Бетон, по-другому называют искусственным камнем, а железобетон давно стал синонимом прочности и твердости. Но даже такой незыблемый материал дает усадку – она возникает, в основном, в начальном периоде застывания бетона, в первые часы после заливки монолита. Какой бывает усадка, в результате чего происходит, и как влияет на прочность.
Результат неправильной работы по предотвращению усадки
Что вызывает усадку бетона
Сразу после смешивания всех ингредиентов, входящих в состав бетонной смеси, в ней начинают происходить физико-химические изменения, вызывающие ее затвердевание. На этом этапе усадка имеет самые значительные размеры. Существует три процесса, вызывающих это явление:
- высыхание смеси;
- карбонизация;
- гидратация.
Вода, находящаяся в смеси, постепенно проникает в глубинные слои зернистой основы цемента, вызывая образование гидросиликатов. Процесс длится долго, несколько недель, итогом чего становится появление трещин, понижающих прочность бетона.
Карбонизацией называется химическая реакция, в результате которой образуется гидрокарбонат кальция, или просто известняк. В результате вода вытесняется, материал уплотняется, происходит воздушная усадка бетона.
Гидратация происходит в свежем замесе, приводит к образованию гидрогеля, на основании чего объем смеси стягивается.
Уменьшение габаритных размеров может длиться до 1,5 лет, и это необходимо учитывать еще на стадии проектирования стройки. Для стабилизации смеси применяется армирование, добавление антиусадочных добавок, заливка монолита под давлением.
Армирование монолита
Коэффициент усадки бетона
Параметр устанавливает процентное выражение снижения первоначального объема или линейных размеров конструкции за время набора марочной прочности. Допустимые границы усадки регулирует нормативный документ – ГОСТ 24544-2020, который устанавливает предельную усадку в 3%, а среднюю – в 1,5%.
Параметр определяется по сумме периодов затвердевания массы и набора ею прочности. В результате, складываются значения усадки:
- пластическая – при заливке, достигает 4 мм/м;
- в первую неделю сушки – до 1 мм/м;
- готовый бетон – за год «садится» до 5мм/м.
Линейные габариты при складывании, с последующим переводом в объемные, устанавливаются для различных марок бетона.
При планировании работ, расчет необходимого количества смеси ведут c учетом коэффициента усадки.
Линейная усадка изделий на основе цемента по времени
Способы снижения усадки
Предупреждение быстрого высыхания поверхностного слоя бетона – это только один из способов снижения усадки. Если температура окружающей среды не превышает 20-25 градусов Цельсия, а влажность составляет 90%, то бетон застынет без образования трещин. При более жаркой и сухой погоде, поверхность закрывают от солнца и периодически смачивают. Самым распространенным способом защиты бетона от усадочных трещин является засыпка поверхности монолита каким-либо влаговпитывающим материалом. Чаще всего используются древесные опилки или самая мелкая стружка. Отходом деревообработки засыпают поверхность сразу после поверхностного схватывания, и в течение всего времени набора рабочей прочности, поливают водой. Неплохо проявил себя сельскохозяйственный материал «агрил» — он не пропускает жар от солнечных лучей, но позволяет воде спокойно испаряться, и легко «пропускает» через себя дождь.
Применять «литые» полимерные материалы типа полиэтиленовой пленки, специалисты не советуют – они не защитят от прямых солнечных лучей, и не дадут бетону сохнуть.
Закрытый от солнца монолит
К другим способам снижения усадки относят:
- применение расширяющихся цементов – типы ОБТЦ, БТЦ;
- армирование;
- введение антиусадочных добавок – пластификаторов, пористых наполнителей и др;
- понижение доли цемента;
- снижение объема песка;
- изменение водоцементного отношения – уменьшение количества воды;
- уплотнение смеси вибрацией.
Применением всех перечисленных мер поодиночке или единовременно всех, может свести усадку к минимуму, но полностью избавиться от неё невозможно. Это необходимо учитывать при проектировании.
Применение виброрейки при укладке бетона
Расчет усадки замешанной бетонной массы
Все вычисления проводят в лабораториях с использованием свежезамешанного состава. Основными способами определения параметра являются, усадка смеси из конуса и её растекаемость при уплотнении вибратором. Конус – металлическая емкость в виде соответствующей усеченной геометрической фигуры, вместимостью 6 литров и высотой 300 мм. Емкость заполняют свежим бетоном, переворачивают на жесткую основу или вибростол, снимают конус, и замечают величину растекания бетона.
Сформированная смесь и снятый конус
Параметр обозначают литерой «П» и однозначными цифрами от 1 до 5. Чем быстрее смесь из конуса теряет правильность геометрических размеров, тем выше содержание воды в ней.
Если для работы требуются смеси типов П1, П2 и П3, то это показатель жесткого бетона с быстрым схватыванием. Такие составы готовят на месте работ. Для перевозки бетоновозами используются только типы П4 и П5.
Градация бетонных смесей с указанием линейной усадки в см в нижней строке
Усадочные швы в плитах
Чтобы максимально защититься от нежелательных усадочных процессов, в бетонных монолитах большой площади выполняют усадочные швы. Это узкие зазоры, специально нарезанные в плите по методике, учитывающей усадку бетона. Расстояние между соседними швами рассчитывают из температурных условий места работ, марки бетона и других факторов, влияющих на размеры усадки.
Для помещений, расстояние между швами принимается, как правило, в 6 метров, на открытом воздухе до 3 м, тротуары и дорожки – 3,6 м. Шов пилят таким образом, чтобы он прорезал монолит на 1/3 или ¼ его толщины.
Нарезанные усадочные швы, для защиты от замусорения, заполняют любым пластичным составом – битум, силикон, и другие.
Влияние на прочность
Параметр, в ответственных условиях и значительных объемах работ, прямо влияет на прочность бетонных монолитов. Появление усадочных трещин позволяет атмосферной влаге проникнуть в «тело» конструкций, при низких температурах она замерзнет и разорвет бетон. Если в больших монолитах не нарезать усадочные швы, то может произойти все – от появления неприятных поверхностных трещин, до «вспучивания» наиболее слабых мест.
Особое внимание при борьбе с усадкой необходимо обратить на те меры, которые прямо влияют на прочность бетона. Например, параметр снижает уменьшение доли цемента, однако, этот процесс необходимо тщательно просчитывать, чтобы в погоне за малой усадкой не потерять марку прочности бетона.
Вывод
В заключение стоит отметить, что введение в состав бетонной смеси современных пластификаторов и других активных добавок, сведет усадку бетона к пренебрегаемым значениям. При строительстве особо ответственных сооружений, учитывать усадку бетона необходимо без всяких оговорок. В бытовом частном строительстве, даже без применения добавок, усадка бетона особого значения не имеет.
Вариант усадки бетона с помощью вибратора можно посмотреть здесь:
