п. 1. Введение
Усадкой бетона называют крайне неприятный естественный процесс, который частные застройщики нередко не берут в расчет, что часто приводит к растрескиванию и впоследствии к полному разрушению сооружения. Уменьшение объема бетонной смеси происходит на разных этапах процесса: гидратация, схватывание, твердение. Как до, так и после набора марочной прочности.
Чтобы заливка смеси была правильной, необходимо учесть коэффициент будущей усадки. По строительным нормам показатель составляет по допустимым нормам не более 3 %.
Крайне актуально при строительстве массивных зданий. Для снижения этого показателя существует ряд технологических приемов.
п. 2. Разновидности усадки бетона
Процесс усадки бетона специалисты классифицируют по 2 основным факторам в качестве базовой причины:
1. Временной. Оценивает усадочные процессы в рамках периодов, когда они появились и протекают: сразу после заливки смеси в опалубку, до фактического набора марочной прочности искусственным камнем, после завершения твердения;
2. Причинный. Тут во главу угла ставят виды усадочных процессов по вызывающим их появление физико-химическим параметрам, которые вызывают изменения объемов элемента из бетона.
Классификация по временному фактору
Во время схватывания и твердения бетона выделяют несколько вариантов усадки:
1. Пластическая. Проявляется 8 часов с момента заливки смеси в опалубку. По истечении данного периода в расчет их не берут. Причина проста: из смеси уходит вода. Она покидает цементное молочко непосредственно через элементы опалубки, испарение в окружающую воздушную среду, основание. Для минимизации необходимо не просто собрать грамотно конструкцию опалубки, но и устроить подушку на базе тощего бетона, обеспечить гидроизоляцию, оптимальные условия гидратации, схватывания и твердения смеси до набора 50-70 % марочной прочности в зависимости от уровня ответственности конструкции. Чем более высоки показатель температуры и ниже влажность воздуха, тем чаще следует производить качественное увлажнение бетонного элемента. Особенно в первые дни с момента заливки в опалубку. Максимально допустимое значение линейной пластической усадки составляет 4 мм на 1 м. Процесс является первичным, его можно пустить вспять, если вовремя принять меры;
2. Аутогенная. Свойственна такая усадка молодому бетону. Он не достиг марочной прочности. В стандартных условиях она достигается за 28 суток. Рядовое линейное изменение на уровне 1 мм на 1 м не учитывают, если речь идет о малоэтажных строительных работах. Оно критично, если речь идет о бетонных конструкциях или элементах с большими размерами и весом. Этот тип усадки является частой причиной появления микротрещин, которые придется устранять, иначе искусственный камень быстро разрушиться;
3. Изменение размеров уже зрелого бетона. Усадка может появиться в течение 3-4 мес. после заливки. Существует и позже, но процесс протекает заметно медленнее и не так критичен. Раньше строительство допускалось проводить только в том случае, если монолитный фундамент выстаивался до года. Сегодня эту неприятную проблему устраняют с помощью подбора типа вяжущего компонента и специализированных присадок, произведенных в заводских условиях. Помогает и рациональное армирование.
Виды усадки по причинам появления
Усадка бетонной конструкции может появляться по вине ряда физико-химических процессов. Они естественным образом протекают в бетоне почти сразу после процедуры заливки:
1. Контракционная. Это то самое «стяжение бетона». Возникает по причине старта процесса химического взаимодействия минеральных компонентов вяжущего с водой. Проявляется в начальный период схватывания и последующего твердения во время бурной реакции гидратации. В результате образуются гидраты. Они обладают меньшим объемом, чем сумма изначальных компонентов смеси. Создает наименьшую опасность для рабочих характеристик готового сооружения или изделия;
2. Влажностная. Твердение бетона сопровождается интенсивным уходом влаги во время схватывания и набора марочной прочности. Водяные пары активно испаряются в окружающую среду;
3. Карбонизационная. Объем готового бетона меняется уже после достижения марочной прочности из-за дальнейшего образования карбонатов.
п. 3. Как определить коэффициент усадки
При проектировании крупногабаритных конструкций необходимо учесть все разновидности усадки. Наиболее интенсивно эти процессы протекают в первые 2-3 недели после заливки в опалубку. Потом происходит значительное замедление. Полное прекращение происходит лишь через 1 – 1,5 года после фактической заливки. Большая часть этих процессов связана с интенсивной потерей влаги бетоном.
Учитывать эти процессы придется, так как они приводят к неприятным негативным последствиям в виде образования трещин по причине разнообразных деформаций. Постепенно, если проблему вовремя не устранить, происходит полная утрата эксплуатационных характеристик сооружений и построек.
Инженеры-строители на стадии проектирования делают все необходимые технические расчеты. Современные материалы и технологии позволяют снизить показатель усадки до 0,97-1. Данному показателю соответствует линейное изменение размеров элемента из бетона на 0,2-0,4 мм/м.
Нормативная документация, применяемая при прогнозировании усадочных процессов в каждой стране, может существенно различаться. Берите только местные актуальные технические документы и нормы для расчетов, чтобы не нарушить требований к бетонным работам в вашем регионе.
п. 4. Факторы влияния на показатель усадки бетона. Как снизить его уровень
На параметр оказывает влияние ряд факторов:
1. Марка и минералогический состав связующего компонента, процентное содержание в составе смеси. Если долю цемента повысить в единичном объеме, то коэффициент усадки также возрастает. Наименьшую усадку дает портландцемента, если сравнивать его с высокоактивным и глиноземным сортами;
2. Какие типы заполнителя были выбраны. Чем меньшую фракцию они имеют, тем выше коэффициент усадки. Тяжелые заполнители дают минимальный уровень усадки, чем на легких. Значение линейного изменения размеров для бетонов на легких вариантах заполнителей составляет 0,4-0,9 мм/м, на тяжелых – до 0,5 мм/м.
3. Соотношение воды и цемента в смеси. Чем меньше жидкости, тем меньше усадка;
4. Качество проведенного армирования. Жесткий каркас из рифленой стальной арматуры ощутимо снижает процессы усадки;
5. Относительная влажность окружающей воздушной среды. Чем меньше влаги, тем больше усадка;
6. Добавки, которые ускоряют твердение бетона, вызывают прирост показателя усадки;
7. Пропаривание пока что недостаточно хорошо изучено в плане их влияния на процессы усадки. По ряду данных оно снижает ее в 1,5 раза.
п. 5. Как можно устранить или снизить усадочные процессы в бетонной конструкции
Для снижения усадочных процессов в бетонных конструкциях и предотвращения негативных последствий из-за их наступления существует ряд действенных мер:
1. Состав смеси для каждого конкретного проекта должен быть оптимальным: номенклатура компонентов, их объем, соотношение воды и цемента, процентного содержания заполнителей и вяжущего компонента;
2. Выбор в пользу алитовых цементов. Они гарантируют меньший уровень усадки по сравнению с алюминатными разновидностями;
3. Строгое соблюдение температурно-влажностных условий для оптимального протекания процесса твердения смеси;
4. Грамотное вибрирование после заливки смеси в опалубку или форму в целях избавления от избыточного воздуха внутри смеси;
5. Применение цементов с расширяющимися свойствами;
6. Введение специальных присадок и добавок для уменьшения усадки. Например, пластификаторы. Они вступают в реакцию с жидкостью внутри смеси, расширяются и максимально равномерно распределяют возникающие напряжения внутри бетонной конструкции.
