Усадка является неотъемлемым свойством бетона. Усадку бетона можно определить как изменение объема бетона вследствие потери влаги на разных стадиях по разным причинам.
Виды усадки бетона
Усадку можно разделить на следующие виды:
- Пластическая усадка
- Сушильная усадка
- Автогенная усадка
- Карбонизационная усадка
Пластическая усадка в бетоне
После заливки бетона наблюдается, что вода, необходимая для набора прочности бетона, улетучивается в атмосферу в результате процесса испарения с поверхности конструкции.
Это приводит к образованию трещин на поверхности конструкции. Другая причина появления усадочных трещин при пластической усадке связана с поглощением воды из бетона заполнителем.
Частицы заполнителя или арматуры будут мешать просадке, в результате чего могут появиться трещины на поверхности конструкции или внутри вокруг заполнителя.
В случае полов и тротуаров, где поверхностная площадь подвержена высыханию в значительной степени по сравнению с глубиной, когда они подвержены воздействию солнца и иссушающего ветра, поверхность высыхает очень быстро, вызывая пластическую усадку.
В случае конструкции смеси, где водоцементное отношение высокое, существует возможность образования избытка воды, вызывающего кровотечение. Избыток воды из-за кровотечения будет скапливаться на поверхности плит. При воздействии сухих погодных условий поверхность высыхает и разрушается, образуя трещины.
Предотвращение усадки пластика
Для предотвращения причин усадки пластика можно использовать следующие средства:
Сушильная усадка в бетоне
Сушильная усадка вызвана потерей поверхностно-поглощенной воды из геля гидрата силиката кальция (C-S-H), а также потерей гидростатического напряжения в мелких порах. Набухание – это явление, противоположное усадке.
Эта усадка происходит в основном из-за деформации пасты, хотя жесткость заполнителя также влияет на нее. Она происходит после схватывания бетона и называется усадкой при высыхании. Большинство видов сушильной усадки происходит в первые несколько месяцев жизни бетонной конструкции.
Вывод воды из бетона, которая хранится в ненасыщенных воздушных пустотах, вызывает сухую усадку. Часть этой усадки может быть восстановлена путем погружения бетона в воду на определенное время. Это называется движением влаги.
Его можно рассчитать по формуле Шорера:
Es = 0,00125 (0,90 -h)
Где Es – усадочная деформация, а “h” – относительная влажность в долях.
Скорость этой усадки уменьшается со временем. Почти 14-34 % усадки происходит за 2 недели, а 40-70 % усадки происходит в течение 3 месяцев. Почти 80 % усадки произойдет в течение одного года.
Факторы, влияющие на усадку при сушке
Ниже перечислены основные факторы, влияющие на усадку при сушке:
1. Выбор материала
Ингредиенты, которые выбираются для бетонной смеси, должны быть хорошего качества, чтобы исключить вероятность усадки при сушке. Свойства ингредиентов с точки зрения качества и спецификации должны соответствовать стандартным нормам данного региона.
2. Водоцементное соотношение
Чем выше соотношение вода/цемент в бетонной смеси, тем больше вероятность сушки усадки. При увеличении соотношения вода/цемент прочность смеси и жесткость в целом снижаются. Следовательно, усадка увеличивается с увеличением количества воды.
3. Условия окружающей среды
Относительная влажность на участке играет важную роль в сушке усадки бетонной конструкции. С увеличением влажности окружающей среды происходит снижение усадки.
4. Содержание цемента
Скорость усадки увеличивается с увеличением содержания цемента.
5. Агрегаты
Тип, используемый в смеси: Размер заполнителя влияет на причину усадки при сушке. Увеличение максимального размера заполнителей уменьшает усадку.
Градация и форма заполнителя не оказывают заметного влияния на характеристики усадки бетона. Те заполнители, которые имеют шероховатую поверхность, будут сопротивляться усадке.
5. Тип цемента, используемого в смеси
В зависимости от назначения можно использовать самые разные виды цемента, соответственно меняется и усадка. Быстротвердеющий цемент затвердевает быстро, поэтому его усадка больше по сравнению с обычным портландцементом.
Быстротвердеющий цемент требует большего количества воды и большого количества мелких фракций, что приводит к большей усадке. Использование цемента, компенсирующего усадку, поможет либо уменьшить, либо устранить усадочные трещины.
6. Добавка в бетон
Добавление хлорида кальция в качестве добавки в бетонную смесь увеличивает усадку. Но этот показатель усадки уменьшится, если его заменить известью.
7. Размер и форма образцов
Отношение поверхности к объему является фактором, который может влиять на скорость усадки. Скорость и величина усадки уменьшается с увеличением отношения поверхности к объему.
8. Другие факторы
Метод парового отверждения оказывает незначительное влияние на усадку. Но он оказывает влияние, когда проводится при высоком давлении.
Автогенный Усадка в бетоне
Изменение объема происходит даже после схватывания бетонной конструкции. Это изменение объема может быть в форме усадки или в форме набухания. Когда вода доступна, она способствует продолжению гидратации.
Это может привести к расширению бетонной конструкции. Но при отсутствии влаги, необходимой для гидратации, происходит набухание бетона.
Этот тип усадки, следовательно, является результатом вывода воды из капиллярных пор, которые присутствуют в бетоне. Процесс гидратации отвечает за этот вывод воды.
Вода необходима для гидратации гидратированного цемента. Этот процесс отбора воды из капиллярных пор для осуществления гидратации гидратированного цемента называется саморастворением.
Усадка, происходящая в такой консервативной системе, может быть названа автогенной усадкой или автогенным изменением объема. Эта усадка происходит внутри бетонной конструкции. Величина автогенной усадки находится в диапазоне 100 x 10-6.
Факторы, влияющие на автогенную усадку
1. Температура
С повышением температуры скорость автогенной усадки увеличивается, автогенная усадка связана с процессом гидратации, изменение объема будет выше.
2. Содержание цемента
Чем больше содержание цемента в смеси, тем выше будет автогенная усадка. Независимо от количества воды, присутствующей в смеси, процесс гидратации будет осуществляться для гидратации негидратированного цемента.
Чем больше содержание цемента, тем больше будет гидратация. Таким образом, усадка, создающая изменение объема, увеличивается.
3. Состав цемента
Определенный цемент с высоким содержанием трикальциевого алюмината (C3A) и тетракальциевого алюмоферрита (C4AF) увеличивает автогенную усадку. Эти специальные составы способствуют увеличению образования продуктов гидратации.
4. Минеральные добавки
Добавление минеральных добавок увеличивает процесс гидратации и, следовательно, автогенную усадку. Например, минеральные добавки, такие как летучая зола, имеют большую поверхность, чтобы поддерживать большее количество реакций и хорошее качество продуктов гидратации.
Это потребует большего количества воды из капиллярных пор. Следовательно, изменение объема бетона в результате усадки увеличивается.
Карбонизационная усадка в бетоне
Бетонный раствор имеет больше шансов вступить в реакцию с атмосферными газами, такими как углекислый газ. Эта реакция происходит в присутствии влаги. В результате образуются карбонаты.
Гидроксид кальция в бетоне, который является побочным продуктом реакции гидратации, будет обнаружен в огромном количестве в бетоне. Этот гидроксид кальция будет реагировать с атмосферным углекислым газом, образуя карбонаты кальция. Это приведет к тому, что поверхность бетона станет карбонатной или кислой по своей природе. Этот процесс называется карбонизацией.
В результате происходит усадка, которая наблюдается на поверхности. Она может наблюдаться в период эксплуатации бетонной конструкции. Карбонизационная усадка наблюдается в районах с промежуточными условиями влажности.
Процесс карбонизации приводит к разложению некоторых соединений цемента. Карбонаты, образующиеся в результате карбонизации, приводят к заполнению пор и, следовательно, к снижению проницаемости.
При уменьшении проницаемости прочность увеличивается. Но когда усадка сдерживается частично или полностью за счет внутренних или внешних ограничений, появляются трещины. Эти трещины возникают из-за растягивающих напряжений, вызванных ограничениями.
Во время заливки в конструкции могут быть предусмотрены соответствующие швы для движения сжатия и расширения. Такая усадка поможет плотно сгруппировать сталь, что, в свою очередь, способствует увеличению сцепления.
Читать далее:
Пластические усадочные трещины в бетоне и их предотвращение
Что такое усадочные трещины в бетоне? -Типы и причины усадочных трещин
Компенсирующие усадку бетонные конструкции для наземных перекрытий
Причины и типы трещин в каменной кладке зданий и методы их ремонта
- Добавки (присадки) для бетона – виды, выбор, свойства, применение.
- Как уменьшить усадку бетона на строительной площадке? [PDF].
- Виды трещин в свежем и затвердевшем бетоне, их причины и борьба с ними.
- 15 видов добавок, используемых в бетоне.
- Строительство из бетона, компенсирующего усадку, для наземных плит перекрытия.
- Как бороться с трещинами из-за усадки?.
- Коррозия стальной арматуры в бетоне – причины и защита.