21. Осадка, усадка и набухание бетона

2. Осадка усадка и набухание бетона

Усадка и набухание

Усадка бетона — это изменение его параметров за счет сжатие линейных размеров готовой конструкции. Усадка бетона определяется тремя важными элементами: карбонизация, контракция (стяжение) и влажность. В строительстве используют, так называемые усадочные швы, чтобы избежать появления трещин в результате усадки бетона в длинных сооружениях. Так, при усадке бетона на 0,3мм/м, строение протяженностью 30 метров получит общую усадку около 10мм. Возможны случаи неравномерной усадки, которые вызваны различным содержанием влаги на разных участках бетона. Результатом неравномерной усадки является растягивающее напряжение и внутренние трещины. Самая большая усадка у цементного камня, поэтому для определенных целей лучше использовать цементный раствор. Заполнитель образует блокирующий каркас, который противостоит усадке. Бетон, который не защищен от атмосферных осадков, подвергается попеременному изменению влажности. Такое состояние вызывает периодические деформационные образования, которые ведут к формированию микротрещин и дальнейшему крошению бетона

Удаление воды из бетона при хранении его на открытом воздухе вызывает усадку. Возможно, что усадка или часть ее вызвана удалением из цементного камня химически связанной воды. Известно, что гидросиликат   кальция   при   высушивании   характеризуется   сокращением размеров крастиллической решетки от 14 до 9 А. Аналогичное сокращение размеров присуще и гидросульфоалюминату кальция и гидрату четырехкальциевого алюмоферрита. Таким образом, нельзя определить, связана ли усадка с удалением внутри или вне кристаллической влаги. Однако, поскольку величина усадки для портландцемента и глиноземистого цемента одинакова, очевидно, основная причина усадки заключена в физической природе цементного геля, а не в его химическом или минералогическом составе.

Зависимость между потерей воды и величиной усадки показана на рис. 6.12. Для чистого цементного камня эти две величины связаны друг с другом прямой пропорциональной зависимостью  при   условии, что в цементном камне нет капиллярной влаги и удаляется только адсорбционно связанная вода. В смеси с добавкой к цементу молотого кремнезема, где для затворения требуется большее количество воды (т. е. для смесей с большим В/Ц), даже после полной гидратации цемента имеется определенное содержание капиллярной влаги. Удаление капиллярной влаги вначале не сопровождается усадкой системы, однако после того, как свободная вода удалена из цементного камня, начинается удаление адсорбционно связанной воды, которое сопровождается усадкой, протекающей с теми же закономерностями, что и в чистом цементном камне. Поэтому участки кривых на рис. 6.12, характеризующие усадку за счет удаления адсорбционно связанной воды, имеют одинаковый наклон для смесей с различным содержанием цемента. Бетоны, в которых свободная вода содержится в крупном заполнителе или в больших порах и дефектах структуры, характеризуются большим разнообразием форм    кривых  усадки.

Цементный раствор или бетон при длительном хранении в воде характеризуется набуханием, т. е. увеличением объема и веса. Это набухание обусловлено адсорбцией воды цементным камнем: молекулы воды обладают расклинивающим действием и уменьшают межмолекулярные силы. Кроме того, вода вызывает уменьшение поверхностного натяжения материала, вследствие чего также происходит некоторое расширение бетона.

Линейное расширение в воде образцов из цементного теста по отношению к размерам образцов через 24 ч после их изготовления имеет следующие величины:

1300X10"6 через 100   суток 2000Х10"6 через 1000     » 2200Х10 '' 6 через 2000     »

Набухание бетона значительно меньше, величина его колеблется от 100X10—6 до 150X10—6 для бетона с содержанием цемента 250 кг/м3. Такая величина набухания наблюдается через 6—12 месяцев хранения в воде бетонных образцов, при дальнейшем хранении величина набухания незначительна.

Набухание сопровождается увеличением веса бетона на величину около 1 %