АНАЛИЗ ФОРМУЛ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА. Формула прочности бетона


АНАЛИЗ ФОРМУЛ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

СМЕШАННЫЕ ГИПСЫ

В современной технологии бетона принято считать, что. проч­ность бетона Rf,, твердеющего в нормальных условиях, зави­сит, главным образом, от активности цемента Яц и от водоце - ментного отношения В/Ц. Эта зависимость выражается форму­лой общего вида:

Проф. Н. М. Беляев на основе экспериментальных данных выразил зависимость прочности бетона от активности цемента и водоцементного отношения в виде следующих формул:

3» (1)

3,5 (B/Z/F

Для щебеночного бетона; а для бетона с гравийным заполнением

3

4 (В/Ц)

Где /?28—предел прочности бетона при сжатии в возрасте 28 дней.

Как можно видеть, формулы (1 и 2) отличаются лишь коэ - фициентами в знаменателе и при том эмпирически получен­ными.

Для определения прочности бетона, приготовленного по стандартной методике, предложено пользоваться формулами (1) и (2).

По формулам проф. Н. М. Беляева прочность бетона зави­сит только от активности цемента и водоцементного1 отношения с поправкой на вид заполнителя.

Формулы проф. Н. М. Беляева в том виде, как они предло­жены их автором, позволяют выяснить, в каких случаях воз­можно получить прочность бетона, равную активности цемента.

Для формулы (1) В/Ц принимается равным 0,43. Подстав­ляя это значение в формулу (1), получают:

F? = __ __ Г)

28 ~~ 3,5(0,43)1-5 3,5-0,286 ~ ц'

Для формулы (2) при В/Ц=0,40 получается:

Г) ____ ^?Ц28 __________ Кц28 ___ Г>

^ 4(0,4)1,5 ~ 4-0^25 _

Оказывается, прочность бетона во всех без исключения слу­чаях будет равна активности цемента, если бетон на щебеноч­ном заполнении будет затворяться при В/Ц=0,43, а бетон на гравийном заполнении будет затворяться на В/Ц=0,40.

Отсюда можно сделать следующие выводы.

1) При указанных водоцементных отношениях (0,40 и 0,43) прочность бетона любого возраста равна активности цемента, определенной для соответствующего возраста. С увеличением активности цемента пропорционально возрастает прочность бе­тона.

2) Ррочность бетона равна активности цемента независимо от нормальной густоты, характеризующей цемент. Разница меж­ду величинами нормальной густоты портландцементов практи­чески равна 20—30%, а для пуццолановых портландцементов еще более, но формулами Н. М. Беляева это не учитывается.

3) Прочность бетона зависит в данном случае только от прочности цементного камня, так как влияние, прочности - за­полнителя никак не учитывается, если только прочность само­го заполнителя не ниже прочности получаемого бетона.

В какой мере эти выводы являются справедливыми как в данном случае, так и в смежных с ним случаях?

Первый вывод, что возраст, при котором определена актив­ность вяжущего, должен быть в соответствии с возрастом и с условиями твердения приготовляемого из него бетона, не вы­зывает сомнения, так как иначе должны быть подобраны до­полнительные коэфицйенты, причем для различных цементов различные.

Положение, что прочность бетона зависит от активности вя­жущего f(Re) правильно, но для цементов, имеющих разную нормальную густоту, как установлено, имеются отклонения.

Второй вывод, что прочность бетона находится в полном соответствии с положением R6=f(B/Ll) независимо от его нор­мальной густоты, не подтверждается экспериментальными дан­ными; так, например, цементы одной и той tee активности, но с разными нормальными густотами, будучи затворены при од­ном, и том же В/Ц, дают цементные камни неодинаковой проч­ности: у цемента с меньшей нормальной густотой прочность получается меньше. Следовательно, второе положение либо не подтверждается, либо это есть частный случай.

Частный случай возможен только один: водоцементное от­ношение при затворении соответствует нормальной густоте це­мента, при которой определена его активность. Этот, единст­венно возможный частный случай может быть рассмотрен по формуле Н. М. Беляева:

Что собой представляет эмпирический коэфициент 4 и дей­ствительно ли он характеризует собой влияние крупного запол­нителя? Для ответа на этот вопрос необходимо математическое выражение гиперболы преобразовать в новое математическое выражение параболы, чтобы установить зависимость прочности от отношения нормальной густоты к водоцементному отношению

Где N — нормальная густота цементного теста;

W — водоцементные отношения.

В последней формуле ясно видно, что прочность цементного камня у одного и того же цемента зависит от расхода вяжуще­го. При равных расходах, т. е. когда вода затворения равна нормальной густоте, прочности равны; при уменьшении расхода цемента прочность падает и наоборот. Показатель степени ха­рактеризует вяжущее и, по нашему мнению, зависит от его удельного веса.

Совершенно очевидно, что коэфициент 4 не есть характери­стика влияния крупного заполнителя, а является характеристи­кой нормальной густоты вяжущего, при котором определена его активность. Если это так, то при изменившемся водоцемент - ном отношении должна, как было указано выше, изменяться и прочность бетона. Это положение может быть проверено на формуле Н. М. Беляева также и для щебеночного заполнителя:

*б== ^(зда^5)R«' где Ra равно предыдущей активности цемента.

В данном случае получается то же самое, что и для гра­вийного щебня: нормальная густота вяжущего соответствует водоцементному отношению, т. е. расходы цемента одинаковые; только в этом случае прочность бетона будет равна активно­сти вяжущего.

Но в обоих случаях был принят цемент один и тот же, а следовательно, и его нормальная густота осталась без измене­ния как для гравийного, так и для щебеночного бетона. В фор­мулах же получается изменение нормальной густоты, т. е. как будто получается противоречие. Однако противоречие это толь­ко кажущееся, и оно имело бы место, если бы не было постав­лено условие, что вода учитывается только свободная, не по­глощенная заполнителями.

Следовательно, как для гравийного заполнителя, так и для щебеночного определенная нормальная густота не является дей­ствительной, а условной и соответствующей полному количеству воды затворения без учета поглощения ее заполнителем. Дей­ствительно же воды, пошедшей на гидратацию цемента, мень­ше, и она теоретически должна соответствовать именно тому количеству воды, при котором была определена активность це­мента.

Весьма существенным является вопрос, какое же количест­во ВОДЫф должно пойти при определении активности цементов по стандарту при разной нормальной густоте; так, например, если нормальная густота в одном случае измерялась 20%, а во втором — 30%, то задача эта решается следующим образом: 20 30

— + 1 %=6% от веса навески и----------- 1% =8,5%; значит, в

4 4 первом случае ВЩ = =" 0,24, а во втором

• 200-100

Как видно, диапазон в водоцементном отношении очень ве­лик, и свободной воды на гидратацию остается различное ко­личество. При допущении, что на молекулярное смачивание песка тратится 6% воды от его веса, получается в первом слу­чае 800-0,06—600-0,06=12 г, во втором — 800 • 0,085—600Х Х0,06=32 г. Таким образом, в первом случае имеется нехватка воды на гидратацию, а во втором—избыток, что не позволяет считать цементы равноценными при условии их затворения на большем В/Ц.

Все проведенные экспериментальные работы, использован­ные учеными для вывода формул, очевидно, были основаны на цементах со средней нормальной густотой 0,25—0,26, а следо­вательно, на среднем водоцементном отношении В/Ц^0,29—0,30.

Необходимо рассмотреть случай, когда прочность бетона равна активности цемента, т. е. /?б=#ц для случаев на гравии и на каменном щебне.

Пусть расход материалов на 1 м3 гравийного бетона вы­ражается в следующих количествах: 1 350 кг гравия, 450 кг пес­ка и 450 кг цемента при ВЩ—0,40; следовательно, воды на за - творение взято: 450 - 0,4=180 л. Поглощается воды заполнение* 450- 0,06 + 1 350 • 0,015=47,3 л.

Свободной воды останется 180—47,3=132,7 л, что составит ВЩ= -^-=0,296.

1 450

Это как раз то количество, при котором примерно опреде­лена активность цемента.

Для щебеночного бетона ВЩ—0,43, т. е. расход воды соста­вит 450 • 0,43=193,5 л, или на 193,5—180=13,5 л больше, чем при гравийном бетоне. Эта разница составляется из увеличен­ного расхода песка и увеличения поверхности смачивания щеб­ня в сравнении с гравием. Таким образом, потребность воды на смачивание смеси увеличилась на 0,7%, что бесспорно, и это практически всегда наблюдается.

Из изложенного выше становится совершенно очевидным, что прочность бетона зависит исключительно от прочности це­ментного камня, зависящей в свою очередь от водоцементного отношения, активности цемента н нормальной густоты, при ко­торой определена активность цемента. Заполнитель, если его прочность не менее заданной марки бетона, не оказывает влия­ния на прочность последнего при условии, что количество це­ментного теста достаточно, и удобообрабатываемость бетона обеспечена.

С этой точки зрения следует рассмотреть формулы, выра­жающие зависимость прочности бетона от активности цемента и В/Ц отношения при гравийном заполнении:

Яб = 0,50 Яц (Ц/В-0,5) и при щебеночном: R6 = 0,55 Rn(Ц/В—0,5).

Решая формулы попрежнему из условия, что прочность бе­тона равна активности цемента, получаем, что в формуле (3) при В/Ц=0,4 и в формуле (4) при В1Ц=0,43 прочность бетона. равна активности цемента; т. е. и в этом случае имеется пол­ное соответствие с уже рассмотренными выше формулами Бе­ляева (1) и (2).

Весьма существенным является вопрос, в каком случае воз­можно равенство прочности бетона и активности цемента? Очевидно, что это возможно только в том случае, если цемент затворен в идентичных условиях, так как кривые прочности це­ментного камня и бетона следуют одному и тому же закону и не могут иметь точек пересечения. Если имеется равенство, то совершенно очевидно должно быть только совпадение кривых; а если это так, то в формулах необходимо отразить и нормаль­ную густоту затворения, при которой определена активность цемента.

Необходимо проверить это положение на формулах (3) и (4). Примем для простоты, так же как обычно без изменения, за начало координат на оси абсцисс Ц! В=0,5. Значит, при ВЩ=2 прочность Rб, а также и Ra =0. В общем виде эта фор­мула представляется так:

Тде W — водоцементное отношение; N — нормальная густота.

Решая эту формулу с теми же числовыми величинами, как и для формул (3) и (4), получают также R6=Rn.

Я р-М

2,5 — 0,5/

ИЛИ

Во всех предыдущих рассуждениях было установлено, что при стандартном методе исследования для некоторых цементов активность определялась при В/Ц=0,24, а для других ВЩ—0,34, т. е. у различных цементов была установлена одна и та же ак­тивность при разном водоцементном отношении если количест­во песка остается постоянным.

При пользовании формулой (3) (а также и Н. М. Беляева) для случая цементов одинаковой активности, но разной N при заданной марке бетона. получается одинаковое ЦІВ; значит для гравийного бетона решение приобретает следующий вид:

W/B=oj|;+c'5'

А для щебня:

ЩВ=—+0,5.

1 0,55 Дц т '

При пользовании (преобразованной) формулой (5)

------------ __________

Яб(^-о,5|+о,5;?ц

■будет разное, так как зависит от нормальной густоты цемента.

Насколько существенно отличаются между собой эти форму­лы, можно судить по следующему примеру.

Если Ящ = &ц=300 кг! см2, но для одного цемента Nі =20%, для другого N=30%, то при стандартном определении актив­ности получается Rn = Rn == 300 кгісм2:

IVi=0,24; /V=0,34.

Требуется, например, определить ВЩ для бетона марки

°00

200. Для гравийного бетона по формуле (3) Ц/В =■ " — +■

/, о * оии

+ 0,5=1,83; и соответственно В/Ц = 0,546 для обоих цемен­тов. Определяя В/Ц = W по преобразованной формуле (5), получим:

^ = -______________ ^_____________ = ^ = 0,34,

1 /1 884 ' '

200 ---- —0,5 +0,5-300

W=___________ ^___________ = ^ = 0,47.

/1 638

200 [----- 0,5 +0,5-300

msd.com.ua

АНАЛИЗ ФОРМУЛ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

СМЕШАННЫЕ ГИПСЫ ПРОИЗВОДСТВО

В современной технологии бетона принято считать, что. проч­ность бетона Rf,, твердеющего в нормальных условиях, зави­сит, главным образом, от активности цемента Яц и от водоце - ментного отношения В/Ц. Эта зависимость выражается форму­лой общего вида:

Проф. Н. М. Беляев на основе экспериментальных данных выразил зависимость прочности бетона от активности цемента и водоцементного отношения в виде следующих формул:

3» (1)

3,5 (B/Z/F

Для щебеночного бетона; а для бетона с гравийным заполнением

3

4 (В/Ц)

Где /?28—предел прочности бетона при сжатии в возрасте 28 дней.

Как можно видеть, формулы (1 и 2) отличаются лишь коэ- фициентами в знаменателе и при том эмпирически получен­ными.

Для определения прочности бетона, приготовленного по стандартной методике, предложено пользоваться формулами (1) и (2).

По формулам проф. Н. М. Беляева прочность бетона зави­сит только от активности цемента и водоцементного1 отношения с поправкой на вид заполнителя.

Формулы проф. Н. М. Беляева в том виде, как они предло­жены их автором, позволяют выяснить, в каких случаях воз­можно получить прочность бетона, равную активности цемента.

Для формулы (1) В/Ц принимается равным 0,43. Подстав­ляя это значение в формулу (1), получают:

F? = __ __ Г)

28 ~~ 3,5(0,43)1-5 3,5-0,286 ~ ц'

Для формулы (2) при В/Ц=0,40 получается:

Г) ____ ^?Ц28 __________ Кц28 __ Г>

^ 4(0,4)1,5

Оказывается, прочность бетона во всех без исключения слу­чаях будет равна активности цемента, если бетон на щебеноч­ном заполнении будет затворяться при В/Ц=0,43, а бетон на гравийном заполнении будет затворяться на В/Ц=0,40.

Отсюда можно сделать следующие выводы.

1) При указанных водоцементных отношениях (0,40 и 0,43) прочность бетона любого возраста равна активности цемента, определенной для соответствующего возраста. С увеличением активности цемента пропорционально возрастает прочность бе­тона.

2) Ррочность бетона равна активности цемента независимо от нормальной густоты, характеризующей цемент. Разница меж­ду величинами нормальной густоты портландцементов практи­чески равна 20—30%, а для пуццолановых портландцементов еще более, но формулами Н. М. Беляева это не учитывается.

3) Прочность бетона зависит в данном случае только от прочности цементного камня, так как влияние, прочности - за­полнителя никак не учитывается, если только прочность само­го заполнителя не ниже прочности получаемого бетона.

В какой мере эти выводы являются справедливыми как в данном случае, так и в смежных с ним случаях?

Первый вывод, что возраст, при котором определена актив­ность вяжущего, должен быть в соответствии с возрастом и с условиями твердения приготовляемого из него бетона, не вы­зывает сомнения, так как иначе должны быть подобраны до­полнительные коэфицйенты, причем для различных цементов различные.

Положение, что прочность бетона зависит от активности вя­жущего f(Re) правильно, но для цементов, имеющих разную нормальную густоту, как установлено, имеются отклонения.

Второй вывод, что прочность бетона находится в полном соответствии с положением R6=f(B/Ll) независимо от его нор­мальной густоты, не подтверждается экспериментальными дан­ными; так, например, цементы одной и той tee активности, но с разными нормальными густотами, будучи затворены при од­ном, и том же В/Ц, дают цементные камни неодинаковой проч­ности: у цемента с меньшей нормальной густотой прочность получается меньше. Следовательно, второе положение либо не подтверждается, либо это есть частный случай.

Частный случай возможен только один: водоцементное от­ношение при затворении соответствует нормальной густоте це­мента, при которой определена его активность. Этот, единст­венно возможный частный случай может быть рассмотрен по формуле Н. М. Беляева:

Что собой представляет эмпирический коэфициент 4 и дей­ствительно ли он характеризует собой влияние крупного запол­нителя? Для ответа на этот вопрос необходимо математическое выражение гиперболы преобразовать в новое математическое выражение параболы, чтобы установить зависимость прочности от отношения нормальной густоты к водоцементному отношению

= f)1S=/?«'

Где N — нормальная густота цементного теста;

W — водоцементные отношения.

В последней формуле ясно видно, что прочность цементного камня у одного и того же цемента зависит от расхода вяжуще­го. При равных расходах, т. е. когда вода затворения равна нормальной густоте, прочности равны; при уменьшении расхода цемента прочность падает и наоборот. Показатель степени ха­рактеризует вяжущее и, по нашему мнению, зависит от его удельного веса.

Совершенно очевидно, что коэфициент 4 не есть характери­стика влияния крупного заполнителя, а является характеристи­кой нормальной густоты вяжущего, при котором определена его активность. Если это так, то при изменившемся водоцемент - ном отношении должна, как было указано выше, изменяться и прочность бетона. Это положение может быть проверено на формуле Н. М. Беляева также и для щебеночного заполнителя:

*б== ^(зда^5)R«' Где Ra равно предыдущей активности цемента.

В данном случае получается то же самое, что и для гра­вийного щебня: нормальная густота вяжущего соответствует водоцементному отношению, т. е. расходы цемента одинаковые; только в этом случае прочность бетона будет равна активно­сти вяжущего.

Но в обоих случаях был принят цемент один и тот же, а следовательно, и его нормальная густота осталась без измене­ния как для гравийного, так и для щебеночного бетона. В фор­мулах же получается изменение нормальной густоты, т. е. как будто получается противоречие. Однако противоречие это толь­ко кажущееся, и оно имело бы место, если бы не было постав­лено условие, что вода учитывается только свободная, не по­глощенная заполнителями.

Следовательно, как для гравийного заполнителя, так и для щебеночного определенная нормальная густота не является дей­ствительной, а условной и соответствующей полному количеству воды затворения без учета поглощения ее заполнителем. Дей­ствительно же воды, пошедшей на гидратацию цемента, мень­ше, и она теоретически должна соответствовать именно тому количеству воды, при котором была определена активность це­мента.

Весьма существенным является вопрос, какое же количест­во водыФ должно пойти при определении активности цементов по стандарту при разной нормальной густоте; так, например, если нормальная густота в одном случае измерялась 20%, а во втором — 30%, то задача эта решается следующим образом: 20 30

—- + 1 %=6% от веса навески и--------- Ь 1 % = 8,5%; значит, в

4 4 Первом случае ВЩ = =~ 0,24, а во втором

= 80w =034 • 200-100

Как видно, диапазон в водоцементном отношении очень ве­лик, и свободной воды на гидратацию остается различное ко­личество При допущении, что на молекулярное смачивание песка тратится 6% воды от его веса, получается в первом слу­чае 800-0,06—600-0,06=12 г, во втором — 800 • 0,085—600Х Х0,06=32 г. Таким образом, в первом случае имеется нехватка воды на гидратацию, а во втором—избыток, что не позволяет считать цементы равноценными при условии их затворения на большем В/Ц.

Все проведенные экспериментальные работы, использован­ные учеными для вывода формул, очевидно, были основаны на цементах со средней нормальной густотой 0,25—0,26, а следо­вательно, на среднем водоцементном отношении В/Ц***0,29—0,30.

Необходимо рассмотреть случай, когда прочность бетона равна активности цемента, т. е. /?б=#ц Для случаев на гравии и на каменном щебне.

Пусть расход материалов на 1 м3 гравийного бетона вы­ражается в следующих количествах: 1 350 кг гравия, 450 кг пес­ка и 450 кг цемента при В/Ц—0,40; следовательно, воды на за- творение взято: 450 - 0,4=180 л. Поглощается воды заполнение* 450- 0,06 + 1 350 • 0,015=47,3 л.

Свободной воды останется 180—47,3=132,7 л, что составит ВЩ= -^-=0,296.

1 450

Это как раз то количество, при котором примерно опреде­лена активность цемента.

Для щебеночного бетона ВЩ—0,43, т. е. расход воды соста­вит 450 • 0,43=193,5 л, или на 193,5—180=13,5 л больше, чем при гравийном бетоне. Эта разница составляется из увеличен­ного расхода песка и увеличения поверхности смачивания щеб­ня в сравнении с гравием. Таким образом, потребность воды на смачивание смеси увеличилась на 0,7%, что бесспорно, и это практически всегда наблюдается.

Из изложенного выше становится совершенно очевидным, что прочность бетона зависит исключительно от прочности це­ментного камня, зависящей в свою очередь от водоцементного отношения, активности цемента н нормальной густоты, при ко­торой определена активность цемента. Заполнитель, если его прочность не менее заданной марки бетона, не оказывает влия­ния на прочность последнего при условии, что количество це­ментного теста достаточно, и удобообрабатываемость бетона обеспечена.

С этой точки зрения следует рассмотреть формулы, выра­жающие зависимость прочности бетона от активности цемента и В/Ц отношения при гравийном заполнении:

Яб = 0,50 Яц (Ц/В-0,5) и при щебеночном: R6 = 0,55 Rn(ЩВ—0,5).

Решая формулы попрежнему из условия, что прочность бе­тона равна активности цемента, получаем, что в формуле (3) при В/Ц=0,4 и в формуле (4) при В1Ц=0,43 прочность бетона. равна активности цемента; т. е. и в этом случае имеется пол­ное соответствие с уже рассмотренными выше формулами Бе­ляева (1) и (2).

Весьма существенным является вопрос, в каком случае воз­можно равенство прочности бетона и активности цемента? Очевидно, что это возможно только в том случае, если цемент затворен в идентичных условиях, так как кривые прочности це­ментного камня и бетона следуют одному и тому же закону и не могут иметь точек пересечения. Если имеется равенство, то совершенно очевидно должно быть только совпадение кривых; а если это так, то в формулах необходимо отразить и нормаль­ную густоту затворения, при которой определена активность цемента.

Необходимо проверить это положение на формулах (3) и (4). Примем для простоты, так же как обычно без изменения, за начало координат на оси абсцисс Ц! В=0,5. Значит, при ВЩ=2 прочность RБ, а также и Ra =0. В общем виде эта фор­мула представляется так:

Тде W — водоцементное отношение; N — «нормальная густота.

Решая эту формулу с теми же числовыми величинами, как и для формул (3) и (4), получают также R6=Rn.

Я р-М

2,5 — 0,5/

ИЛИ

Во всех предыдущих рассуждениях было установлено, что при стандартном методе исследования для некоторых цементов активность определялась при В/Ц=0,24, а для других В/Ц—0,34, т. е. у различных цементов была установлена одна и та же ак­тивность при разном водоцементном отношении если количест­во песка остается постоянным.

При пользовании формулой (3) (а также и Н. М. Беляева) для случая цементов одинаковой активности, но разной N при заданной марке бетона. получается одинаковое Ц/В; значит для гравийного бетона решение приобретает следующий вид:

W/B=oj|;+c'5'

А для щебня:

ЩВ=—+0,5.

1 0,55 Дц т '

При пользовании (преобразованной) формулой (5)

------------ __________

Яб(^-о,5|+о,5;?ц

■будет разное, так как зависит от нормальной густоты цемента.

Насколько существенно отличаются между собой эти форму­лы, можно судить по следующему примеру.

Если Ящ = &ц=300 кг/см2, но для одного цемента /Vi=20%, для другого N=30%, то при стандартном определении актив­ности получается Rn = Rn == 300 кг! см2:

Wi=0,24; N=0,34.

Требуется, например, определить В/Ц для бетона марки

°00

200. Для гравийного бетона по формуле (3) Ц/В =■ " — +

/, о * оии

+ 0,5=1,83; и соответственно В/Ц = 0,546 для обоих цемен­тов. Определяя В/Ц = W по преобразованной формуле (5), получим:

^ = -___________ ^___________ = ^° = 0,34,

1 /1 884 ' '

200 ---------- —0,5 +0,5-300

W=___________ ^___________ = ^ = 0,47.

/1 638

200 [------------- 0,5 +0,5-300

msd.com.ua

1.Сущность жбк; факторы, обеспечивающие совместную работу стали и бетона.

Железобето́н — строительный композиционный материал, состоящий из бетона и стали. Бетон, также, как и другие каменные материалы, обладает значительным сопротивлением, сжимающим напряжением и весьма малым сопротивлением растяжению. Прочность бетона на растяжение в 10—15 раз меньше прочности на сжатие. В связи с этим бетонные (неармированные) конструкции, предназначенные для работы на изгиб или растяжение.Сталь отлично работает на растяжение. Отсюда и появился железобетон, в котором сжимающие напряжения воспринимаются бетоном, а растягивающие — стальной арматурой.

Предварительное напряжение железобетонных конструкций значительно повышает трещиностоикость и снижает деформации элементов конструкций, так как создает предварительное обжатие бетона в тех частях, которые при эксплуатационной нагрузке работают на растяжение. Само существование железобетона и его хорошая долговечность оказались возможными благодаря выгодному сочетанию некоторых важных физико - механических свойств бетона и стальной арматуры, а именно: 

1.бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой и под нагрузкой оба этих материала деформируются совместно;

2.бетон и сталь имеют близкие значения коэффициентов линейного температурного расширения. Именно поэтому при изменениях температуры окружающей среды в пределах +50оС  -70оС не происходит нарушения сцепления между ними, так как они деформируются на одинаковую величину; 3.бетон защищает арматуру от коррозии и непосредственного действия огня. Первое их этих обстоятельств обеспечивает долговечность железобетона, а второе – огнестойкость его при возникновении пожара. Толщина защитного слоя бетона и назначается именно из условий обеспечения необходимой долговечности и огнестойкости железобетона.

2.Виды бетонов. Класс бетона и марка бетона по прочности на сжатие. Формула перехода от марки к классу.

1.Дорожные и гидротехнические бетоны;2. Пропариваемые бетоны;3. Бетоны с активными минеральными добавками;4. Мелкозернистые бетоны;5. Бетоны термосного твердения;6. Бетоны с противоморозными добавками;7. Легкие бетоны

Класс бетона

Средняя прочность данного класса кгс/кв.см

Ближайшая марка бетона

В3,5 В5 В7,5 В10 В12,5 В15 В20 В25 В30 В35 В40 В45 В50 В55 В60

46 65 98 131 164 196 262 327 393 458 524 589 655 720 786

М50 М75 М100 М150 М150 М200 М250 М350 М400 М450 М550 М600 М600 М700 М800

 При расчете класса учитывают не только гарантированную обеспеченность в 95% испытаний, но также и некий коэффициент вариации (чаще всего принимаемый равным 13,5%).

Для примера, возьмем бетон марки М300. При коэффициенте вариации 18% класс данного бетона будет B15. Если же принять коэффициент вариации равным 5%, то класс будет уже B20.

Зависит коэффициент вариации от однородности бетона и строительными нормативами принят равным 13,5%. Для перехода от марки к классу можно использовать следующую формулу:

B=R*(0, 0980655*(1 - 1,64*V))

где, R - средняя прочность бетона (класс),  0, 0980655 - переходный коэффициент от МПа к кгс/см2, V - коэффициент вариации.

Так для бетона марки М200 полученное значение будет равным:

B = 200*(0, 0980655*(1 - 1,64*0.135)) = 15,2, что соответствует классу B15.

studfiles.net

Прочность бетона — Материалы и свойства

Прочность бетона на материалах, удовлетворяющих требованиям соответствующих стандартов и при определенном уплотнении, зависит от активности цемента и В/Ц (от качества цементного клея). Скорость набора бетоном прочности зависит от условий твердения, жесткости смеси, вида цемента и от ряда других факторов.

Прочность бетона из малоподвижной смеси на портланд-цементе при твердении в нормальных условиях на 28-й день может быть ориентировочно определена по формуле:

Rб = KRц (Ц/В — 0,5),

где Rц — марка цемента,

К — для бетона на гравии — 0,45 и на щебне — 0,5.

Бетон на шлако-портланд-цементе и на пуццолановом цементе приобретает расчетную прочность (Rб ) через 40—45 дней, а на глиноземистом — через 3 5 дней твердения в нормальных условиях.

Если бетон подвергается пропариванию при 100°, после которого можно ожидать получения 70% марочной прочности, а требуется по лучить после пропарки полную прочность, то соотношение между Rб , Rц и В/Ц выражаются следующей формулой:

Зависимость прочности бетона от активности цемента, водоцементного отношения и возраста в нормальных условиях или с умеренным обогревом дана в табл. 59.

Этой таблицей можно пользоваться для нахождения В/Ц, при котором заданная прочность бетона будет получена в возрасте 1, 2, 3 и 28 суток.

Для бетонов на быстротвердеющих цементах, пропаренных при режиме 2+6+2=10 часов при t=80°, прочность в суточном возрасте Rбп составит:

где Rцп — предел прочности растворных кубов после 1 суток, включая пропарку при режиме 2 + 6 + 2 при t=80°. Ориентировочные (усредненные) пределы прочности бетона, твердевшего в нормальных условиях и на открытом воздухе (t = 15—20°) в любом возрасте, даны в табл. 58.Таблица 58

Срок твердения днях
3 7 28 90 180 365
0,33/0,35 0.59/0,6 1/1 1,32/1,14 1.58/1,34 1,76/1,51

Коэффициенты нарастания прочности бетона при твердении в нормальных условиях (числитель) и на открытом воздухе (знаменатель)

При быстротвердеющих цементах R7 = 0,7-0,8R28 . Нарастание прочности бетона из подвижных смесей при пропаривании ориентировочно может быть установлено по графикам (рис. 6). Нарастание прочности бетона из жестких бетонных смесей происходит интенсивнее и должно уточняться опытным путем.

Нарастание прочности бетона при добавке хлористого кальция дано в табл. 50.

Подвижность и удобоукладываемость. По подвижности бетонные смеси в соответствии с ГОСТ 7473—61 разделяются на пластичные, легко укладываемые в формы при ручном уплотнении или кратковременной вибрации, и жесткие, укладка которых в формы требует усиленной вибрации, виброштампования или иного механического воздействия.

Подвижность пластичных смесей характеризуется величиной осадки в см стандартного конуса (диаметр нижнего основания 20 см, верхнего 10 см и высота 30 см), заполненного в 3 слоя со штыкованием каждого из них 25 раз стержнем диаметром 15 мм (ГОСТ 6901—54).

За величину осадки конуса принимается среднее арифметическое из двух определений.

Смеси, не дающие осадки конуса, характеризуются показателем удобоукладываемости (жесткости), которая определяется стандартным техническим вискозиметром по Методу, изложенному в ГОСТ 6901—54 и в Указаниях Госстроя У110-56. Удобоукладываемость — свойство жестких бетонных смесей становиться подвижными под действием вибрирования — определяется временем в секундах расплыва бетонного конуса и превращения его в цилиндр с горизонтальной поверхностью под действием вибрации определенной амплитуды и частоты.

Подвижность и удобоукладываемость доброкачественных бетонных смесей зависят от ряда факторов:

  • водоцементного отношения и водопотребности цемента;
  • соотношения между цементом и заполнителями;
  • относительного содержания песка в смеси заполнителей.

Подвижность смеси повышается с увеличением В/Ц, уменьшением содержания песка и увеличением расхода цемента.

На подвижность оказывает влияние форма заполнителя, характер его поверхности, водопоглощение заполнителя вид цемента, наличие добавок (пластификаторов, ускорителей твердения) и т. д.

Практикой установлены значения наименьшего относительного содержания песка в смеси заполнителей, при котором бетонная смесь получается достаточно удобоукладываемой (табл. 56).

Таблица 56 — Относительное содержание песка в смеси заполнителей (в долях по объему)

Содержание песка при наибольшей крупности зерен в мм
Примерный расход цемента в кг/м3 гравия до щебня до
20 40 80 20 40 70
250 0,30 0,36 0.28 0,34 0,27 0,33 0,33 О,40 0,31 0,37 0,29 0,35
300 0,28 0,34 0,27 0,32 0,26 0,32 0,30 0,36 0,29 0,34 0,28 0,33
350 0,27 0,32 0,26 0,31 0,25 0,29 0,28 0,35 0,27 0,33 0,26 0,31
400 0,26 0,30 0,25 0,29 0,24 0,27 0,27 0,33 0,26 0,31 0,25 0,28

Примечание. Данные в числителе относятся к жесткому бетону в знаменателе — к пластичному, данные таблицы должны уточняться экспериментально. Рекомендуемые показатели удобоукладываемости жестких и подвижности пластичных бетонных смесей для различных конструкций даны в табл. 57. ?о всех случаях принятая жесткость (подвижность) смесей должна обеспечивать плотную укладку бетона и получение деталей и конструкций с гладкой поверхностью.

Потребная подвижность бетонной смеси зависит также и от способа транспортирования. Например, при транспортировании бетонных смесей бетононасосами следует применять смеси с осадкой стандартного конуса не менее 40 мм. Для получения таких смесей целесообразно применять пластифицирующие добавки.

По ГОСТ 7473—61 удобоукладываемость бетонной смеси должна сыть установлена заказчиком примерно в соответствии с табл. 57.

Допускаемые отклонения:

жесткая смесь — 5+15%; пластичная смесь (осадка конуса более 5 см) — 2 см.

Таблица 57 — Рекомендуемая удобоукладываемость и осадка конуса бетонных смесей

Вид конструкций и изделий Вибрирование внутреннее и поверхностное монолитного и сборного железобетона Минимальная удобоукладываемость в сек. или сборного железобетона
вибрирование в формах на вибро- площадках вибрирование с пригрузкой или виброштампование двустороннее вибрирование с при- грузкой
осадка конуса в мм удобоукладываемость в сек.
Подготовка под полы, фундаменты 10-20 35-25
Массивные неармированные конструкции 20-40 25 — 15
Балки и, плиты колонны большого и среднего сечения 40-60 15-12 40 -55 55-75 75 -100
Конструкции, сильно насыщенные арматурой 60-80 12-10 25 -40 40 -55 55 -75

В заводских условиях применяются и более жесткие бетонные смеси— показатель удобоукладываемости 80—200 секунд и выше.

arxipedia.ru