0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое усадка цемента

Для наглядного примера мы сразу же рассмотрим реальную схему процесса твердения цемента, который был затворен оптимальным количеством воды.

Рисунок 1: схема структуры цемента в процессе твердения.

На данной смехе обозначены области с пометкой «Ц», которая обозначает зоны с частицами клинкера, которые в том самый момент уменьшились в объеме, начальный объем данных частиц на рисунке показан тонкой линией за пределами многоугольника.

Области данных частиц окружены слоем чистой воды, в которой отсутствуют растворимые соли. И далее, в процессе растворения клинкерных солей, в данный слой воды выбрасываются гидратированные молекулы и ионы этих солей, которые впоследствии оседают на кристаллических новообразований цементного камня.

Кристаллические новообразования цементного камня, продолжают расти до тех пор, пока на них оседают ионы клинкера, поэтому те кристаллы, которые расположены дальше от зоны «Ц», в скором времени перестают расти из-за недостатков этих ионов.

Данные кристаллы образуют верхний слой цементного камня, который выполняет роль защитного покрытия, внутри которого зерна клинкера продолжают гидратироваться. Поверхность данного покрытия как бы разрезана очень тонкими капиллярными каналами.

Вода, которая связывает кристаллы между собой, так же способствует высокоинтенсивному капиллярному сжатию частиц. И из-за того, что многие кристаллы имеют малый размер, данное сжатие достаточно велико. И это сжатие может увеличиться еще больше под действием осмотического давления диффузной зоны, которая образуется вокруг зерен клинкера.

Причины возникновения усадки и методы её определения

Так как бетонный раствор имеет в своем составе некие пустоты в виде частиц растворимой в нём воды, при высыхании смеси и испарении воды на воздухе образуются пустоты, в которые распределяется раствор под действием собственной массы (то есть происходит самоуплотнение). В результате мы получаем осевший бетон. Но причиной усадки может являться не только вода в составе. Каппилярные силы в структуре цемента также могут повлиять. Когда жидкость испаряется из каппиляров материала, они сужаются, уплотняя при этом структуру бетона. Обобщая эти причины, можно утверждать, что влага – это основной компонент эффекта усадки и при измерении последнего важно учитывать именно водные показатели. Так, все измерения должны быть в диапазоне допустимой влажности 50-60%. Заметим, что присутствие в бетонной смеси аллюминатов также влияет на усадку.

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.

Какие факторы влияют на усадку бетона

Усадка, линейные изменения бетонной конструкции происходят и зависят от:

  1. Типа, состава и марки цемента, а также доли его в составе. К примеру, меньшую усадку дает портландцемент, и наоборот, повышает усадочные изменения и деформации высокоактивный или глиноземный цемент.
  2. Видов заполнителей, их процента в смеси — чем больше заполнителей, тем меньше происходит сжатие.
  3. Объема воды в составе по сравнению с цементом — большая усадка будет проявляться при жидком растворе.
  4. Добавления в бетон специальных смесей, которые позволяют работать в экстремальных условиях или менять еще какие-то характеристики бетонного раствора, увеличивает сжатие.
  5. Наличия, типа арматуры и количества. Сжатие бетона меньше выражено при наличии армирующего каркаса.
  6. 5. Влажности воздуха: если влажность будет ниже 55 %, материал начнет прессоваться и значительно уменьшится в объеме.
  7. Несоблюдения технологий приготовления и использования раствора: увеличивают усадочные дефекты.

Усадка при обезвоживании раствора: потери в процессе эксплуатации

Одна из главных проблем, связанных с усадкой бетона – усадка при твердении: сначала процесс запускается потерей воды, потом состав садится из-за физических процессов, химической реакции в поверхностных слоях бетона.

Существующие виды

Сначала стоит упомянуть контракционное сжатие бетона, которое имеет место при приготовлении раствора. Образующиеся при взаимодействии цемента и воды гидраты обладают меньшим объемом в сравнении с первоначальным материалом. Такая усадка влияет на пористость бетона, потеря объема небольшая.

Более серьезно обезвоживание раствора, которое может быть двух типов: пластический и гидравлический. Пластическая усадка проходит в первые 3-6 часов после выполнения заливки из-за быстрой потери воды составом. Чем меньший объем воды в растворе, тем меньше он деформируется. Меньше в объеме теряют и правильно армированные конструкции.

После схватывания раствора осаживание постепенно переходит в гидравлическую фазу: проходит менее активно, медленно, менее опасно для конструкции. Бетон сохнет и сжимается неравномерно, могут появляться внутренние напряжения. Нужно помнить, что если заливка бетона осуществляется при высоких значениях температуры воздуха, то недостаток воды спровоцирует трещины даже на первом этапе, а второй пройдет более интенсивно.

Когда бетон полностью застыл и набрал прочность, в нем все равно происходят процессы осаживания. Современные строительные материалы модифицируют разными добавками, но все равно часто фундаменту позволяют выстояться какой-то срок. Многое зависит от качества цемента – в некоторых случаях бетон осаживаться может до двух лет. Карбонизация в условиях сезонных скачков температур также может дать около 5 миллиметров усадки.

Ввиду всех вышеперечисленных факторов, фундамент лучше всего заливать весной или ранним летом, чтобы у бетона было время высохнуть, набрать прочность и зимой его не порвало деформациями.

Нюансы усадки в разных условиях

  • Использование специальной вибротехники позволяет сразу убирать воздух с еще незастывшего раствора, уменьшая будущую усадку. Процесс выполняют с использованием специальной техники или самостоятельно (трамбуя, пробивая, стаптывая, протыкая штыком смесь).
  • Многие современные составы предполагают использование технологий, которые призваны уменьшить усадку. И хоть полностью устранить явление не удастся, нивелировать его влияние на конструкцию можно. Так, пенобетон, газобетон дают минимальные значения усадки, особенно при условии выполнения армирования.
  • Считается, что меньше подвержены усадке плывучие составы, но более жидкие смеси часто демонстрируют ухудшение других свойств.
  • Усадка вырастает из-за добавления в бетон специальных смесей, позволяющих работать при морозе, менять еще какие-то характеристики.
  • Многое зависит от влажности поверхности – оптимальным показателем считается 55-70%: если влажность ниже, коэффициент усадки увеличится, материал начнет прессоваться.
  • Чем меньше масса раствора, тем ниже коэффициент усадки.

Вывод

Если не принимать в расчет усадку, то в процессе эксплуатации здания это может привести к серьезным проблемам. Усадка тем больше, чем крупнее объект, увеличивается при отсутствии армирования, введении пластификаторов, выполнении работ в экстремальных условиях, несоблюдении технологии приготовления и использования раствора.

Рабочие швы

Рабочими называются швы между бетоном, который уже схватился и тем, что только что залит в пределах одного монолита. Холодный шов не приветствуется в строительстве, так как ухудшает прочность монолита, поэтому обычно опалубку стараются залить в один прием. Если же такой возможности нет – опалубку заполняют слоями, накладывая следующий до схватывания предыдущего.

Если же бетонирование выполняют с заметными паузами, следуют некоторым правилам: на схватившийся бетон следующие слоя кладут лишь по достижении им прочности минимум 150 кгс/см, старую поверхность чистят от цементных пленок щеткой или инструментом, пескоструем. Также для обеспечения лучшего сцепления используют битум, разные типы клея, грунта.

Если речь идет о колоннах, расположение усадочного шва должно быть на уровне низа прогона, верха фундамента, балок. Когда заливаются балки, шов делают на несколько сантиметров ниже поверхности плиты перекрытия, в обычных плитах шов должен быть параллельным меньшему из сечений плиты.

Компенсационные

Компенсационные швы выполняют для компенсирования теплового расширения и иных воздействий, становящихся причиной появления трещин. Такие швы рассекают конструкцию, деля ее на несколько отдельных монолитов.

Компенсационные швы нужны в таких случаях:

  • Длина монолита составляет больше 50 метров (но в условиях сурового климата советуют вместо 50 принимать 25 метров)
  • По периметру большого монолитного пола (чтобы избежать напряжений и трещин из-за усадки фундамента и стен)
  • Вокруг колонн, которые стоят на уплотненном грунте или подсыпке

Требования к швам: толщина минимум 6 миллиметров, вокруг колонн можно делать квадратные (развернув на 45 градусов) или круглые швы, полости заполняют герметиком либо изоляционным материалом, чтобы избежать попадания туда грязи, влаги, микроорганизмов.

Усадочные

Задача усадочного шва – компенсировать неоднородность высыхания стяжки после заливки. Толстые слои бетона обычно сохнут неоднородно: сверху усадка больше, внутри меньше и это может деформировать основание. Но принудительное деление поверхности на площади исключит возможность появления трещин.

Основные правила выполнения:

  • Фрагмент стяжки внутри швов выполняется прямоугольным либо квадратным, соотношение сторон должно быть максимум 1:1.5
  • Только прямые линии, без изгибов
  • Внутри помещения максимальный размер фрагмента между швами составляет 6х6 метров, на улице – 3х3. Бетонные дорожки делят продольным швом, если их ширина превышает 3.6 метра
  • Г-образные участки делят на прямоугольники или квадраты
  • Швы выполняют глубиной четверти/трети толщины стяжки

Технология

Компенсационные и усадочные швы выполняют так: в процессе заливки монолит делят рейками, досками, пластиковой вагонкой или кусками стекла на сектора, после схватывания элементы удаляют, бетон прорезают болгаркой с алмазным кругом.

Основные виды

В зависимости от времени усадка бетона происходит:

  • до застывания смеси;
  • параллельно со схваткой;
  • после затвердения работы.

По факту причин возникновения усадку подразделяют на:

  • происходящую в результате гидратации, когда внутри цементного камня возникает химическая реакция между исходными составляющими;
  • проявляющуюся посредством физического, а также физико-химического воздействия, которые способствуют испарению влаги в процессе сушки строительной смеси.

До застывания раствора усадка осуществляется за первые 4-6 часов после заливания смеси. Данный процесс происходит, если влага способна быстро улетучиться из свежезалитой смеси. Толщина деформирования составляет около 3 мм на 1 м, и соответствует объему испарившейся влаги. Такого рода оседание нельзя допускать, потому как такой процесс приведет к перемене качеств бетонной строительной смеси в худшую сторону.

Когда не происходит никаких изменений в погодных условиях, бетон оседает довольно долго.

Причины образования

Усадка бетона возникает при испарении воды из капилляров с диаметром менее 200 нанометров.

Усадка возникает не только вследствие испарения воды из состава. Кроме того, в данном процессе немалую роль играет действие капиллярных сил в структуре цемента. При испарении воды из капилляров с диаметром менее 200 нанометров происходит их сужение. Это приводит к последствиям, одним из которых является уплотнение материала, что и вызовет процесс. Следовательно, можно отметить, что в качестве причины возникновения данного процесса влага играет ключевую роль.

Но все же она определяется не только внешними условиями, но и особенностями цемента, применяемого в процессе замешивания. Усыхание при твердении является максимальным, если присутствует материал, который имеет высокий процент алюминатов. Для снижения данного параметра необходимо использовать цементы алитового типа. Они за счет образования гидрооксида кальция обладают незначительно выраженной усадкой в количественном плане. Как уже упоминалось выше, основной причиной уменьшения размеров является химическое взаимодействие между водой и цементом. Значит, чем больше данных компонентов будет в составе, тем серьезнее образуется усадка. Таким образом, при строительстве с использованием высоких марок данное явление должно особенно учитываться.

При рассмотрении сроков деформаций можно сделать вывод, что их подавляющая часть происходит в течение первых 3-4 месяцев. За первые несколько лет линейное уменьшение размеров конструкций составляет в среднем 2 мм на 1 м. Затем данный процесс в несколько раз снижается. Это связано с особенностями состава.
Усадка зависит еще и от модуля упругости, определяющегося большим количеством факторов. К ним можно отнести вид вяжущегося вещества, тип заполнителя и пропорции между ними. Меньшую дают тяжелые типы в отличие от их легких аналогов. Причиной является пористость заполнителя, который применяется для создания основы смеси. Около 0,5-0,7 мм составляет усадка бетона легкого типа, но в некоторых случаях она достигает 1 см на 1 м. Данный показатель снижается в несколько раз тяжелыми заполнителями. Это является одним из их преимуществ. В общем, можно вывести простое правило, которое характеризует данный фактор: чем меньше элементы заполнителя, тем меньшую усадку даст бетон, выполненный на его основе.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector