Усадка бетона

Бетон обладает свойством уменьшаться в объёме при твердении в обычной воздушной среде (усадка бетона) и увеличиваться в объёме при твердении в воде или очень влажной среде (набухание бетона). Усадка бетона происходит в результате кристаллизации цементного камня и интенсивного испарения воды с поверхностных слоев бетона. Она особенно интенсивно протекает в первые две недели твердения бетона. Через год её можно считать практически закончившейся.

Величина усадки бетона зависит от целого ряда причин:

• количества и вида цемента (его минералогического состава) - чем больше расход цемента на единицу объёма бетона, тем (при прочих равных условиях) больше усадка; при этом бетоны, приготовленные на высокоактивных и глинозёмистых цементах, дают большую усадку. Наименьшей усадкой обладают бетоны, приготовленные на портландцементе;
  
  
• количества воды - чем больше водно-цементное (W/C) соотношение, тем больше усадка;
  
  
• крупности заполнителей и их вида - при мелкозернистых песках и пористом щебне усадка больше. Чем выше способность заполнителей сопротивляться деформированию, т. е. чем выше их модуль упругости, тем усадка меньше. При разной крупности зёрен заполнителей и меньшем объёме пустот меньше и усадка;
  
  
• от влажности окружающей среды - чем ниже влажность, тем больше усадка;
  
  
• различные гидравлические добавки и ускорители твердения (например, хлористый кальций), как правило, увеличивают усадку;
  
  
• при наличии заполнителей с глинистыми и пылевидными загрязнениями усадочные деформации бетона могут увеличиться в несколько раз.
  
  

Деформацию усадки бетона можно представить как сумму деформаций двух видов - собственно усадки и влажностной усадки.

Собственно усадка происходит в результате уменьшения истинного объёма системы цемент - вода. Она может развиваться при полной изоляции бетона от внешней среды, всегда ведёт к необратимому уменьшению первоначального объёма и возникает в результате происходящих химических процессов при взаимодействии исходных материалов в цементном камне (гидратации).

Влажностная усадка связана с уменьшением влагосодержания бетона, то есть с испарением свободной воды в цементном камне и обусловлена капиллярными явлениями; она частично обратима: при твердении на воздухе происходит уменьшение объёма (усадка), а при достаточно большом притоке влаги – увеличение объёма (набухание).

Деформации, происходящие вследствие влажностной усадки бетона, по величине в 10...20 раз превышают деформации собственно усадки. Поэтому изменение влагосодержания бетона - основная причина усадочных деформаций.

В реальных условиях усадка бетона происходит неравномерно: развитие усадки начинается с поверхности бетона и постепенно, по мере его высыхания, распространяется вглубь. Уменьшение объёма цементного камня встречает сопротивление со стороны инертных составляющих бетона, которые стремятся сохранить свой объём постоянным. Возникающие при этом внутренние усилия могут служить причиной микроразрушений на границе цементно-песчаного камня и крупного заполнителя и даже в самом цементно-песчаном камне. Образующиеся при этом микро- и макротрещины отрицательно влияют на физико-механические свойства бетона. Особенно существенно сказывается влияние усадки на напряженно-деформированное состояние в массивных конструкциях.

Существует несколько способов для уменьшения линейных размеров и внутренних напряжений:

• подбор состава смеси (в том числе с использованием расширяющихся и безусадочных цементов), который соответствует технологическим требованиям конкретного строительного проекта;
  
  
• увлажнение поверхности твердеющего бетона (особенно в первые дни);
  
  
• обустройство усадочных швов;
  
  
• установка противоусадочных сеток.
  
  

В зависимости от времени усадки бетона различают:

• до затвердевания, или пластическую (свежеуложенная уплотненная смесь);
  
  
• при твердении (аутогенную);
  
  
• послепроектную, зрелого возраста (усадка при высыхании).
  
  

Пластическая развивается в течение первых 4-6 часов после укладки и уплотнения бетонной смеси при условии того, что будет возможность испарения воды из свежеуложенного бетона. Появление пластической усадки недопустимо, так как она ведет к катастрофическому и необратимому ухудшению всех свойств бетонного камня.

Возможная величина усадки бетона приведена в таблице.

В статье использовались материалы с сайтов http://tolkobeton.ru, http://1pobetonu.ru, http://studopedia.ru, http://stroitel5.ru