительную смесь из цемента, инертных материалов и воды. Застывая, масса превращается в камень. Твердение происходит за счет внутренних процессов кристаллизации и испарения воды.

В результате меняется объем монолита, а также требуется учитывать коэффициент усадки бетона. Величина зависит от марки цемента, текучести теста и способа уплотнения.

Факторы, вызывающие усадку бетона

В процессе твердения бетонной массы в ней происходят физико-химические процессы, меняющие структуру. Усадка – следствие этих изменений. Она продолжается во время и после затвердения бетона, что необходимо учитывать, создавая конструкции.

Виды процессов, приводящих к усадке бетона при высыхании:

  • удаление влаги;
  • карбонизация;
  • контракционная усадка.

Установлено, у цемента зернистая основа и вода проникает вглубь постепенно, образуя гидросиликаты. Для гидратации требуется длительный период, исчисляемый неделями. В это время вода из поверхностного слоя испаряется, и появляются усадочные трещины, снижающие прочность бетона. Испарение влаги из внутренних слоев происходит, если капилляры между зернами меньше 0,1 мкм.

Контракционная усадка – стягивание массы, в результате гидратации. Происходит в свежем бетоне, за счет образования годрогеля кальция.

Карбонизация – химическая реакция Ca(OH)2 + CO2 = Ca CO3 + H2O. В результате получается известняк, а вода вытесняется по капиллярам. Материал уплотняется, что приводит к воздушной усадке бетона.

Уменьшение линейных размеров продолжается до полутора лет, что следует учитывать при строительстве. Чтобы стабилизировать процесс, уменьшить время усадки бетона, массу армируют, увеличивая прочностные качества монолита. Одновременно используется смесь с присадками, заливка массы под давлением с вибрацией для сведения усадки до ничтожного.

Коэффициент усадки бетона

Показатель определяет, на сколько процентов снижен первоначальный объем или линейность конструкции за период, отведенный на набор прочности. Допустимая усадка бетона по ГОСТу 24544-81 до 3 %, средняя около 1,5 %.

Показатель определяют, суммируя периоды застывания массы и набора прочности.

  • Пластическая усадка бетона при заливке, 4 мм/м
  • Аутогенная усадка – первая неделя, «молодой» бетон садится на 1 мм/м.
  • Бетон дает усадку в течение года до 5мм/м.

Линейные размеры при суммировании и переводе в объемные устанавливаются для разных марок бетона. На основании испытаний регламентируется коэффициент усадки бетона в ГОСТ.

Расчет потребности смеси с учетом усадки бетона ведут по формуле V=H*S*K, где:

  • V – объем изделия,
  • S – площадь поверхности,
  • Кус –коэффициент усадки бетона.

Принято коэффициент принимать 1,1. Это означает, расход раствора бетона на 10 % больше чем объем готового изделия, с учетом потерь и усадки.

Способы снижения усадки

Предупредить быстрое высыхание верхнего слоя бетона можно периодическим смачиванием поверхности. При температуре 20-30 градусов и влажности воздуха 90 % поверхность застывает без образования трещин. Для этого требуется увлажнение поверхности или подогрев плиты в паровой среде.

Нормы усадки бетона уменьшаются, если использовать в замесе:

  • расширяющиеся цементы;
  • добавки в бетон, компенсирующие усадку;
  • снизить содержание цемента;
  • снизить содержание песка.

Замес должен быть пластичным, но содержать минимальное количество воды. Для этого используют специальные добавки и расширяющиеся портландцементы марок ОБТЦ, БТЦ.

Усадку бетона при твердении можно уменьшить введением пластификаторов, добавкой извести, солей алюминия, арматурой, но полностью исключить невозможно. Введение пористых наполнителей уменьшает показатель в 2,5 раза. Формовка с использованием уплотнения вибрацией снижает величину усадки бетона на 0,6-0 8 %.

Как рассчитать усадку бетона в замесе

Лабораторные исследования позволяют определить текучесть массы и ее усадку. Основными методами является осаждение бетона в конусе и испытание стандартного куба после затвердевания. Текучесть бетона – способность состава растекаться при уплотнении вибратором, заполняя пустоты.

Показатель стандартный, обозначается буквой «П» и литерой 1,…5. Чем больше коэффициент текучести, тем больше в замесе воды. Для монолитной заливки используют смеси П1, П2, П3. их готовят по месту, бетон жесткий, быстро схватывающийся. В бетоновозе доставляют только П4 и П5.

Определение «П» выполняется емкостью в виде усеченного конуса объемом 6 л и высотой 30 см. Определяется, на сколько см опустился бетон, после того, как с него сняли конус.

Таблица текучести по усадке конуса

Карта стяжки составляется из квадратов или прямоугольников с соотношением сторон 1:1,5. Линии должны быть без изгибов. Расстояние для нарезки выбирают, исходя из допустимых температурных изменений.

В помещении создают швы через 6 метров, на открытой площадке не более чем 3*3 м. Для дорожек достаточно расстояния 3,6 м. Шов не прорезает всю толщу монолита, он составляет 1/3 или 1/4 от толщины стяжки.

Если монолит представляет мощный фундамент, то используется бурение сверлом с алмазной насадкой, не разрушающее стенки, прорезающее бетон, как нож масло.

Нормативы созревания бетона

Как только цемент вступает в контакт с водой, начинается реакция образования гидрогеля – связующего вещества. Период пластической усадки длится 8 часов, начиная от замеса. Поэтому жесткую смесь укладывают тотчас, а для доставки на расстояние изготавливают высокоподвижные составы.

В течение 7 дней, завершается гидратация в бетонной массе, и формируются кристаллы известняка. Набирается 70 % прочности.Через 28 дней раствор бетона должен превратиться в монолит, на 100 % отвечать требованиям по прочности.

Заключение

Актуально использовать все способы ускорения созревания и усадки бетона, чтобы уменьшением линейных размеров после 28 дней пренебречь в расчетах. Марки практически безусадочного бетона на основе пластификаторов уже находят применение, растворы называют безусадочными. Их используют на ответственных стройках.

Виды и коэффициент усадки бетона — неизбежен ли процесс?

Независимо от прочности строительных материалов, усадка бетона все же неизбежна. Неучет застройщиком такого процесса приводит к негативным результатам. Появление трещин, ползучесть бетона провоцирует несоответствие заложенного в смете коэффициента сокращения объема фундамента и величины конечной. Это приводит к разрушению конструкции.

Строительный регламент

Среди нормативных документов, регулирующих расчет усадки, выделяют:

  • СНиП 52—01—2003, в котором изложены основные положения о бетонных конструкциях;
  • ГОСТ 24544–81 — о методах определения деформаций усадки и ползучести.

Что такое усадка?

Процесс засыхания и затвердения, в результате которого происходит уменьшение объема цементного состава. Конечно, отсутствие такого процесса является невозможным. В практике строительства показатель усадки небольшой — 1%, но и этой цифры достаточно, чтобы внести изменения в строительную документацию. Но с помощью ряда методик можно добиться минимизации показателя. Застывание бетонного раствора — это процесс, в ходе которого и происходит усадка. Время зависит, в большей мере, от состава и параметров цемента, и составляет диапазон от получаса или несколько часов.

Почему возникает?

Появление связывают с испарением воды цементного состава, при котором немаловажное место отводится действию сил капилляров структуры смеси. В результате их сужения изделие уплотняется, а это и вызывает усадку. Роль влаги в этом — основная, а появление ее зависит не только от условий среды, но и от особенностей цемента, используемого при замешивании. Высокий показатель усыхания возможен только при наличии большого количества алюминатов в материале. А чтобы снизить этот параметр используют алитовые цементы. Следовательно, усадка бетона связана с такими факторами:

  • погодные условия;
  • количественные показатели составляющих раствора;
  • объем влаги;
  • наличие армирующих элементов.

Коэффициент

Его считают величиной относительной, которая обозначается в процентах. Показатель указывает на изменения в объеме по сравнению с первоначальными измерениями. Чтобы уменьшить коэффициент усадки бетона, формируя строительную смесь, используют пористые низкомодульные заполнители, вибратор при уплотнении, дополнительную тепловлажную обработку. Средняя величина усадки бетонного изделия согласно ГОСТам — 1,5%.

Виды усадки

Пластическая

Возникновение трещин происходит в жидком состоянии при быстром высыхании раствора. Это происходит, когда испарение на поверхности больше, чем количество выделения влаги внутри. Хотя такие трещины неглубокие, все же ширина их достигает 3 мм. Факторы появления:

  • небольшой показатель влажности воздуха;
  • жаркая температура;
  • большие порывы ветра;
  • температурные перепады;
  • сильный обогрев поверхности солнцем.
Читайте также:  Потолочно-проходной узел дымохода: требования, типы и монтаж своими руками

Аутогенная

Его называют «внутренним высыханием», являющимся следствием химических процессов. Объем изменяется при помещении изделия в герметическую среду, где нет обмена влагой. Около половины такого процесса наблюдается в течение суток. Аутогенная усадка бетона возникает при наличии меньшего объема продуктов гидратации, чем был до этого.

Поскольку процессы присутствуют в середине конструкции, проблемы внешним уходом не решаются.

При высыхании

Происходит после того, как бетонная смесь схватилась. Но это продолжительный процесс, результатом которого наблюдается сокращение объема бетонного изделия от нехватки влаги. Усадка происходит при хранении конструкции не в помещении, а на открытом воздухе. На скорость формирования усадочных растяжений влияет продолжительность ухода, а это помогает предупредить трещинообразование на раннем этапе.

Стадии усадочного процесса

Первичная

Возникает в период, когда еще жидкий, пластический бетон находится в процессе схватывания. А причиной этого может быть опалубка, через которую происходит утечка влаги или, наоборот, ее поглощение, а также испарение. На объем усадочного процесса влияют виды ухода, степень всасывания воды. На основании этого проводят соответствующие действия на уменьшение уровня.

Вторичная

Это усадка бетона при твердении и в процессе высыхания. Она считается частично безвозвратным процессом, так как при увлажнении происходит расширение объема бетона, хотя возвращение в первоначальное состояние уже невозможно. Факторы, влияющие на величину усадки:

  • вид используемого цемента;
  • жирность бетонного раствора;
  • количество содержания воды;
  • типы заполнителей.

Профилактика усадки

Во избежание такой проблемы подходят ответственно к технологии замешивания бетона, не ошибиться в расчетах количества всех составляющих веществ. Качественное получение строительного раствора при заливке бетона — основная задача строителя. А также обязательно добавлять присадки и пластификаторы. Они помогут с увеличением показателя прочности бетонной конструкции, обеспечив меньшие потери. Продукция современного строительного рынка представлена разными вяжущими веществами, которые за счет расширения, вступив в реакцию с водой, увеличивают объем раствора. Кроме того, важно, что изменения сохраняются по истечении времени высыхания.

Коэффициент усадки бетона

Усадка бетона – это явление, которое частные застройщики часто не принимают во внимание. Они либо вообще не знают о нем, либо считают его несущественным и не влияющим на общую прочность строения. Усадкой называют процесс, при котором размеры бетонной смеси медленно уменьшаются на разных этапах: при схватывании, твердении – до и после набора марочной прочности. Для правильной заливки смеси необходимо рассчитать коэффициент усадки бетона, который в соответствии с установленными нормами не должен превышать 3 %. Особенно это актуально при строительстве массивных зданий. Для снижения этого показателя существует ряд технологических приемов.

Виды усадки

Усадка бетона классифицируется по двум основным факторам:

  • Временному. Характеризует усадочные процессы по периоду их протекания – сразу после заливки, до набора марочной прочности, после твердения.
  • Причинному. Характеризует разные виды усадочных процессов по физико-химическим параметрам, вызывающим изменение объема бетонного элемента.

Классификация по временному фактору

В процессе схватывания и твердения бетона можно выделить следующие варианты усадки:

  • Пластическая усадка бетона. Происходит в течение 8 часов после заливки. После этого периода не учитывается. Ее причина – уход воды из залитой смеси. Эта проблема возникает из-за выхода воды из цементного молочка через опалубку, основание, испарение в окружающую среду. Для минимизации этого процесса необходимо правильно установить опалубку, гидроизолировать ее, устроить подушку из тощего бетона под бетонный элемент, обеспечить оптимальные условия для схватывания и твердения смеси до набора критической прочности (50-70 % от марочной). Чем выше температура и ниже относительная влажность воздуха, тем чаще необходимо осуществлять увлажнение бетонного элемента, особенно в первые дни после заливки. Максимально допустимая величина линейной пластической усадки – 4 мм на 1 метр. Этот процесс является первичным и относится к обратимым.
  • Аутогенная. Протекает в молодом бетоне до достижения марочной прочности, которая в стандартных условиях наступает в возрасте 28 дней. Обычно линейное изменение размеров равно 1 мм на 1 м и в строительстве малоэтажных строений не учитывается. В крупногабаритных бетонных элементах провоцирует появление микротрещин.

  • Изменение размеров зрелого бетона. Длится в течение трех-четырех месяцев после заливки. В дальнейшем, оно, если и присутствует, то протекает крайне медленно. Ранее для обеспечения прочности строения, фундамент, залитый по монолитной технологии, выстаивался в течение длительного периода – до года. Сегодня эту проблему решают использованием определенных типов цемента и введением специальных присадок, а также с помощью рационального армирования.

Виды усадки бетона по причинам ее возникновения

Коэффициент усадки бетонной конструкции может быть вызван следующими физико-химическими процессами, происходящими в бетоне после его заливки:

  • Контракционная усадка. Иначе она называется «стяжением бетона». Возникает из-за химического взаимодействия воды с минеральными компонентами вяжущего. Развивается в начальный период схватывания и твердения смеси, когда реакции гидратации протекают особенно бурно. Образующиеся гидраты имеют меньший объем, по сравнению с суммарным объемом используемых компонентов. Этот вид усадочных процессов меньше всего сказывается на рабочих характеристиках строительной конструкции.
  • Влажностная. Происходит из-за интенсивного ухода влаги из бетонной смеси в процессе схватывания и твердения через опалубку, основание, из-за испарения в окружающую среду.
  • Карбонизационная. Объем цементного камня меняется уже после приобретения им марочной прочности из-за продолжения образования карбонатов.

Определение коэффициента усадки бетона

При проектировании крупногабаритных строений учитываются все типы усадочных процессов, которые наиболее интенсивно проходят в первые 2-3 недели. Далее они замедляются в разы и полностью прекращаются через год-полтора после заливки. Основная доля усадочных изменений связана с потерей бетоном влаги.

Негативное последствие усадочных процессов: деформация бетонной конструкции, которая со временем приводит к трещинообразованию и постепенно – к полной потере рабочих характеристик зданий и сооружений.

Чтобы его предупредить, инженеры-строители проводят расчеты в соответствии с методическими указаниями. При использовании современных материалов и технологий величина коэффициента усадки бетона составляет 0,97-1. Этому показателю соответствует линейное изменение размеров бетонного элемента 0,2-0,4 мм/м.

Нормативная документация, используемая при прогнозировании усадочных процессов:

  • СП 63.1330.2012, актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.
  • ГОСТ 24544-81 «Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести».
  • «Рекомендации по учету ползучести усадки бетона при расчете бетонных и железобетонных конструкций», принятые ученым советом НИИЖБ, 2014 г.

Какие факторы влияют на коэффициент усадки бетона? Способы его снижения

На этот параметр влияют следующие факторы:

  • Минералогический состав цемента, его марка, процентное содержание в смеси. Повышение доли цемента в единичном объеме бетонной смеси приводит к повышению усадочного коэффициента. Портландцемент обеспечивает меньшие усадочные процессы, по сравнению с глиноземным и высокоактивными сортами цемента.
  • Тип заполнителей и их процентное соотношение в смеси. Чем выше доля крупного заполнителя в смеси, тем ниже коэффициент усадки. Смеси на тяжелых заполнителях в общем случае усаживаются меньше, чем бетонные продукты на легких заполнителях. Для бетонов на легких заполнителях характерно линейное изменение размеров в 0,4-0,9 мм/м, на тяжелых – не более 0,5 мм/м.
  • Водоцементное соотношение. Чем меньше количество воды в смеси, тем меньше усадочный коэффициент.
  • Качество армирования. Наличие жесткого арматурного каркаса значительно снижает усадочные процессы.
  • Относительная влажность воздуха. Чем она ниже, тем интенсивнее усаживается бетонный элемент.
  • Ускорители твердения увеличивают усадочные процессы.
  • Влияние пропаривания на усадочные процессы в достаточной мере не изучены. Но, по некоторым данным, пропаривание их снижает в 1,5 раза.

Способы устранения или уменьшения усадки бетонной конструкции

Меры, позволяющие снизить усадочные процессы и предотвратить их негативные последствия:

  • Определение оптимального состава бетонной смеси – номенклатуры используемых компонентов, водоцементного соотношения, процентного содержания вяжущего и заполнителей.
  • Применение цементов алитового типа, которые обеспечивают меньшую усадку, по сравнению с алюминатными цементами.
  • Обеспечение нормальных температурно-влажностных условий твердения бетонного элемента.
  • Вибрирование бетонной смеси после заливки, позволяющее избавиться от лишнего воздуха.

  • Применение расширяющих цементов и присадок, снижающих усадочные процессы. К таким присадкам относятся пластификаторы, которые вступают в реакцию с водой, расширяются и равномерно распределяют напряжения.

  • Строитель с 20-летним стажем
  • Эксперт завода «Молодой Ударник»

В 1998 году окончил СПбГПУ, учился на кафедре гражданского строительства и прикладной экологии.

Занимается разработкой и внедрением мероприятий по предупреждению выпуска низкокачественной продукции.

Разрабатывает предложения по совершенствованию производства бетона и строительных растворов.

Почему происходит усадка бетона при твердении

Усадка бетона – явление довольно распространенное, несмотря на то, что бетон демонстрирует великолепные характеристики стойкости к внешней среде и прочности. Многие новички вообще не учитывают данный фактор из-за незначительности коэффициента усадки, но это в будущем может сказаться на сроке службы здания и особенностях его эксплуатации.

Принято считать, что бетон не усаживается, в отличие от деревянных строений, домов из менее плотных и прочных материалов. И это утверждение близко к истине – упрочненный арматурным каркасом бетон демонстрирует минимальный показатель изменения объемов материала конструкций с течением времени. Но минимальная усадка бетона при твердении – не равно полному ее отсутствию, поэтому до начала проектирования и возведения здания необходимо тщательно изучить этот вопрос.

Что такое усадка

Усадка бетона – это уменьшение его размеров и объема из-за таких изменений, как потеря влаги материалом, уплотнение, затвердевание в результате прохождения химических, физических, физико-химических процессов. Уменьшение объема редко превышает 1%, что очень незначительно и практически незаметно, но только при условии, что соответствующие данные учитываются в проекте и строительстве.

Если фундамент или монолит обладают низкими прочностными характеристиками, то и такой незначительной усадки будет достаточно для появления трещин, отслаивания поверхности, разнообразных деформаций, что существенно уменьшает срок эксплуатации конструкции.

Коэффициент усадки незначителен

Современные производители стараются вводить в цемент различные добавки, пластификаторы, присадки, чтобы добиться наиболее оптимального соотношения компонентов для сохранения первоначальных параметров здания через многие годы. Если фундамент небольшой, то коэффициента осаждения на уровне 1-1.5% будет не заметно.

Тем более, что допустимый коэффициент усадки в соответствии с ГОСТом составляет максимум 3%. Но если конструкция большая, то данный показатель для бетона лучше, все-таки, учитывать.

В соответствии со временем усадка бетона может быть: произошедшей до застывания раствора, параллельно со схватыванием смеси, уже после затвердевания бетона. По причинам появления усадка может быть такой, что произошла из-за прохождения внутри цемента химической реакции между компонентами (гидратация) или появилась вследствие физико-химического, физического воздействия (например, когда в процессе высыхания бетон теряет влагу).

Читайте также:  Баня из глины своими руками

Виды усадки в процессе застывания и упрочнения бетона:

1) Пластическая – появляется сразу после заливки, при схватывании, длится 8 часов, потом не учитывается. Происходит из-за испарения воды из раствора, максимальный показатель может быть равен 4 миллиметрам на метр. Чтобы избежать негативных последствий, бетон увлажняют водой на протяжении всего времени высыхания, в первые часы особенно часто.

2) Аутогенная – происходит в сравнительно «молодом» бетоне в процессе его затвердевания и набора прочности. Равна 1 миллиметру на метр, часто вообще не учитывается, но важна при проектировании крупных объектов, где изменение геометрии даже в таких небольших пределах становится причиной появления микротрещин.

3) Усадка при высыхании – ГОСТ допускает минимальные значения, так как правильно приготовленный и уложенный раствор демонстрирует прочность и долговечность. Но в некоторых случаях усадка бетона через несколько лет может давать даже 5 миллиметров на метр. Из-за этого раньше бетонному фундаменту позволяли год выстояться, а потом продолжали работы. Сегодня проблема решается армированием и правильным определением состава бетонной смеси.

Деформация

В современном строительстве применяют минеральные добавки к бетону, которые позволяют деформации и усадку свести к минимуму. Благодаря применению этих добавок в процессе затвердевания осуществляется увеличение линейных размеров кристаллов цемента. Бетону придают высокую водонепроницаемость, прочность, обеспечивая долговечность конструкции.

Благодаря применению добавок удается уменьшить показатели растяжения на изгиб, проницаемость, устранить деформации. Конкретный тип и объем добавок определяют индивидуально.

Первичная и вторичная стадии

Усадка бетона может происходить на двух стадиях. Первичная – когда раствор находится еще в жидком либо пластичном состоянии и наблюдается уход влаги через опалубку либо посредством впитывания в основание дороги, испарением. Вторичная усадка наблюдается в процессе высыхания и твердения состава.

Первичный тип усадки может быть уменьшен за счет правильной системы ухода за бетоном, выбором основания, корректным монтажом опалубки. Проведя все необходимые мероприятия, первичную усадку можно легко уменьшить. Вторичная же деформация необратима, даже изменение влажности бетона все равно не придаст первоначальных параметров.

Немаловажно помнить о том, что усадка отдельных элементов бетонной конструкции может проходить по-разному. Так, если бетонная панель быстро теряет влагу из-за нагревания внутри, под воздействием атмосферы, то после заливки фундамента массивных конструкций высыхание будет происходить намного медленнее, как и усадка. Это может стать причиной появления внутренних напряжений, ведущих к трещинам.

Из-за прохождения химических реакций в верхних слоях может наблюдаться дополнительная деформация между углекислым газом воздуха и известью. Воздух выделяется в процессе гидратации цементного раствора, а сама реакция элементов называется карбонизацией, что также увеличивает общую усадку поверхности.

Основные виды

Виды усадки бетона зависят напрямую от этапа выполнения работ и состава раствора. Основной причиной появления трещин становится влага, поэтому и виды усадки зависят от того, на каком этапе уходит или появляется влага, как она взаимодействует с входящими в состав материалами. Усадка бывает пластической, аутогенной (молодого бетона), происходящей при высыхании (зрелого бетона).

Причины образования

Усадка может происходить как из-за испарения влаги из раствора, так и по причине действия определенных капиллярных сил в самой структуре цемента. Когда из капилляров диаметром меньше 200 нанометров уходит вода, происходит их сужение, материал уплотняется, деформируется.

Так или иначе, но влага имеет самое важное значение при прохождении процессов усадки. И важна она как в качестве внешнего воздействия, так и как составная часть самого цемента. Стоит помнить, что усыхание в процессе твердения максимально, если в составе есть большая доля алюминатов. Чтобы снизить показатель, используют цементы алитового типа, в которых образуется гидрооксид кальция и усадка минимальна.

Основная причина уменьшения размеров бетонного монолита – химическое взаимодействие между цементом и водой. Логично, что чем меньше этих веществ будет включено в состав, тем меньше будет значение усадки. Поэтому при работе с высокопрочными марками фактор учитывают обязательно.

Обычно все деформации наблюдаются в первые 3-4 месяца – в среднем линейное уменьшение размеров равно 2 миллиметрам на метр. Потом процесс замедляется в несколько раз. Во многом усадка бетона зависит от модуля упругости, который определяется такими моментами: вид вяжущего вещества, тип наполнителя, их соотношение в растворе.

Тяжелые типы дают меньше усадки, чем легкие (они пористые и усадка может достигать 1 сантиметра на метр). Тут работает правило: чем меньшего размера элементы заполнителя, тем меньше усадки даст приготовленный на его базе раствор.

Усадка при обезвоживании раствора: потери в процессе эксплуатации

Одна из главных проблем, связанных с усадкой бетона – усадка при твердении: сначала процесс запускается потерей воды, потом состав садится из-за физических процессов, химической реакции в поверхностных слоях бетона.

Существующие виды

Сначала стоит упомянуть контракционное сжатие бетона, которое имеет место при приготовлении раствора. Образующиеся при взаимодействии цемента и воды гидраты обладают меньшим объемом в сравнении с первоначальным материалом. Такая усадка влияет на пористость бетона, потеря объема небольшая.

Более серьезно обезвоживание раствора, которое может быть двух типов: пластический и гидравлический. Пластическая усадка проходит в первые 3-6 часов после выполнения заливки из-за быстрой потери воды составом. Чем меньший объем воды в растворе, тем меньше он деформируется. Меньше в объеме теряют и правильно армированные конструкции.

После схватывания раствора осаживание постепенно переходит в гидравлическую фазу: проходит менее активно, медленно, менее опасно для конструкции. Бетон сохнет и сжимается неравномерно, могут появляться внутренние напряжения. Нужно помнить, что если заливка бетона осуществляется при высоких значениях температуры воздуха, то недостаток воды спровоцирует трещины даже на первом этапе, а второй пройдет более интенсивно.

Когда бетон полностью застыл и набрал прочность, в нем все равно происходят процессы осаживания. Современные строительные материалы модифицируют разными добавками, но все равно часто фундаменту позволяют выстояться какой-то срок. Многое зависит от качества цемента – в некоторых случаях бетон осаживаться может до двух лет. Карбонизация в условиях сезонных скачков температур также может дать около 5 миллиметров усадки.

Ввиду всех вышеперечисленных факторов, фундамент лучше всего заливать весной или ранним летом, чтобы у бетона было время высохнуть, набрать прочность и зимой его не порвало деформациями.

Нюансы усадки в разных условиях

  • Использование специальной вибротехники позволяет сразу убирать воздух с еще незастывшего раствора, уменьшая будущую усадку. Процесс выполняют с использованием специальной техники или самостоятельно (трамбуя, пробивая, стаптывая, протыкая штыком смесь).
  • Многие современные составы предполагают использование технологий, которые призваны уменьшить усадку. И хоть полностью устранить явление не удастся, нивелировать его влияние на конструкцию можно. Так, пенобетон, газобетон дают минимальные значения усадки, особенно при условии выполнения армирования.
  • Считается, что меньше подвержены усадке плывучие составы, но более жидкие смеси часто демонстрируют ухудшение других свойств.
  • Усадка вырастает из-за добавления в бетон специальных смесей, позволяющих работать при морозе, менять еще какие-то характеристики.
  • Многое зависит от влажности поверхности – оптимальным показателем считается 55-70%: если влажность ниже, коэффициент усадки увеличится, материал начнет прессоваться.
  • Чем меньше масса раствора, тем ниже коэффициент усадки.

Вывод

Если не принимать в расчет усадку, то в процессе эксплуатации здания это может привести к серьезным проблемам. Усадка тем больше, чем крупнее объект, увеличивается при отсутствии армирования, введении пластификаторов, выполнении работ в экстремальных условиях, несоблюдении технологии приготовления и использования раствора.

Рабочие швы

Рабочими называются швы между бетоном, который уже схватился и тем, что только что залит в пределах одного монолита. Холодный шов не приветствуется в строительстве, так как ухудшает прочность монолита, поэтому обычно опалубку стараются залить в один прием. Если же такой возможности нет – опалубку заполняют слоями, накладывая следующий до схватывания предыдущего.

Если же бетонирование выполняют с заметными паузами, следуют некоторым правилам: на схватившийся бетон следующие слоя кладут лишь по достижении им прочности минимум 150 кгс/см, старую поверхность чистят от цементных пленок щеткой или инструментом, пескоструем. Также для обеспечения лучшего сцепления используют битум, разные типы клея, грунта.

Если речь идет о колоннах, расположение усадочного шва должно быть на уровне низа прогона, верха фундамента, балок. Когда заливаются балки, шов делают на несколько сантиметров ниже поверхности плиты перекрытия, в обычных плитах шов должен быть параллельным меньшему из сечений плиты.

Компенсационные

Компенсационные швы выполняют для компенсирования теплового расширения и иных воздействий, становящихся причиной появления трещин. Такие швы рассекают конструкцию, деля ее на несколько отдельных монолитов.

Компенсационные швы нужны в таких случаях:

  • Длина монолита составляет больше 50 метров (но в условиях сурового климата советуют вместо 50 принимать 25 метров)
  • По периметру большого монолитного пола (чтобы избежать напряжений и трещин из-за усадки фундамента и стен)
  • Вокруг колонн, которые стоят на уплотненном грунте или подсыпке

Требования к швам: толщина минимум 6 миллиметров, вокруг колонн можно делать квадратные (развернув на 45 градусов) или круглые швы, полости заполняют герметиком либо изоляционным материалом, чтобы избежать попадания туда грязи, влаги, микроорганизмов.

Усадочные

Задача усадочного шва – компенсировать неоднородность высыхания стяжки после заливки. Толстые слои бетона обычно сохнут неоднородно: сверху усадка больше, внутри меньше и это может деформировать основание. Но принудительное деление поверхности на площади исключит возможность появления трещин.

Основные правила выполнения:

  • Фрагмент стяжки внутри швов выполняется прямоугольным либо квадратным, соотношение сторон должно быть максимум 1:1.5
  • Только прямые линии, без изгибов
  • Внутри помещения максимальный размер фрагмента между швами составляет 6х6 метров, на улице – 3х3. Бетонные дорожки делят продольным швом, если их ширина превышает 3.6 метра
  • Г-образные участки делят на прямоугольники или квадраты
  • Швы выполняют глубиной четверти/трети толщины стяжки

Технология

Компенсационные и усадочные швы выполняют так: в процессе заливки монолит делят рейками, досками, пластиковой вагонкой или кусками стекла на сектора, после схватывания элементы удаляют, бетон прорезают болгаркой с алмазным кругом.

Заключение

Избежать усадки бетона не удастся, но показатель можно существенно уменьшить, нивелировав его влияние на надежность и долговечность здания. Так, если в строительстве жилых зданий использовать бетон высоких марок, выполнять армирование, замес и заливку осуществлять в оптимальных условиях, с соблюдением пропорций состава, смесь обрабатывать вибратором, а влажность поверхности сохранять на оптимальном уровне, есть шанс сделать усадку практически незаметной. Но учитывать коэффициент усадки в проектировании строительстве здания все равно нужно.

Ссылка на основную публикацию