Деформация и усадка бетона

Оглавление:

Понятие усадки

Усадка бетона — это уменьшение объема и размеров вследствие уплотнения, потери влаги, затвердевания в результате химических, физических и физико-химических процессов.

Usadka

В зависимости от причин различают усадку в результате происходящих:химических,физико-химических и физических процессов.

Как показывает практика, она редко превышает 1 % и является незначительной. Но даже этого будет достаточно для внесения существенных изменений в проекте строительства.
Как правило, в сочетании с низкой прочностью деформации на растяжение всегда приводят к появлению трещин в железобетонных конструкциях, преимущественно в поверхностном слое, снижают долговечность конструкций и повышают деформативность.

Лучший вариант — полное отсутствие усадки, но это считается невозможным. Поэтому необходимо, чтобы данный показатель был минимален.
Для решения данной проблемы существует несколько методик, каждая из которых обладает своими преимуществами. Нужно понимать, что без учета присутствующих отрицательных составляющих будет очень сложно получить качественный результат.

Схема усадочного шва

Схема усадочного шва.

Для повышения характеристик в настоящее время применяют минеральные добавки, с помощью которых регулируется деформация. В процессе затвердевания с применением данных добавок происходит увеличение линейных размеров кристаллов цемента. Применение таких добавок обеспечивает бетону высокую водонепроницаемость, прочность, а также долговечность конструкции. Применение этих добавок позволяет уменьшить низкие показатели растяжения при изгибе, его проницаемость и большие деформации.
Подбор методов производится для каждого конкретного случая, причем методы борьбы должны определяться специалистами. Причиной этому служит то, что только профессионал имеет умения и навыки, которые способствуют решению данной проблемы с максимальной эффективностью.

Первичная и вторичная стадии

Как установлено практикой, существует 2 стадии:

  • первичная, когда он находится еще в пластичном или жидком состоянии, которая вызвана утечкой влаги через опалубку, поглощением ей влаги или поглощением влаги основанием дороги в дорожном строительстве, а также испарением;
  • вторичная, которая происходит при его высыхании и твердении.
deformacionnyy_shov

Схема структуры пола.

Зависит величина первичной усадки до его схватывания как от системы ухода, так и от степени поглощения воды основанием или опалубкой. Следовательно, она может быть уменьшена с помощью проведения данных мероприятий.

Вторичная происходит при твердении, вследствие усадки цементного геля. Она является частично необратимым процессом, так как при последующем увлажнении бетон расширяется, однако этот образец не сможет достичь первоначального объема. При дальнейших высыхании или увлажнении расширение и усадка являются практически обратимыми. При длительном погружении в воду после укладки происходит его небольшое расширение, но после высыхания деформация станет такой же, как и раньше.

Необходимо отметить, что в бетонной конструкции усадка отдельных ее элементов может происходить неодинаково. К примеру, массивное основание практически никогда не высыхает полностью, в то время как бетонная панель стены под воздействием атмосферы и нагревания изнутри быстро теряет влагу. Такая разница приводит к созданию внутренних напряжений и в последующем к растрескиванию. На поверхности бетонного массива она происходит быстрее, нежели в его глубине, так как высыхание начинается с поверхности.

Вследствие химической реакции в поверхностных слоях происходит дополнительная деформация между известью и углекислым газом воздуха, который выделяется при гидратации цемента. Данная реакция называется карбонизацией. Вследствие этого общая усадка на поверхности бетона увеличивается.

Основные виды

В зависимости от времени различают:

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

В зависимости от причин различают:

  • усадку в результате происходящих химических процессов при взаимодействии исходных материалов в цементном камне (гидратация). Бывает контракционная и карбонизационная усадка — химические процессы взаимодействия проникающих из внешней среды компонентов и продуктов гидратации;
  • деформацию в результате физико-химических и физических процессов, которые вызывают удаление воды из структуры (обезвоживание) — радиационную и влажностную усадки при высыхании.
Shema usadki

Схема первоначальной усадки бетона.

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. Деформации могут достигать 2 -3 мм/м. Они пропорциональны количеству испарившейся из бетона воды. Появление пластической усадки недопустимо, так как она ведет к катастрофическому и необратимому ухудшению всех свойств.
Деформации усадки при неизменных условиях внешней среды развиваются в течение длительного времени и до установления гигрометрического равновесия промежуточных значений.
Уменьшение объема новообразований, вступающих в реакцию веществ относительно суммарного объема, и есть контракция.
Состоит общая контракция из контракционной пористости — образование равномерно распределенных и практически сферических пор внутри гидратирующегося цементного камня — и контракционной усадки, которая представляет собой внешнее уменьшение объема гидратирующегося цементного камня.

Причины образования

Prichiny usadki

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.

Table of contents:

shrinkage concept

Shrinkage of concrete — a decrease in the volume and size due to compaction, moisture loss, hardening as a result of chemical, physical and physical-chemical processes.

Usadka

Depending on the reasons distinguish shrinkage occurring as a result of: chemical, physico-chemical and physical processes.

As practice shows, it is rarely more than 1% and is negligible. But even this will be enough to make significant changes in the construction project.
As a rule, combined with low tensile strain always lead to cracks in concrete structures, mainly in the surface layer reduces the durability of structures and improve deformability.

The best option — a complete lack of shrinkage, but it is considered impossible. Therefore, it is necessary that this figure was minimal.
To solve this problem, there are several techniques, each of which has its own advantages. It should be understood that the present without taking into account the negative components will be very difficult to obtain high quality results.

Driving shrink seam

Driving shrink the seam.

To improve the characteristics of currently used mineral supplements in which regulated deformation. During the solidification using these additives is an increase in linear dimensions cement crystals. The use of such additives provides highly waterproof concrete, strength and durability. The use of these additives can reduce the low levels of stretching flexural permeability and large deformation.
Selection of methods is made for each particular case, the control methods to be determined by experts. The reason for this is that only a professional has skills that contribute to solving this problem as efficiently as possible.

The primary and secondary stages

As established practice, there are 2 stages:

  • primary, when he is still in the plastic or liquid state, which is caused by leakage of water through the casing, her absorption of moisture or moisture absorption of the road base in road construction, as well as the evaporation;
  • secondary, which occurs when it dries and hardens.
deformacionnyy_shov

Scheme floor structure.

It depends on the value of the primary shrinkage to his grasp of how the care system and the degree of water absorption of the base or shuttering. Consequently, it can be reduced by carrying out these activities.

Secondary hardening occurs when, due to the shrinkage of the cement gel. It is partially irreversible process, since subsequent moistening the concrete expands, but the sample is not able to reach the original volume. If further drying or moisture expansion and shrinkage are virtually reversible. Prolonged immersion in water after laying is its small extension, but after drying will be the same strain as before.

It should be noted that the shrinkage of the concrete structure of its individual elements can be unequal. For example, the massive base is practically never dries completely, while the concrete wall panel under the influence of the atmosphere inside the heating and rapidly lose moisture. This difference leads to the creation of internal stresses and subsequent cracking. it is faster on the concrete surface of the array, rather than in its depth, as the drying starts from the surface.

Due to the chemical reaction occurs in the surface layers of the additional deformation between lime and air with carbon dioxide, which is released during the hydration of cement. This reaction is called carbonation. Consequently, the overall shrinkage of the concrete surface increases.

The main types of

Depending on the time are distinguished:

  • before hardening, or plastic (Freshly compacted mixture);
  • hardening;
  • Post-project, the age of maturity.

Depending on the causes are distinguished:

  • shrinkage occurring as a result of chemical processes by reacting the starting materials in the cement stone (hydration). Sometimes, contractual and carbonation shrinkage — chemical processes of interaction of penetrating from the environment components and hydration products;
  • deformation as a result of physical, chemical and physical processes that cause the removal of water from the structure (dehydration) — radiation and humidity drying shrinkage.
Shema usadki

Driving the initial concrete shrinkage.

Plastic develops within the first 4-6 hours after the laying and compaction of the concrete mix, provided that there will be the possibility of evaporation of water from the fresh concrete. Deformation can reach 2 to 3 mm / m. They are proportional to the amount of evaporated water from the concrete. The advent of plastic shrinkage is unacceptable, because it leads to catastrophic and irreversible deterioration of the properties.
Warp shrinkage at constant ambient conditions develop for a long time, and before the establishment of hygrometric equilibrium intermediate values.
Reducing the amount of tumors who have substance relative to the total reaction volume and there is contraction.
Comprising a total contraction of the contraction porosity — the formation of uniformly distributed and substantially spherical pores within the hydratable cement stone — the contraction and shrinkage, which represents a decrease of external hydratable cement stone.

Causes of

Prichiny usadki

concrete shrinkage occurs upon evaporation of water from the capillary with a diameter less than 200 nanometers.

Shrinkage occurs not only due to the evaporation of water from the composition. Furthermore, in this process plays a significant role in the action of capillary forces cement structure. As water evaporates from the capillaries with a diameter of less than 200 nanometers is their constriction. This has consequences, one of which is a sealing material, which will cause the process. Consequently, it can be noted that moisture plays a key role as a cause of the occurrence of this process.

But she is determined not only by external conditions, but also the characteristics of the cement used in the process of mixing. Hardening shrinkage is maximal if there is a material that has a high percentage of aluminate. To reduce this setting, you must use cements Alitova type. They are due to the formation of calcium hydroxide have a slightly pronounced shrinkage in quantitative terms. As mentioned above, the main reason is to reduce the size of the chemical interaction between water and cement. Hence, the more will these components in the composition, the shrinkage of the more serious forms. Thus, this phenomenon should be considered during the construction especially with high grades.

When considering the timing of deformation it can be concluded that the vast majority of them occur within the first 3-4 months. In the first few years of linear structures decrease the average size of 2 mm to 1 m. Then, the process is reduced by several times. This is due to the composition.
Shrinkage also depends on the elastic modulus is determined by many factors. These include the type of binder, the type of filler and the proportion between them. Give less severe types unlike their counterparts lungs. The reason is the porosity of the filler, which is used to form the basis of the mixture. Is about 0.5-0.7 mm light type concrete shrinkage, but in some cases it reaches 1 cm to 1 m. This figure is reduced several times by heavy fillers. It is one of their advantages. In general, a simple rule can be derived, which characterizes the factor: the lower elements of filler, the smaller the shrinkage of the concrete will made on its basis.

Зміст:

поняття усадки

Усадка бетону — це зменшення обсягу і розмірів внаслідок ущільнення, втрати вологи, затвердіння в результаті хімічних, фізичних і фізико-хімічних процесів.

Usadka

Залежно від причин розрізняють усадку в результаті відбуваються: хімічних, фізико-хімічних і фізичних процесів.

Як показує практика, вона рідко перевищує 1% і є незначною. Але навіть цього буде достатньо для внесення істотних змін в проекті будівництва.
Як правило, в поєднанні з низькою міцністю деформації на розтягнення завжди призводять до появи тріщин в залізобетонних конструкціях, переважно в поверхневому шарі, знижують довговічність конструкцій і підвищують деформативність.

Кращий варіант — повна відсутність усадки, але це вважається неможливим. Тому необхідно, щоб даний показник був мінімальний.
Для вирішення даної проблеми існує кілька методик, кожна з яких має свої переваги. Потрібно розуміти, що без урахування присутніх негативних складових буде дуже складно отримати якісний результат.

Схема усадочного шва

Схема усадочного шва.

Для підвищення характеристик в даний час застосовують мінеральні добавки, за допомогою яких регулюється деформація. У процесі затвердіння із застосуванням даних добавок відбувається збільшення лінійних розмірів кристалів цементу. Застосування таких добавок забезпечує бетону високу водонепроникність, міцність, а також довговічність конструкції. Застосування цих добавок дозволяє зменшити низькі показники розтягування при вигині, його проникність і великі деформації.
Підбір методів проводиться для кожного конкретного випадку, причому методи боротьби повинні визначатися фахівцями. Причиною цього є те, що тільки професіонал має вміння і навички, які сприяють вирішенню даної проблеми з максимальною ефективністю.

Первинна і вторинна стадії

Як встановлено практикою, існує 2 стадії:

  • первинна, коли він знаходиться ще в пластичному або рідкому стані, яка викликана витоком вологи через опалубку, поглинанням їй вологи або поглинанням вологи підставою дороги в дорожньому будівництві, а також випаровуванням;
  • вторинна, яка відбувається при його висиханні і твердінні.
deformacionnyy_shov

Схема структури статі.

Залежить величина первинної усадки до його схоплювання як від системи догляду, так і від ступеня поглинання води підставою або опалубкою. Отже, вона може бути зменшена за допомогою проведення даних заходів.

Вторинна відбувається при твердінні, внаслідок усадки цементного гелю. Вона є частково незворотнім процесом, так як при подальшому зволоженні бетон розширюється, однак цей зразок не зможе досягти початкового об'єму. При подальших висиханні або зволоженні розширення і усадка є практично оборотними. При тривалому зануренні у воду після укладання відбувається його невелике розширення, але після висихання деформація стане такою ж, як і раніше.

Необхідно відзначити, що в бетонної конструкції усадка окремих її елементів може відбуватися неоднаково. Наприклад, масивне підставу практично ніколи не висихає повністю, в той час як бетонна панель стіни під впливом атмосфери і нагрівання зсередини швидко втрачає вологу. Така різниця призводить до створення внутрішньої напруги і в подальшому до розтріскування. На поверхні бетонного масиву вона відбувається швидше, ніж в його глибині, так як висихання починається з поверхні.

Внаслідок хімічної реакції в поверхневих шарах відбувається додаткова деформація між вапном і вуглекислим газом повітря, який виділяється при гідратації цементу. Дана реакція називається карбонізацією. Внаслідок цього загальна усадка на поверхні бетону збільшується.

Основні види

Залежно від часу розрізняють:

  • до затвердіння, або пластичну (свежеуложенной ущільнена суміш);
  • при твердінні;
  • після проектного, зрілого віку.

Залежно від причин розрізняють:

  • усадку в результаті відбуваються хімічних процесів при взаємодії вихідних матеріалів в цементному камені (гідратація). Буває контракційна і карбонізує усадка — хімічні процеси взаємодії проникаючих із зовнішнього середовища компонентів і продуктів гідратації;
  • деформацію в результаті физико-хімічних і фізичних процесів, які викликають видалення води з структури (зневоднення) — радіаційну і влажностную усадки при висиханні.
Shema usadki

Схема первинної усадки бетону.

Пластична розвивається протягом перших 4-6 годин після укладання і ущільнення бетонної суміші за умови того, що буде можливість випаровування води з свежеуложенного бетону. Деформації можуть досягати 2 -3 мм / м. Вони пропорційні кількості випарувалася з бетону води. Поява пластичної усадки неприпустимо, так як вона веде до катастрофічного і необоротного погіршення всіх властивостей.
Деформації усадки при незмінних умовах зовнішнього середовища розвиваються протягом тривалого часу і до встановлення гігрометріческого рівноваги проміжних значень.
Зменшення обсягу новоутворень, що вступають в реакцію речовин щодо сумарного обсягу, і є контракция.
Складається загальна контракция з контракційної пористості — освіту рівномірно розподілених і практично сферичних пір всередині гидратирующие цементного каменю — і контракційної усадки, яка представляє собою зовнішнє зменшення обсягу гидратирующие цементного каменю.

причини утворення

Prichiny usadki

Усадка бетону виникає при випаровуванні води з капілярів з діаметром менше 200 нанометрів.

Усадка виникає не тільки внаслідок випаровування води зі складу. Крім того, в даному процесі чималу роль відіграє дія капілярних сил в структурі цементу. При випаровуванні води з капілярів з діаметром менше 200 нанометрів відбувається їх звуження. Це призводить до наслідків, одним з яких є ущільнення матеріалу, що і викличе процес. Отже, можна відзначити, що в якості причини виникнення даного процесу волога грає ключову роль.

Але все ж вона визначається не тільки зовнішніми умовами, а й особливостями цементу, застосовуваного в процесі замішування. Всихання при твердінні є максимальним, якщо присутній матеріал, який має високий відсоток алюмінатів. Для зниження даного параметра необхідно використовувати цементи алітового типу. Вони за рахунок утворення гідроксиду кальцію мають незначно вираженою усадкою в кількісному плані. Як уже згадувалося вище, основною причиною зменшення розмірів є хімічна взаємодія між водою і цементом. Значить, чим більше даних компонентів буде в складі, тим серйозніше утворюється усадка. Таким чином, при будівництві з використанням високих марок дане явище має особливо враховуватися.

При розгляді термінів деформацій можна зробити висновок, що їх переважна частина відбувається протягом перших 3-4 місяців. За перші кілька років лінійне зменшення розмірів конструкцій становить в середньому 2 мм на 1 м. Потім цей процес в кілька разів знижується. Це пов'язано з особливостями складу.
Усадка залежить ще і від модуля пружності, що визначається великою кількістю чинників. До них можна віднести вид в'яжучого речовини, тип заповнювача і пропорції між ними. Меншу дають важкі типи на відміну від їх легких аналогів. Причиною є пористість заповнювача, який застосовується для створення основи суміші. Близько 0,5-0,7 мм складає усадка бетону легкого типу, але в деяких випадках вона досягає 1 см на 1 м. Даний показник знижується в кілька разів важкими заповнювачами. Це є одним з їхніх переваг. Загалом, можна вивести просте правило, яке характеризує даний фактор: чим менше елементи заповнювач, тим меншу усадку дасть бетон, виконаний на його основі.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *