Строительные решения / Расширяется ли бетон при замерзании?  

Всем известно, что вода при замерзании расширяется приблизительно на 10%. Также известно, что в бетоне всегда есть некоторая влажность, по массе приблизительно 3%, а в свежем бетоне и более. Вопрос - будет ли при замерзании бетон набравший прочность, но содержащий воду расширяться? Кто что думает по этому поводу?

Думаю, что он будет разрушаться. Из-за замерзающей воды, увеличивающейся в объеме в теле бетона, разрушаются связи, что приводит к разрушению бетона и превращению его в песок. Сам бетон не увеличивается в объеме.

Соглашусь с Заговалко.

Если бы это было так, то не было бы такого параметра как морозостойкость - количество циклов замораживания/оттаивания в полностью водонасыщенном состоянии. Но речь даже не о полностью водонасыщенном, а просто о некоторой начальной влажности.

А если по аналогии с грунтами? Когда добавленному при замерзании воды объему есть куда "выйти" ( в поры крупно-, среднезернистого песка, как пример), то пучить не будет. Т.е. в бетоне при достаточном количестве пор расширение не произойдет при замерзании

При этом суглинки же пучит? У песков поры сообщаются друг с другом, а у суглинков нет. В бетоне тоже, в основном, не сообщаются.

Во всяком случае, не слышал, чтобы этой проблеме в строительстве уделяли внимание.
Склонен думать, что расширение можно рассмотреть только под микроскопом.
С чего возник такой вопрос?

Есть подозрение, что конструкция замерзшая внутри (где слои более влажные) порвала наружные слои которые более сухие и, соответственно, менее подвержены расширению (если таковое имеет место быть). Так как других причин (низкая прочность, высокие нагрузки, усадка, экзотермия и т.п.) не обнаруживается.

фото и мы все вместе погадаем ..

А продрелить? Внутри он должен быть хрупкий - легко сверло пойдет.

Не совсем понятно...
Если бетон набрал 100% от проектной прочности, то он готов выполнять возложенную на него функцию и по прочности и по морозостойкости.
Почему тогда ростверк под забор у меня дома не "порвало"?) Я его и самомесом заливал, и водички добавлял для пластичности, и пр. гадости проделывал...

Если бетон набрал проектную прочность, то ничего не будет.
После каждого замораживания бетон будет немного терять прочность, но это зависит от марки F (морозостойкость).

Морозостойкость – это важная характеристика бетона, которая показывает, сколько циклов замораживания и оттаивания он может выдержать, потеряв не более 5% своей прочности. Марка морозостойкости обозначается буквой "F" и цифрой, которая показывает количество циклов: F50, F100, F200, F300, F400, F500, F1000.

Интересно как правильно принять марку по морозостойкости. Вот в чем вопрос.
В российских нормах нигде не написано про марку больше F300, т.е. в худшем случае нормы рекомендуют не менее F300.

Однако же есть трещины и природа их непонятна - образовались с наступлением низких температур, размер конструкции перпендикулярно трещинам мал чтобы грешить на усадку. Конструкция к моменту появления трещин простояла более полугода, на экзотермию тоже не приходится думать. Нагрузки никакие - напряжения в бетоне менее 25% от расчетного сопротивления. Треснули конструкции на тех этажах, которые бетонировались позже. На конструкциях бОльшего сечения количество трещин и ширина их раскрытия больше.

Колонна большого сечения (1,6мх1,6м), вертикальные трещины. Фото выкладывать не позволяет политика Заказчика.
Не факт - замерз бетон уже после набора необходимой прочности - возраст более полугода. На и даже если там замерзший бетон, сверлиться он будет также плохо.

Такое может быть, если бетон плохо вибрировали при укладке.
Чем больше конструкция, тем тщательней надо вибрировать.

В СП28 есть.

Исключено - бетон идеальный, так как конструкция идет без отделки по спецзаказу. Поверхность не просто идеальная - блестит как у кота... За свою жизнь я не видел лучшего качества поверхности.

Тут сечение намного больше.

ну так хоть схемку аль чертёж как у Филатова (хоть карандашом) .. де эта колонна находиться

Колонна балочного перекрытия. Нагрузок нет, сечение принято по эстетическим соображениям. Бетон В35, прочность не менее 100%.

А какое армирование?

36 стержней диаметром 22мм вертикальная равномерно по контуру колонны, хомуты 8мм с шагом 200.

Вероятно тут не учли массивность конструкции.
Внутреннее напряжение может возникнуть в результате разницы температур поверхности бетона и его внутреннего ядра. Разница в температурах, вызывающая внутренние напряжения в бетоне может быть вызвана как чрезмерным охлаждением   поверхности бетона при воздействии холодного воздуха, воды. Ветра, так и при выделении значительного количества тепла при гидратации большой массы цемента в бетоне. Напряжения, образуемые в результате разности температур между ядром и краями бетонного элемента, могут превысить прочность бетона и вызвать появление трещин. Чаще всего в этом случае образуются поверхностные трещины. Они могут уходить вглубь на несколько сантиметров и через несколько недель могут снова закрыться при выравнивании разницы температур в бетоне. Другая причина появления трещин – это напряжения, возникающие при высыхании наружного слоя бетона под воздействием ветра, температур воздуха ниже температуры бетона, воздействия солнечных лучей или высокой температуры воздуха. Для профилактики возникновения трещин от внутренних температурных напряжений при бетонировании массивных бетонных элементов (минимальный размер которых по одной из осей более 80 см)  можно порекомендовать использовать низкотермичный цемент (маркировка LH), например шлакопортландцемент CEM III/B 42,5 N (LH). Этот цемент объединяет в себе хорошую прочность с благоприятным выделением тепла при гидратации. Также можно применять цемент с очень низкой теплотой гидратации (обозначается буквами VLH).

Многое из того, что касается экзотермии в бетоне я научился считать - по крайней мере поле температур считаю достаточно точно. И эти колонны тоже считал - при возведении трещин в них не было, хотя максимальная температура в центре была под 80 градусов.
Разность температур при изменении температуры окружающего воздуха это может быть, но не похоже - потому что на других этажах таких трещин нет, трещины есть только на тех этажах, которые заливались последними, а разность температур сказалась бы на все этажи.

Железобетонная конструкция (бетон, набравший прочность) подвергается температурной нагрузке с соответствующим удлинением/укорочением на величину, определяемую коэффициентом линейного расширения (по материалу).
Видимо, в вопросе заложен смысл о возможной деформации сечения конструкции от температуры. Если бетон набрал прочность, то деформации сечения крайне маловероятны. И раз уж трещины проявились, то они либо в результате неклиматических нагрузок, либо бетон при твердении и наборе прочности подвергся неконтроллируемому высыханию и (или) воздействию температуры (в т.ч. при прогреве в зимних условиях).

И еще попробуйте проверить "глубину" трещины. Она при усушках/перегревах должна закончится у поверхности хомутов

Вопрос в том, что для воды, как известно коэффициент расширения не постоянный и даже отрицательный в области от 0 до 4х градусов Цельсия. Так как в бетоне всегда содержится вода, расширение которой при замерзании намного больше, чем уменьшение размера сухого бетона, логично предположить, что композитный материал вода-бетон может увеличивать размеры при замерзании воды. Подобным образом ведут себя некоторые сплавы (Инвар).
Трещины появились только в декабре
а конструкция выполнялась в апреле, без прогрева.

Получается, что нижние колонны, которые заливались предыдущей зимой не затрещали, а верхние, залиты в теплом апреле, затрещали. Так?

Именно так.

Евгений, если разберетесь в этом вопросе обязательно отпишитесь здесь, пожалуйста. Очень интересная ситуация.

Привет всем! В общем поставили датчики, посчитали на температуру, получилась следующая картина:
1. Колонна треснула от достаточно резкого снижения температуры окружающего воздуха.
2. Поставили тепляк, датчики, тепловую пушку, при изменении температуры трещина начала закрываться, потом при прогревании внутренних слоев опять раскрываться. Расчетом без всякого замерзания, просто на температуру получилось примерно тоже самое.
3. По расчету для образования трещин достаточно снижения температуры на 5 градусов в сутки в течении 3х суток или на 4 градуса в сутки в течении 5 суток.
Отличие измерений от расчета связано думаю с неточным измерением температуры - встроенный термистор датчика имеет погрешность и тепловая пушка дула как раз на датчики.
Почему не треснуло на нижележащих этажах - вопрос. Возможно из-за окружающих зданий и близости к земле перепады температуры и коэффициент теплоусвоения был другой и этого хватило.
Приложенный рисунок с изополями - главные (растягивающие) напряжения в бетоне при снижении температуры на 5 градусов в сутки.

❗️❗️❗️БСЦ: Порядок приемки строительного объекта в эксплуатацию.
РУП «БЕЛСТРОЙЦЕНТР» приглашает 25 апреля на семинар: «Порядок приемки строительного объекта в эксплуатацию. Формы исполнительной технической документации.  Судебная практика и строительная экспертиза».