Усадка бетона

Бетон представляет собой популярный материал для строительства различных сооружений и обладает прекрасными характеристиками прочности и стойкости к воздействию внешних неблагоприятных факторов. Существует общепринятое мнение, что бетон дает минимальную усадку, однако со временем она может негативно отразиться на долговечности и нюансах эксплуатации сооружения. Поэтому строителям необходимо принимать в расчет такое распространенное явление как «усадка бетона» во время подготовительных работ. Рассмотрим подробнее особенности усадочных процессов.

Что такое усадка бетона?

Усадка бетона — уменьшение размеров и объема бетонных элементов или конструкций в целом в течение процесса затвердевания бетонной смеси. Это, в основном, является следствием испарения влаги из материала и сопутствующих химических и физических явлений, протекающих в нем. С учетом применения современных технологий, усадка бетона редко превышает 1,5% и считается незначительной, но ее необходимо брать в расчет при разработке проекта строительства, чтобы избежать отслаивания поверхности, появления трещин и других деформаций бетонного монолита.

Стоит отметить, что усадка отдельных элементов бетонного строения может происходить неравномерно. Эта разница создает в монолите внутренние напряжения и растрескивание (в основном в поверхностном слое).

Виды усадки бетона

Процесс усадки бетона может длиться годами, но самая интенсивная фаза приходится на первые три-четыре месяца. Затем замедляется.

По времени действия усадку бетона разделяют на первичную и вторичную:

  • первичная усадка проявляется в первые часы после заливки бетонной смеси на стадии ее застывания и составляет примерно 3 мм/м;
  • вторичная усадка возникает уже после высыхания бетонной смеси, в процессе твердения бетона.

Также существуют и другие виды усадки бетона. Технологически усадочные процессы делятся на:

  • Пластичная (капиллярная, ранняя) усадка бетона. Начинается вскоре после заливки и схватывания бетонной смеси и длится от двух до восьми часов. Возникает вследствие испарения влаги из рабочего раствора под действием факторов окружающей среды (температура, солнце, влажность, ветер и т. п.). Деформация бетона при пластичной усадке варьируется от 0 до 4 мм/м, пропорционально объему испарившейся влаги.
  • Аутогенная усадка бетона. Процесс начинается в «свежем» бетоне в процессе его схватывания, затвердевания и набора прочности и продолжается на протяжении нескольких дней (или нескольких недель). Диапазон деформации бетона при аутогенной усадке небольшой — от 0 до 1 мм/м.
  • Усадка бетона при высыхании. Процесс начинает отсчитываться от момента остановки ухода за бетонным монолитом и продолжается в период от нескольких недель до нескольких лет. С учетом значений относительной влажности окружающей среды деформация бетона при высыхании может составлять от 0 до 5 мм/м.

Сводная таблица усадки бетона

 

Пластическая усадка

Аутогенная усадка

Усадка при высыхании

Время усадки бетона

2-8 часов до начала процесса схватывания бетонной смеси

первые дни и недели от начала процесса схватывания бетонной смеси

с момента прекращения ухода за бетонной конструкцией (недели, месяцы, годы)

Показатель

0-4 мм/м

0-1 мм/м

до 5 мм/м

Причина

потеря влаги свежим бетоном

гидратация цемента, высыхание

высыхание зрелого бетона

Внешние условия, провоцирующие усадку

высокая температура окружающей среды, низкая влажность, солнце, ветер

В/Ц<0,45

показатель относительной влажности воздуха <95%
 

Причины усадки бетона

Усадка бетона представляет собой последствие физико-химических явлений, происходящих в процессе затвердевании бетонной массы. Из них выделяют три основных процесса:

  • Испарение влаги: основная причина усадки. Влага испаряется из капилляров материала, что приводит к их сужению, что, в свою очередь, вызывает уплотнение бетона.
  • Карбонизация — химическая реакция, происходящая под действием влаги и углекислого газа, поглощенных бетоном из внешней среды. В итоге реакции образуется известняк, материал уплотняется, а влага вытесняется.
  • Контракционная усадка (контракционное сжатие) — процесс стягивания свежей бетонной смеси в результате химического взаимодействия воды и минеральных веществ. Образовавшиеся в результате этого контакта гидраты имеют меньший объем, чем исходные вещества и происходит усадка.

Коэффициент усадки бетона

Коэффициент усадки бетона — это изменения объема бетона в процентном соотношении за период набора прочности по отношению к изначальным данным. Рассчитывается с помощью суммирования периодов застывания бетонного раствора и набора прочности.

Допустимые значения коэффициента усадки бетона по ГОСТ 24544–81 и СНИП лежат в диапазоне от 1 до 3%. Оптимальный допустимый коэффициент при применении современных технологий — 1,5%.

При расчете коэффициента усадки бетона обязательно принимают во внимание используемый тип наполнителя — смесь с тяжелым наполнителем меньше усаживается (линейные размеры бетона с тяжелым наполнителем изменяются в два раза меньше легких).

Способы предотвращения усадки бетона

Значительная усадка бетона может вызвать различные деформации бетонной конструкции, приводящие к появлению трещин и способствующие разрушению зданий и сооружений. Полностью избежать усадочного процесса не представляется возможным. Однако современные методы строительства предлагают эффективные меры по минимизации потерь:

  • использовать исключительно высококачественного бетона;
  • осуществлять контроль за соблюдением соответствия пропорций компонентов рабочего раствора нормативам;
  • замес и заливку бетонной смеси производить в оптимальных условиях внешней среды;
  • бетонную смесь обрабатывать вибратором для устранения воздушного излишка;
  • производить усиление бетонной конструкции за счет использования металлического каркаса;
  • сохранять уровень влажности поверхности в оптимальном состоянии (55–70%);
  • использовать специализированные минеральные добавки.

Также рекомендуется отдавать предпочтение алитовому цементу, поскольку он осаживается в меньшей степени (в отличие от алюминатного цемента).