Критическая прочность бетона это: Свойства бетонов, влияющие на их эксплуатационные характеристики

Содержание

Свойства бетонов, влияющие на их эксплуатационные характеристики

Среди основных свойств бетонов, влияющих на длительность срока их эксплуатации без изменения структуры, можно выделить два основных:

  • Прочность бетона на сжатие: проектная (марочная).
  • Стойкость: к замораживанию/оттаиванию, к воздействию высоких температур, к воздействию влаги.

Различие видов бетонов и их свойств позволяет подобрать материал с необходимыми механическими параметрами и стойкостью к физико-химическим воздействиям. Классификация на марки и классы бетона дает представление обо всех необходимых характеристиках, таких прочность, степень морозоустойчивости, водонепроницаемости, жаро- и термостойкости.

Марочная прочность бетона и классы прочности

Прочность бетона – это показатель предела сопротивляемости материала к внешнему механическому воздействию на сжатие (измеряется в кгс/см²). То есть, можно сказать, что этот параметр дает представление о механических свойствах бетона, его устойчивости к нагрузкам. Именно эта характеристика и положена в основу классификации бетона. Бетон марки М15 обладает наименьшей прочностью, а М800, соответственно, наибольшей.

Такая маркировка позволяет максимально точно учесть прочностные свойства бетона, и подобрать его в соответствии с предполагаемыми нагрузками.

Так, для предварительно-напряженных конструкций необходим раствор с маркировкой не ниже М300, а для обычных железобетонных панелей или блоков, не испытывающих большой нагрузки — М200-М250. Марки М100-М150 используются при заливке монолитных фундаментов. Бетонный раствор М15—М50 применяется при изготовлении ограждающих и теплоизоляционных конструкций.

Существует и другая классификация – по классам прочности на сжатие бетона: от В1 до В22. Эти две системы классификации учитывают один параметр – прочность на сжатие. Отличие класса от марки бетона в том, что для марок (М) берется усредненное значение по прочности на сжатие, а для классов (В) – гарантированное. Средняя прочность бетона на сжатие – это средний показатель прочности проверяемых образцов, а гарантированное означает, что бетон имеет прочность не менее заявленной. При разработке проектной документации в спецификации указывается класс (В), хотя, в силу привычки, более распространенной является классификация по маркам. Ниже приведено примерное соотношение класса и марки бетона.

Таблица марок и классов бетона и их соотношения:

Набор прочности и критическая прочность бетона

Критическая прочность – параметр крайне важный при заливке бетонного раствора в условиях низких температур. Дело в том, что проектная прочность бетона появляется только на 28 день вызревания, при условии соблюдения технологии твердения, а соответственно и температурного режима (не ниже + 30°С). При более низкой температуре срок твердения бетона увеличивается, а при отрицательной прекращается.

При температуре ниже 0°С останавливается набор прочности бетона, в силу прекращения гидратации – связывания молекул воды и клинкерных составляющих цемента, образующих цементный камень. Если температура опускается ниже — 3°С начинаются фазовые превращения воды, что приводит к разрушениям структуры невызревшего бетона и потери прочности. Как показали проведенные опыты, образцы, набравшие критическую прочность, то есть вызревшие до определенного состояния, после замерзания и оттаивания не подвергаются разрушению и в дальнейшем продолжают набирать прочность, а образцы, замороженные на раннем сроке твердения, характеризуются потерей прочности до 50%.

Для растворов разных марок необходимо и различное время для вызревания до критической прочности бетона. На этой странице можно посмотреть таблицу, где указано, какую прочность от проектной должен набрать бетон до замораживания. Однако можно сказать, что недопустимо замораживание в первой фазе – фазе схватывания (первые сутки) и в первые 5-7 дней твердения бетона при нормальном температурном режиме. За первую неделю бетон набирает до 60-70% марочной прочности, после чего замораживание бетона только приостановит процесс вызревания и после оттаивания он возобновится.

Таблица критической прочности для различных марок:

Повышение температуры ускоряет процесс созревания бетона, но необходимо помнить о том, что нагрев свыше 90°С недопустим. При температуре твердения бетона 75-85°С в атмосфере насыщенного пара твердение до 60-70% марочной прочности происходит в течение 12 часов. Прогрев до такой температуры без насыщения паром приводит к высыханию, что также останавливает вызревание (гидратацию). Необходимо помнить, что гидратация невозможна без молекул воды и уход за бетоном заключается, в том числе, и в постоянном увлажнении в процессе набора прочности. В графике твердения бетона можно посмотреть взаимосвязь температурного режима и сроков вызревания бетона (дано для бетона марки М400), но нужно учитывать, что если в раствор вводятся специальные добавки (модификаторы — ускорители твердения), то время набора прочности бетона может быть значительно меньше.

График набора прочности бетона:

Стойкость бетона к внешним воздействиям

Коррозия бетона

Коррозия бетона (разрушение цементного камня) происходит вследствие многих факторов:

  • влияния окружающей среды,
  • механических воздействий,
  • проникновения воды,
  • изменения температур (замораживание/оттаивание, нагрев/резкое охлаждение).

Нарушение структуры цементного камня сопровождается понижением его сцепления с армирующими элементами, повышением водопроницаемости и, как результат, снижением прочности. Для повышения коррозийной стойкости бетона рекомендуются такие меры:

  • использование специальных кислотостойких, глиноземистых или пуццолановых цементов;
  • введение в смеси гидрофобизирующих, жаростойких или морозостойких добавок;
  • увеличение плотности бетона. Большое влияние на стойкость бетона, кроме состава смеси и соотношения компонентов, оказывает технология приготовления и доставки, укладки и последующего ухода. Виброперемешивание смеси увеличивают активность цемента и позволяют получить тесто с макрооднородной структурой, а транспортировка в миксерах – избежать его расслоения при доставке на объект. Эффект от виброуплотнения при укладке теста объясняется вытеснением пузырьков воздуха: в неуплотненной смеси он может достигать 45%. Удаление воздуха обеспечивает защиту бетона от коррозии, увеличение прочности, морозо-, жаростойкости, а также снижает водопроницаемость бетона.

Морозостойкость бетона

Воздействие на бетон поочередного замораживания/оттаивания приводит к его растрескиванию. Объясняется это тем, что в замороженном состоянии влага, находящаяся в порах материала, превращается в лед, а значит, увеличивается в объеме (до 10%). Это приводит к повышенному внутреннему напряжению бетона, а в результате и к его растрескиванию и разрушению.

Морозостойкость бетона тем ниже, чем больше доступ к проникновению влаги: объем пор, в которых может накапливаться вода (макропористость) и уровень капиллярной пористости.

Повышение морозостойкости бетона происходит за счет уменьшения показателей макро и микропористости, а также введением гидрофобных воздухововлекающих добавок. С их помощью в бетоне образуются резервные поры, не заполняемые водой в обычных условиях. При замерзании воды, уже попавшей внутрь бетона, часть ее перемещается в эти поры, тем самым снимая внутреннее давление. Использование глиноземистых цементов также увеличивает морозостойкость материала.

Так как при возведении объектов предъявляются различные требования к свойствам бетона по морозоустойчивости, производится бетон с классом устойчивости к циклам замораживания/оттаивания от F25 до F1000. Для гидротехнических сооружений необходима марка бетона по морозостойкости от F200, а для возводимых в зонах с суровым климатом – от F800 (спецификация производится, исходя из среднесуточной температуры для данного региона).

Водонепроницаемость бетона

Разрушение бетона под воздействием жидких сред происходит не только при отрицательных температурах. Влага имеет свойство вымывать легкорастворимые компоненты из любого вещества, а один из компонентов, при затворении бетонного теста, гашеная известь (гидрат окиси кальция) – водорастворимое вещество. Его вымывание приводит к нарушению структуры и разрушению бетонных блоков и фундаментов. Кроме того, находящиеся в воде кислотные компоненты также оказывают неблагоприятное влияние на состояние материала. На сегодняшний день существуют различные способы защиты бетона от разрушения вследствие воздействия влаги.

Избежать негативного влияния воды можно использованием пуццоланового или сульфатостойкого портландцемента, введением в раствор гидрофобных добавок в бетон для водонепроницаемости, а также применением специальных пленкообразующих покрытий, препятствующих проникновению влаги и уплотняющих добавок. По параметру водонепроницаемости бетон подразделяется на классы (марки). Существуют марки бетона по водонепроницаемости (характеризуется односторонним гидростатическим давлением, измеряется в кгс/см²) от W2 до W20.

Устойчивость к воздействию высоких температур

Если возводимые бетонные сооружения или отдельные изделия будут эксплуатироваться при постоянных высоких температурах, то необходимо выбирать жаростойкий бетон соответствующего класса, так как обычный под воздействием жара теряет прочность и дает усадку вследствие потери цеолитной, абсорбционной и кристаллизационной воды. Это приводит к растрескиванию, частичному, а затем и полному разрушению бетона. Жаростойкий бетон обозначается BR и подразделяется в соответствии с предельно допустимой температурой применения на классы от И3 до И18 (или U3-U18).

Для класса И3 предельно допустимая температура составляет +300°С, а для И18 — +1800°С.

Кроме того существует подразделение на марки по термостойкости:

  • для водных теплосмен — Т(1)5, Т(1)10, Т(1)15, Т(1)20, Т(1)30, Т(1)40;
  • для воздушных теплосмен — Т(2)10, Т(2)15, Т(2)20, Т(2)25.

Последний параметр обозначает способность выдерживать смены температур без деформаций и снижения прочности.

Полезное по теме:

Поделитесь статьей с друзьями:

Критическая прочность бетона — это… Что такое Критическая прочность бетона?


Критическая прочность бетона – прочность бетона в процентах от прочности, соответствующей проектному классу бетона после достижения, которой бетон может быть заморожен без снижения его прочности и других показателей в процессе последующего твердения после оттаивания.

[ТСН 12-336-2007]

Критическая прочность бе­тона – значение прочности бетона, регламентируемое как ми­нимально требуемое для восприятия им внешних воз­действий без появления в нем структурных дефектов.

[Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А. А. Гвоздева, Москва, 2007 г. 110 стр.]

Рубрика термина: Общие термины, бетон

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. — Калининград.
Под редакцией Ложкина В.П..
2015-2016.

Критическая прочность бетона — это… Что такое Критическая прочность бетона?



Критическая прочность бетона

3.7 Критическая прочность бетона: прочность бетона в процентах от прочности, соответствующей проектному классу бетона после достижения, которой бетон может быть заморожен без снижения его прочности и других показателей в процессе последующего твердения после оттаивания.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации.
academic.ru.
2015.

  • Критическая прочность
  • критическая разность

Смотреть что такое «Критическая прочность бетона» в других словарях:

  • Критическая прочность бетона — – прочность бетона в процентах от прочности, соответствующей проектному классу бетона после достижения, которой бетон может быть заморожен без снижения его прочности и других показателей в процессе последующего твердения после оттаивания.… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Критическая температура бетона — – температура нагрева бетона, до достижения которой прочность на сжатие принимается постоянной, равной нормативному сопротивлению. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А. А. Гвоздева,… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Критическая прочность — 3.3. Критическая прочность : прочность бетона, после достижения которой замораживание уже не вносит необратимых нарушений в структуру бетона, а бетон в нормальных условиях набирает нормируемую прочность. Источник: СТ НП СРО ССК 04 2 …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • СТ-НП СРО ССК-04-2013: Температурно-прочностной контроль бетона при возведении монолитных конструкций в зимний период — Терминология СТ НП СРО ССК 04 2013: Температурно прочностной контроль бетона при возведении монолитных конструкций в зимний период: 3.1. Класс бетона по прочности в проектном возрасте : значение класса бетона, указанное в паспорте на бетонную… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Свойства бетона — Термины рубрики: Свойства бетона Адгезия к бетону База измерения продольных линейных деформаций образца Вода минерализованная …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Общие термины, бетон — Термины рубрики: Общие термины, бетон Активация Активность поверхностная Активность пуццолановая Активность термодинамическая …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • ТСН 12-336-2007: Производство бетонных работ при отрицательных температурах среды на территории Республики Саха (Якутия) — Терминология ТСН 12 336 2007: Производство бетонных работ при отрицательных температурах среды на территории Республики Саха (Якутия): 3.2 Бетонные работы: комплекс строительных работ и организационно технических мероприятий по возведению… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Виды арматуры — Термины рубрики: Виды арматуры Анкерная арматура Анкеровка арматуры Арматура Арматура А3, сталь 35гс Арматура …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • скорость — 05.01.18 скорость (обработки) [rate]: Число радиочастотных меток, обрабатываемых за единицу времени, включая модулированный и постоянный сигнал. Примечание Предполагается возможность обработки как движущегося, так и неподвижного множества… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Ядерный взрыв — …   Википедия

Критическая прочность — это… Что такое Критическая прочность?



Критическая прочность


3.3. Критическая прочность : прочность бетона, после достижения которой замораживание уже не вносит необратимых нарушений в структуру бетона, а бетон в нормальных условиях набирает нормируемую прочность.

Смотри также родственные термины:

3.7 Критическая прочность бетона: прочность бетона в процентах от прочности, соответствующей проектному классу бетона после достижения, которой бетон может быть заморожен без снижения его прочности и других показателей в процессе последующего твердения после оттаивания.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации.
academic.ru.
2015.

  • Критическая продолжительность пожара
  • Критическая прочность бетона

Смотреть что такое «Критическая прочность» в других словарях:

  • Критическая прочность бетона — – прочность бетона в процентах от прочности, соответствующей проектному классу бетона после достижения, которой бетон может быть заморожен без снижения его прочности и других показателей в процессе последующего твердения после оттаивания.… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • Критическая прочность бетона — 3.7 Критическая прочность бетона: прочность бетона в процентах от прочности, соответствующей проектному классу бетона после достижения, которой бетон может быть заморожен без снижения его прочности и других показателей в процессе последующего… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Критическая температура бетона — – температура нагрева бетона, до достижения которой прочность на сжатие принимается постоянной, равной нормативному сопротивлению. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А. А. Гвоздева,… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • прочность — см. прочный; и; ж. Про/чность материала. Про/чность чувств. Испытание моста на про/чность. Проверка людей на про/чность. (на стойкость, выдержку) Порог, предел прочности (критическая точка, за которой кончается способность материалов не… …   Словарь многих выражений

  • УДЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ НА РАСТЯЖЕНИЕ — критическая прочность на разрыв, выраженная в паскалях или в Н/кв.м, деленная на удельный вес в Н/куб.м, измеренные при температуре (296 плюс минус 2) К [(23 плюс минус 2)о С] и относительной влажности (50 плюс минус 5) % …   Словарь понятий и терминов, сформулированных в нормативных документах российского законодательства

  • СТ-НП СРО ССК-04-2013: Температурно-прочностной контроль бетона при возведении монолитных конструкций в зимний период — Терминология СТ НП СРО ССК 04 2013: Температурно прочностной контроль бетона при возведении монолитных конструкций в зимний период: 3.1. Класс бетона по прочности в проектном возрасте : значение класса бетона, указанное в паспорте на бетонную… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ТСН 12-336-2007: Производство бетонных работ при отрицательных температурах среды на территории Республики Саха (Якутия) — Терминология ТСН 12 336 2007: Производство бетонных работ при отрицательных температурах среды на территории Республики Саха (Якутия): 3.2 Бетонные работы: комплекс строительных работ и организационно технических мероприятий по возведению… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Общие термины, бетон — Термины рубрики: Общие термины, бетон Активация Активность поверхностная Активность пуццолановая Активность термодинамическая …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • группа — 1.3.2 группа : Лампы с одинаковыми электрическими параметрами и характеристиками катода, физическими размерами и методом зажигания. Источник: ГОСТ Р МЭК 61195 99: Лампы люминесцентные двухцокольные. Требования безопасности …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ 27299-87: Приборы полупроводниковые оптоэлектронные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров — Терминология ГОСТ 27299 87: Приборы полупроводниковые оптоэлектронные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров оригинал документа: 48. Время включения оптопары (оптоэлектронного коммутатора) Время включения Turn on time tвкл… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Условия зимнего бетонирования. Критическая прочность бетона.

Нормальной температурой среды для твердения бетона условно считается 15-20оС. При пониженной температуре прочность бетона нарастает медленнее, чем при нормальной. При температуре ниже нуля твердение практически прекращается, если только в бетон не добавлены соли, снижающие точку замерзания воды. Бетон, начавший твердеть, а затем замерзший, после оттаивания продолжает твердеть в теплой среде, если он не был поврежден замерзающей водой в самом начале твердения, прочность его нарастает. При повышенных температурах бетон твердеет быстрее, особенно в условиях влажной среды. Нагрев более 80оС может привести к быстрому высыханию бетона. Исключение составляет лишь обработка насыщенным водным паром в специальных герметизированных камерах при температуре 90-100оС или под давлением в автоклавах на заводах по изготовлению бетонных изделий.

Бетон, укладываемый зимой, должен зимой же приобрести прочность, достаточную для распалубки, частичной нагрузки или даже для полной нагрузки сооружения. Замерзание бетона в раннем возрасте влечет за собой значительное снижение его прочности после оттаивания и в дальнейшем по сравнению с нормально твердевшим бетоном. Это происходит в результате того, что свежий бетон насыщен водой, которая при замерзании расширяется, разрывает связи между поверхностью заполнителей и мало затвердевшим цементным камнем. Прочность бетона тем ближе к нормальной, чем позднее он был заморожен. Кроме того, при раннем замораживании значительно снижается сцепление бетона со стальной арматурой в железобетонных конструкциях.

При бетонировании зимой необходимо обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде в течение заданного срока. Это достигается двумя способами:

— использование внутреннего запаса теплоты бетона.

— дополнительной подачей теплоты бетону, если внутренней недостаточно.

В первом случае необходимо применять высокопрочный и быстротвердеющий портландцемент. Также, рекомендуется использовать ускоритель твердения цемента — хлористый кальций, уменьшать количество воды в бетонной смеси, вводя в нее пластифицирующие и воздухововлекающие добавки, и уплотнять ее высокочастотными вибраторами. Все это ускоряет твердение бетона при возведении сооружений и позволяет добится набора достаточной прочности бетона перед замораживанием. Внутренний запас теплоты в бетоне создают путем нагрева материалов, составляющих бетонную смесь, кроме того, в твердеющем бетоне теплота выделяется при химической реакции, происходящей между цементом и водой (экзотермия цемента). Подогреваю только воду для бетона, либо воду и заполнители (песок, гравий, щебень). Воду можно подогреть до 90оС, заполнители — до 40оС, цемент не подогревают. Необходимо. чтобы тепмература бетонной смеси на выходе из бетоносмесителя была не выше 30оС, т.к. при более высокой температуре она быстро густеет(теряет подвижность, что затрудняет укладку, а добавлять воду нельзя — вода снижает прочность). Минимальная температура бетонной смеси при укладке в массивы должна быть не ниже 5оС, а при укладке в тонкие конструкции — не ниже 20оС.

Существует такое понятие как критическая прочность бетона. Своеобразная грань, по достижении которой, за дальнейшую жизнь бетона можно не волноваться. Этот порог для разных марок бетона — разный. Высокие марки бетона имеют более низкий % порог критической прочности (25-30% от проектной прочности), низкие марки — более высокий %. Во всяком случае, при нормальных условиях критическая прочность бетона достигается примерно за сутки. Именно поэтому, так важны первые сутки жизни бетона.

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к
профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные
корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Поможем написать любую работу на аналогичную
тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему
учебному проекту

Узнать стоимость

Прочность бетона (понятие и определение по действующим нормам)

Основные термины

Согласно СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. СНиП 52-01-2003 существуют следующие виды показателей прочности бетона:

  • Класс бетона по прочности на сжатие
  • Класс бетона по прочности на осевое растяжение

Класс бетона по прочности на сжатие (В) — это  значению кубиковой прочности бетона на сжатие, МПа, с обеспеченностью 0,95 (нормативная кубиковая прочность) [п.6.1.3 СП 63.13330.2018].

Класс бетона по прочности на сжатие (В) — определяется гарантированным сопротивлением сжатию, МПа, эталонного образца-куба, испытанного согласно требованиям государственных стандартов, со статической обеспеченностью 0,95 или ее гарантированной доверительной вероятностью 95% (не менее 95% испытанных образцов имеют прочность не ниже В) [Голышев А.Б. Проектирование железобетонных конструкций: Справочное пособие. 1990 г.].

Класс бетона по прочности на сжатие является основной характеристикой бетона и должен указываться в проектах во всех случаях [Голышев А.Б. Проектирование железобетонных конструкций: Справочное пособие. 1990 г.].

Разница между классом и маркой бетона состоит в обеспеченности принятого сопротивления: для марки эта обеспеченность составляет 0,5 [Голышев А.Б. Проектирование железобетонных конструкций: Справочное пособие. 1990 г.].

Класс бетона по прочности на осевое растяжение (Bt) — это значению прочности бетона на осевое растяжение, МПа, с обеспеченностью 0,95 (нормативная прочность бетона) [п.6.1.3 СП 63.13330.2018].

Допускается принимать иное значение обеспеченности прочности бетона на сжатие и осевое растяжение в соответствии с нормативными документами для отдельных специальных видов сооружений.

Проектный возраст бетона — это  возраст, в котором бетон должен приобрести все нормируемые для него показатели качества, назначают при проектировании, исходя из возможных реальных сроков загружения конструкций проектными нагрузками, с учетом способа возведения конструкций и условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливают в проектном возрасте 28 сут [п.6.1.5 СП 63.13330.2018].

Нормируемая прочность бетона —

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.

Корреляция между прочностью на сжатие и растяжение старого бетона в морской среде и прогнозом длительной прочности

Прочность на сжатие и прочность на растяжение являются важными механическими свойствами бетона. Долговременная прочность бетона в реальных условиях эксплуатации является важным параметром при оценке существующих зданий, который также следует должным образом учитывать при проектировании конструкций. В этом исследовании была изучена взаимосвязь между прочностью на сжатие и раскалывание старого бетона, долгое время существующего в морской среде.В заброшенной гавани образцы бетонного керна пробурены парами на месте. Для каждой пары образцов были пробурены два керна из соседнего места и проведены испытания на сжатие и растяжение при разделении, соответственно. В итоге было получено 48 значений прочности на сжатие и расщепление. Судя по результатам испытаний, прочность на растяжение представляет собой общий восходящий тренд с прочностью на сжатие, и эти два параметра имеют положительную корреляцию. Экспоненциальная модель, обычно рекомендуемая строительными нормами и литературой, все еще способна описывать взаимосвязь между прочностью на сжатие и растяжение старого разрушенного бетона, если параметры функции определены должным образом.На основе статистической теории и экспериментальных результатов этого исследования разработан метод прогнозирования долговременной прочности бетона на растяжение и приводится пример, который может предоставить потенциальный способ оценки долговременной прочности бетона в реальных морских условиях.

1. Введение

Величина прочности бетона на растяжение влияет на характеристики конструкции, такие как сопротивление сдвигу и несущая способность анкеров, при этом разрушение бетонного конуса является решающим режимом разрушения.Следовательно, как прочность бетона на сжатие, прочность на растяжение является еще одним важным механическим свойством, которое следует надлежащим образом учитывать при проектировании конструкции. Реальные значения прочности на растяжение и сжатие на месте бетона, ухудшившегося в реальных условиях эксплуатации в течение длительного времени, обеспечивают необходимую основу для оценки конструкций, особенно тех, которые существуют уже долгое время. Учитывая сложность, стоимость и трудоемкость выполнения испытаний на растяжение, многие исследователи и руководящие принципы строительства заинтересованы в прогнозировании прочности на растяжение на основе прочности на сжатие и их взаимосвязи упрощенным методом с удовлетворительной точностью [1–5].Большинство корреляций, предлагаемых строительными нормами и литературой, основаны на нормальных условиях отверждения и возрасте испытаний 28 дней. На самом деле существует множество различных влияний на бетон, зависящих от времени, нагрузки и окружающей среды, которые существуют в реальных условиях эксплуатации в течение длительного времени. Следовательно, соотношение прочности на сжатие и растяжение в строительных нормах не может быть допущено без дальнейших наблюдений и исследований [5, 6].

С другой стороны, до сих пор прочность бетона учитывалась как неизменная во времени при проведении структурного проектирования и расчета.Таким образом, конструкции должны быть полностью надежными, а срок службы должен быть бесконечным, если> (и представляет сопротивление и напряжение в широком смысле) удовлетворяется на стадии проектирования. Но на самом деле сопротивление материала, например прочность бетона, может со временем ухудшаться на открытом воздухе, что приводит к снижению надежности и общих характеристик конструкции. В этом отношении стоит подчеркнуть, что изменяющиеся во времени характеристики бетона, подверженного воздействию внешней среды, требуют дальнейшего исследования.Более того, при оценке долговечности конструкции или прогнозировании срока службы конструкции важна долгосрочная прочность бетона, а также ее изменяющиеся во времени характеристики. Тем не менее, непросто проводить исследования для изучения закона изменения прочности бетона в долгосрочной перспективе, поскольку для проведения испытаний может потребоваться несколько лет или десятилетий.

Испытания на ускоренное старение и моделирующие экологические испытания в основном используются для изучения воздействия окружающей среды на прочность бетона. Ли и др.[7] исследовали глубину кислотной коррозии и прочность на сжатие бетона в сернокислой среде с помощью ускоренных испытаний. Результаты показывают, что оставшиеся значения прочности на сжатие для бетона, подвергающегося воздействию сернокислой водной среды с pH = 2 и 3 и влажно-сухой циклической серной кислоты с pH = 2, составляют 74%, 72% и 80% от начальной прочности, соответственно. . Ускоренная коррозия под действием раствора сульфата в цикле «сухой-влажный» была введена для имитации внешней среды сульфатной коррозии Zhou et al.[8]. Результаты ускоренных испытаний на коррозию показывают, что ухудшение прочности бетона из-за воздействия сульфатов имело существенную связь с глубиной коррозии. Cai et al. [9] оценили прочность и деформационные свойства бетона в условиях искусственной морской водной эрозии. Кривая напряжения и деформации бетона была исследована с количеством влажных и сухих циклов 0 раз, 10 раз, 20 раз, 30 раз, 40 раз, 50 раз и 60 раз. Критерий прочности двухосного бетона был установлен с учетом соотношения напряжений и количества циклов «сухой-мокрый».Рамли и др. [10] изучали устойчивость бетона с кокосовым волокном к окружающей среде. Были приняты три типа смоделированных агрессивных сред: воздушная среда в тропическом климате, альтернативный воздух и среда с морской водой в 14-дневном цикле и непрерывное погружение в морскую воду. Shang et al. [11] исследовали механические свойства простого бетона и бетона с воздухововлекающими добавками, подвергнутых циклам замораживания-оттаивания (F-T-C). Было проанализировано влияние циклов F-T на скорость ультразвука и механические свойства воздухововлекающего бетона и обычного бетона.Кроме того, ускоренное испытание на старение или имитационное испытание на воздействие окружающей среды принято в [12–18], что показывает, что использование такого экспериментального метода для изучения воздействия окружающей среды на свойства бетона удобно и экономит время. Однако существуют очевидные различия между реальными условиями эксплуатации и искусственной средой, поскольку последняя может просто воспроизводить несколько факторов окружающей среды, таких как сульфат, хлорид-ион, кислота, высокая температура и влажность. Фактически, реальная среда намного сложнее и не может быть просто представлена ​​симулятивным тестом окружающей среды.Кроме того, в предыдущих литературных источниках, указанном выше, самое долгое время выдержки составляло 365 дней [17], что нельзя рассматривать как достаточно продолжительный период по сравнению со сроком службы в практической инженерии. Более того, прочность бетона на разрыв в предыдущих исследованиях почти не обсуждалась.

Есть лишь несколько существующих исследований, в которых изучались долгосрочные воздействия окружающей среды на прочность бетона в реальных условиях эксплуатации. Однако исследовалась только прочность на сжатие. Исмаил и др.[19] исследовали потерю прочности на сжатие бетона, подверженного воздействию внешней среды, в ходе 6-летнего мониторинга. Исследования Mehta [20] Shekarchi et al. [21] и Ваша и Вендт [22] обсудили долговременную прочность бетона на сжатие в реальных морских условиях. Ни в одном из них не рассматривались прочность на разрыв и соотношение между прочностью бетона на сжатие и растяжение.

Основная цель этого исследования — получить прочность бетона на сжатие и растяжение в реальных морских условиях в течение длительного периода (до 61 года) и выявить корреляцию между двумя механическими свойствами.Бетонные стержни были пробурены парами в заброшенной гавани города Чжоушань, провинция Чжэцзян, Китай. Каждые два сердечника каждой пары были испытаны на расщепление при сжатии и растяжении, соответственно; Затем была заключена связь между длительным пределом прочности при сжатии и растяжении. Была исследована применимость соотношения прочности на сжатие и растяжения, рекомендованного литературой или строительными нормами для бетона без ухудшения (свежий бетон). Была представлена ​​лучше подобранная функция отношений.После этого, на основе статистической теории и модели прогнозирования прочности на сжатие из литературы, был разработан метод прогнозирования прочности на разрыв и предоставлен расчетный пример для интерпретации, который может предложить потенциальный способ оценки долгосрочной прочности бетона на растяжение в реальных морских условиях. среда.

2. Экспериментальная программа
2.1. Бурение бетонных кернов

Чжоушань — прибрежный город в Китае. Конструкции и здания там разрушены типичной морской средой, такой как морская вода, морская атмосфера, приливные волны и так далее.Среднегодовая температура составляет от 15 до 20 градусов по Цельсию. Содержание хлорид-иона в атмосфере города Чжоушань приведено в таблице 1.


Расстояние до моря (м) 2 100 140 200 260 340 500

Среднее количество осадков хлорида в день ( μ г / см 2 d) 11.130 10,856 3,998 3,638 2,941 2,427 2,951

Образцы бетонных кернов были пробурены с 4 разных площадок в заброшенной гавани города Чжоушань. Площадка А представляет собой бетонную плиту заброшенного дока, построенного в 1955 году. Во время прилива расстояние между плитой дока и уровнем моря составляет примерно 4 м. Площадка B — это большой кусок простого бетона на берегу моря, который остался как строительный мусор, когда в 2011 году неподалеку была построена новая гавань.Участок C представляет собой бетонный постамент для уличных фонарей, отлитых в 2000 году. Участок D представляет собой железобетонную крышу заброшенного здания, построенного в 2005 году. Вышеупомянутые четыре участка (A, B, C и D) существовали 61, 5, 16 , а 11 лет до начала наших испытаний — в прилегающих районах. Все они не погружаются в морскую воду из-за своего достаточно высокого положения и постоянно находятся в атмосфере. Бетонные керны, пробуренные на каждом участке, были помечены как группа A, группа B, группа C и группа D соответственно.

В данном исследовании операции сверления и испытания относятся к технической спецификации для испытания прочности бетона с просверленным сердечником [23].Расположение стальных стержней было обнаружено стальным детектором магнитной спектроскопии, и были выбраны надлежащие места сверления (вдали от стержней), чтобы избежать повреждения арматуры. В основном были пробурены керны диаметром 75 мм, которые меньше стандартных образцов керна в ранее упомянутой технической спецификации [23]. Еще 4 стандартных керна диаметром 100 мм были пробурены, так как буровая бочка диаметром 75 мм сильно изношена. Бетонные стержни получали попарно. Для каждой пары образцов два сердечника были подвергнуты испытанию на сжатие и растяжение, соответственно, с целью изучения взаимосвязи между прочностью на сжатие и растяжение.2 стержня каждой пары были просверлены из достаточно близких мест, что гарантирует, что они состоят из одной партии бетона с одинаковым износом. Место (площадка А) для бурения керна показано на рисунке 1.

2.2. Обработка кернов

Просверленные керны были тщательно обработаны, включая надрез и обработку торцевых поверхностей перед механическими испытаниями.

2.2.1. Керны Врезание

На основании упомянутой спецификации испытаний [23], после обработки отношение высоты к диаметру образцов керна теоретически должно быть равно 1, которое может быть равно 0.95 ~ 1.05 в реальном режиме работы. Использовалась машина для надреза с двойными параллельными лезвиями, и расстояние между двумя лезвиями будет определять высоту каждого ядра. Перед надрезанием расстояние между двойными лезвиями было тщательно отрегулировано, а затем зафиксировано, чтобы гарантировать, что отношение высоты к диаметру каждого сердечника находится в допустимом диапазоне 0,95 ~ 1,05. Вырезание показано на рисунке 2 (а).

После разреза жилы соединили попарно. Было подтверждено, что по два керна каждой пары были получены из достаточно близких мест.Соответствующие сердечники были помещены попарно, как показано на рисунке 2 (б).

2.2.2. Выбор сердечника и подготовка к испытанию на нагрузку

Согласно спецификации испытаний [23], в аттестованном сердечнике должно быть не более 1 стального стержня, а диаметр стального стержня должен быть менее 10 мм. Возможно существующий стальной стержень должен располагаться вертикально по отношению к валу сердечника. Образцы с явными трещинами или дефектами были исключены. В соответствии с вышеуказанными предпосылками было окончательно отобрано 96 подходящих ядер (48 пар).Торцы всех жил выровняли. Ленточно-шлифовальный станок или полимерцементный раствор были использованы для того, чтобы сделать торцы гладкими и ровными, как показано на рисунке 3 (а).

Были измерены масштабы каждого квалифицированного образца керна. Для измерения диаметров применялся штангенциркуль с нониусом. Диаметр был измерен дважды для каждого сердечника в двух вертикальных точках, и среднее значение было принято в качестве окончательного диаметра, который будет применяться в дальнейших расчетах прочности (Рисунок 3 (b)). Стальной метчик был применен для измерения высоты сердечника (рис. 3 (c)).Линии были нарисованы на тех образцах, которые будут разделены на растяжение, чтобы указать области разрушения, как показано на рисунке 3 (d).

2.3. Испытание под нагрузкой

Все 96 образцов керна были пронумерованы перед испытанием под нагрузкой. Каждые два ядра каждой пары были одной и той же партией бетона и были одинаково испорчены окружающей средой: один образец был подвергнут испытанию на сжатие, а другой — испытанию на расщепление при растяжении. Две универсальные испытательные машины с диапазоном измерения 500 кН и 100 кН применяются для испытаний на сжатие и растяжение, соответственно.Наконец, было получено 48 значений прочности на сжатие, а также 48 значений прочности на разрыв при растяжении. Испытания на сжатие и растяжение показаны на рисунках 4 (а) и 4 (б).

Информация об испытании в виде серийного номера, шкалы образца и максимальной приложенной силы для каждого образца керна приведена в таблице 2. Номер данных состоит из кода из трех частей, а алеф (A, B, C и D) представляет группа образцов, в которой также указаны места бурения бетонных стержней. Вторая цифра в номере данных представляет последовательность пары образцов в каждой группе.Третья цифра в номере данных указывает тип механического эксперимента: 1 представляет испытание на разрыв при растяжении, а 2 представляет испытание на сжатие. и представляют диаметр и высоту образца керна соответственно; — отношение высоты к диаметру, которые находятся в допустимом диапазоне 0,95 ~ 1,05; — максимальная сила, приложенная к каждому образцу при испытании на нагрузку.


Номер данных Тип испытания d / мм h / мм h / d F / KN Номер данных Тип испытания d / мм h / мм h / d F / KN

A-1-1 Расщепление при растяжении 99.5 98 0,98 44,16 A-1-2 На сжатие 99,0 98 0,99 242,12
A-2-1 Расщепление при растяжении 73,0 73 1,00 41,08 A-2-2 На сжатие 73,0 73 1,00 183,45
A-3-1 Расщепление при растяжении 73.0 73 1,00 49,48 A-3-2 Сжатие 73,0 74 1,01 217,26
A-4-1 Расщепление при растяжении 73,5 73 0,99 28,06 A-4-2 Компрессионное 73,5 74 1,01 73,46
A-5-1 Расщепление при растяжении 72.5 73 1,01 25,36 A-5-2 Сжатие 73,0 73 1,00 120,43
A-6-1 Расщепление при растяжении 73,0 73 1,00 40,26 A-6-2 На сжатие 73,0 74 1,01 195,54
A-7-1 Расщепление при растяжении 73.5 73 0,99 26,33 A-7-2 Сжатие 73,5 73 0,99 144,40
A-8-1 Расщепление при растяжении 73,0 72 0,99 41,62 A-8-2 Сжатие 73,5 74 1,01 161,85
A-9-1 Расщепление при растяжении 73.5 75 1,02 34,80 A-9-2 Сжатие 72,5 73 1,01 161,14
A-10-1 Расщепление при растяжении 72,5 73 1,01 22,77 A-10-2 На сжатие 73,0 73 1,00 125,92
A-11-1 Расщепление при растяжении 73.5 73 0,99 20,44 A-11-2 Сжатие 73,5 73 0,99 120,44
A-12-1 Расщепление при растяжении 73,0 73 1,00 23,69 A-12-2 Компрессионное 72,5 73 0,99 111,41
B-1-1 Расщепление при растяжении 73.0 73 1,00 36,26 B-1-2 Сжатие 73,5 72 0,98 160,48
B-2-1 Расщепление при растяжении 73,5 73 0,99 34,26 B-2-2 Сжатие 73,0 73 1,00 130,01
B-3-1 Расщепление при растяжении 73.5 70 0,95 30,72 B-3-2 На сжатие 73,5 70 0,95 131,43
B-4-1 Расщепление при растяжении 73,5 70 0,95 29,20 B-4-2 Сжатие 73,5 70 0,95 196,10
B-5-1 Расщепление при растяжении 73.0 73 1,00 17,35 B-5-2 На сжатие 73,5 72 0,98 186,28
B-6-1 Расщепление при растяжении 73,5 74 1,01 38,18 B-6-2 На сжатие 73,5 73 0,99 132,79
B-7-1 Расщепление при растяжении 73.0 74 1,01 37,64 B-7-2 Сжатие 73,0 73 1,00 129,80
B-8-1 Расщепление при растяжении 73,5 73 0,99 34,42 B-8-2 Сжатие 73,5 73 0,99 111,68
B-9-1 Расщепление при растяжении 73.5 73 0,99 42,64 B-9-2 Сжатие 73,5 73 0,99 153,36
B-10-1 Расщепление при растяжении 73,5 73 0,99 40,48 B-10-2 Сжатие 73,0 72 0,99 129,65
B-11-1 Расщепление при растяжении 73.5 73 0,99 48,48 B-11-2 Сжатие 73,5 72 0,98 135,82
B-12-1 Расщепление при растяжении 73,5 72 0,98 42,62 B-12-2 Сжимающее 73,5 73 0,99 275,46
B-13-1 Расщепление при растяжении 73.5 73 0,99 47,34 B-13-2 Сжатие 73,5 74 1,01 192,14
B-14-1 Расщепление при растяжении 73,5 72 0,98 39,76 B-14-2 Компрессионное 73,5 74 1,01 136,07
B-15-1 Расщепление при растяжении 73.5 70 0,95 20,53 B-15-2 Сжатие 73,5 70 0,95 120,86
B-16-1 Расщепление при растяжении 73,0 73 1,00 20,32 B-16-2 Компрессионное 73,5 72 0,98 108,14
C-1-1 Расщепление при растяжении 73.5 73 0,99 33,78 C-1-2 На сжатие 73,0 73 1,00 100,45
C-2-1 Расщепление при растяжении 73,0 73 1,00 33,70 C-2-2 Компрессионное 73,0 73 1,00 89,58
C-3-1 Расщепление при растяжении 73.5 73 0,99 37,94 C-3-2 Сжатие 73,5 72 0,98 76,64
C-4-1 Расщепление при растяжении 73,5 72 0,98 34,64 C-4-2 На сжатие 73,5 73 0,99 80,27
C-5-1 Расщепление при растяжении 73,5 73 0.99 40,94 C-5-2 На сжатие 73,5 73 0,99 110,00
C-6-1 Расщепление при растяжении 73,5 73 0,99 26,33 C-6-2 На сжатие 73,5 74 1,01 138,09
C-7-1 Расщепление при растяжении 73,5 73 0.99 36,10 C-7-2 На сжатие 73,5 73 0,99 68,36
C-8-1 Расщепление при растяжении 73,0 73 1,00 34,38 C-8-2 На сжатие 73,0 72 0,99 90,91
C-9-1 Расщепление при растяжении 73,5 73 0,99 28.38 C-9-2 Компрессионный 73,5

.

Испытания бетонных стержней на прочность

Испытания бетонных стержней проводят в соответствии со стандартом ASTM C 42. Обсуждается отбор образцов стержней и процедура определения прочности с использованием бетонных стержней.

Испытания бетонных стержней на прочность

Диаметр образцов сердцевины для определения прочности бетона на сжатие предпочтительно должен быть не менее чем в три раза больше номинального максимального размера крупного заполнителя, используемого в бетоне, и должен быть не менее чем в два раза больше максимального размера крупного заполнителя в образце ядра. .

Длина образца в закрытом виде должна быть почти вдвое больше его диаметра. Керн, имеющий максимальную высоту менее 95% от его диаметра до покрытия или высоту меньше его диаметра после покрытия, должен быть отклонен. Желательно тестировать жилы во влажном состоянии.

Стандарт ASTM предписывает следующую процедуру: «Погрузите образцы для испытаний в воду, насыщенную известью при температуре 23,0 +/- 1,7 ° C, по крайней мере, на 40 часов непосредственно перед проведением испытания на сжатие.Протестируйте образцы сразу после извлечения из хранилища для воды.

В период между извлечением из хранилища воды и испытанием держите образцы во влажном состоянии, накрыв их влажным одеялом из мешковины или другой подходящей впитывающей ткани ». Если отношение длины к диаметру образца меньше 1,94, примените поправочные коэффициенты, указанные в таблице 1.

Таблица-1: Поправочный коэффициент для отношения длины конуса к его диаметру

Отношение длины цилиндра к диаметру (L / D) Поправочный коэффициент на прочность
1.75 0,98
1,50 0,96
1,25 0,93
1,00 0,87

Процедуры надлежащего удаления образцов бетона путем колонкового бурения приведены в ASTM C 42. Когда керны должны быть проверены на прочность, керны должны быть взяты с использованием алмазных коронок.

Дробовик может быть приемлемым для других применений, когда керн просверливается вертикально.Однако корончатые коронки с алмазными шипами рекомендуются для других ориентаций сверл.

Рис. Отбор образцов керна и испытание бетона

Следующие рекомендации имеют особое значение при отборе керна:

  • Количество, размер и расположение образцов керна следует тщательно выбирать для проведения всех необходимых лабораторных испытаний. По возможности используйте чистые образцы для всех тестов, чтобы на них не повлияли предыдущие тесты.
  • Для определения прочности стержень должен иметь минимальный диаметр, в три раза превышающий максимальный номинальный размер крупного заполнителя, или 50 мм.
  • Для испытаний на прочность стержни должны иметь длину как минимум в два раза больше диаметра.
  • Арматурная сталь не должна входить в состав сердечника для испытания на прочность.
  • Во время сверления керна нельзя нарушать электропроводки или предварительно напряженную сталь.
  • Лучше просверлить стержень на всю глубину стержня, чтобы избежать его поломки для извлечения.Обычно просверливают дополнительные 50 мм, чтобы учесть возможное повреждение основания активной зоны.
  • По крайней мере, три сердечника должны быть удалены в каждом месте конструкции для определения прочности.

Просверленное отверстие для керна заполнено упакованным ремонтным материалом. Для ремонта плит необходим тиксотропный материал, так как он не должен падать под действием силы тяжести. В некоторых случаях сборный бетонный цилиндр может быть вставлен в отверстие для сердечника с использованием цементного раствора или эпоксидной смолы.

Минимальный диаметр сердечника обычно составляет 100 мм, но в особых случаях могут использоваться диаметры 75 мм и 50 мм. Количество сердечников диаметром 50 мм должно быть в три раза больше количества сердечников диаметром 100 мм, чтобы обеспечить такую ​​же точность.

20-процентная верхняя часть элемента с минимальным размером 50 мм и максимальным размером 300 мм и боковой крышкой 50 мм внутри элемента предпочтительно не включается в тестируемую часть сердечника.

Перед испытанием кернов, размеры, плотность, форма, информация о том, являются ли агрегаты хорошо отсортированными или отсортированными по зазору, должны быть записаны положение любых трещин, повреждения из-за сверления и наличие стали.Торцы обрабатываются на высокоскоростном станке для мокрого шлифования с использованием шлифовальных кругов с алмазной наплавкой.

В противном случае возможно выполнение укупорки прочными материалами. Перед испытанием рекомендуется замачивание в воде в течение 40 часов. Согласно британскому стандарту CSTR № 11, влияние отношения длины к диаметру сердечника ( R ) на прочность выражается следующим образом:

Для кернов с горизонтальным сверлением:

Скорректированная прочность цилиндра = Прочность сердечника x [(2.5 × 0,8) / (1+ (1 / R))]

Для кернов с вертикальным сверлением:

Скорректированная прочность цилиндра = Прочность сердечника x [(2,3 × 0,8) / (1+ (1 / R))]

.

Удобоукладываемость бетона — типы и влияние на прочность бетона

Технологичность бетона

Технологичность бетона — это свойство свежезамешенного бетона, которое определяет легкость и однородность, с которыми его можно смешивать, укладывать, уплотнять и обрабатывать », как определено стандартом ACI 116R-90 (ACI 1990b).

ASTM определяет его как «свойство, определяющее усилие, необходимое для манипулирования свежесмешанным количеством бетона с минимальной потерей однородности».

Технологичность бетона зависит от многих факторов, которые объясняются в Факторы, влияющие на удобоукладываемость бетона . Соотношение воды и цемента имеет большое влияние на удобоукладываемость. Удобоукладываемость прямо пропорциональна водоцементному соотношению. Повышение водоцементного отношения увеличивает удобоукладываемость бетона.

Виды удобоукладываемости бетона

Технологичность бетона можно разделить на три типа:

  1. Неработоспособный бетон
  2. Средний работоспособный
  3. Высокопроизводительный бетон

1.Неработоспособный бетон — Жесткий бетон

Необрабатываемый бетон можно также назвать жестким бетоном. Это бетон с очень небольшим количеством воды. Замешивать такой бетон вручную непросто.

Бетон такого типа имеет высокую сегрегацию заполнителей, так как цементное тесто не смазывается должным образом, чтобы прилипать к заполнителям. Поддерживать однородность бетонной смеси очень сложно, а уплотнение бетона требует больших усилий. Водоцементность такого бетона ниже 0.4.

2. Бетон средней обрабатываемости

Этот тип удобоукладываемости бетона используется в большинстве строительных работ. Этот бетон относительно легко смешивать, транспортировать, укладывать и уплотнять без особой сегрегации и потери однородности.

Этот тип удобоукладываемости бетона обычно используется во всех бетонных конструкциях с легким армированием (расстояние между арматурой такое, что позволяет бетону эффективно уплотняться). Соотношение воды и цемента для бетона средней удобоукладываемости составляет 0.От 4 до 0,55.

3. Бетон с высокой технологической обработкой

Бетон с высокой удобоукладываемостью очень легко смешивать, транспортировать, укладывать и уплотнять в конструкциях. Такой бетон используется там, где невозможно эффективное уплотнение бетона или в массивном бетоне. Такой бетон легко растекается и без особых усилий оседает. Но в этом случае высока вероятность сегрегации и потери однородности.

Крупные заполнители имеют тенденцию оседать на дне, а бетонная паста поднимается вверх.Такой бетон используют в случае использования тяжелой арматуры, где вибрация бетона невозможна. Примером хорошо поддающегося обработке бетона является самоуплотняющийся бетон. Водоцементный коэффициент такого бетона более 0,55.

Требования к удобоукладываемости бетона зависят от типа конструкции и метода уплотнения. Например, удобоукладываемость бетона, необходимая для конструкции перекрытия, может быть такой же, как и у бетонной конструкции фундамента.

Требования к обрабатываемости при использовании вибраторов в строительстве отличаются от требований, когда вибраторы не используются.Точно так же удобоукладываемость бетона, используемая в толстом сечении, не работает при использовании в тонком сечении.

Факторы, влияющие на удобоукладываемость бетона

Требования к удобоукладываемости бетонной конструкции зависят от:

  • Водоцементное соотношение
  • Вид строительных работ
  • Способ замешивания бетона
  • Толщина бетонного профиля
  • Степень армирования
  • Метод уплотнения
  • Расстояние транспортировки
  • Способ размещения
  • Условия окружающей среды

Читать далее Факторы, влияющие на удобоукладываемость бетона

Работоспособность Vs.Прочность бетона

На следующем рисунке показано соотношение между удобоукладываемостью и прочностью бетона на сжатие:

Рис: Удобство использования по сравнению с. Прочность бетона

Как видно из рисунка, прочность бетона уменьшается с увеличением водоцементного отношения. Увеличение водоцементного отношения свидетельствует о повышении удобоукладываемости бетона. Таким образом, прочность бетона обратно пропорциональна удобоукладываемости бетона.

Причина такого отношения в том, что вода из бетона высыхает и оставляет пустоты при схватывании бетона. Чем больше будет воды, тем больше будет пустот. Таким образом, увеличение количества пустот снижает прочность бетона на сжатие. Таким образом, для бетонных работ важно сбалансировать требования к прочности и удобоукладываемости.

Удобоукладываемость бетона можно улучшить за счет использования заполнителей округлой формы и добавок, улучшающих удобоукладываемость.При использовании таких добавок, как воздухововлекающие, удобоукладываемость увеличивается без увеличения водоцементного отношения. Это помогает достичь необходимой прочности и удобоукладываемости для бетонных работ.

Дополнительная литература по удобоукладываемости бетона:

  1. Испытания на работоспособность на месте и рекомендуемые значения
  2. Удобоукладываемость бетона — значения коэффициентов осадки и уплотнения и их применение
  3. Обрабатываемость бетона в различных условиях
  4. Факторы, влияющие на удобоукладываемость бетона
  5. Испытание на оседание бетона

.

Экспериментальное и численное исследование прочности бетона на растяжение при различных скоростях деформации

Динамические характеристики бетона имеют фундаментальное значение для понимания поведения материала в случае сильных землетрясений и динамических событий. Реализация материального конститутивного закона имеет первостепенное значение для численного моделирования динамических процессов, например, вызванных землетрясениями. Расщепляющиеся образцы бетона на растяжение были испытаны при скоростях деформации от 10 −7 с −1 до 10 −4 с −1 в машине для испытаний материалов MTS.Результаты зависимости прочности на разрыв от скорости деформации представлены и сравниваются с прочностью на сжатие и существующими моделями при аналогичных скоростях деформации. Также были оценены и обсуждены кривые зависимости коэффициента динамического увеличения от скорости деформации для прочности на разрыв. Те же данные о растяжении сравниваются с данными о прочности с использованием термодинамической модели. Результаты испытаний показывают значительную чувствительность к скорости деформации, демонстрируя динамическую прочность на растяжение, возрастающую с увеличением скорости деформации. В квазистатическом режиме скорости деформации существующие модели часто недооценивают экспериментальные результаты.Термодинамическая теория прочности бетона на растяжение при раскалывании удовлетворительно описывает экспериментальные данные о прочности как влиянии скоростей деформации.

1. Введение

Давно известно, что бетонные материалы имеют низкую прочность на растяжение по сравнению с их прочностью на сжатие. Поскольку бетон по своей природе слаб при растяжении, он использовался в качестве материала сжимающих элементов в большинстве бетонных конструкций [1–5]. Однако даже несмотря на то, что статические растягивающие нагрузки на бетонные элементы избегаются, трудно изолировать бетонные элементы от динамических растягивающих напряжений.Распространение волны растягивающего напряжения в элементах конструкции вызывается взрывчатыми веществами, ударами снарядов, землетрясениями и т. Д. [6, 7]. Фактически, во время Великого землетрясения Хансин-Авадзи наблюдались некоторые необычные трещины и повреждения бетонных конструкций, которые могли быть вызваны распространением волн напряжения и / или границей раздела волн растягивающих напряжений.

В то время, когда бетонная конструкция подвергается динамической нагрузке, следует различать два различных режима разрушения: локальные эффекты и глобальные воздействия на конструкцию.Имея современные вычислительные средства и знания о компьютерном моделировании, можно рассчитать распределение сил и напряжений в бетонных конструкциях в сложных условиях динамической нагрузки. Однако модели динамических свойств материалов все еще находятся в зачаточном состоянии [8, 9]. Следовательно, эти модели материалов являются слабым звеном в современных расчетах методом конечных элементов. Надежные тестовые данные, поддерживающие моделирование, доступны лишь в ограниченном объеме.

Поведение материалов на основе цемента при сжатии при различных скоростях деформации изучено достаточно широко.Результаты нагрузочных испытаний подтвердили увеличение прочности на сжатие бетона при динамическом нагружении. Этот общий результат подтвержден многими исследователями на протяжении многих десятилетий. Некоторые подробные обзоры более поздних работ по этой теме можно найти в нескольких обзорах. Например, Абрамс еще в 1917 году сообщил, что увеличение скорости нагружения сопровождалось увеличением прочности бетона на сжатие. О тех же результатах сообщили Wastein [10] и Atchley et al.[11] или Хьюз и Ватсон [12]. Но из-за трудностей с испытательной установкой и оборудованием было сделано мало попыток измерить поведение материалов на основе цемента при растяжении при динамических нагрузках, и поэтому данных было мало.

Из обзора литературы можно обнаружить, что динамическая прочность на растяжение еще не изучена широко, а также данные о скоростном эффекте в основном находятся в режиме высоких скоростей деформации (более 1 с −1 ) [13 –15]. Исследования умеренных и квазистатических скоростей деформации (от 10 −7 с −1 до 1 с −1 ) редко ограничиваются.

Для исследования влияния скорости деформации на предел прочности бетона на растяжение были проведены испытания на растяжение при раскалывании образцов простого бетона при скоростях деформации от 10 -7 с -1 до 10 -4 с -1 на машине для испытаний материалов MTS. Основная цель этого исследования заключалась в разработке метода оценки прочности бетона на растяжение при статической и динамической нагрузке. Вторичной целью было получить некоторое представление о механизмах разрушения бетона при различных скоростях деформации.Кроме того, поскольку предел прочности при растяжении является экспериментально определяемым свойством, важно подтвердить экспериментальные результаты с помощью приемлемых численных и аналитических процедур.

2. Методика эксперимента
2.1. Подготовка образцов

Пропорция используемого бетона указана в таблице 1, где во всех смесях использовался портландцемент типа 42.5R. Смеси содержали летучую золу для экономии цемента и уменьшения теплоты гидратации для практического применения. Гранитный щебень с максимальным размером заполнителя 40 мм использовался в качестве крупного заполнителя.Максимальный размер зерна песка составлял 4 мм. Удельный вес мелких и крупных агрегатов составлял 2,40 и 2,58 соответственно. Перед смешиванием крупный заполнитель и песок сушили на воздухе.


Цемент Зола уноса Вода Крупный заполнитель Мелкий заполнитель Суперпластификатор Воздухововлекающая добавка
5 ~ 20 мм 20 ~ 40 мм

134 57 86 548 390 534 1.43 0,01

После литья образцы были покрыты пластиковой мембраной для предотвращения испарения влаги. Образцы были извлечены из формы через 24 часа и подвергнуты влажной сушке в течение 6 месяцев. В данном исследовании использовались кубические (150 × 150 × 150 мм) образцы. Также было отлито несколько дополнительных кубиков диаметром 150 мм для получения статического модуля сжатия и упругости бетона. Для бетона в возрасте 180 суток получено следующее значение: прочность на сжатие = 51.8 МПа и модуль упругости = 30,3 ГПа.

2.2. Испытания на растяжение при раскалывании

Прочность бетона на растяжение можно определить с помощью трех типов испытаний: испытания на прямое растяжение брикетов и катушек, испытания на разрыв балок по модулю разрыва и испытания на растяжение при раскалывании. Есть много технических трудностей при проведении испытания на истинную прочность на разрыв. Трудно получить равномерное распределение напряжения, которое позволяет рассчитать истинную прочность на разрыв. Метод, обычно используемый для определения свойств бетона на растяжение, — это испытание балки на изгиб путем нагрузки третьей точки на балку по пролету.Прочность на изгиб рассчитывается из изгибающего момента при разрушении, принимая прямолинейное распределение напряжений в соответствии с законом Гука. Это не совсем правда; однако расчетная прочность на изгиб может быть примерно в два раза выше истинной прочности на разрыв. Преимущество испытания на балку состоит в том, что концы сломанной балки можно использовать для определения прочности бетона на сжатие. Эти результаты прочности на сжатие, однако, вероятно, больше отличаются от фактической прочности полевого бетона, чем от прочности на сжатие, основанной на стандартных цилиндрических образцах.

Было предпринято много попыток найти замену испытанию на балке, и возможно, что испытание на растяжение при расщеплении цилиндрического образца может быть решением проблемы [16]. Метод испытания прочности на разрыв при раскалывании имеет много преимуществ по сравнению с методом прямого испытания на растяжение; например, его можно провести намного проще, разброс результатов теста очень мал и т. д. Поэтому этот метод был предписан во многих стандартах в качестве стандартного метода испытания прочности бетона на растяжение.

Исследователи указали, что среди трех методов испытаний (испытания на прямое растяжение, растяжение при раскалывании и изгиб) испытание на растяжение при раскалывании дает наиболее точное измерение истинной прочности на разрыв бетоноподобных материалов при широкой скорости деформации [17 ]. Трудности возникают при испытаниях на прямое растяжение, когда требуется чистое растяжение без эксцентриситета. Часто, когда для фиксации образца используются зажимы, сжатие зажимов сочетается с растяжением испытательной машины.Было показано, что конкретное сочетание сил приводит к разрушению при уровнях напряжения ниже максимальной прочности на разрыв [18].

В испытании на расщепление бетонный цилиндрический или призматический образец сжимается вдоль двух диаметрально противоположных генераторов, как схематично показано на рисунке 1. Теоретическая основа для испытания была постулирована Дэвисом и Бозом [19]. Прочность на растяжение при раскалывании рассчитывается исходя из гипотетической несущей полосы нулевой ширины (сосредоточенная нагрузка).

Напряжения, связанные с этой конфигурацией нагружения, показаны на рисунке 2. Когда сжимающая нагрузка прилагается к образцу, элементы, расположенные около центра кубического образца по его вертикальному диаметру, подвергаются вертикальному сжимающему напряжению, равному

где — максимальное растягивающее напряжение в образце при приложенной нагрузке, и — глубина и толщина образца, соответственно (рисунок 2), — расстояние от элемента до верха образца.Элемент также подвергается горизонтальному растягивающему напряжению, величина которого равна

Узкие несущие полосы, которые помещаются между образцом и нагружающими плитами, используются для того, чтобы выдерживать часть высокого сжимающего напряжения, которое возникает непосредственно под нагрузкой. Прочность на растяжение, определенная в результате испытания, проведенного без несущих полос, обычно примерно на 8% ниже, чем при испытаниях, проведенных с несущими полосами. Хотя непосредственно под нагрузкой существует довольно высокое горизонтальное сжимающее напряжение, оно сопровождается вертикальным сжимающим напряжением сопоставимой величины.Следовательно, создается состояние двухосного напряжения, предотвращающее разрушение при сжатии [20]. Хрупкие материалы, обладающие относительно низкой прочностью на растяжение по сравнению с их прочностью на сжатие, будут иметь тенденцию разрушаться при растяжении вдоль линии нагружения. Для каждого из экспериментов на растяжение при расщеплении максимальная нагрузка использовалась для расчета напряжения расщепления при разрушении (прочность на разрыв при расщеплении) с использованием (2).

В соответствии со стандартами (Таблица 2) максимальное растягивающее напряжение при разрыве, рассчитанное по теории упругости, является свойством материала, называемым пределом прочности при расщеплении,.Испытания, проведенные Thaulow, показали, что прочность на раскалывание в значительной степени не зависит от длины и диаметра образца. Если несущие полосы достаточно узкие, а поведение материала является линейно-упруго-хрупким, полученное значение близко к пределу прочности при растяжении, определенному с помощью идеального испытания на одноосное растяжение [21, 22]. Анализ методом конечных элементов был использован для проверки того, что распределение напряжений в расщепляющемся образце при растяжении при динамическом нагружении эквивалентно таковому в статическом случае [23].


Стандарт Образец Несущая полоса, (мм)
Обозначение Тип (мм) (мм)

ASTM C496 ASTM Цилиндрический 150 300 25
BS 1881-117 BS c

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*

*

*