Снижение прочности бетона причины

Обновлено: 18.05.2024

Прочностные свойства бетона.

Под прочностью бетона понимают его способность сопротивляться воздействию внешних сил, не разрушаясь.

Прочность бетона зависит от многочисленных факторов: структуры, марки и вида цемента, водоцементного отношения, вида и прочности крупных и мелких заполнителей, вида напряженного состояния, формы и размеров образца, длительности загружения.

На прочность бетона большое влияние оказывает скорость загружения образцов. При замедленном их нагружении, прочность бетона оказывается на 10…15% меньше, чем при кратковременном статическом. При быстром загружении прочность бетона возрастает до 20 %.

Бетон имеет различную прочность при разных силовых воздействиях: сжатии, растяжении, изгибе, срезе. В связи с этим различают несколько характеристик прочности бетона: кубиковую и призменную прочность, прочность при растяжении, срезе и скалывании; прочность при многократных повторных нагрузках, прочность при кратковременном, длительном и динамическом действии нагрузок.

В железобетонных конструкциях бетон преимущественно используется для восприятия сжимающих напряжений. Поэтому за основную характеристику прочностных свойств бетона принята его прочность на осевое сжатие, устанавливаемая, как правило, путем испытания стандартных кубов размером 150×150×150 мм, испытанных при температуре (20 ± 2) °С через 28 дней твердения в нормальных условиях (температуре воздуха 15. 20 °С и относительной влажности 90. 100%). Реже испытания проводят па цилиндрах диаметром (d) 100, 150, 200 и 300 мм с высотой h = 2d.

За кубиковую прочность бетона принимают временное сопротивление R эталонных кубов, определяемое по выражению:

где F – разрушающая нагрузка, Н;

А – средняя рабочая площадь образца, мм2;

α – переводный коэффициент, зависящий от размеров образца. С уменьшением размеров поперечного сечения коэффициент а уменьшается. Это объясняется изменением эффекта обоймы с изменением размеров образца и расстояния между его торцами.

Различное сопротивление сжатию образцов разной величины (и формы) объясняется влиянием сил трения, возникающих между гранями образца и опорными плитами пресса.

Вблизи опорных плит пресса силы трения, направленные внутрь, создают как бы обойму и тем самым увеличивают прочность образцов при сжатии. По мере удаления от торцов влияние сил трения уменьшается. Поэтому бетонный куб получает форму двух усеченных пирамид (рис.2, а). При отсутствии (или существенном уменьшении) сил трения характер разрушения меняется, происходит раскалывание куба по плоскостям, параллельным направлению действующей внешней нагрузки (рис.2, б).

Рис. 2. Характер разрушения бетонных кубов; а - при наличии трения по опорным плоскостям; б - при отсутствии трения по опорным плоскостям

Реальные железобетонные конструкции по своей форме значительно отличаются от кубов. Поэтому кубиковая прочность не может непосредственно характеризовать прочность сжатых участков железобетонных конструкций. Для этой цели используют другую характеристику - призменную прочность бетона.

Железобетонные конструкции по форме отличаются от кубов, поэтому кубиковая прочность бетона не может быть непосредственно использована в расчетах прочности элементов конструкции. Основной характеристикой прочности бетона сжатых элементов является призменная прочность. Под призменной прочностью σbu понимают временное сопротивление осевому сжатию призмы с отношением высоты призмы h к размеру а квадратного основания, равным 4.

В реальных конструкциях напряженное состояние бетона сжатой зоны приближается к напряженному состоянию призм. Образцы призматической формы, для которых влияние сил трения меньше, чем для кубов, при одинаковом поперечном сечении показывают меньшую прочность на сжатие. При отношении высоты призмы к стороне основания h /a > 4 влияние сил трения практически исчезает, и прочность становится постоянной и равной ≈ 0,75 R.

Прочность на осевое растяжение

Прочность бетона на осевое растяжение зависит от прочности при растяжении цементного камня и его сцепления с зернами крупного заполнителя.

Рис.3. Схемы испытаний образцов для определения прочности бетона на растяжение

Опытным путем она определяется испытаниями на разрыв образцов в виде восьмерок, на раскалывание образцов в виде цилиндров, кубов или на изгиб бетонных балочек.

Прочность бетона на осевое растяжение имеет сравнительно небольшое значение.

σbtu =0,1σbu . 0,05 σbu

Ориентировочное значение σbt можно определить по эмпирической формуле Фере: Ориентировочное значение σbt можно определить по эмпирической формуле Фере:

где γ = 0,8 – коэффициент для бетонов класса В25 и ниже, γ = 0,7 – для бетонов класса В30 и ниже

Прочность бетона при срезе и скалывании

Под чистым срезом понимают разделение элемента на части по сечению, к которому приложены перерезывающие силы.

Под чистым скалыванием понимают взаимное смещение (сдвиг) частей элемента между собой под действием скалывающих (сдвигающих) усилий.

Железобетонные конструкции редко работают на чистый срез и скалывание. Обычно срез сопровождается действием продольных сил, а скалывание - действием поперечных сил.

Сопротивление срезу может возникать в шпоночных соединениях и у опор балок, а сопротивление скалыванию – при изгибе преднапряженных балок до появления в них наклонных трещин, если не обеспечена надежная связь между верхней и нижней частями бетона на опорах.

В нормах временное сопротивление срезу и скалыванию не приводится, и его принимают приблизительно равным 2 σbtu

Прочность бетона при длительном действии нагрузки

Пределом длительного сопротивления бетона называют наибольшие статические неизменные во времени напряжения, которые он может выдерживать неограниченно долгое время без разрушения.

При длительном действии нагрузки бетонный образец разрушается при напряжениях, меньших, чем при кратковременной нагрузке. Это обусловлено влиянием развивающихся неупругих деформаций изменением структуры бетона.

При расчете прочности элементов в расчетное сопротивление бетона сжатию Rb и растяжению Rbt вводят коэффициент условия работы γb2 , учитывающий влияние на прочность бетона вероятной длительности действии я расчетных усилий и условий возрастания прочности бетона во времени.

Прочность бетона при многократном действии нагрузки

Под прочностью бетона при многократно повторных (подвижных или пульсирующих) нагрузках σf (предел выносливости бетона) понимают напряжение, при котором количество циклов нагрузки и разгрузки, необходимых для разрушения образца, составляет не менее 1 000 000.

Предел выносливости бетона связан с нижней границей образования микротрещин. Если многократно повторная нагрузка вызывает в бетоне напряжения, превышающие границы трещинообразования, то при большом количестве циклов наступает его разрушение.

Предел выносливости бетона σf определяют посредством умножения временных сопротивлений σbu и σbtu бетона на коэффициент условий работы бетона γb1 .

Удаление и снос бетона

- Как удалить старый бетон

Следующее предназначено только для общего информационного использования. Это очень общий обзор процесса выдачи разрешений для проектов по сносу. Фактический процесс может широко варьироваться между регионами страны, округами и муниципалитетами.

Вы также найдете обзор распространенных методов и инструментов сноса. Сравните ваши варианты того, как снести существующий бетон, а также какое оборудование использовать. Кроме того, вы сможете найти информацию о безопасности и предупреждения о возможных опасностях во время сноса.

Бетон Информация о сносе

УСЛОВИЯ ВЫЗОВА БЕТОНА ДЛЯ СНЯТИЯ И ЗАМЕНЫ

Существуют определенные условия, при которых использование исправляющего состава и продукта для шлифовки приведет к кратковременному исправлению. В этих условиях исправление бетона перед повторной шлифовкой или нанесение декоративного покрытия будет пустой тратой времени и денег, поскольку поверхность или покрытие вскоре будут иметь те же характеристики, что и бетон, который вы пытались починить.

Эти условия включают в себя:

Глубокие, широко распространенные трещины , где произошло заселение. Это может быть связано с весом больших грузовиков, неправильной подготовкой подкласса, эрозией подкласса или по другим причинам.
Бетонные плиты, которые утонули , что может произойти, если подкласс не был подготовлен должным образом. Свободная грязь, возможно, использовалась для подкласса. Когда эта грязь оседает - иногда из-за разбрызгивателя или дождевой воды, идущей под бетоном - бетон не поддерживается и будет более подвержен погружению.Также возможно, что подкласс был уплотнен, а бетон подвергся чрезмерному весу, что привело к падению бетона.
Бетонные плиты с явными признаками морозного пучения . Морозные пучки очень распространены в холодном климате. Влага в земле замерзает и бетон поднимается вверх.
Бетонные плиты, которые имеют так много отколов или точечной коррозии на поверхности, что выгоднее заменить бетон, чем подготовить всю поверхность к повторной шлифовке и шлифовке бетона.

При любом из вышеперечисленных условий лучше снять и заменить бетон.

Найдите местных подрядчиков по бетону, которые могут вырвать ваш старый бетон и заменить его новым красивым декоративным бетоном.

Существует множество других причин, по которым необходимо удалять бетон в проекте:

Пристройка к коммерческому или жилому зданию требует удаления бетона, который мешает пристройке.
Удаляется вся конструкция, из которой бетон является частью конструкции.
Существует неисправная бетонная конструкция, которую владелец хочет вырвать и заменить.
Старый бордюр должен быть удален для улучшения улиц, расширения дорог и т. Д.

БЕТОННЫЕ МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ

Разрывное давление

Разрыв под давлением может использоваться в тех случаях, когда предпочтительным является относительно тихий, беспыльный контролируемый снос.

Как механическое, так и химическое разрушение под давлением расщепляют бетон либо с помощью расщепляющей машины, работающей на гидравлическом давлении, обеспечиваемом двигателем в случае механического разрушения, либо путем введения расширяющейся суспензии в заранее определенный рисунок скважин в случае химического взрыва.

Затем расщепленный бетон легко удаляется вручную или краном.

Гидравлическое и химическое разрывное давление разрушает бетонные конструкции с минимальным уровнем шума и летящих обломков. Оба метода работают путем приложения боковых сил к внутренним отверстиям, просверленным в бетоне, и могут выполнять практически любую работу, на которую способны другие методы разрушения. Однако, вместо того, чтобы разрушить мошенник

Прочность бетона: от чего она зависит

Более 6000 лет бетон используется человеком для возведения монолитных конструкций и строительства дорог.

Основное качество бетона, которое широко используется в строительстве — его прочность. Бетон по прочности сравним с камнем, но он значительно удобнее в работе: ему можно придать любую форму. Именно сочетание прочности и удобства обработки сделало его настолько популярным.

Но, если прочность камня очевидна изначально, прочность бетона зависит от многих факторов.

Технологические факторы, которые влияют на прочность бетона

Бетон начинается с цемента — порошкового вещества водного твердения, которое смешивают с водой и заполнителями. Затем полученную смесь укладывают в опалубку, после чего начинается длительный процесс отвердевания. Каждый из этих этапов влияет на прочность материала.

Активность цемента

От активности цемента зависит, насколько прочным получится бетон.

Справка

Активностью цемента называют предел прочности на сжатие цементных образцов в возрасте 28 суток. Этот параметр лежит в основе классификации цементов на марки.

Активность цемента связана со следующими факторами:

Таким образом, основа прочного бетона — свежий качественный, правильно смолотый цемент.

Водоцементное соотношение

Одним из важнейших параметров бетонной смеси является соотношение в ней воды и цемента.

В зависимости от количества воды и полученной консистенции, смеси подразделяются на жесткие и подвижные. Подвижные смеси делятся на 5 типов:

П1 — малоподвижные;
П2—П3 — универсальные;
П4 — подвижные смеси, не требующие уплотнения;
П5 — литьевые.

Подвижность смеси измеряется конусом Абрамса; в зависимости от осадки бетонного конуса по сравнению с первоначальным размером назначается класс по подвижности.

Чем меньше в смеси воды, тем, теоретически, более высокую прочность можно ожидать от бетона.

Реакции гидратации полностью обеспечиваются при в/ц = 0,3. Но при таком количестве воды получается очень жесткая смесь, которая требует серьезной обработки. В противном случае она не уплотнится, в бетоне останутся полости и крупные поры, которые снизят его прочность.

Добавление воды в бетонную смесь увеличивает ее подвижность; бетонная смесь становится более пластичной, самоуплотняющейся и укладывается без пустот, но излишняя вода отрицательно влияет на прочность, что можно видеть в таблице.

Оптимальное решение этого противоречия — добавление пластификатора в бетонную смесь:

Пластификатор увеличивает подвижность смеси на 1—2 пункта без добавления лишней воды и, соответственно, без снижения прочности.
Добавление пластификатора повышает прочность бетона, поэтому, используя заданную марку цемента, для получения бетона расчетной прочности можно снизить количество цемента, как минимум, на 10% (до 20%), что, учитывая цены на цемент, обеспечит существенную экономию.
Смеси с добавлением пластификаторов, благодаря своей подвижности, легко укладываются и уплотняются, в некоторых случаях не требуя обработки вибрацией (литые смеси).
Пластификатор препятствует расслаиванию и увеличивает срок жизни бетонной смеси, что важно в том случае, если ее необходимо транспортировать к месту строительства.
Если в конструкции используется арматура, добавление пластификатора улучшает адгезию бетона к арматуре.

Суперпластификаторы сочетают пластифицирующее воздействие с другими свойствами: водоредуцирующим, противоморозным и другими.

Заполнители

В состав бетонной смеси, помимо цемента и воды, входят заполнители:

крупные (щебень, гравий);
мелкие (песок).

Зерно крупного заполнителя может иметь различные размеры (от 20 мм и менее - до 100 мм). В зависимости от используемого заполнителя бетоны делятся на:

тяжелые (на плотном крупном и мелком заполнителе);
мелкозернистые (на плотном мелком заполнителе).

Их состав регулируется ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия».

Методы замеса

Повышение прочности обеспечивают такие методы обработки цемента, как:

мокрая активация цемента;
виброактивация цемента.

Суть мокрой активации цемента в том, что в бетономешалку загружают все компоненты смеси, кроме песка, а воду заливают частично. Во время работы бетономешалки частицы крупного заполнителя растирают цемент в течение 5 минут, затем загружаются остальные компоненты. В результате этой процедуры цемент, особенно лежалый, активируется.

Виброактивация заключается в перемешивании и одновременной вибрации цемента с песком, в результате чего степень гидратации цемента повышается, а его активность увеличивается на 30–40%.

Важно!

Добавление в бетонную смесь пластификатора позволяет повысить активность даже лежалого цемента.

Армирование

Бетонные сооружения, укрепленные арматурой, показывают более высокую прочность, чем не армированные изделия. Заменой или дополнением к арматуре выступает объемное армирование с помощью различных видов фибры. Бетон с добавлением фибры более прочный и устойчивый к образованию трещин, также он дает меньше усадки.

Обработка при укладке

Прочность бетона напрямую зависит от его плотности, то есть, отсутствия полостей и крупных пор.

Чтобы обеспечить высокую плотность, используется обработка свежеуложенного бетона вибрацией. Это дорогостоящее мероприятие, которое требует больших затрат труда и электроэнергии. Смеси, содержащие пластификатор, отличаются удобоукладываемостью и могут обойтись без обработки, что сэкономит немало средств и времени.

Уход за бетоном и оптимальные условия твердения

Как уже упоминалось, цемент — это вяжущее водного твердения, а это значит, что для образования кристаллической структуры плотного бетонного камня необходимо, чтобы высокая влажность поддерживалась, как минимум, до достижения критической прочности бетона.

Справка!

Критической называют прочность бетона, по достижении которой неблагоприятные условия окружающей среды уже не оказывают на него существенного отрицательного влияния. Она указывается в проектной документации, обычно это 30–50%, иногда до 70% от расчетной прочности бетона. Как правило, критическая прочность бетона достигается на 7-е сутки.

Пока бетонная смесь сохраняет влажность, реакции гидратации продолжаются с образованием прочного материала.

Прочность бетона нарастает неравномерно: в первые сутки процессы идут наиболее быстро, затем их скорость постепенно снижается, что можно видеть на графике.

Расчетной прочности бетон достигает по истечении 28 суток. Медленный набор прочности продолжается многие месяцы после этого.

Чтобы бетон набрал расчетную прочность, необходимо обеспечить оптимальные условия твердения:

влажность воздуха, близкая к 100%;
температура воздуха 18–20 °С.

Важно!

При влажности воздуха 40% твердение бетона практически прекращается.

Если окружающий воздух слишком сухой, применяется уход за бетоном: его поливают водой и укрывают пленкой для сохранения влажности.

Температура также является важным фактором, который влияет на прочность.

При снижении температуры окружающего воздуха процессы твердения бетона замедляются, а при температуре ниже 0°С — практически прекращаются, что видно из таблицы.

Поэтому основным мероприятием ухода за бетоном при зимнем бетонировании является сохранение тепла и обогрев уложенного бетона.

Для достаточно массивных, толстостенных конструкций бывает достаточно «метода термоса»: смесь замешивают из подогретых материалов (кроме цемента; его греть нельзя), прогревают теплым воздухом опалубку, а свежеуложенный бетон укрывают теплоизолирующими материалами. Поскольку реакции гидратации являются экзогенными, то есть протекают с выделением тепла, этого может быть достаточно, чтобы бетон успешно набрал критическую прочность. Технологи следят за температурным градиентом, не допуская слишком большой разницы температур у поверхности бетона и на глубине.

Если конструкция недостаточно габаритная или имеет тонкие стенки, такой метод не подходит; в этом случае применяют обогревающие мероприятия: устройство тепловых шатров, прогревание электродами, тепловыми матами и другие.

Как влияет замораживание на набор прочности бетона?

Если конструкция была залита и замерзла, не набрав критической прочности, а весной оттаяла, набор прочности продолжится, но в итоге прочность бетона будет ниже.

Важно!

Независимо от применения сохраняющих тепло или прогревающих мероприятий при бетонировании в зимнее время целесообразно использовать противоморозные добавки, которые снижают температуру замерзания воды в смеси и ускоряют процессы гидратации цемента, позволяя бетону набирать прочность даже в условиях очень низких температур.

Обратная ситуация складывается при высоких температурах. В этом случае бетон схватывается слишком быстро, но может пересыхать, а это негативно влияет на прочность готового изделия. Поэтому в жару бетон поливают водой и укрывают.

Взаимосвязь прочности бетона и его морозостойкости и водонепроницаемости

Как уже было сказано, прочность бетона напрямую зависит от его плотности. Высокая плотность, в свою очередь, влияет на другие характеристики материала.

Бетон — материал пористый. Несмотря на свою плотность и твердость, он имеет большое количество пор и капилляров, которые могут впитывать воду. Поэтому при эксплуатации в условиях высокой влажности в порах бетонных конструкций могут развиваться бактерии, грибы, плесень. Продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов приводят к разрушению бетона.

Если конструкция эксплуатируется в условиях низких температур, влага в порах бетона при замерзании расширяется и приводит к появлению трещин. С каждым циклом «замораживание—оттаивание» размер и количество микротрещин увеличиваются, разрушая бетон.

Вот почему бетон высокой плотности показывает более высокую устойчивость к воде и низким температурам: в нем меньше пор и они имеют маленький размер.

В целях дополнительной защиты от влаги применяются специальные добавки для объемной гидрофобизации, а также мастики и пропитки для бетона.

Классификация бетонов по прочности

Классы присваиваются бетонам по результатам испытаний, в ходе которых отливку в форме куба подвергают сжатию до разрушения.

Справка

В СССР бетоны классифицировались на марки, сейчас они подразделяются на классы.

Марка бетона обозначалась литерой «М» и числовым обозначением, которое соответствовало среднему выдерживаемому давлению, измеряемому в кг/см2.

Класс бетона обозначается литерой «В» и числовым обозначением, которое показывает предельную прочность бетона на сжатие в МПа (то есть, максимальное сжатие, которое образец выдерживает без разрушения).

Поэтому класс бетона точнее показывает его прочность, чем марка. Определить соответствие марки бетона классу можно по специальной таблице, но необходимо учитывать, что это соответствие не полное.

Для чего нужно знать прочность бетона

Планируя строительство, необходимо правильно выбрать бетон нужного класса прочности.

Разные конструкции предъявляют различные требования.

Например, деревянный дом не дает такую большую нагрузку на фундамент, как кирпичный, тем более, многоэтажный дом. Баня или гараж — менее ответственные постройки, чем жилой дом.

В то же время, избыточная прочность бетона тоже нежелательна, поскольку бетон высокого класса дороже.

Поэтому для каждого типа конструкций выбирается бетон подходящего класса:

легкие бетоны класса В7,5 применяются для подготовительных работ;
бетоны класса В12,5 — для бетонирования дорожек, стяжек, заливки фундаментов нетяжелых сооружений;
В15 — при строительстве зданий до двух этажей;
В20 — для ленточных фундаментов, лестниц и ненагруженных перекрытий;
В22,5 — для фундаментов, дорожек, площадок, монолитных стен;
В25 — для монолитных стен, бассейнов, фундаментов;
В30 — для гидротехнических конструкций и мостов;
В35 — для дамб, гидротехнических сооружений;
В40 — для мостов, метро, плотин и других видов конструкций со специальными требованиями.

Методы определения прочности бетона

Для присвоения бетону класса прочности испытывают кубические образцы с размером ребра 150 мм. В ходе испытания образцы разрушаются.

Существуют и другие методы определения прочности бетона путем механического воздействия:

Метод отрыва и скалывания. В ходе испытания из бетона выдергивается заранее заделанный стержень.
Метод вдавливания. Используется специальный штамп или шариковый молоток (например, молоток системы Физделя, молоток Кашкарова).
Метод упругого отскока.

Последний относится к неразрушающим методам, что очень удобно, если нужно узнать прочность готовой конструкции: метод простой, точный и оперативный в применении. Для его проведения используется молоток Шмидта (склерометр), который используется также для определения прочности других материалов (например, кирпича). Поэтому молотки выпускаются с разными вариантами энергии удара.

Для испытания необходим участок конструкции площадью не менее 100 см2. Небольшие изделия должны быть закреплены. Молоток устанавливается перпендикулярно к зоне измерения. Его удар не должен приходиться на арматуру или крупные раковины.

На каждом участке производят не менее 10 замеров.

При ударе молоток замеряет значение отскока; по окончании испытаний высчитывается средняя величина с поправкой на угол, под которым молоток соприкасался с поверхностью, после чего с помощью кривых перевода высчитывается прочность материала на сжатие.

Разновидности бетона

Помимо классификации по прочности, бетоны подразделяются на группы и по другим признакам:

по подвижности;
по морозостойкости;
по водостойкости;
по плотности (легкие, особо легкие, тяжелые, особо тяжелые);
по назначению;
по виду вяжущего (полимерцементные, гипсовые, шлакощелочные, силикатные, цементные, специальные).

От чего разрушается бетон?

Фото 1. Распространённые причины разрушения бетонного камня

Прежде всего, хотелось бы отметить, что в основном, интенсивному разрушения поддается бетон с низкими характеристиками, такими как:

прочность бетона и его заполнителей;
плотность;
пористость;
удельный вес;
водопроницаемость.

Бетоны с высокой прочностью обладают высокой долговечностью, при условии его эксплуатации согласно назначению. Поэтому, при расчете состава бетона следует закладывать максимальные характеристики и соблюдать все правила и предписания технологических операций приготовления и укладки бетонной смеси.

Таким образом, бетон низкого качества, а именно низкой прочности, высокой пористости и водопроницаемости будет очень быстро разрушаться.

Но все-таки при длительном воздействии некоторых факторов на бетон со временем приводят к постепенному разрушению бетона. Рассмотрим кратко основные причины разрушения бетона. Все факторы разрушения можно разделить на 4 группы:

механические;
химические;
физические;
воздействие высоких температур (пожара).

Механические факторы разрушения бетона:

Статическая нагрузка превышающая расчетную допустимую;
Динамическая нагрузка превышающая расчетную допустимую;
Износ.
Осадка конструкции.

Физические факторы разрушения бетона

Морозное разрушение – замораживание и оттаивание. Разрушение бетона происходит за счет превращения воды в лед, которая находится в капиллярах бетона, вследствие чего она увеличивается в объеме на 7…10% и создает растягивающие напряжения внутри структуры, разрушая ее. Более плотные и прочные бетоны могут выдерживать большое количество циклов замораживания и оттаивания, что повышает их долговечность.
Воздействие воды. Фильтрация воды. Вода проходящая сквозь бетон (фильтрация) и по поверхности бетона (особенно мягкая вода) приводит к растворению и выносу портландита Са(ОН)₂ и его катионов Са 2+ , что существенно снижает прочность и долговечность бетонных конструкций.
Воздействие горюче-смазочных материалов. Также понижают прочность бетона такие вещества, как:

машинное масло;
эмульсии (в т.ч. бензин);
все различные смазки.

Данные молекулы масла обволакивают частицы цементного камня тонкой пленкой, которая приводит к разрыву связей между всеми компонентами цементного камня. Таким образом, если взять шпатель и попробовать прочность бетона в зоне масляного пятна можно убедиться что бетон превращается просто в песок или бетонную стружку.

Усадка бетона. Происходит с образованием большого количества мелких трещин. Причина усадки – не правильно подобран состав бетона, неоднородность бетонной смеси (плохое перемешивание), плохой уход за бетоном в первые дни после бетонирования.
Резкие температурные перепады.Повышение или понижение температуры приводит к расширению или сжатию бетона, это способствует накоплению внутренних напряжений и трещин в структуре бетона. Для предотвращения возникновения внутренних напряжений и трещин устраивают деформационные и температурные швы.

Химические факторы разрушения бетона

Химические факторы разрушения бетона подразумевают воздействия различных агрессивных веществ, которые вступают с компонентами бетона в химическую реакцию и приводят к трем видам разрушения:

снижения прочности за счет растворения в водных растворах цементного камня;
снижение прочности бетона за счет выноса химических соединений, которые образовались вследствие взаимодействия химических веществ и продуктов гидратации цементного камня;
образования внутренних напряжений и трещин за счет образования и роста в объеме новообразований внутри структуры бетона.

Воздействие карбонатов, сульфатов и хлоридов приводит к образованию и росту кристаллов, и в дальнейшем к возникновению внутренних напряжений и трещин, фото 2.

Карбонизация.Воздействие углекислого газа на бетон.Углекислый газ, который находится в воздухе может вступать в реакцию с портландитом (гидроксидом кальция Са(ОН)₂) с образованием слаборастворимого кальцита – карбоната кальция, но при длительном воздействии углекислого газа кальцит растворяется с образованием растворимого гидрокарбонат кальция Ca(HCO₃)₂. При этом в железобетоне до воздействия углекислого газа СО₂ бетонная среда является щелочной с рН показателем 12…14, что является идеально средой для стальной арматуры. Но при воздействии углекислого газа СО₂ на внутреннюю структуру бетона через капилляры щелочность среды уменьшается и арматура начинает корродировать, фото 3.

Фото 2. Разрушающее агрессивное воздействие сульфатов, карбонатов и хлоридов на бетон и железобетон (воздействие на арматуру)

Приведем формулу реакции химического воздействия углекислого газа СО₂ с портландитом:

Растворение кальцита от воздействия СО₂:

Продукты коррозии стали увеличиваются в объеме, что приводит к возникновению внутренних напряжений и трещин (в бетоне трещины возникают и развиваются вдоль арматурных стержней).

Воздействие сульфатов на компоненты бетона (сульфатна коррозия или коррозия 3 вида). Воздействие кислотных дождей и сточных вод, содержащих растворы солей серной кислоты. Растворы солей серной кислоты, проникая внутрь бетона, вступают в химическую реакцию с компонентами бетона (с алюминатами и портландитом) с образованием разрушающих соединений, таких как:

эттрингит;
таумасит;
двухводный гипс.

Образование эттрингита, происходит после взаимодействии с SО₄ и образование природного гипса:

Для повышения стойкости бетона к воздействию сульфатов применяют специальные цементы:

пуццолановый портландцемент;
сульфатостойкий портландцемент.

Воздействие хлоридов на бетон.Ионы хлоридов, которые содержатся в морской соленой воде, растворе поваренной (кухонной соли) и солевые смеси для борьбы с гололедицей пагубно влияют на долговечность бетона.

Воздействие хлоридов на компоненты бетона и железобетона приводят к:

образование трещин вследствие возникновения щелочного силиката, который постепенно увеличивается в объеме;
понижению щелочной среды в бетоне, которая защищает арматуру от коррозии;
коррозии арматурной стали;
в следствие взаимодействием хлоридов с гидроксидом кальция образуются оксидированный гидратом кальция, который со временем увеличивается в объеме:

Воздействие воды на бетон с водородным показателем меньше рН=6 или более рН=9. Воздействие кислот.Вода с водородным показателем меньше рН=6 или более рН=9 приводит к разрушению бетона, а именно:

портландита;
алюмосодержащих компонентов.

Воздействие кислот на бетон приводит к разрушению последнего:

Биологическая коррозия

Биологическая коррозия (разрушение) бетона в основном происходит в канализационных коллекторах, в зонах, где протекает сточная вода, обогащенная кислородом и сероводородом. В такой среде активно развиваются бактерии, которые выделяют вредную для бетона серную кислоту.

Перечислим самые распространенные живые микроорганизмы, которые могут разрушать бетон:

нитрификаторы;
сероокисляющие бактерии;
тионовые бактерии;
бесцветные серобактерии.

Также в последние годы, актуальной проблемой для долговечности конструкций из бетона, которые эксплуатируются в обводненных условиях является электрокоррозия, особенно воздействие постоянного пульсирующего электрического тока от мощных источников, которые вызывают интенсивное разрушение бетона и арматуры. Для предотвращения воздействия токов утечки и блуждающих токов, конструкции следует изолировать и отводить ток от бетонных и железобетонных конструкций с помощью заземления и шунтирования.

Разрушение бетона при воздействии высоких температур

При пожарах, когда бетон очень сильно нагревается до высокой температуры, происходит «обезвоживание» бетона – испарения химически связанной воды, находящиеся между частицами гидросиликатного геля цементного камня. Вследствие «обезвоживание» бетон теряет свою прочность.

Что делать, если бетон не набрал проектную прочность?

На протяжении многих лет бетон используется для строительства домов, дорог и различных зданий. Основное качество и преимущество данного материала – это его прочность и повышенная износостойкость. Причем по своей прочности бетон ничем не уступает камню, а работать с ним намного проще и легче, поскольку за короткий промежуток времени и без особых усилий бетонной смеси можно придать практически любую форму.

Особой же популярностью пользуются монолитные конструкции, которые изготавливаются прямо на строительных площадках. По всему периметру фундамента монтируется опалубка, куда устанавливается арматура и заливается бетон. После того, как бетон затвердел, опалубка снимается и продолжается строительство нового этажа. На какие сутки нужно проверять монолитные конструкции? Обычно это указано в проекте проектировщиком. Но что делать, если бетон не набрал нужной прочности? Можно ли продолжать строительство? Сегодня мы ответим вам на эти вопросы.

Что такое прочность бетона?

Бетон – это смесь цемента, песка, воды и вяжущих веществ, которые имеют способность переходить из жидкого состояния в твердое. Сегодня существует огромное количество различных видов цемента, которые используются при строительстве домов. Но все они обладают очень важным качеством – прочностью, а это одно из основных свойств бетонной смеси. Как и камень, бетон лучше сопротивляется сжатию, чем растяжению. Именно поэтому основным критерием прочности бетона является предел прочности при сжатии.

Важно! Существенный недостаток цемента – это его усадка. За время высыхания разница в объёме может достигать 10%. Если же усадка происходит неравномерно, то целостность конструкции может быть нарушена, поэтому очень важно при заливке качественно прогреть и провибрировать бетонную смесь.

В процессе твердения в бетоне протекает реакция гидратации, во время которой минералы цемента начинают взаимодействовать с водой, образуя новые соединения. Если же вода испаряется слишком быстро, то это может привести к обезвоживанию бетона, что в итоге станет причиной недобора прочности и небольшой усадки здания. Взаимодействие цемента с водой прекращается, если бетон высыхает или замерзает, из-за чего также снижается прочность и износостойкость конструкции.

При таких условиях бетон набирает свою прочность довольно быстро, и спустя всего 2 недели она достигает 60-70% от требуемого показателя. После этого рост замедляется, и оптимальная прочность достигается на 28 сутки. Далее бетон все так же продолжает твердеть и укрепляться, а конструкция становится все прочнее. Благодаря этому свойству срок службы монолитного дома составляет более 100 лет.

Если бетон твердеет все время в воде, то его прочность будет значительно выше, чем если бы он твердел на открытом воздухе. Если твердение происходит в сухой среде, то вся вода испарится через несколько месяцев, и в таком случае твердение бетонного изделия практически прекратится. Объясняется это тем, что внутренняя часть цементных зерен не успевает вступить в реакцию с водой, поэтому для достижения оптимальной прочности нельзя допускать преждевременного высыхания смеси.

Если на улице стоит сухая и ветреная погода, то углы, ребра и открытые поверхности бетонного изделия высохнут намного быстрее, чем внутренние его части. В таком случае их нужно предохранить от высыхания и дать им возможность достигнуть заданной прочности.

Важно! Стоит отметить, что на прочность и скорость высыхания цемента влияют условия его хранения. Например, если цемент хранился при высокой влажности, то цементные зёрна скрепятся хуже, а значит, по истечении 28 суток бетонная конструкция будет недостаточно прочной. Объясняется это тем, что из-за влияния влаги и углекислого газа на поверхности активных частиц цемента появляются новообразования, которые снижают активность материала. В таких условиях даже быстротвердеющие цементы теряют свои свойства и становятся обычными. На основании этого можно сделать вывод, что основой качественной бетонной смеси является свежий и сухой цемент.

Проверка бетонных изделий

На отдельные виды цемента и бетонной смеси устанавливается свой проектный возраст: оптимальной прочности изделие может достигать через 25, 30 и более дней. Если же эта характеристика не прописана в проектной документации, то проектный возраст автоматически указывается как 28 суток, по истечении которых продолжается строительство и начинается возведение нового этажа.

При этом существует опалубочный возраст конструкции, по достижении которого можно снять опалубку. Важно отметить, что нельзя обозначить конкретное время, когда ее можно снимать. Одни строители убирают опалубку, когда цемент достиг хотя бы 50% своей необходимой прочности, другие делают это, когда цифра составляет не менее 70%.

После того, как опалубка снята, бетонная конструкция проходит промежуточную проверку. Она позволяет определить, насколько затвердел цемент, не потрескается ли конструкция. В опалубочном возрасте нужно проверять каждое изделие, начиная от стены и заканчивая балкой перекрытия. Если же этого не делать, то можно пропустить участок, где изделие не затвердевает и не набирает прочности. В результате такой халатности могут произойти необратимые вещи, например, обрушение здания..

Сама проверка осуществляется прямо на строительном объекте. Специалисты из лаборатории выезжают на место, где и проверяют бетонные конструкции с помощью специальных приборов. Подобные испытания бывают двух видов:

неразрушающего типа, когда целостность конструкции не нарушается. Такие исследования могут быть как прямыми, так и косвенными;
разрушающего типа. Когда небольшой образец вырезается прямо из бетонной конструкции. Однако это не влияет на общую прочность изделия.

Потеря качества бетона

Качество бетонной смеси – это основное условие получения надежной, высокопрочной конструкции, которая сможет прослужить длительное время.

Существует достаточно много причин, которые могут понизить качество бетона и привести к его разрушению под действием различных факторов.

Причины ухудшения качества бетона

Снизить качество бетона могут не только несоответствие состава бетонной смеси нормативным требованиям, но также и нарушения при его укладке.

Производственные причины

Транспортировка бетонной смеси

Если в процессе смешивания компонентов бетонной смеси на бетоносмесительных узлах не выдерживается соотношение составляющих или сам процесс производится с нарушениями, то это может в значительной степени повлиять на качество приготовленной смеси. Поэтому лучше заказывать бетон на заводах, где технология приготовления отработана.

Процесс доставки бетона от производителя к потребителю, достаточно ответственное мероприятие. Доставка должна осуществляться как можно в более короткие сроки, так как при длительной перевозке может произойти сваривание смеси. Особенно важно соблюдать сроки доставки в жаркое время года.

Потребитель также должен позаботиться о своевременной выгрузке смеси и подготовить соответствующую емкость или место его укладки. Твердение бетона высоких марок происходит значительно быстрее. Поэтому такая смесь должна укладываться в максимально сжатые сроки, нарушение этих сроков может оказаться одной из причин ухудшения качества бетона.

Излишняя вода в бетонной смеси

Уплотнение бетонной смеси виброрейкой

Такая ошибка достаточно распространена среди строителей. После добавления жидкости в приготовленную смесь ее подвижность увеличивается, а значит, ее легче укладывать. Но излишняя вода не связывается с цементом. По окончании твердения бетона оставшаяся вода испаряется, но в бетоне остаются поры, которые могут привести к появлению трещин и микропор.

При некачественном уплотнении уложенной бетонной смеси в ней остается достаточно много воздушных пузырьков, которые понижают общую плотность бетона. Поэтому бетонная смесь должна тщательно уплотняться строительными вибраторами.

Подбор класса бетона

Эксплуатационная потеря прочности

Подбор марки бетона должен соответствовать проектным нагрузкам на конструкцию. Немаловажным фактором является также правильный выбор бетона по водонепроницаемости и морозоустойчивости, так как эти показатели оказывают влияние на долговечность бетонных конструкций.

Потеря прочностных показателей может снижаться в период эксплуатации. Такое снижение прочности относится к нормальным факторам. Чтобы разрушение не произошло преждевременно, следует правильно выбирать марку бетона и исключить все ошибки, которые были указаны выше.

Марка и класс бетона - в чем разница?

Читайте также: