коэффициент усадки в процентах, нормы усадки при схватывании и твердении

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.

Бетон М-300 (В22,5) с доставкойБетон В15Стоимость бетона М-100 (В7,5)Товарный бетон М-150 (В12,5)Товарный бетон М-350 (В25)Бетон класса М-400 (В30)Бетон класса М-450 (В35)Стоимость бетона для фундаментаБетон тяжелый в20 м250

Усадка бетона. Причины и как их избежать. Первичная и вторичная усадка.

Главная / Статьи / Усадка бетона. Причины и как их избежать.

Усадка бетона – это процесс уменьшения бетонного раствора в размерах и объемах после его заливки, что приводит к уменьшению и самой конструкции. Причина усадки – это испарение воды, которая содержится в смеси, а также сужение капиллярных структур смеси, что приводит к все большему уплотнению и уменьшению объемов.

Первичная – начинается сразу после заливки и длится несколько часов, до тех пор, пока раствор остается еще относительно мягким.

Вторичная – происходит более длительно, на протяжении всего процесса отвердевания.

В чем же заключается проблема усадки?

• Образование трещин.
• Деформирование конструкции, вследствие неравномерной усадки.
• Особенно опасна усадка в строении, где закладывается несколько монолитных элементов. Усадочные изменения будут неравномерными, что может привести к нарушению связей общих деталей. Такой бетон не сможет выдержать нагрузки, запланированной на него.

Виды усадки

Пластическая – происходит в тот момент, когда раствор еще в жидком состоянии. Обычно такую усадку провоцируют факторы внешней среды, такие как: повышенная температура воздуха, прямые солнечные лучи, ветер.

Аутогенная усадка – может произойти на протяжении первых суток. Обусловлена процессами, происходящими в толще смеси, а не на ее поверхности, как при пластической усадке. Процесс неизбежный. Зависит от состава и пропорций бетонного раствора.

Усадка, происходящая после высыхания – послепроектная. Длится месяцами или даже годами. Зависит от окружающих условий.

Полностью исключить усадку невозможно, но свести к минимуму вполне реально. Допустимым считается коэффициент усадки не более 2%.

Основные факторы, которые оказывают влияние на процесс усадки

1. Температура окружающей среды и влажность воздуха. При более горячем и сухом воздухе, естественно, смесь будет высыхать намного быстрее, что может спровоцировать большую усадку. Идеальная температура для правильного застывания бетона 20-22 градуса Цельсия, а влажность воздуха около 50%.
2. Соотношения компонентов в растворе. Чем больше будет твердых компонентов (наполнители), тем меньше коэффициент усадки, ведь как мы уже знаем, усадка происходит именно из-за потери влаги.
3. Правильное армирование конструкции позволит уберечь ее от чрезмерной усадки.
4. Минеральный состав цемента, который будут использовать для бетонной смеси. Предпочтение стоит отдать алитовому цементу. Наличие алюминатов в цементе наоборот обуславливает быстрое высыхание раствора и тем самым приводит к увеличению коэффициента усадки.

Меры по предотвращению серьезной усадки

1. Приобретать только качественный бетон у проверенных поставщиков. Выбирайте тяжелые бетоны с более крупным наполнителем.
2. Строго придерживаться технологии заливки. Соблюдать пропорции и объемы. Делать все максимально быстро для того, чтобы высыхание всей площади происходило одновременно и более равномерно.
3. Обеспечить оптимальную температуру и влажность воздуха. Защитить затвердевающий бетон от агрессивного влияния окружающей среды.
4. Добавлять в раствор специальные присадки. Соединяясь с водой, присадки расширяются и увеличивают объем раствора, сохраняя его в таком размере на протяжении всего периода высыхания.

Учет усадки бетона в спецификациях

Что такое усадка бетона?  

Усадка бетона – это уменьшение длины или объема бетона, вызванное изменением содержания влаги или химическими реакциями. Весь бетон подвергается усадке, и существует четыре категории усадки бетона: усадка при высыхании, химическая усадка, пластическая усадка и автогенная усадка.

Усадка при высыхании является существенным механизмом усадки большинства видов бетона. Влага, потерянная во время высыхания усадки, испаряется в окружающую среду по мере высыхания бетона, и при неправильном уходе это может привести к расширению швов, растрескиванию от внутренних напряжений и скручиванию плиты.

Распространенное заблуждение: отношение воды к цементу  

Распространенное заблуждение при попытках ограничить усадку при высыхании состоит в том, что для контроля усадки должно быть указано низкое отношение воды к цементу (в/ц). Следует отметить, что водоцементное отношение является «отношением» и имеет числитель и знаменатель со многими комбинациями, которые по-прежнему будут соответствовать заданному соотношению. Это иллюстрирует Таблица 1. Предельное водоцементное отношение не ограничивает усадку смеси

Table 1, Example combinations of 0.45 W/C 

Cement	Water
500	225
600	270
700	315
800	360
900	405
1000	450

Правда об усадке при сушке  

Двумя основными компонентами бетона являются заполнители и паста. В пасте происходит усадка, и агрегаты обычно считаются стабильными по объему. Вот почему усадкой при высыхании наиболее эффективно управлять, определяя объемное соотношение пасты и заполнителя, а не соотношение воды и цемента.

На приведенном выше рисунке показано, что уменьшение отношения воды к цементу может не повлиять на уменьшение усадки. Однако усадку можно значительно уменьшить, если уменьшить количество пасты.

Содержание пасты  

Содержание пасты может влиять на многие свойства бетона как в пластическом, так и в затвердевшем состоянии. Для смешивания, укладки и отделки любого бетона требуется достаточное количество пасты. Количество пасты, необходимое для того, чтобы смесь работала должным образом, будет сильно зависеть от заполнителей в смеси. Существует множество способов разработки смесей для ограничения содержания пасты и сохранения характеристик смеси. Следует признать, что указание содержания пасты или заполнителей, которые будут использоваться, сильно ограничит возможности проектировщика бетона по разработке смесей для доступного сырья.

Учет усадки при высыхании в спецификациях  

Соотношение воды и цемента напрямую влияет на свойства, связанные с прочностью и долговечностью бетона, но в меньшей степени на усадку. Если вас беспокоит усадка, рассмотрите возможность использования бетона с низкой усадкой или добавки, компенсирующей усадку. Наиболее эффективно указать максимальное изменение длины за 28 дней в соответствии со стандартом ASTM C157 «Стандартный метод испытаний на изменение длины затвердевшего гидравлического цементного раствора и бетона». В возрасте 28 дней изменение длины типичного бетона из-за усадки составляет около 0,06 процента или более. Согласно ACI 360 «Расчет плиты по марке», изменение длины смесей с низкой усадкой составляет 0,052 процента или меньше. Спецификации обычно требуют, чтобы 28-дневная усадка была ниже 0,04 процента, чтобы снизить риск дефектов, связанных с усадкой.

Имейте в виду, что существует множество аспектов бетонной конструкции, и указание одного свойства состава смеси недостаточно для того, чтобы плита на грунте или другая конструкция работали должным образом. Понимание основных принципов бетона, таких как усадка, и правильное выполнение многих этапов строительства бетонных конструкций может иметь большое значение для своевременного завершения проекта и достижения ожидаемых результатов.

Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Усадка бетона – причины, виды и предотвращение

Усадка вызывается уменьшением длины или объема бетона в результате изменения содержания влаги или химических изменений. Необходимость облегчить укладку и уплотнение бетона часто приводит к решению использовать большее количество воды для затворения, чем это необходимо для процесса гидратации. Содержание использованной воды создает движение и создает растягивающие напряжения, которые сближают цементное тесто, вызывая усадку. Усадка бетона может привести к растрескиванию, скручиванию плит и нестабильности размеров бетонных элементов.

Причины усадки бетона

Существует множество причин усадки бетона, их можно перечислить следующим образом:

• Материалы с высоким содержанием цемента
• Испарение воды
• Добавление избыточного количества воды в бетон
• Сжатие продуктов гидратации
• Отношение площади поверхности к объему бетона
• Факторы окружающей среды
• Низкое водоцементное отношение
• Гидратация цемента
• Высокая температура воздуха
• Низкая влажность
• Нестабильность высыхания бетона
• Тип крупных заполнителей
• Форма агрегатов
• Движение влаги в бетоне

Различные виды усадки бетона и их предотвращение

Пластическая усадка

Пластическая усадка возникает на поверхности свежего бетона. Это является следствием испарения воды с поверхности свежего бетона или впитывания бетонной формы или основания. Это уменьшение объема из-за движения воды из бетона, когда он еще находится в пластическом состоянии или до того, как он схватится. Это движение воды может происходить во время процесса гидратации или из-за условий окружающей среды, приводящих к испарению воды, которая находится на поверхности влажного бетона. Таким образом, чем больше бетон течет, тем больше должна быть пластическая усадка. Она пропорциональна содержанию цемента и, следовательно, обратно пропорциональна в/ц соотношению [весам воды и цемента, используемым в бетонной смеси].

Усадка пластика

Предотвращение усадки пластика

• Предотвращение быстрой потери воды с поверхности.
• Покрытие поверхности полиэтиленовой пленкой
• Правильная вибрация бетона
• Использование расширяющегося цемента или цемента, компенсирующего усадку
• Использование алюминиевой пудры
• Снижение температуры бетонной смеси
• Использование микросинтетических волокон
• Применение понизителя испарения

Усадка при высыхании

Большинство строительных материалов, имеющих в своей структуре поры в виде межмолекулярного пространства, расширяются при поглощении влаги из атмосферы и дают усадку при высыхании. Эти движения обратимы, вызывая трещины в зданиях в виде усадки при высыхании. Усадка при высыхании происходит, когда вода начинает испаряться с открытой поверхности, а перепад влажности по глубине плиты вызывает деформацию, вызывающую растягивающие напряжения.

Усадка при высыхании

Предотвращение усадки при высыхании

• Использование бетона с более низким содержанием воды
• Выбор качественных ингредиентов для бетонной смеси
• Поддержание водоцементного соотношения бетонной смеси
• Уменьшение объема цементного теста
• Хорошее отверждение
• Предоставление деформационных швов и достаточное усиление против трещин.

Автогенная усадка

Автогенная усадка происходит после первоначального схватывания бетона из-за гидратации, так как этот процесс требует воды и, следовательно, уменьшает внутреннюю свободную воду. Это происходит из-за процесса самовысыхания в порах цементного камня, это использование воды в процессах гидратации цемента. В этих порах начинается процесс самовысыхания из-за процесса гидратации, т.е. внутри структуры цементного камня вся вода используется для гидратации и влага не может достаточно быстро поступать извне из-за плотности структуры.

Автогенная усадка

Предотвращение автогенной усадки

• Выравнивание содержания цемента в смеси
• Применение низкотемпературного цемента
• Использование добавки, уменьшающей усадку
• Применение стальных волокон и полипропиленовых волокон
• Добавление предварительно замоченного легкого заполнителя

Карбонизация

Карбонизация происходит в затвердевшем бетоне. CO ₂ (двуокись углерода) из окружающей среды на цементном камне вызывает химические реакции. Это приводит к образованию карбоната кальция и воды и, как следствие, к уменьшению объема. Наблюдается в районах с промежуточным влажностным режимом.

Усадка при карбонизации

Предотвращение усадки при карбонизации

• Подходящие соединения могут быть предусмотрены в конструкции во время ее отливки
• Создание регулярных деформационных швов в бетоне
• Использование более высокого модуля заполнителя
• Использование цемента с более низким содержанием

Химическая и термическая усадка

Помимо четырех основных типов усадки, существуют два других типа усадки, а именно: химическая и термическая усадка.

Термическая усадка

Химическая усадка возникает из-за уменьшения объема цементного теста, возникающего вследствие химического связывания воды в процессе гидратации цемента. Термическая усадка вызвана сокращением движения бетона. Сезонные колебания температуры могут привести к растрескиванию бетона в результате теплового сжатия бетона. Эти виды усадки можно предотвратить, контролируя их с помощью компенсирующих усадку добавок и восстановителей.

Различные типы усадки бетона и методы их предотвращения обсуждались выше. Есть несколько общих советов, которые необходимо соблюдать для всех типов усадки.

Заключение

Причины, виды и методы предотвращения усадки бетона рассмотрены выше. Соответствующее соотношение воды и цемента при проектировании смеси имеет решающее значение для снижения вероятности усадки бетона. Примите во внимание, что на бетон будут воздействовать условия окружающей среды, такие как высокая температура и низкая влажность.