Влияние усадки и ползучести на конструкции из бетона

Широко известно, что бетон, благодаря своей пористой структуре, при застывании на воздухе подвержен усадке – то есть сокращению во всех трех измерениях. Это, в свою очередь, приводит к образованию трещин, что, конечно же, нежелательно при изготовлении бетонных конструкций. Во избежание этого, бетонные изделия подвергаются армированию – стальная арматура, сцепляясь с цементом, приводит к образованию различного рода напряжений — сжимающих в бетоне и растягивающих в самой арматуре. Это и становится препятствием для свободной усадки. Исследованиями подтверждено, что усадка железобетонных изделий в два раза меньше, нежели усадка конструкций из бетона без внедрения арматуры.

В статически неопределимых изделиях из железобетона – рамах, арках и т.д. – дополнительный процент связей арматуры и бетона вызывает увеличение внутренних напряжений, что, по производимому эффекту, можно сопоставить со снижением температуры внешней среды (на 10-15 градусов Цельсия). Для того, чтобы минимизировать внутренние нагрузки, конструкции зданий промышленного, производственного и общественного назначения разделяют специальными швами на искусственные блоки. В основном же, растягивающее напряжение в бетонных изделиях зависит от упругопластических качеств бетона, его свободной усадки, а также процента армирования.

Если говорить о таком свойстве бетона, как пластичная деформация (или ползучесть), то оно является очень полезным, особенно в изделиях из железобетона, так как способствует перераспределению возникающих напряжений с бетона на стальную арматуру. При отсутствии этого свойства такого рода напряжения могли бы привести к разрушению конструкции.

Также большая роль пластичной деформации или, иными словами, ползучести бетона состоит в том, что она сводит к минимуму образование трещин в армированных конструкциях. Все дело в том, что арматура сдерживает усадку, но, при этом, увеличивает растягивающие напряжения в бетоне, что и приводит к трещинообразованию. Ползучесть же сводит этот процесс к минимуму.

Тенденция к трещинообразованию в бетоне прямо пропорциональная проценту его армирования – то есть, чем больше количество стальных сдерживающих элементов, тем больше растрескиваний образуется в конструкции. Однако при сильном сдерживающем влиянии арматуры расстояние между трещинами и их толщина настолько малы, что на прочность изделия они не влияют.

В основном же, пластичная деформация бетона зависит от нескольких факторов:
— вид и плотность цемента;
— степень увлажнения цемента;
— внешние условия, а точнее температура и влажность окружающей среды;
— разновидность и размер заполнителя: ползучесть бетона обратно пропорциональна его крупности, а также прямо пропорциональна пористости;
— возраст: с течением времени пластичная деформация бетона уменьшается.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что качество бетона во многом зависит от профессионального подхода к его заливке, а также от качества самой цементной смеси и заполнителя. Для правильной заливки бетона важен разносторонний подход и, в первую очередь, правильный уход за ним в процессе высыхания и затвердения. Необходимо поддерживать оптимальную влажность и температурный режим, а для этого достаточно всего лишь смачивать бетонные изделия и обеспечить им надежное укрытие (для конструкций, находящихся на свежем воздухе вполне подойдет упаковка из полиэтилена, которая защитит «молодой» бетон от негативного воздействия внешних факторов).

Важно понимать, что пластичная деформация (ползучесть) и усадка бетона – это процессы, которые протекают одновременно и влияют на эксплуатационные характеристики бетонной конструкции в одинаковой степени.