Коэффициент усадки бетона: значение показателя, увеличение

Бетоном называют строительную смесь из цемента, инертных материалов и воды. Застывая, масса превращается в камень. Твердение происходит за счет внутренних процессов кристаллизации и испарения воды.

В результате меняется объем монолита, а также требуется учитывать коэффициент усадки бетона. Величина зависит от марки цемента, текучести теста и способа уплотнения.

Факторы, вызывающие усадку бетона

В процессе твердения бетонной массы в ней происходят физико-химические процессы, меняющие структуру. Усадка – следствие этих изменений. Она продолжается во время и после затвердения бетона, что необходимо учитывать, создавая конструкции.

Виды процессов, приводящих к усадке бетона при высыхании:

• удаление влаги;
• карбонизация;
• контракционная усадка.

Установлено, у цемента зернистая основа и вода проникает вглубь постепенно, образуя гидросиликаты. Для гидратации требуется длительный период, исчисляемый неделями. В это время вода из поверхностного слоя испаряется, и появляются усадочные трещины, снижающие прочность бетона. Испарение влаги из внутренних слоев происходит, если капилляры между зернами меньше 0,1 мкм.

Контракционная усадка – стягивание массы, в результате гидратации. Происходит в свежем бетоне, за счет образования годрогеля кальция.

Карбонизация – химическая реакция Ca(OH)2 + CO2 = Ca CO3 + H2O. В результате получается известняк, а вода вытесняется по капиллярам. Материал уплотняется, что приводит к воздушной усадке бетона.

Уменьшение линейных размеров продолжается до полутора лет, что следует учитывать при строительстве. Чтобы стабилизировать процесс, уменьшить время усадки бетона, массу армируют, увеличивая прочностные качества монолита. Одновременно используется смесь с присадками, заливка массы под давлением с вибрацией для сведения усадки до ничтожного.

Нужно ли выдерживать фундамент год и больше

Из уст любителей довольно часто можно услышать мнение, что для полноценного набора прочности бетона фундамент нужно выдерживать на протяжении минимум одного года, при этом он обязательно должен простоять зиму и перенести воздействие минусовых температур.

На практике такое мнение ничем не обосновано — ни в одном нормативном документе не указана целесообразность столь долгого выдерживания фундамента. Мы не знаем ни одного крупного строительного проекта, при реализации которого инженеры придерживались бы данной технологии.

При таком подходе можно приобрести гораздо больше проблем, чем преимуществ:

• во-первых — котлован без обратной отсыпки будет замокать, что приведет к ухудшению несущих характеристик почвы и необходимости последующих работ по ее уплотнению;
• во-вторых — фундамент, не испытывающий нагрузок от веса строения, не сможет сопротивляться выталкивающему воздействию грунта в результате морозного пучения, он, с большой вероятностью, деформируется либо просто выпрет наружу.

Рис. 1.6: Последствия выдержки фундамента в холоднее время года

Коэффициент усадки бетона

Показатель определяет, на сколько процентов снижен первоначальный объем или линейность конструкции за период, отведенный на набор прочности. Допустимая усадка бетона по ГОСТу 24544-81 до 3 %, средняя около 1,5 %.

Показатель определяют, суммируя периоды застывания массы и набора прочности.

• Пластическая усадка бетона при заливке, 4 мм/м
• Аутогенная усадка – первая неделя, «молодой» бетон садится на 1 мм/м.
• Бетон дает усадку в течение года до 5мм/м.

Линейные размеры при суммировании и переводе в объемные устанавливаются для разных марок бетона. На основании испытаний регламентируется коэффициент усадки бетона в ГОСТ.

Расчет потребности смеси с учетом усадки бетона ведут по формуле V=H*S*K, где:

• V – объем изделия,
• S – площадь поверхности,
• Кус –коэффициент усадки бетона.

Принято коэффициент принимать 1,1. Это означает, расход раствора бетона на 10 % больше чем объем готового изделия, с учетом потерь и усадки.

Усадка бетона при обезвоживании раствора. Потери в процессе эксплуатации

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.

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.

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.

Page 2

Немногие из нас знают, что представляют собой рабочие швы бетонирования. Или для чего нужны швы сжатия и расширения в бетоне и есть ли какие-то правила относительно их устройства в разных случаях. Давайте попробуем разобраться в данном вопросе.

Один из видов швов делит монолит на участки с четко очерченными границами.

Рабочие швы

Определение

Рабочим (холодным, строительным) называется шов между схватившимся и новым бетоном внутри монолитной конструкции.

Обратите внимание: холодный шов — явление негативное, поскольку снижает итоговую прочность монолита. Идеальный случай — когда весь объем опалубки заполняется в один прием. Однако в силу технологических, финансовых или организационных причин это не всегда возможно.

Компромиссное решение, позволяющее избежать падения прочности — послойное заполнение опалубки, при котором новый слой выкладывается до схватывания старого.

Правила устройства

Что делать, если бетонирование все-таки приходится выполнять со значительными перерывами? Как сделать максимально прочными, к примеру, рабочие швы при бетонировании фундамента?

По СНиПу за номером 3.03.01-87 в этом случае стоит придерживаться ряда несложных правил.

• Первое и основное: если бетон успел схватиться, дальнейшие работы по бетонированию выполняются лишь при достижении им прочности не менее 1,5 МПа (150 кгс/см2).
• Поверхность старого бетона перед возобновлением работ обязательно очищается от цементных пленок. Эта работа может быть выполнена как своими руками (металлической щеткой или ручным инструментом), так и с использованием пескоструйной техники.
• Для лучшего сцепления настоятельно рекомендуется использовать грунты, клеи или битум.

С фундаментом разобрались. Есть ли какие-то тонкости в устройстве швов более сложных нагруженных конструкций?

Конструкция	Требования
Колонны	Шов располагается на уровне низа прогона, балок или верха фундамента.
Балки, залитые заодно с перекрытием	Шов на 2 — 3 сантиметра ниже нижней поверхности плиты перекрытия.
Плиты любого типа (включая перекрытия)	Шов параллелен меньшему из сечений плиты.

Рабочие швы расположатся на уровне низа несущих балок.

Компенсационные

Компенсационные швы в бетоне, как несложно догадаться по их названию, предназначены для компенсации теплового расширения и прочих воздействий, способных привести к появлению трещин. Они полностью рассекают бетонную конструкцию (включая армирование), фактически разделяя ее на несколько независимых монолитов.

Они необходимы:

• При длине монолитной конструкции свыше 50 метров.

Любопытно: законодателем в области максимального размера монолита является Британская Энциклопедия бетонщика. Однако на Британских островах климат куда теплее российского, а, значит, и меньше максимальное тепловое расширение. С учетом этого будет куда более разумным придерживаться как минимум вдвое меньших размеров.

• По периметру монолитного пола (цель — не дать усадке стен и фундамента вызвать растрескивание его поверхности).
• Вокруг колонн, опирающихся на подсыпку или уплотненный грунт.

На фото хорошо виден шов вокруг опорного элемента металлоконструкции.

И в этом случае, разумеется, есть несколько правил.

• Термошвы в бетоне должны иметь ширину не менее 6 миллиметров. Инструкция связана с температурным расширением материала: при меньшей ширине ее может банально не хватить при нагреве.
• Вокруг колонн опоясывающие их швы могут быть как квадратными, так и круглыми. Квадратный разворачивается относительно колонны на 45 градусов (таким образом, чтобы напротив угла колонны он был прямым).

На первых двух рисунках колонны изолированы правильно. На третьем изоляция колонны от стяжки не выполнена. Цена ошибки — трещины в монолите.

• Получившиеся полости обязательно заполняются герметиком или каким-либо другим изоляционным материалом. Скопление воды, грязи и микроорганизмов приведет к ускоренному разрушению бетона.

Усадочные

Усадочные швы в бетонных полах призваны компенсировать неравномерность высыхания стяжки после ее заливки. Дело в том, что толстый слой бетона сохнет не сразу по всей толщине; верхний слой дает более сильную усадку, в результате чего стяжка пытается деформироваться. Благодаря принудительному делению поверхности на сравнительно небольшие по площади элементы трещины либо не образуются вовсе, либо образуются по уже намеченным линиям (читайте также статью «Армированный бетон: особенности изготовления»).

Правила?

Они есть и здесь:

• Карта (фрагмент стяжки, ограниченный усадочными швами) делается квадратной или прямоугольной, с соотношением сторон не более чем 1:1,5.
• Линии должны быть прямыми, без изгибов и ветвления. В противном случае есть вероятность получить трещину в произвольном месте, а не по размеченной линии.
• Для внутренних помещений максимальный размер сектора, ограниченного швами, составляет 6х6 метров. Бетонный двор с куда большей дельтой температур и, соответственно, большими колебаниями линейных размеров делится на сектора не более чем 3х3 метра. Бетонная дорожка делится продольным швом при ширине от 3,6 м.

Бетонная площадка поделена на квадратные участки.

• Г-образные участки пола рассекаются на квадраты и/или прямоугольники.
• Глубина швов должна составлять 1/4 — 1/3 от толщины стяжки.

Технология

Мы разобрались с технологией устройства рабочих швов, но не затронули способы выполнения компенсационных и усадочных.

Собственно, метода всего два.

Принцип	Описание
Закладка	При заливке стяжки или монолита он делится на сектора заложенными досками, рейками, пластиковой вагонкой или отрезками стекла. После схватывания бетона разделяющие его элементы смогут быть удалены или оставлены — все зависит от их материала.
Резка	Бетон прорезается на нужную глубину обычной болгаркой с абразивным кругом. Впрочем, резка железобетона алмазными кругами куда удобнее — уже хотя бы потому, что для прохождения арматуры не нужно менять круг.

Полезно: при необходимости сделать отверстие под коммуникации столь же удобным и практичным будет алмазное бурение отверстий в бетоне. Алмазная коронка не требует использования ударного режима; в результате края отверстия остаются идеальными.

Нарезка усадочных швов алмазной пилой.

Заключение

Надеемся, что предложенная информация будет полезной читателю при ремонте или строительстве (см.также статью «Цветной бетон – все, что нужно знать о данной группе материалов»).

Видео в этой статье традиционно содержит дополнительные тематические материалы. Успехов!

masterabetona.ru

Способы снижения усадки

Предупредить быстрое высыхание верхнего слоя бетона можно периодическим смачиванием поверхности. При температуре 20-30 градусов и влажности воздуха 90 % поверхность застывает без образования трещин. Для этого требуется увлажнение поверхности или подогрев плиты в паровой среде.

Нормы усадки бетона уменьшаются, если использовать в замесе:

• расширяющиеся цементы;
• добавки в бетон, компенсирующие усадку;
• снизить содержание цемента;
• снизить содержание песка.

Замес должен быть пластичным, но содержать минимальное количество воды. Для этого используют специальные добавки и расширяющиеся портландцементы марок ОБТЦ, БТЦ.

Усадку бетона при твердении можно уменьшить введением пластификаторов, добавкой извести, солей алюминия, арматурой, но полностью исключить невозможно. Введение пористых наполнителей уменьшает показатель в 2,5 раза. Формовка с использованием уплотнения вибрацией снижает величину усадки бетона на 0,6-0 8 %.

Профилактические мероприятия

Во избежание получения некачественного бетона и высокого коэффициента усадки требуется соблюдать несколько важных правил:

Изменение коэффициента поперечных деформаций бетона при испытании на внецентренное сжатие.

• не использовать для строительства жилых зданий бетон низкой марки;
• использовать металлический каркас с целью укрепления бетона;
• производить замес в оптимальных условиях;
• соблюдать пропорции в процессе приготовления рабочего раствора;
• осуществлять обработку смеси вибратором;
• обеспечивать необходимую влажность поверхности материала.

Особое внимание необходимо уделить специально вносимым добавкам. Если оценивать важность всех компонентов бетона, то наибольшую роль для получения нужного коэффициента усадки играет вода и наполнители. Нередко при проведении сложных и объемных строительных работ используется бетон на основе специальных добавок. Иначе такие смеси называются с компенсированной усадкой. Добавки, которые вносят в раствор, способствуют его расширению, в результате чего снижается рассматриваемый коэффициент и уменьшается риск образования трещин.

Вернуться к оглавлению

Как рассчитать усадку бетона в замесе

Лабораторные исследования позволяют определить текучесть массы и ее усадку. Основными методами является осаждение бетона в конусе и испытание стандартного куба после затвердевания. Текучесть бетона – способность состава растекаться при уплотнении вибратором, заполняя пустоты.

Показатель стандартный, обозначается буквой «П» и литерой 1,…5. Чем больше коэффициент текучести, тем больше в замесе воды. Для монолитной заливки используют смеси П1, П2, П3. их готовят по месту, бетон жесткий, быстро схватывающийся. В бетоновозе доставляют только П4 и П5.

Определение «П» выполняется емкостью в виде усеченного конуса объемом 6 л и высотой 30 см. Определяется, на сколько см опустился бетон, после того, как с него сняли конус.

Таблица текучести по усадке конуса

Показатель «Подвижность»	Усадка пробы, мм
П1 -малоподвижный	10-50
П2- малоподвижный	50-100
П3 – бетон общего назначения	100-150
П4- высокоподвижный	150-200
П5- высокоподвижный	>200

Исследование куба – монолита служит для более глубоких исследований с точными замерами усадки. Но чем большее число П, нем усадка больше, это закономерность. По усадке бетона в конусе можно судить, насколько осядет масса при заливке фундамента, рассчитать необходимый объем раствора.

Усадочные швы в монолите

Заливая монолитную плиту или ленту, необходимо выполнить усадочные швы. Небольшие зазоры, нарезанные в теле плиты, позволяют создать условия для равномерной усадки, без разрыва монолита. Линии разрыва наносят по правилам, подтвержденным расчетом усадки бетона.

Карта стяжки составляется из квадратов или прямоугольников с соотношением сторон 1:1,5. Линии должны быть без изгибов. Расстояние для нарезки выбирают, исходя из допустимых температурных изменений.

В помещении создают швы через 6 метров, на открытой площадке не более чем 3*3 м. Для дорожек достаточно расстояния 3,6 м. Шов не прорезает всю толщу монолита, он составляет 1/3 или 1/4 от толщины стяжки.

Если монолит представляет мощный фундамент, то используется бурение сверлом с алмазной насадкой, не разрушающее стенки, прорезающее бетон, как нож масло.

Нормативы созревания бетона

Как только цемент вступает в контакт с водой, начинается реакция образования гидрогеля – связующего вещества. Период пластической усадки длится 8 часов, начиная от замеса. Поэтому жесткую смесь укладывают тотчас, а для доставки на расстояние изготавливают высокоподвижные составы.

В течение 7 дней, завершается гидратация в бетонной массе, и формируются кристаллы известняка. Набирается 70 % прочности.Через 28 дней раствор бетона должен превратиться в монолит, на 100 % отвечать требованиям по прочности.

Источник: furnilux.ru