Время усадки цементного раствора

Время усадки цементного раствора

УСАДКА ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ И БЕТОНА ПРИ ВЫСЫХАНИИ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

К.т.н. Ильдар Каримов

Адрес для контакта: 450071, Россия, г.Уфа, а/я 21, Башкирский государственный аграрный университет, Кафедра теоретической и прикладной механики, Телефон/факс: (3472) 30-81-38, E-mail: ikar@ufa.ru

Данный литературный обзор освещает современные представления об усадочных деформациях бетонов.

В бетоне трещинообразование может происходить в результате усадочных деформаций. Оно может быть вызвано по [12] четырьмя видами усадки цементного теста: седиментацией, первичной, вторичной и длительной усадкой. На седиментацию влияют продолжительность вибрирования бетона при укладке; размер слоев бетона между арматурой; замедленное схватывание, вызванное низкой температурой и добавкой замедлителей; нестойкость суспензии цемента в связи с отсутствием в нем весьма мелкой фракции; чрезмерным количеством воды; присутствием добавок. Первичная усадка зависит от продолжительности схватывания, интенсивности испарения влаги, интенсивности снижения влажности в результате гидратации. Вторичная усадка зависит от содержания в бетоне алюминатов, щелочей гипса, тонкости помола цемента. Длительная усадка происходит тем интенсивнее, чем быстрее происходит испарение влаги из бетона.

Согласно авторам [20] максимальные усадочные деформации для цементного теста наблюдаются в период 6-10 часов после затворения и достигают величины (Dl/l)

19×10-4, для раствора после 6 ч твердения их величина составляет (5-9)×10-4, а для бетона через 6-15 ч

Пока еще нет общепринятой точки зрения на причины деформаций, возникающих в цементном камне и, следовательно, в бетоне при их высыхании. Н.А.Мощанский, З.Н.Цилосани, А.Е.Шейкин, Е.Фрейсине, Г.Калоусек, Д. Бернал, Р.Лермит, В.Чернин и другие по разному объясняют причины рассматриваемых деформаций.

Усадочные деформации, по Е.Фрейсине, возникают под действием капиллярных сил и приводят к всестороннему обжатию структурных элементов цементного камня. Его деформации являются суммарным выражением упругой деформации структуры, постепенного возникновения и развития микротрещин, вязкого течения структуры.

По [24] наибольшее влияние на усадку оказывает наличие в бетоне микропор диаметром 0,01-15 мкм, связанное с возникновением в таких порах капиллярного давления. Увеличение содержания в мелком заполнителе пылевидных фракций (крупностью £0,063 мм) приводит к увеличению содержания капиллярных микропор.

Авторы [25] считают, что при одинаковой прочности бетона усадка зависит от количества испарившейся и остаточной влаги. Учитывая, что остаточная влага при j =50% и 200С находится в порах с радиусом 50% для этого потребовалось >200 сут. В основе механизма усадки лежат два явления: изменение поверхностной свободной энергии (по Гиббсу-Бингаму) и капиллярная конденсация, причем последнее наиболее активно проявляется при влажности >25%.

Усадка всегда вызывает возникновение напряженного состояния в бетоне. Правильно подобранным составом бетона по количеству цементного клея, крупного заполнителя с его деформативными свойствами и фракционным составом и т.д. можно уменьшить напряжения в бетоне от усадки. Однако и в этом случае бетон может получить значительные нарушения в результате внешнего массообмена бетона со средой. Испарение влаги на ранней стадии интенсифицирует развитие сжимающих капиллярных сил, вызывающих значительную усадку бетона, находящегося в пластическом состоянии. Интенсивное испарение влаги вызывает неравномерное ее распределение по сечению изделия, что способствует развитию неравномерной усадки, возникновению напряженного состояния и нарушению бетона.

Для того, чтобы усадка была одинаковой во всем объеме, необходимо равномерное распределение влаги в бетоне по сечению изделия с небольшими влажностными градиентами. Такое распределение влаги будет зависеть как от внешних условий твердения (температура и влажность), так и внутренних, определяемых капиллярно-пористой структурой бетона. В этом случае усадка может сыграть положительную роль уплотнения бетона, находящегося в пластическом состоянии.

А.Е.Шейкин [8] выдвинул теорию физической природы усадки, зависящей от соотношения кристаллических и гелевых новообразований в цементном камне. В период схватывания усадка пропорциональна потере свободной воды. Одновременно происходит отсос свободной воды в зону гидратации, что вызывает дополнительную усадку — контракцию. Последующая усадка объясняется потерей субмикрокристаллами пленочной воды. При относительной влажности менее 60% будет удаляться адсорбционно связанная вода из геля цементного камня. Усадка будет зависеть от объема геля в единице объема цементного камня и влагосодержания геля.

По мнению В.Чернина, ван-дер-ваальсовы силы, адсорбционно удерживающие воду в гелевых порах, освобождаются при ее испарении и вызывают усадку цементного камня. Причиной же его усадки на конечной стадии высыхания является испарение воды из кристаллов гидросиликатов кальция так как некоторые из них, обладая слоистой кристаллической решеткой, способны отдавать и принимать определенное количество воды, заключенной между слоями решетки, что сопровождается соответствующими изменениями расстояний между слоями.

Для объяснения природы усадки полезны данные, приведенные в работе [5], о том, что в фазе C-S-H катионы Са2+ являются главными центрами адсорбции для молекул воды, а непрерывный рост усадки цементного камня с уменьшением его влажности — это результат сжатия и сближения слоев C-S-H. Сжатие слоистых кристаллов C-S-H объясняется сокращением длины межслоевых связей О-Са-О вследствие десорбции молекул воды с межслоевых катионов Са2+, а также ухода молекул воды из координационных сфер поверхностных катионов Са2+. Таким образом, усадка вызывается уходом межслоевой, поверхностной и межкристаллической воды из микропор ( r

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.

Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам

info@masterbetonov.ru

ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.

Усадка бетона при твердении

Какой бы прочностью не обладали бетонные строительные материалы, используемые для возведения зданий, от оседания им никуда не деться. Рассмотрим проблему более детально, выясним, что нужно делать, чтобы не допустить усадки бетона.

Что собой представляет усадка?

Усадка бетона – это процесс, при котором изменяются размеры жидкой строительной смеси во время твердения. Присутствующие в бетоне вещества уплотняются, «притираются» друг к другу, за счет чего происходит его сужение. Застывать бетон может от получаса до нескольких часов. Сроки схватки зависят от составляющих бетонной смеси, а также от параметров, заложенных производителем.

Следует правильно рассчитать количество необходимой смеси с учетом будущей усадки. Неважно, что вы решили делать — фундамент под дом или заливку дорожек, при любом варианте готовая работа должна быть конкретной толщины, формы, обеспечивая тем самым прочность на долгие годы службы.

Чтобы точно осуществить заливку, следует вычислить коэффициент усадки бетона. При этом рассчитывайте большее значение коэффициента. При подобной ситуации коэффициенты плотности и формы бетонной смеси должны уравниваться. Иначе лишний бетон будет тяжело удалить, а недостающую часть — трудно компенсировать.

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.

Как предотвратить процесс оседания бетона?

Усадка бетона считается естественным процессом, избежать которого невозможно. Единственным вариантом решения данной проблемы является ее предотвращение посредством точного просчета усадки раствора, а также закладки материала с запасом, учитывая объемы деформации. Тогда вы получите необходимую конечную плотность.

Самостоятельно, без профессиональной помощи рассчитать процент оседания бетонной смеси практически невозможно. Если строится одноэтажное здание, усадка бетона не несет серьезных проблем. Но при возведении многоуровневых высоток этим фактором пренебрегать нельзя. Ведь чем больше высота здания, тем сильнее проявится погрешность не рассчитанной прежде усадки.

Здесь необходимо быть предельно точным в расчетах, делать это нужно до начала стройки, ведь потом возмещать недостающее количество строительной смеси или удалять ее излишки невероятно сложно. Производители бетонов немного облегчили задачу строителям, указав в инструкции к строительным смесям коэффициенты их усаживания. Главное – правильно приготовить раствор, а также учесть погрешности, исходя из опыта других.

Также на процесс оседания бетонной смеси влияет процент влажности. Чтобы избежать оседания, коэффициент влаги на поверхности бетона при заливке должен быть более 55, но не выше 70%. Этого можно достичь, при твердении покрыв верх бетонной конструкции водой.

Нюансы усадки при разных условиях

Метод вибрации

Данный способ направлен на то, чтобы моментально выгнать лишний воздух с незастывшего еще бетонного раствора. Он позволит предотвратить будущую усадку. Практикуется подобная методика давно, и наиболее востребована у строителей. Осуществлять процесс можно собственноручно или посредством вспомогательной техники.

При самостоятельной работе пригодится все, что способно трамбовать, пробивать, утаптывать строительную смесь. К сожалению, этот метод — довольно трудоемкий, требует специальных умений. Если прибегать к специальной вибротехнике, профессиональных навыков не требуется. Возрастает также эффективность выполненной работы. Единственная загвоздка заключается в дороговизне применения вибромашины.

Использование новых составов

На сегодняшний день производители бетонов предлагают новые, усовершенствованные виды строительных смесей, которые, по их мнению, не склонны к усадке. Это — газо- и пенобетон. Но практика показывает, что даже эти строительные растворы способны усаживаться, ведь одной из их составляющих является цемент, который оседает при любых условиях. Единственное – в зависимости от типа бетона процент усадки может варьироваться. Современные строительные растворы имеют меньший коэффициент оседания, чем смеси старого образца. Но учитывать его все равно нужно.

Плывучесть состава

Строительные смеси с высокой плывучестью более практичны в отношении усадки. Но слишком жидкая консистенция раствора пагубно влияет на другие его свойства, поэтому во время его приготовления четко следуйте рецептуре.

Размешивать бетон с водой посредством бетоносмесителя нежелательно — такой раствор теряет прочность. Многие строители пренебрегают этим советом. Усадка бетона может расти за счет присутствия внутри смеси пластификаторов искусственного происхождения, которые разрешают проводить стройку круглогодично при любой температуре воздуха, не теряя при этом своих свойств.

Потери от оседания бетонной смеси

Если строители вовремя не заметили усадку, это чревато серьезными последствиями. Когда не применялась вибрационная утряска смеси, данное условие приведет к ее усадке на несколько сантиметров. Более того, данный процесс протекает неравномерно, грозит искривлением постройки, от чего возникают трещины в стенах.

Бетон может усаживаться при воздействии внешних вибрирующих процессов. Виной тому — обилие воздуха, который попадает внутрь раствора из-за неисправной бетономешалки или другого смесительного инструмента. Строительная практика показывает, что подобное явление встречается очень часто.