114.Структура бетона и общие сведения о механизме сопротивления бетона. Прочностные характеристики бетона


Прочностные характеристики бетона | МОНОЛИТНЫЙ ДОМ-строительство в Москве и Подмосковье

Прочностные характеристики бетона

Под прочностью твердого тела 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, условий твердения, вида напряженного состояния, формы и размера образцов, длительности загружения. Определяющее влияние на прочность бетона оказывает взаимодействие твердой кристаллической части цементного камня с его пластичной гелевой частью. Во времени гелевая составляющая уменьшается, а кристаллическая — увеличивается. Соотношение во времени между двумя составляющими цементного камня в основном зависит от марки цемента и тонкости помола. Чем тоньше помол цемента, тем быстрее рост твердой кристаллической части.В нашей стране в основном производится алитовый портландцемент. После твердения он обладает наибольшим отношением твердой кристаллической к пластичной гелевой составляющей цементного камня. Вследствие этого алитовый портландцемент оказывается наиболее прочным. При одноосном сжатии растягивающие напряжения в сплошной среде отсутствуют, хотя вокруг пор и пустот по продольным площадкам возникают растягивающие структурные напряжения, уравновешиваемые сжимающими напряжениями. Поэтому местные структурные напряжения в явном виде не учитывают, полагая, что влияние их сказывается при определении нормативных прочностных и деформативпых характеристик бетона.

Вследствие частого и хаотического расположения пустот происходит взаимное наложение растягивающих напряжений (появляется вторичное поле напряжений). Концентрация местных растягивающих напряжений приводит к появлению и развитию микротрещин в бетоне еще задолго до его разрушения. В случае одноосного сжатия небольшое количество микротрещин возникает уже при напряжениях (временное сопротивление сжатию призмы). Отсутствие закономерности в расположении заполнителей в затвердевшем бетоне, а также в размерах и расположении пор приводит к существенному разбросу показателей прочности эталонных образцов, изготовленных из одного бетона. Поэтому данные о фактической прочности и деформативности бетона основывают на большом числе экспериментов, выполненных в лабораторных и натурных условиях.

На прочность бетона большое влияние оказывает скорость нагружения образцов. При замедленном их нагружении прочность бетона оказывается на 10…15% меньше, чем при кратковременном. При быстром нагружении (0,2 с и менее) 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 срезе и скалывании, при многократно повторных нагрузках, при кратковременном, длительном и динамическом действии нагрузок.

Кубиковая прочность.В железобетонных конструкциях бетон преимущественно используется для восприятия сжимающих напряжений. Поэтому за основную характеристику (эталон) прочностных и деформативных свойств бетона принята его прочность на осевое сжатие. Все другие прочностные характеристики (на растяжение, местное сжатие и др.) и модуль деформаций зависят от прочности бетона на осевое сжатие и определяются по эмпирическим формулам с помощью экспериментальных коэффициентов.

Наиболее простым и надежным способом оценки прочности бетона в реальных конструкциях является раздавливание на прессе кубов бетона, изготовленных в тех же условиях, что и реальные конструкции. За стандартные лабораторные образцы принимают кубы размером 15 х 15 х 15 см; испытывают их при температуре (20 + 2) °С через 28 дн твердения в нормальных условиях (температуре воздуха 15…20°С и относительной влажности 90—100%). Временное сопротивление эталонных кубов принимают за кубиковую прочность бетона. В настоящее время широкое распространение получают экономичные неразрушающие методы оценки прочности бетона в реальных конструкциях и изделиях: ультразвуковые, просвечивание проникающими лучами.

На величину лабораторно оцениваемой прочности бетона существенно влияет форма и размеры образцов: например, чем меньше куб, тем она больше. Так, временное сопротивление сжатию бетонных кубов со стороной 10 см на 10% выше, чем прочность эталонных кубов, а прочность куба со стороной в 30 см ниже на 11…13%. Различное временное сопротивление сжатию образцов разной формы объясняется влиянием сил трения, возникающих между гранями образца и опорными плитами пресса, неоднородностью структуры бетона. Вблизи опорных плит пресса силы трения, направленные внутрь образца, создают как бы обойму и тем самым увеличивают прочность образцов при сжатии. Удерживающее влияние сил трения по мере удаления от торцов снижается, поэтому бетонный куб при разрушении получает форму двух усеченных пирамид, обращенных друг к другу вершинами. При уменьшении сил трения посредством смазки (парафин, стеарин) характер разрушения меняется: вместо выкалывания с боков образца пирамид происходит раскалывание его по трещинам, параллельным направлению действия усилия. При этом временное сопротивление бетона сжатию уменьшается. Физическую сущность масштабного эффекта раскрывает статистическая теория прочности хрупких материалов.

В общем случае прочность бетона при осевом сжатии имеет три характерные границы. Первой границей является величина прочности бетона на многократно повторную нагрузку (предел выносливости бетона), второй — предел длительного сопротивления бетона, и третий — кратковременное сопротивление бетона или призменная прочность бетона.

Призменная прочность.Под призменной прочностью понимают временное сопротивление осевому сжатию призмы с отношением высоты призмы h к размеру стороны Ь квадрата, равном 4. 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 h к стороне b > 3…4 прочность призм на сжатие остается практически постоянной. В реальных конструкциях напряженное состояние бетона приближается к напряженному состоянию призм. Поэтому для расчета конструкций на осевое сжатие принята призменная прочность бетона, ее величина имеет максимальное значение при мгновенном загружении. При таком соотношении h/b влияние опорных плит пресса в средней части призмы (участок разрушения), а также гибкости бетонного образца практически не сказывается. При этом имеется в виду, что эталонные призмы набирали прочность в нормальных условиях в течение 28 дней и что условия загружения соответствуют требованиям ГОСТа. Призменная прочность равняется примерно 0.75 кубиковой прочности для класса бетона В25 и выше и 0, 8 для класса бетона ниже В25.

Прочность на смятие (местное сжатие).Опыты показывают, что при действии сжимающей силы напряжения в толщу бетона распространяются под углом 45 градусов. При этом бетон под площадкой смятия может выдерживать напряжения, значительно превышающие призменную прочность бетона. Повышение прочности бетона на нагруженной части объясняется удерживающим влиянием бетона ненагруженной части (бетонной обоймой) и в железобетонных конструкциях многоэтажных зданий встречается часто: под опорами балок, в стыках сборных колонн, под анкерами предварительно напряженных конструкций.

Прочность на осевое растяжение.Из-за трудностей центровки растягивающей силы истинное временное сопротивление бетона на осевое растяжение получить трудно, поэтому на практике определяют его косвенными методами — по результатам испытания цилиндрических образцов на раскалывание или изгиба опытных балочек. Прочность бетона на осевое растяжение зависит от прочности на растяжение цементного камня и его сцепления с зернами крупного заполнителя, от увлажнения. Причинами низкой прочности при осевом растяжении является неоднородность структуры бетона, наличие внутренних напряжений, слабое или нарушенное сцепление между цементным камнем и заполнителями.

Прочность при срезе и скалывании.Под чистым срезом понимают разделение элемента на части по сечению, к которому приложены перерезывающие силы, т. е. такое напряженное состояние, при котором главные напряжения равны 0. Под чистым скалыванием понимают взаимное смещение (сдвиг) частей элемента между собой под действием скалывающих (сдвигающих) усилий. Железобетонные конструкции редко работают на 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.

Прочность 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 обусловливается влиянием развивающихся значительных неупругих деформаций и изменением структуры бетона и зависит от режима нагружения, начальной прочности и возраста образцов.

Прочность при многократном действии нагрузки.Под прочностью бетона при многократно повторных (подвижных или пульсирующих) нагрузках (предел выносливости бетона) понимают напряжение, при котором количество циклов, необходимых для разрушения образца, составляет не менее 1000000. Установлено, что предел выносливости бетона уменьшается с уменьшением коэффициента асимметрии цикла. Предел выносливости связан с нижней границей образования микротрещин. Если многократно повторная тающего упруго в течение короткого промежутка нагружения динамической нагрузкой.

Влияние времени и условий твердения на прочность.При благоприятных условиях естественного твердения прочность бетона постепенно увеличивается. При этом, чем меньше тонкость помола цемента, тем выше скорость и меньше продолжительность роста прочности бетона. Наиболее интенсивно бетон набирает прочность в первые 28 сут, поэтому испытания бетона на прочность производят в 28-суточном возрасте. Если испытания осуществляют в более раннем возрасте, то их результаты приводят к 28-суточной прочности бетона. Длительное сопротивление материалов и их пределы выносливости в зависимости от режима нагружения, нелинейности деформирования, ползучести, возраста, начальной прочности могут быть рассчитаны по методике В. М. Бондаренко.

Динамическое упрочнение.При кратковременной (ударная, импульсная) динамической нагрузке большой интенсивности получают увеличение временного сопротивления бетона — динамическое упрочнение. Оно тем больше, чем меньше время нагружения образца. Динамическое временное сопротивлениеБетоны высоких классов не дают заметного прироста прочности во времени. Твердение бетона значительно ускоряется с повышением температуры и влажности среды. Поэтому на предприятиях сборного железобетона изделия подвергают тепловлажностной обработке (температура до 90 С и влажность до 100%) или специальной автоклавной обработке при высоком давлении пара и температуре порядка 170 °С. Эти способы позволяют за сутки получить прочность бетона, равную 70% от проектной прочности.

При температурах ниже +5°С твердение бетонов существенно замедляется, а при температуре бетонной смеси — 10 °С — практически прекращается. За 28 сут твердения при — 5 °С бетон набирает не более 8% прочности бетона, твердевшего в нормальных условиях, при 0°С-40…50%, при +5°С-70…80%. После оттаивания бетонной смеси твердение бетона возобновляется, но конечная прочность его всегда оказывается ниже прочности бетона, твердевшего в нормальных условиях. Бетоны, прочность которых к моменту замерзания составляла не менее 60% от проектной, после оттаивания в течение 28 сут набирают проектную прочность. При бетонировании в условиях низких температур (до — 30 °С) охлажденную смесь перед укладкой посредством электропрогрева нагревают до температуры + 70°С. Применение быстротвердеюших цементов или утепление конструкций позволяет в этом случае набирать бетону в среднемассивных конструкциях (модуль поверхности до 10) до 70% прочности прежде, чем он замерзнет и тем самым исключить влияние замораживания бетона на рост его прочности после оттаивания.

Противоморозные добавки (хлористые соли, углекислый калий, азотистокислый натрий) обеспечивают твердение бетона при температурах до — 10 С. Добавку принимают не более 15% от массы цемента. Лишнее количество добавки вредно действует на бетон и вызывает коррозию арматуры.

Мой блог находят по следующим фразам• строим дом из камня• Требуется бригада каменьшиков для строительства в подмосковье• технология строительства дома из природного камня• холодный шов сколько времени интервал• Прочностные характеристики бетона• некачественный рабочих шов бетонирования

monolitniy.ru

Прочность бетона - что влияет на прочностные характеристики

Прочность бетона – ключевой показатель его качества, определяющий назначение и параметры использования ЖБИ. Процесс проектировки конструкций осуществляется таким образом, чтобы изделия могли выдерживать соответствующие нагрузки на сжатие. Этот показатель определяется классом и маркой бетона, которые могут быть определены через 28 суток после заливки.

Динамика роста прочности за указанный период позволяет оценить его характеристики, в то время, как окончательное затвердение смеси происходит в течение нескольких лет. Качественный бетон спустя 28 суток должен обеспечить прочностный показатель при сжатии с усилием 200кгс/см2. Наряду с технологией, влияющей на прочность бетона, присутствует ряд объективных факторов, определяющих качество железобетонных изделий.

Факторы, влияющие на прочность

К основным технологическим факторам, определяющим прочность бетона, относят:

  • активность цемента;

  • содержание цемента;

  • соотношение цемента и воды;

  • тип и качество наполнителей;

  • параметры уплотнения;

  • возраст бетона;

  • характеристики отверждения;

  • применение повторного вибрирования.

Цементы повышенной активности, которая определяется зависимостью Rb= f(RЦ), традиционно обладают большей прочностью и применяются в строительстве многоэтажных, промышленных зданий, в дорожном и инженерном строительстве. Такие марки обладают большим сроком эксплуатации, надежны и не подвержены механическим и биологическим повреждениям. Марочная прочность определяется видом используемых легких или тяжелых бетонов. Использование сульфастойких цементов позволяет получить высокую прочность бетона при воздействии внешних факторов, в качестве которых выступают различные агрессивные среды. Практическая сфера применения легирующих добавок актуальна при формировании на основе смеси для конструкций, задействованных при строительстве домов, несущих конструкций гражданского или промышленного назначения, мостов.

Тяжелый бетон характеризуется повышенным показателем объемного веса, который изменяет свое значение в пределах 2200 – 2800 кг/м3 в зависимости от вида заполнителя. В качестве последнего могут применяться карбонатные, кварцевые, гранитные породы. При формировании опор в виде фундаментов находит применение бетон марки 100, для монолитных конструкций в виде колонн, перекрытий и балок - марки 150, обычнее сборные конструкции формируются на основе марок 200-250. Монолитные конструктивы с предварительным напряжением могут армироваться марками от 300 до 600, в то время как наиболее высокие марки редко находят практическое применение.

Количественный показатель содержания цемента в бетонной смеси также определяет ее прочностные характеристики - он растет до определенного уровня с повышением концентрации цемента. Следует помнить, что излишек цемента в составе смеси снижает ее устойчивость к усадке и увеличивает ползучесть. Максимально допустимым количеством считается до 600 кг цемента в 1 кубометре товарного бетона.

Соотношение воды и цемента в составе смеси также влияет на ее прочностные характеристики – чем оно выше, тем ниже прочность. При правильной технологии для затвердения и обеспечения прочности требуется воды в объеме 20% от массы цемента. Однако в случае с ЖБИ расход воды увеличен, поскольку смесь не должна быть слишком пересушенной для формирования равномерной и плотной смеси.

Бетон тем прочнее, чем более крупные наполнители использованы в процессе его приготовления. Не рекомендуется превышать рекомендованное количество песка, исходное сырье необходимо максимально очистить от глины и мелкозернистых фракций. Крупнозернистый заполняющий состав способствует лучшему проникновению цементного теста в образовавшиеся пустоты и обеспечению лучших параметров сцепления всех составляющих будущего изделия. Форма заполнителя играет определяющую роль. Сцепление обеспечивается намного лучше с заполнителями неправильной геометрии, в то время как округленность либо загрязнение заполнителя оказывает обратный эффект.

Тщательность вымешивания смеси также отражается на прочностных показателях. Для ЖБИ важен также порядок укладки бетонных смесей, который подразумевает промывку и обработку стыков, от чего зависит прочность, предотвращающая сколы и появление трещин.

Показатели прочности бетона оцениваются в возрасте 28 суток и зависят от температуры, при которой происходило отверждение смеси в соотношении с пределом достигаемой прочности при застывании при температуре +20оС:

  • +5оС – 65%;

  • +10оС – 80%;

  • +30оС – 115%.

Повторное вибрирование, выполненное до завершения процесса полного схватывания, позволяет увеличить показатели прочности до 20%, это единственный технологический процесс, способный качественно повлиять на эксплуатационные характеристики. Технология производства может предусматривать разнообразные методики виброштампования, вибрирования под нагрузкой или вибропроката, которые направлены на усовершенствование прочностных показателей бетона.

В результате повторного вибрирования повышается плотность и увеличивается скорость процесса гидратации входящего в состав смеси цемента.

oz-gbi.ru

5. Бетон как материал для железобетонных конструкций. Основные свойства бетона, структура бетона и её влияние на прочностные и деформативные свойства бетона.

Бетон состоит из крупного и мелкого заполнителей, соединенных между собой цементного камня, а также воды и пор. В нагруженном бетонном образце напряжения концентрируются на частицах с большим модулем упругости, а также в местах расположения пустот. При этом в сжатом образце вокруг пустоты или частицы заполнителя образуется поля как сжимающих, так и растягивающих напряжений. Разрушение бетонных образцов (кубов или призм) под действием продольной нагрузки происходит из-за разрыва бетона в поперечном направлении (вторичного поля напряжений).

Механизм разрушения бетонных кубов:

  • Концентрация напряжений в бетоне

  • Разрушение куба при наличие трения по поверхностям куба и плиты пресса

  • Разрушение куба при отсутствии трения по поверхностям куба и плиты

Деформативность – это свойство тела изменять размеры и форму под воздействием различных факторов.

Принято различать силовые и объемные деформации.

К объемным деформациям относятся: деформации усадки, набухания, температурные деформации.

Объёмные деформации – это деформации вследствие физико-химических процессов при твердении бетона, испарение или поглощение воды, а также в результате изменений температуры.

Силовые деформации – это деформации под воздействием силовых факторов, приложенных однократно или в течение времени.

Рассматривается опытный образец (призма) с приборами для измерения деформаций. К призме порциями прикладывается постепенно увеличивающаяся нагрузка, вплоть до разрушения образца. На каждом этапе дается определенная выдержка (15-20 мин.) и измеряются продольные деформации бетона. База прибора (длина на которой измеряются продольные деформации) составляет 100-200мм для механических приборов и 20-50мм для электротензодатчиков.

Отношение величин поперечных деформаций к продольным даёт значение коэффициента Пуассона. Деформации достигнутые при разрушении называются предельными. При нагружении образцов с постоянной скоростью деформирования можно наблюдать нисходящую ветвь диаграммы.

Предельные деформации бетона - это деформации перед разрушением образца. В сжатых элементах при кратковременных испытаниях предельные деформации составляют  lim= (80 - 300)·10-5, в среднем 250·10-5. В растянутых элементах lim= (10 - 25) ·10-5, в среднем 15·10-5.

При длительном действии нагрузки предельные деформации могут превышать кратковременные деформации в 1,5 - 3 раза.

Структура бетона и ее влияние на прочность и деформативность

Структура бетона оказывает большое влияние на прочность и деформативность бетона. Чтобы уяснить этот вопрос, рассмотрим схему физико-химического про­цесса образования бетона. При затворении водой смеси из заполнителей и цемента начинается химическая реак­ция соединения минералов цемента с водой, в результа­те которой образуется гель — студнеобразная пористая масса со взвешенными в воде, еще не вступившими в хи­мическую реакцию, частицами цемента и незначительны­ми соединениями в виде кристаллов. В процессе переме­шивания бетонной смеси гель обволакивает отдельные зерна заполнителей, постепенно твердеет, а кристаллы постепенно соединяются в кристаллические сростки, рас­тущие с течением времени. Твердеющий гель превраща­ется в цементный камень, скрепляющий зерна крупных и мелких заполнителей в монолитный твердый матери­ал — бетон.

Существенно важным фактором, влияющим на струк­туру и прочность бетона, является количество воды, при­меняемое для приготовления бетонной смеси, оценивае­мое водоцементным отношением W/C (отношением взве­шенного количества воды к количеству цемента в едини­це объема бетонной смеси). Для химического соединения с цементом необходимо, чтобы W/C≈O,2. Однако по технологическим соображениям — для достижения до­статочной подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси — количество воды берут с некоторым избыт­ком. Так, подвижные бетонные смеси, заполняющие фор­му под влиянием текучести, имеют W/C —0,5...0,6, а жест­кие бетонные смеси, заполняющие форму под влиянием механической виброобработки, имеют W/C=0,3...0,4.

Избыточная, химически несвязанная вода частью вступает впоследствии в химическое соединение с менее активными частицами цемента, а частью заполняет мно­гочисленные поры и капилляры в цементном камне и по­лостях между зернами крупного заполнителя и стальной арматурой и, постепенно испаряясь, освобождает их. По данным исследований, поры занимают около трети объе­ма цементного камня; с уменьшением W/C пористость цементного камня уменьшается и прочность бетона уве­личивается. Поэтому в заводском производстве железо­бетонных изделий применяют преимущественно жесткие бетонные смеси с возможно меньшим значением W/C. Бетоны из жестких смесей обладают большей прочно­стью, требуют меньшего расхода цемента и меньших сро­ков выдержки изделий в формах.

Таким образом, структура бетона оказывается весьма неоднородной: она образуется в виде пространственной решетки из цементного камня, заполненной зернами пес­ка и щебня различной крупности и формы, пронизанной большим числом микропор и капилляров, содержащих химически несвязанную воду, водяные пары и воздух. Физически бетон представляет собой капиллярно-пори­стый материал, в котором нарушена сплошность массы и присутствуют все три фазы — твердая, жидкая и газо­образная. Цементный камень также обладает неоднород­ной структурой и состоит из упругого кристаллического сростка и наполняющей его вязкой массы — геля.

Длительные процессы, происходящие в таком матери­але, — изменение водного баланса, уменьшение объема твердеющего вязкого геля, рост упругих кристалличес­ких сростков — наделяют бетон своеобразными упруго-пластическими свойствами. Эти свойства проявляются в характере деформирования бетона под нагрузкой, во взаимодействии с температурно-влажностным режимом окружающей среды.

studfiles.net

114.Структура бетона и общие сведения о механизме сопротивления бетона

Б. – это искусственный композитный материал с определёнными (заданными) характеристиками. Бетон содержит инертные (крупные и мелкие заполнители) и активные (вяжущие, вода, добавки) компоненты.

Структура б. влияет на его прочность и деформативность.

Важным фактором, влияющим на струк­туру и прочность бетона, является количество воды, при­меняемое для приготовления бетонной смеси, оценивае­мое водоцементным отношением W/C (отношением взве­шенного количества воды к количеству цемента в едини­це объема бетонной смеси). Для химического соединения с цементом необходимо, чтобы W/C=0,2. Для достижения до­статочной подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси — количество воды берут с некоторым избыт­ком.

Структура бетона явл неоднородной: она образуется в виде пространственной решетки из цементного камня, заполненной зернами пес­ка и щебня различной крупности и формы, пронизанной большим числом микропор и капилляров, содержащих химически несвязанную воду, водяные пары и воздух. Физически бетон представляет собой капиллярно-пори­стый материал, в котором нарушена оплошность массы и присутствуют все три фазы —твердая, жидкая и газо­образная. Цементный камень также обладает неоднород­ной структурой и состоит из упругого кристаллического сростка и наполняющей его вязкой массы —геля.

Длительные процессы, уменьшение объема твердеющего вязкого геля, рост упругих кристалличес­ких сростков — наделяют бетон своеобразными упругопластическими свойствами. Эти свойства проявляются в характере деформировании бетона под нагрузкой, во взаимодействии с температурно-влажностным режимом окружающей среды.

115. Прочностные характеристики бетона.

Б. – это искусственный композитный материал с определёнными (заданными) характеристиками. Бетон содержит инертные (крупные и мелкие заполнители) и активные (вяжущие, вода, добавки) компоненты.

Прочность (fс) как σмах полученное в условиях одноосного сжатия контрольного образца. Класс бетона Cfck/ fcodeG условная мера качества. fcodeG - прочность куба (п=150мм), твердевшего в нормальных температурных и влажностных условиях (t = 20±2°,RH >75%) в возрасте 28 суток с обеспеченностью 0.95. Это характеристическая прочность, не используемая в расчете. fck - нормативная прочность, то же что и fcodeG но полученных при испытании призм или цилиндров, используется в расчете.

fck = 0.8*fcodeG, k= 0.8, но фактически изменяется от 0.6-1.0 до 1.0

fcm = fck +1,64 S = fck + 8 ,так как по НТД S=5 МПа.

Классы по прочности на сжатие

- тяжелый бетон:C8/10, C12/15 …C50/60, C60/70, C90/105

-лёгкий бетон: , LC12/15 …C45/50

- мелкозернистый (группы А) Мк > 2.0: C8/10 … C35/45

- мелкозернистый (группы Б) мк < 2.0: C8/10 … C25/30

Методика испытания бетона на растяжение сложна, поэтому характеристики материала на растяжение принято определять по формуле Фере. fcm2/3

fctm =αr fcm2/3, при αr =0.3 .

fctk=0,7 fctm =0.7*0.3 fcm2/3=0,21 fcm2/3

Для лёгких бетонов: fctk = η*0.21 fcm2/3 при η = 0.3 + 0.7ρ/2400

studfiles.net

Прочностные характеристики бетона.

Прочность твердого тела – способность сопротивляться внешним воздействиям не разрушаясь. Прочность на сжатие явл важнейшим классификационным показателем, характеризующим технические с-ва б-на.

В СНБ она обозначается fс и определяется как максимальное сжимающее напряжение в б-не при одноосном напряженном состоянии.

fcm-среднее значение прочности получаемое при испытании образцов.

FGC,CUBE –гарантированная прочность б-на – на осевое сжатие с учетом статической изменяемости, установленное на кубах 150*150*150мм, гарантируемое предприятием изготовителем.

fck-нормативное сопротивление б-на сжатию - контролируемая прочностная х-ка б-на, определяемая с учетом статической изменчивости, нормативная обеспеченность которой -0,95.

fcd-расчетная прочность б-на-величина получаемая в результате деления fck на gС (коэф безопасности=1,5(Б)

С –класс б-на по прочности на сжатие. Синтетическая мера качества б-на, соответствующая его гарантированной прочности.

С12/15 15 - гарантированная прочность изготовителем 12 – нормативная прочность б-на.

При контроле конкретных значений классов по прочности б-на появляется проблема выбора геометрии стандартного образца. В большинстве случаев испытаниям подвергают образцы цилиндрической и призматической формы. Исследованиями доказано, что образцы цилиндрической формы (d=150 и h=300мм) достаточно хорошо приближаются к прочности традиционных бетонов в сжатой зоне кон-ции и дают достаточно объективную оценку прочности б-на в условиях одноосного сжатия.

Однако при составлении СНБ учитывалось обстоятельство, что испытания кубов основной способ контроля б-на, поэтому в обозначении класса б-на прочность полученная в результате испытания кубов – знаменатель, числитель – нормативная прочность (испытания цилиндрических образцов).

Существует переходной коэф-т от гарантированной прочности к нормативной (Кр)-коэф-т призменной или цилиндрической прочности. (Кр=0,3-1,0 Кр=0,8 - разброс).

Поэтому нормативная прочность

fck=0,8* FG C,CUBE

Среднее значение прочности определяют с учетом гарантированной обеспеченности по ф-ле

fcm= fck+t*S fck= fck0,05= fcm -t*S

где t- принятая обеспеченность при техническом измеринии 95% (t=1,64)

S- среднеквадратическое отклонение S≤5МПА

Для статической оценки показателей качества б-на используется з-н распределения случайных величин.

На кровай нормального распределения изменчивости прочности ось ординат с буквой n соответствует кол-ву испытаний, а ось абсцис fc – прочности образцов полученной в результате испытания.

Площадь заключенная под кривой нормального распределения есть область доверительной вероятности. Вершина этой кривой спроецированая на ось fc соответрствует средней прочности б-на (марка), а класс б-на находится в точке fck (в 5% квантили), ограничивающую площадь слева 5%.

При проектировании БК, ЖБК норм ы устанавливают следующие классы конструкционных б-нов по прочности на сжатие: С8/10, 12/15,16/20,20/25,25/30,30/37,35/45,40/50,45/55,50/60,55/67,60/75,70/85,90/105;

Легкие б-ны: LС12/15…LC45/50.

Бетонные кон-ции С8/10, ЖБК С12/15, преднапр С25/30.

Помимо прочностных х-к б-на на сжатие сущ нормативные и средние значения сопротивления и прочности б-на на растяжение.

Т.к определение прочности б-на трудоемкий процесс в расчетах допускается определение прочности на растяжение в зависимости от прочности на сжатие.

fctm =ar*fcm2/3

ar=0.3

fcmk =0.7*fctm

нормативные документы допускают контроль прочности б-на на осевое растяжение косвенными методами, через прочность б-на на растяжение при изгибе fct,flи прочность б-на при скалыванииfct,sp

fct,ах=0,5* fct,fl

fct,ах=0,9* fct,sp

fct,ах-прочность б-на на осевое растежение

fct,fl=Pn*l/b*h3

fctsp=2Pn/П*а2

помимо перечисленых х-к прочности б-на и видов б-на сущ ряд прочностей, которые определяют при расчетах кон-ций в зависимости от воздействий и условий эксплуатации:

-прочность на смятие (местное сжатие)

-просность на срез, кручение

-прочность при длительном действии нагрузки, кратковременном нагружении, циклическом нагружении.

Прочность б-на при длительном разрушении разрушается значительно быстрее со временем, чем при кратковременной нагрузке, т.к появившиеся пластические деф-ции увеличиваются, суммируются со временем и приводят к показателям качества кон-ции не соответствующим нормальной эксплуатации.

Прочность б-на не остается величиной постоянной, а нарастает с течением времени, причем наиболее интенсивно процесс протекает в течение 28 суток, а затем замедляется, но не прекращается, при условиях положительной т-ры (-50С и необходимой влажности).

Средняя прочность б-на на сжатие в возрасте t сутокдля изделий подвергнутых тепловой обработке:

fcm(t)-средняя прочность б-на на сжатие при t>28сут

fcm- -//- при t=28сут

fcmp-прочность после окончания тепловой обработки

t-возраст при t>28сут

tp-возраст после тепловой обработки

 

Объемные деформации б-на

Усадка и набухание

К ним относятся: усадка, которая рассматривается как объемное сокращение б-на в результате физ хим процессов проходящих при взаимодействии цемента с водой, изменением влажности цем камня и карбонизацией б-на, те это свойства микроструктуры твердеющего цем камня.

Усадка /на: химическую и физическую.

Химическая усадка связана с потерей воды при протекании процессов гидратации вяжущих. При схватывании и твердении цем вяжущего происходит изменение объема, тк молекулы входящие в состав новообразования располагаются плотнее, чем в свободном состоянии.

Дополнительные эффекты также возникают на стадии формирования структуры, связанные с действием поверхностного натяжения воды – аутогенная усадка.

Физ. усадка – потеря части свободной влаги б-на при ее испарении из открытых пор и капилляров в атмосферу.

Химическая и аутогенная составляющие усадки проявляются особенно интенсивно в первые часы твердения б-на. Эта усадка может также проявляться и при твердении б-на в воде. При хранении уже затвердевшего б-на во влажных или водных условиях будет происходить физ. набухание.

В соответствии с нормативными требованиями величину относительной деформации полной усадки б-на в произвольный момент времени t

eСS(t,t0)= eСS,d(t,t0)+ eСS,a

физ.у. хим.у.

eСS,d(t,t0)-относительная деформация физ усадки бетона к моменту времени t обусловленная его высыханием.

eСS,a –хим относительная деформация (и аутогенная), обусловленные процессом твердения вяжущего.

eСS(t,t0)= eСS,d(∞)*βds(t-ts)

eСS,d(∞) – базовая отн. деф-ция физ усадки б-на

βds(t-ts)– коэф-т учитывающий скорость развития усадки в зависимости от рассматриваемого возраста б-на.

Хим усадка определяется

eСS,a=eСS,а(∞)*βаs(t)

eСS,a- базовая относительная хим усадка

βаs(t) –коэф-т учитывающий скорость нарастания хим усадки в момент времени t.

Физ усадка, особенно значение ее предельных деформаций eСS(t0,∞), находится в зависимости от В/Ц, те от марки по удобоукладываемости. Эти деф-ции нормируются СНиП.

Если изменяется подвижность б-на, те удобоукладываемость имеет марку П1, марка по жесткости Ж1-Ж3 и особожесткие СЖ1-СЖ3 вводится коэфт предельных деформаций 0,7. Если смеси более подвижные П4,П5 – 1,2

0,7eСS(t0,∞) 1,2eСS(t0,∞)

 

Температурные деформации

температурные деф-ции х-ютсякоэфтом температурного расширения, (at=1-10-51/0C) t=-20 +100 0C

В эксплуатационных ситуациях atмало чем отличается от подобного коэфта для сталей at(S)=1,2*10-5

Коэфт бетонов колеблется (0,75…1,45)*10-5 1/0С

atдля бетонов зависит от концентрации крупного заполнителя и его минералогического состава.

Для легких бетонов at(L) зависит от мин состава и колеблется в пределах (0,4-1,4)*10-5



infopedia.su

Прочностные характеристики бетона.

Количество просмотров публикации Прочностные характеристики бетона. - 110

Прочность твердого тела – способность сопротивляться внешним воздействиям не разрушаясь. Прочность на сжатие явл важнейшим классификационным показателœем, характеризующим технические с-ва б-на.

В СНБ она обозначается fс и определяется как максимальное сжимающее напряжение в б-не при одноосном напряженном состоянии.

fcm-среднее значение прочности получаемое при испытании образцов.

FGC,CUBE –гарантированная прочность б-на – на осœевое сжатие с учетом статической изменяемости, установленное на кубах 150*150*150мм, гарантируемое предприятием изготовителœем.

fck-нормативное сопротивление б-на сжатию - контролируемая прочностная х-ка б-на, определяемая с учетом статической изменчивости, нормативная обеспеченность которой -0,95.

fcd-расчетная прочность б-на-величина получаемая в результате делœения fck на gС (коэф безопасности=1,5(Б)

С –класс б-на по прочности на сжатие. Синтетическая мера качества б-на, соответствующая его гарантированной прочности.

С12/15 15 - гарантированная прочность изготовителœем 12 – нормативная прочность б-на.

При контроле конкретных значений классов по прочности б-на появляется проблема выбора геометрии стандартного образца. В большинстве случаев испытаниям подвергают образцы цилиндрической и призматической формы. Исследованиями доказано, что образцы цилиндрической формы (d=150 и h=300мм) достаточно хорошо приближаются к прочности традиционных бетонов в сжатой зоне кон-ции и дают достаточно объективную оценку прочности б-на в условиях одноосного сжатия.

При этом при составлении СНБ учитывалось обстоятельство, что испытания кубов основной способ контроля б-на, в связи с этим в обозначении класса б-на прочность полученная в результате испытания кубов – знаменатель, числитель – нормативная прочность (испытания цилиндрических образцов).

Существует переходной коэф-т от гарантированной прочности к нормативной (Кр)-коэф-т призменной или цилиндрической прочности. (Кр=0,3-1,0 Кр=0,8 - разброс).

По этой причине нормативная прочность

fck=0,8* FG C,CUBE

Среднее значение прочности определяют с учетом гарантированной обеспеченности по ф-ле

fcm= fck+t*S fck= fck0,05= fcm -t*S

где t- принятая обеспеченность при техническом измеринии 95% (t=1,64)

S- среднеквадратическое отклонение S≤5МПА

Важно заметить, что для статической оценки показателœей качества б-на используется з-н распределœения случайных величин.

На кровай нормального распределœения изменчивости прочности ось ординат с буквой n соответствует кол-ву испытаний, а ось абсцис fc – прочности образцов полученной в результате испытания.

Площадь заключенная под кривой нормального распределœения есть область доверительной вероятности. Вершина этой кривой спроецированая на ось fc соответрствует средней прочности б-на (марка), а класс б-на находится в точке fck (в 5% квантили), ограничивающую площадь слева 5%.

При проектировании БК, ЖБК норм ы устанавливают следующие классы конструкционных б-нов по прочности на сжатие: С8/10, 12/15,16/20,20/25,25/30,30/37,35/45,40/50,45/55,50/60,55/67,60/75,70/85,90/105;

Легкие б-ны: LС12/15…LC45/50.

Бетонные кон-ции С8/10, ЖБК С12/15, преднапр С25/30.

Помимо прочностных х-к б-на на сжатие сущ нормативные и средние значения сопротивления и прочности б-на на растяжение.

Т.к определœение прочности б-на трудоемкий процесс в расчетах допускается определœение прочности на растяжение исходя из прочности на сжатие.

fctm =ar*fcm2/3

ar=0.3

fcmk =0.7*fctm

нормативные документы допускают контроль прочности б-на на осœевое растяжение косвенными методами, через прочность б-на на растяжение при изгибе fct,flи прочность б-на при скалыванииfct,sp

fct,ах=0,5* fct,fl

fct,ах=0,9* fct,sp

fct,ах-прочность б-на на осœевое растежение

fct,fl=Pn*l/b*h3

fctsp=2Pn/П*а2

помимо перечисленых х-к прочности б-на и видов б-на сущ ряд прочностей, которые определяют при расчетах кон-ций исходя из воздействий и условий эксплуатации:

-прочность на смятие (местное сжатие)

-просность на срез, кручение

-прочность при длительном действии нагрузки, кратковременном нагружении, циклическом нагружении.

Прочность б-на при длительном разрушении разрушается значительно быстрее со временем, чем при кратковременной нагрузке, т.к появившиеся пластические деф-ции увеличиваются, суммируются со временем и приводят к показателям качества кон-ции не соответствующим нормальной эксплуатации.

Прочность б-на не остается величиной постоянной, а нарастает с течением времени, причем наиболее интенсивно процесс протекает в течение 28 суток, а затем замедляется, но не прекращается, при условиях положительной т-ры (-50С и крайне важно й влажности).

Средняя прочность б-на на сжатие в возрасте t сутокдля изделий подвергнутых тепловой обработке:

fcm(t)-средняя прочность б-на на сжатие при t>28сут

fcm- -//- при t=28сут

fcmp-прочность после окончания тепловой обработки

t-возраст при t>28сут

tp-возраст после тепловой обработки

referatwork.ru


Смотрите также