В строительстве одной из серьезных проблем является усадка бетона при твердении. С того времени как появился этот прекрасный материал, строители всего мира пытаются уменьшить показатель осаживания цементного состава. Зависит это от целого ряда факторов.
Первоначально усадка железобетона происходит из-за потери воды, с течением времени состав усаживается в виду происходящих в нем физических и химических процессов.
Фото механической заливки бетона.
Существующие виды усадки
Если идти с самого начала то, прежде всего, стоит сказать о контракционном сжатии бетона.
- Данный вид сжатия возникает в процессе замешивания раствора. Гидраты, которые образуются в результате взаимодействия воды с цементом, имеют меньший объем, нежели первоначальный материал.
- Данный вид усадки больше влияет на пористость состава, чем на его объем. Более значительные потери объема происходят при обезвоживании.
Обезвоживание раствора
Обезвоживание или влажная усадка железобетона превышает показатели контракционной в 7 – 12 раз. Специалисты разделяют ее на 2 этапа.
Первый этап условно называют пластическим, второй гидравлическим.
- Процессы пластического осаживания раствора интенсивно проходят в течение 3 – 6 часов после заливки. Вызвано это активной потерей влаги при испарении, большой процент на себя забирает опалубка и основание. Чем меньше в составе воды, тем ниже показатель усаживания. Также изделие с хорошим армированием теряет в объеме меньше.
- После того как раствор схватился, пластическое осаживание плавно переходит в гидравлическое. Происходит оно уже не так быстро и интенсивно, но с учетом объема фундамента может быть намного более опасным. Бетон высыхает неравномерно, в результате чего цементный камень также сжимается неравномерно. Отсюда возникают внутренние напряжения, которые могут привести к трещинам.
Трещина в результате осаживания.
Важно: если заливка ведется при высоких температурах в жарком климате, то из-за недостатка воды возможно образование трещин уже на первом, пластическом этапе осаживания раствора.
- На 1 м заливки, общее осаживание раствора может доходить до 3 – 5 мм. На первый взгляд может показаться, что цифры не значительные, но при пересчете на объемы большой стройки, потери могут быть достаточно серьезными.
Контроль прочности изделия.
Потери в процессе эксплуатации
После полного застывания бетонного раствора, процессы осаживания в нем не останавливаются. Не зря ведь специалисты рекомендуют давать выстоятся фундаменту перед началом строительства.
В зависимости от качества цемента время осаживания фундамента может колебаться от полугода, до 2 лет.
- В результате карбонизации, под влиянием углекислого газа находящегося в атмосфере, а также из-за сезонных перепадов температур, бетонные изделия могут гулять еще до 5 мм.
- Именно по этой причине фундаменты заливаются весной или в первой половине лета, чтобы до морозов бетон как можно лучше высох и его не порвало зимой.
Заливка раствора по желобу.
Методы устранения или уменьшения усадки
Так как же повлиять на это свойство и не допустить разрушения или брака конструкции. Существует ряд методов:
- качественный контроль состава бетонной смеси (наличие плотных заполнителей и уменьшение количества пористых снижают возможность усадки бетона)
- количественный контроль состава (чем больше заполнителей и меньше цементного камня, тем меньше усадка)
- применение цементов алитового типа (влияют на химическое взаимодействие цемента и воды, уменьшая усадку)
Однако по качественному составу заполнителей есть момент, который нужно учесть. В случае если вероятно появление усадочных напряжений, желательно использовать именно пористые заполнители в поддержание целостности цементного камня и во избежание трещин. Сейчас также применяются особые составы цементов, которые при реакции с водой начинают расширяться, тем самым компенсируя уплотнение, уменьшение объёма и сводят усадку к минимуму.
Нюансы усадки в разных условиях
Вибрационные работы
Данный способ является наиболее распространенным и используется уже более 100 лет. Суть его заключается в то, чтобы как можно лучше выдавить излишки воздуха из раствора. В специальной литературе такие действия могут называться уплотнением бетонной массы.
Действовать можно вручную или при помощи технических средств.
- Уплотнение своими руками делается подручными средствами, путем многократного пробивания, штыкования и трамбования общей массы раствора. Он может быть достаточно эффективным, но требует квалификации и значительных трудозатрат.
- При использовании вибромашин квалификация уже не настолько важна, качество работ также многократно увеличивается, единственным существенным минусом здесь считается высокая цена самой вибромашины.
Глубинный вибратор.
На видео в этой статье показана заливка раствора и работа глубинным вибратором.
Важно: коэффициент усадки бетона при вибрировании колеблется от 0,8, до 0,6%. Что позволяет использовать гораздо более сухие смеси и смеси с повышенной жесткостью. Усадка бетона в процентах регламентируется по ГОСТу 24544-81.
- После проведения вибрационной укладки стяжки на больших площадях, чтобы она не потрескалась из-за внутренних напряжений и деформаций, применяется резка железобетона алмазными кругами. Для компенсации напряжений при заливке объемных фундаментов используется алмазное бурение отверстий в бетоне.
На видео в этой статье показан процесс нарезания алмазным кругом усадочных швов.
Использование новых составов
Строительство из пористых блоков.
В настоящее время широко используются новые виды бетонов, это пено- и газобетон.
Производители утверждают, что они вообще не имеют усадки, но специалисты говорят об обратном:
- Любой состав, в котором присутствует цемент, дает определенную усадку. Так усадка дома из газобетона по ГОСТу 25485 должна быть в пределах 0,3 мм. (См. также статью Облицовка газобетона: как сделать.)
- Усадка пенобетона также может колебаться от 0,55, до 3 мм. В зависимости от способа производства блоков. Для частного строительства цифры конечно мизерные и на конечный результат влияют мало, но при строительстве их все же лучше учитывать.
Структура пено- и газобетона.
Текучесть состава
Безусловно, растворы, обладающие повышенной текучестью, значительно облегчают жизнь большинству строителей. Но добавление большого количества воды влечет за собой изменение характеристик бетона далеко не в лучшую сторону.
Поэтому очень важно соблюдать правильность пропорций.
- Для цементосодержащих составов введены параметры, которые определяют способность состава растекаться под действием вибрации. В разных источниках они называются по-разному, подвижность раствора, удобоукрываемость или усадка конуса бетона.
- В документах, как правило, данное значение обозначается литерой «П», после которой следует значение коэффициента, определяемое по пятибалльной шкале. Реже, в старых накладных, встречается название «осадка конуса» и коэффициент колеблется от 10, до 15.
Трещина в фундаменте из-за низкого качества раствора.
- Для большинства традиционных монолитных работ используется раствор с коэффициентом текучести П-1 или П-3. Для изделий с густым армированием, заливки узких проходов или высоких колон, положено брать состав повышенной текучести который маркируется как П-4. Здесь осадка конуса может доходить до 20 см.
- Смесь с осадкой конуса порядка 12 см в современных условиях маркируется как П-2. Для работы с большими, густо заармированными площадями и особенно там, где подразумевается использование бетононасоса, применяется раствор не ниже П-4. Такая смесь еще хороша тем, что для нее не требуется вибрационное уплотнение.
- Разбавлять раствор водой непосредственно в бетономешалке крайне не рекомендуется. Но, несмотря на то, что инструкция запрещает, на просторах нашей необъятной родины в процессе строительства, это делается часто. Смесь в таком случае, конечно застынет, но значительно потеряет в крепости. Так при разбавлении водой цемента марки М300, по факту получаем качество М200 или даже М100.
- В современных условиях усадка конуса бетона может увеличиваться путем добавления синтетических пластификаторов. С такими добавками можно легко довести текучесть состава до характеристик П-4 и даже П-5. Они позволяют вести строительство круглый год, работать как в жаре, так и при минусовых температурах без потери качественных характеристик.
Пластификатор для раствора.
На видео в этой статье показан способ определения текучести состава.
Твердение бетона в зависимости от температуры
Если бетон твердеет все время в воде, то он в конечном счете получается более прочным, чем при твердении на воздухе. В сухой среде через некоторое время после того, как окончится поглощение воды цементом и оставшаяся свободная вода испарится, твердение бетона прекращается. Обычно это происходит через несколько месяцев.
Бетон твердеет постепенно, причем прочность его при благоприятных температуре и влажности непрерывно повышается. В первые 7—14 дней после изготовления прочность бетона (на обыкновенном цементе) нарастает быстро, в дальнейшем же, особенно после 28 дней, это нарастание, как показывают результаты опытов, замедляется.
Твердение бетона при температуре ниже нормальной (ниже 15°) замедляется, а при температуре ниже 0° практически прекращается; наоборот, при повышенной температуре и достаточной влажности (в горячей воде с температурой до 80°, во влажном, паре с температурой 60—80° или в автоклаве при действии насыщенного водяного пара высокого давления и температуры) твердение идет значительно быстрее, чем в нормальных условиях. Это имеет большое практическое значение при бетонных работах зимой и при изготовлении бетонных и железобетонных деталей. Прогревают бетон паром или электрическим током. Кроме ускорения твердения бетона при помощи тепла часто применяют химические средства; в воду при изготовлении бетонной смеси вводят химические ускорители — хлористый кальций или др.
Для расчета состава бетона заданной прочности в любой срок, а также для решения вопроса о возможности распалубки и загрузки сооружений можно применять простую формулу, полученную на основании опытов. Установлено, что прочность бетона при нормальных условиях твердения повышается приблизительно пропорционально логарифму времени:
Rn=R28 • lgn/lg28 где: Rn — прочность бетона (предел прочности при сжатии) в любой срок; R’28 — прочность бетона в возрасте 28 дней;
lgn—десятичный логарифм возраста бетона, выраженного в днях.
Эта формула применима только для обыкновенного портландцемента средних марок и дает удовлетворительные данные, начиная с n=3. Действительная прочность бетона может быть определена только испытанием контрольных образцов, твердеющих в условиях, аналогичных имеющимся в бетонном сооружении, или, еще точнее, испытанием бетона в самом сооружении.
Вывод
Как говорилось ранее усадка бетона при заливке процесс неизбежный. Весь вопрос в том, насколько сильно смесь может осесть. Современная наука уже изобрела пластификаторы, которые сводят эти процессы практически к нулю, такие растворы называют безусадочными.
На западе они применяются повсеместно. У нас, так как цена на них высокая, используются лишь при ремонтных работах и в дорожном строительстве.
Заливка из бетономешалки.
Особенности усадки бетона
Усадка различается по характеру процесса:
- происходит в ходе гидратации
- осуществляется из-за испарения воды из строительной смеси.
Усадка в период до застывания залитой смеси продолжается в течение четырех-шести часов. Это происходит из-за интенсивного испарения влаги из свежего раствора. Размер деформаций при этом составляет примерно три миллиметра на каждый метр толщины заливки. Подобная усадка может ухудшить качество строительной смеси, поэтому её нельзя игнорировать.
