Коэффициент усадки бетона СНИП

Усадка бетона и влияние на прочность

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.

• Факторы, вызывающие усадку бетона
• Коэффициент усадки бетона
• Способы снижения усадки
• Как рассчитать усадку бетона в замесе
• Усадочные швы в монолите
• Нормативы созревания бетона
• Заключение

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

В процессе схватывания и твердения бетона можно выделить следующие варианты усадки:

• Пластическая усадка бетона. Происходит в течение 8 часов после заливки. После этого периода не учитывается. Ее причина – уход воды из залитой смеси. Эта проблема возникает из-за выхода воды из цементного молочка через опалубку, основание, испарение в окружающую среду. Для минимизации этого процесса необходимо правильно установить опалубку, гидроизолировать ее, устроить подушку из тощего бетона под бетонный элемент, обеспечить оптимальные условия для схватывания и твердения смеси до набора критической прочности (50-70 % от марочной). Чем выше температура и ниже относительная влажность воздуха, тем чаще необходимо осуществлять увлажнение бетонного элемента, особенно в первые дни после заливки. Максимально допустимая величина линейной пластической усадки – 4 мм на 1 метр. Этот процесс является первичным и относится к обратимым.
• Аутогенная. Протекает в молодом бетоне до достижения марочной прочности, которая в стандартных условиях наступает в возрасте 28 дней. Обычно линейное изменение размеров равно 1 мм на 1 м и в строительстве малоэтажных строений не учитывается. В крупногабаритных бетонных элементах провоцирует появление микротрещин.

• Изменение размеров зрелого бетона. Длится в течение трех-четырех месяцев после заливки. В дальнейшем, оно, если и присутствует, то протекает крайне медленно. Ранее для обеспечения прочности строения, фундамент, залитый по монолитной технологии, выстаивался в течение длительного периода – до года. Сегодня эту проблему решают использованием определенных типов цемента и введением специальных присадок, а также с помощью рационального армирования.

Значительные усадочные процессы крайне негативно влияют на эксплуатационные характеристики зданий и сооружений – приводят к образованию трещин и разрушению строительных конструкций.

Поэтому в современном строительстве принимаются эффективные меры, сводящие усадочные процессы к минимуму:

• Оптимизация состава бетонной смеси. Использование алитовых цементов обеспечивает меньшие усадочные процессы по сравнению с алюминатными вяжущими. Усадочный коэффициент снижает использование портландцемента (а не глиноземных или высокоактивных цементов), крупнофракционных тяжелых заполнителей.
• Обеспечение нормативных условий набора прочности бетонной конструкцией.
• Использование расширяющихся цементов и добавок, сводящих к минимуму усадочные процессы.
• Качественное усиление бетонной конструкции с помощью арматурной стали или композитной арматуры. Наличие объемного или плоского каркаса положительно влияет на снижение усадочных процессов.

Увеличивают усадочные процессы: низкая относительная влажность воздуха, нарушение нормативных условий твердения, применение ускорителей твердения бетона, использование легких заполнителей.

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.

Если нужно получить легкий бетон типа В15, то в качестве дополнительного компонента стоит добавить керамзит. А для типа В25 лучше подойдет ракушечник.

Под действием тяжести бетонная строительная смесь ведет себя совершенно по-другому, нежели другие материалы. Уплотненная консистенция бетонного раствора обуславливает его действие во время растущего давления.

Минимальным свойством упругости обладают ячеистые бетоны. Чуть выше показатели у легких пористых бетонов. Самый высокий уровень пружинистости у тяжелого строительного материала. Пружинистые свойства бетона с легкостью поддаются манипуляциям по регулировке структуры раствора.

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 %.

Формулы предварительного расчета для разных типов фундамента

При выборе способа расчета объема бетона необходимо знать тип фундамента и иметь его точные геометрические расчеты:

• Для плитного («плавающая плита») фундамента достаточно знать показатели площади здания и толщины плиты, которые перемножаются для получения объема отливки. В случаях, если фундамент имеет дополнительные ребра жесткости, то необходимо найти объем каждого ребра жесткости и прибавить их к общему объему плиты.
• Свайный фундамент имеет самую широкую область применения, т.к. благодаря распределению веса и надежной установке свай есть возможность успешного возведения сооружений на сложных пучинистых грунтах. Расчет бетона на фундамент из свай представляет собой вычисление объема одного столба с умножением на их количество. Самым проблематичным в расчете является вычисление объема сваи, т.к. форма может быть различной: параллелепипед, простой цилиндр, с пятой у основания, которая может быть цилиндрической, кубической или конической. Для простых свай цилиндрической формы расчет объема очень прост: площадь круга (3,14*R^2, где R – это радиус сваи, половина его диаметра) основания столба умножается на его высоту.
• Ленточный фундамент имеет большую популярность из-за простоты изготовления и расчета. Чтобы знать, как рассчитать бетон для фундамента такого типа, необходимо его «виртуально» разделить на отдельные «стены», объем которых вычисляется перемножением высоты, ширины и длины. Зная объем каждой стороны фундамента, общий объем необходимого бетона определяется их сложением.
• Существуют и более сложные типы фундаментов (комбинированные). Расчет их объема производится суммированием объемов отдельных участков конструкции. В данном случае поможет воспоминания курса геометрии для вычисления различных фигур.

Существует три вида уплотнения бетона:

• вибрирование;
• трамбование;
• штыкование.

Вибрирование при помощи электрического вибратора наиболее качественно уплотняет даже огромную массу и используется для пластинчатого вида бетона. Трамбование используют для тяжелого бетона с использованием машинных или ручных трамбовочных средств. В этом случае уплотнение производится постепенно и по слоям, при этом толщина обработанной массы не должна превышать 15 см.

Ручной метод штыкования использует в своей работе отрезок трубы или арматуры, весом от 2 до 4 кг. Закругленный конец железного прута опускается в бетонную массу и толчковыми движениями прокалывает бетон, каждые 10 см2. Штыкование проводится четко по спирали от краев опалубки к середине конструкции.

Коэффициент усадки бетона

Базовые причины, вызывающие изменение объема строительных смесей:

• испарение воды из поверхностного слоя и толщи раствора;
• контракционное стягивание, возникающее при взаимодействии компонентов цементной смеси с водой;
• карбонизация, происходящая из-за взаимодействия раствора с углекислым газом и приводящая к формированию карбоната кальция.

Из-за естественных, природных причин и химических реакций происходят изменения.

Существует градация усадки по времени возникновения:

1. Пластическая усадка, происходящая на протяжении 8 часов после заполнения опалубки. Затем снижающаяся до значений, не оказывающих влияния на прочность бетонного основания. Возникает из-за удаления воды в атмосферу, грунт и опалубку из дерева. Для устранения негативного явления монтируют гидроизоляционный слой и предусматривают опорную плиту из тощего бетона. Показатель измеряется в процентах, но застройщики принимают допустимое значение на уровне 4 мм на 1 м бетонной конструкции.
2. После затвердевания раствора до прочности, составляющей 50-70% от марочного значения, начинается усадка бетона со временем или аутогенный процесс. Деформации достигают до 1 мм на 1 м, при строительстве частных домов параметр не учитывают. Усадка продолжается на протяжении 28 суток при соблюдении стандартных внешних условий, вызывает образование микроскопических трещин в массивных конструкциях.
3. Корректировка объема застывшего бетона продолжается на протяжении 90-120 суток после заполнения опалубки. Ранее при использовании стандартной цементной смеси монолитную плиту выдерживали до 6-8 месяцев, а затем начинали возводить фундамент и стены. Применение специальных присадок и установка армирующей сетки позволяют минимизировать коэффициент усадки застывшего материала, ускоряя постройку дома.

Применяя специальное оборудование при заливке можно снизить усадку.

Расчет усадки бетона осуществляют на основании нормативов и методических алгоритмов, имеющихся в стандартах ГОСТ 24544-81 и СП 63.1330.2012 (развитие документа СНиП 52-01 в редакции от 2003 г.). Для расчета коэффициента усадки бетона при заливке по СНИП используют брошюру, разработанную и принятую НИИ бетона и железобетона в 2014 г, посвященную ползучести бетонных смесей,

Поскольку методики требуют проведения анализа грунта и определения внешних факторов, то научные расчеты производят перед началом строительства многоэтажных домов. Для грубой оценки (например при возведении коттеджа) принимают коэффициент в пределах 0,97-1,0%, соответствующий линейной деформации бетонной подушки в диапазоне от 0,2 до 0,4 мм на каждый метр.

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

Заключение

Избежать усадки бетона не удастся, но показатель можно существенно уменьшить, нивелировав его влияние на надежность и долговечность здания. Так, если в строительстве жилых зданий использовать бетон высоких марок, выполнять армирование, замес и заливку осуществлять в оптимальных условиях, с соблюдением пропорций состава, смесь обрабатывать вибратором, а влажность поверхности сохранять на оптимальном уровне, есть шанс сделать усадку практически незаметной. Но учитывать коэффициент усадки в проектировании строительстве здания все равно нужно.