Таблица набора прочности бетона: Набора прочности бетона — график набора по времени

График набора прочности бетона

Содержание статьи:

График набора прочности бетона

Прежде чем говорить о графике набора прочности, необходимо знать, что же собой представляет прочность бетона.

Прочность бетона – это основной из нескольких критериев его качества. Её бетон обретает не мгновенно, а постепенно. Время, влажность, температура воздуха – это факторы, влияющие на набор прочности этого строительного материала.

При температурном режиме ниже 10 градусов бетон набирает прочность намного медленнее, при заморозках вода в составе бетона даже способна его разрушить. Чтобы этого не допускать, его обогревают.

Когда невозможно соблюсти необходимые условия, работы, связанные с использованием этого строительного материала, специалисты советую приостановить. Наилучшая температура воздуха для набора необходимой прочности – около 25 градусов.

В благоприятных условиях и при уплотнённой укладке смеси график набора прочности бетона возрастает. И процесс этот идёт на протяжении нескольких лет.

Примерно через неделю после того, как он «схватится», прочность вырастает до 70 процентов от расчётной прочности. Потом бетон продолжает твердеть довольно долго. Это и полгода, а может, и год.

Выбор марки бетона для составления правильного графика

Прочность бетона и марка

Цементы М50, М75, М100 считаются материалами менее прочными. При строительстве ответственных конструкций их не используют.

Там, где требуется большая прочность, подходит бетон М300-М500. Марки более высокой прочности — из разряда самых крепких. Но они применяются в исключительных случаях.

Для чего нужно подбирать марку

Для чего же подбирается марка бетона? Марка бетона выбирается до начала строительства, когда создаётся проектная документация на возведение объекта. Выбор зависит от материалов, используемых при строительстве.

Дом, например, планируется строить из легкого бетона. В таком случае фундамент не требует применения высокопрочного бетона. Эта марка потребуется, если для возведения стен используется кирпич.

Прочность марок бетона зависит от пропорций цемента, щебня и песка (читайте нашу статью: как замесить бетон, пропорции).

Цемент играет большую роль в смеси: чем больше его доля, тем прочнее смесь. Прочность на растяжение у бетона меньше, чем на сжатие. Этот недостаток восполняют с помощью арматуры, изготавливая железобетонные изделия.

Где применяется график набора прочности бетона

График прочности бетона

Что касается графика набора прочности бетона, то он применяется сейчас в современном строительстве. В самом графике отражается, за какой период времени бетон набирает 100%-ную прочность.

Здесь же указывают сроки выполнения строительных работ и сдачи объектов. В оптимальных условиях бетон после заливки «созревает» около месяца. Продолжать строительные работы специалисты рекомендуют не раньше этого периода. Но время его окончательного затвердения в каждом случае отличается.

Зимой бетонная укладка особенна. На скорость твердения материала внешние факторы очень влияют. После заливки бетон в течение суток выделяет тепло и не может набрать хорошую прочность, затем замерзает, так и не приобретая нужную твердость. Впрочем есть технологии прогрева бетона как электродами, так и термоматами.

 

Уход за бетоном

Уход за таким слоем особенный: бетонную массу надо согревать до набора необходимого процента прочности. Также в это время необходимо бетонной смеси обеспечить гидроизоляцию, чтоб набор прочности не замедлялся.

При оптимальных условиях, когда тепло, достаточно следующих действий:

• выдержка в опалубке
• последующее созревание бетона

Чтобы уменьшить время его выдержки, а также ускорить время набора прочности состава, специалисты рекомендуют применять пескобетоны с небольшим водоцементным соотношением,  у нас можно прочитать о пропорциях замеса бетона, воспользовавшись онлайн калькулятором. Для сокращения сроков «созревания» искусственно подогревают бетон или в него добавляют пластификаторы.

Контроль над набором прочности бетона

В течение первой недели обязателен контроль над тем, в каких условиях выдерживается бетон. Контроль необходим, особенно когда применяют определённые действия: электрический обогрев, увлажнение и укрывание бетона влагозащитными материалами. Особое внимание надо уделить увлажнению его поверхности.

Бетон нужно накрывать

Прочность состава проверяют с помощью контрольных проб. Особенно важен контроль за только что вылитым слоем бетона. Контролируют и защиту его от механических повреждений, от чего не защищена свежая кладка.

Через неделю после заливки конструкцию можно будет нагружать, если температура воздуха всё это время была оптимальной. Качество монолитных элементов из бетона, выпущенных на заводе, обследуют следующим образом.

Для начала оценивают его внешне, то есть как он выглядит. Далее обследуют его размеры согласно проекту. А уже потом оценивают уровень выравнивания и наклона.

И на последнем этапе выявляют антикоррозийную защиту закладной части, если это отражено в проекте. Таким образом, происходит составление графика набора прочности бетона.

Всё это можно сделать и самостоятельно, но лучше перед началом работ посоветоваться с квалифицированными экспертами, которые имеют огромный опыт работы данной сфере области. И потом уже после составления данного графика браться за более сложную работу – это строительство.

Твердение и набор прочности бетона

 

Содержание статьи:

.

Схватывание и твердение

Прочность бетона считается  его основным свойством и отражает качество монолитной конструкции, так как напрямую связана со структурой бетонного камня.  Твердение бетона – сложный физико-химический процесс, при котором взаимодействуют цемент и вода. В результате гидратации цемента образуются  новые соединения, и формируется бетонный камень.

При твердении бетон набирает прочность, но происходит это не одномоментно, а в течение длительного периода времени. Набор прочности бетона происходит постепенно – в течение многих месяцев.

Набор прочности условно делят на два этапа:

1. Стадия первая — схватывание бетона 

Схватывание происходит в первые сутки с момента приготовления бетонной смеси. Время схватывания бетонной смеси напрямую зависит от температуры окружающего воздуха. При температуре 20 °С процесс схватывания занимает всего 1 час: цемент начинает схватываться примерно через 2 часа с момента затворения цементного раствора, а окончание схватывания происходит примерно через 3 часа. С понижением температуры начало этой стадии отодвигается, а длительность значительно увеличивается. Так, при температуре воздуха около 0 °С период схватывания бетона начинается через 6-10 часов после затворения бетонной смеси и растягивается до 15-20 часов. При повышенных температурах период схватывания бетонной смеси сокращается и может достигать 10-20 минут.

В течение периода схватывания бетонная смесь остается подвижной и на неё можно воздействовать. Благодаря механизму тиксотропии (уменьшение вязкости субстанции при механическом воздействии) при перемешивании несхватившегося до конца бетона, он остается в стадии схватывания, а не переходит в стадию твердения. Именно это свойство бетонной смеси используют при её доставке на бетоносмесителях: смесь постоянно перемешивается в миксере, чтобы сохранить её основные свойства. Во вращающемся миксере автобетоновоза бетон не твердеет в течение длительного времени, но при этом с ним происходят необратимые последствия (говорят бетон «сваривается»), что  в дальнейшем значительно снижает его качества. Особенно быстро бетонная смесь сваривается летом.

2. Стадия вторая — твердение бетона 

Твердение бетона наступает сразу после схватывания цемента. Процесс твердения и набор прочности продолжается в течение нескольких лет. При этом марка бетона определяется в возрасте 28 суток. Процесс набора прочности и график набора прочности описаны ниже.

.

Как и сколько бетон твердеет и набирает прочность

Класс бетона по прочности оценивают в возрасте 28 суток. Для испытаний берут образцы в форме стандартного куба со стороной 15 см, испытуемый образец при этом выдерживают при температуре 20±3°С и относительной влажности воздуха 95±5%. Эти параметры хранения бетонной смеси и есть нормальные условия твердения бетона, а сама камера для хранения испытуемых образцов  называется камерой нормального хранения (НХ).

При отклонении температуры твердения в большую сторону от «нормальной» получают твердение бетона при повышенной температуре, а при отклонении в меньшую – твердение при пониженной температуре.

В таблице приведена информация о наборе прочности бетона марок М200 — М300 на портландцементе М-400, М-500 в первые 28 суток в зависимости от среднесуточной температуры:

 

 

График набора прочности при различных температурах твердения приведен ниже (за 100% берется набор марочной прочности в первые 28 суток):

 Для справки: данными вышеприведенной таблицы и графика можно воспользоваться для определения срока распалубки монолитной железобетонной конструкции, который в соответствии с нормативными документами наступает с того момента, когда бетонная смесь наберет 50-80% от своей марочной прочности (подробнее в статьях «Когда снимать опалубку» и «Уход за бетоном»).

 

Для твердения бетона характерны следующие особенности:

• чем ниже температура окружающего воздуха, тем медленнее происходит твердение и нарастает прочность;
• при температуре ниже 0°С  вода, необходимая для гидратации цемента, замерзает и твердение прекращается. При последующем  повышении температуры твердение и набор прочности возобновляются;
• при прочих равных условиях во влажной среде к определенному сроку бетон приобретает прочность выше, чем при твердении на воздухе;
• в сухих условиях дальнейшее твердение замедляется и практически прекращается, из-за отсутствия влаги, необходимой для гидратации цемента;
• при повышении температуры до 70-90° С и максимальной влажности скорость нарастания прочности значительно увеличивается. Именно такие условия создают при пропаривании бетона паром высокого давления в автоклавах.

Заметим, что скорость набора прочности бетона – величина непостоянная. Твердение имеет наибольшую интенсивность в первые 7 суток с момента заливки бетонной смеси.  При нормальных условиях твердения  через 7—14 дней бетон набирает  60—70% от своей 28-дневной прочности. В дальнейшем набор прочности не прекращается, но происходит гораздо медленнее, а к трехлетнему возрасту прочность бетона может достигать 200-250% от величины, определенной в возрасте 28 суток.

.

От чего зависит набор прочности и твердение

На набор прочности бетона влияют множество факторов, среди них можно выделить следующие:

• тип цемента, используемого при производстве бетонной смеси;
• температура, при которой происходит твердение бетона;
• водоцеметное отношение;
• степень уплотнения бетонной смеси.

Влияние каждого из вышеперечисленных факторов на твердение и набор прочности приведено ниже в виде таблицы и графиков.

Зависимость от типа цемента и температуры твердения:

Ниже приведены данные по набору тяжелым бетоном относительной прочности в зависимости от вышеуказанных двух параметров (типа цемента и температуры твердения).

Время твердения, суток	Тип цемента	Относительная прочность бетона при различных температурах твердения
		30 оС	20 оС	10 оС	5 оС
1	Б	0,45	0,42	0,26	0,16
	Н	0,37	0,34	0,21	0,12
	М	0,23	0,19	0,11	0,06
2	Б	0,58	0,58	0,37	0,22
	Н	0,52	0,5	0,32	0,19
	М	0,38	0,34	0,21	0,12
3	Б	0,65	0,66	0,43	0,26
	Н	0,6	0,6	0,38	0,23
	М	0,47	0,45	0,28	0,17
7	Б	0,78	0,82	0,54	0,33
	Н	0,75	0,78	0,51	0,31
	М	0,67	0,68	0,44	0,27
14	Б	0,87	0,92	0,61	0,38
	Н	0,85	0,9	0,6	0,37
	М	0,81	0,85	0,56	0,34
28	Б	0,93	1,0	0,71	0,45
	Н	0,93	1,0	0,7	0,43
	М	0,93	1,0	0,67	0,41
56	Б	0,98	1,06	0,8	0,51
	Н	1,0	1,08	0,79	0,49
	М	1,0	1,12	0,76	0,47

М – медленнотвердеющий портландцемент;
Н – нормальнотвердеющий портландцемент;
Б – быстротвердеющий портландцемент.

Промежуточные значения – определяются интерполяцией;

1 (единица) относительной прочности – прочность бетона через 28 суток при температуре твердения 20 ^оС. При включении в состав бетонной смеси добавок, способных повлиять на динамику процесса твердения,  –  скорость набора прочности изменяется.

 

Зависимость прочности бетона от уплотнения и водоцеметного отношения:

 

 

График набора прочности бетона | Фундамент для Дома

Прочность бетонного состава — это определяющий показатель качества этого востребованного материала. Прочность бетонной смеси зависит от того, сколько времени бетон набирает прочность при соблюдении условий сушки, аэрации, температуры.

Однако большинство начинающих строителей считают, что после того, как они выполнили опалубку и залили в нее смесь, — самая важная часть работы выполнена.

Это большое заблуждение, так как после укладки бетонного состава в опалубку начинается не менее важный процесс, связанный с уходом за бетонным составом, ведь только в том случае, если сушка бетона производилась правильно, прочность бетона будет соответствовать проектной величине.

Типы бетона

Прочность бетона классифицируется на марки (М) и классы (В). По прочности сжатия марки варьируются в диапазоне от 50-800 кг/с.

Бетонные составы марки М50-100 считаются наименее прочными, поэтому применяются для тех конструкций, где прочность бетона не играет решающей роли. Бетоны марки М200-300 имеют среднюю степень прочности и применяются при строительстве многих объектов — зданий, заливки полов и фундаментов. Бетонные смеси с маркой от М500 считаются особо-прочными.

Разница в прочности определяется соотношением материалов в составе бетонной смеси. Чем больше цемента в смеси, тем выше будет прочность бетонного состава.

Бетоны делятся по типу прочности на тяжелые, легкие и ячеистые. Время набора прочности бетона бывает наиболее коротким у бетонов в ячеистой структурой типа бетона с классом B25. Тяжелые типы бетонов редко опережают график.

Тяжелые типы бетонной смеси замешиваются на основе плотных цементов и заполнителей марки М50-М800.

• Легкие бетонные смеси готовятся на цементах марок М50-М800.
• Ячеистые бетоны считаются легкими, замешиваются на базе цемонтов марки М50-М150.

Тот или иной тип бетона выбирается для строительства в зависимости от области эксплуатации бетона, в соответствии с проектной документацией строительного объекта.

Процесс созревания бетонных составов

Набор прочности бетона увеличивается не сразу, а на протяжении некоторого времени, порой достаточно продолжительного. Это время называется периодом созревания бетона.

Время, необходимое для созревания бетонного состава, обычно составляет 28 дней. 28 дней — это именно тот период, который необходим бетонной смеси для того, чтобы были достигнуты максимальные показатели прочности, согласно графика набора прочности бетона.

Подобный график отражает кривую роста прочности в 28-дневный промежуток времени. Как уже было отмечено, для созревания бетона в естественных условиях обычно требуется 28 дней.

28 дней — это время набора прочности бетона в естественных условиях сушки.

При этом интересно то, что самое быстрое отвердевание бетонного состава происходит в течение первых пяти дней этого периода, прочность бетона через 7 суток со дня заливки равна 70% от запланированной прочности марки. Конечно, в каждом отдельном случае, рост твердости бетона может различаться от запланированного.

Но в целом, в большинстве случаев рост прочности соответствует графику набора прочности бетона. Несмотря на то, что 2/3 прочности бетона достигаются в первую неделю его созревания, использовать его можно будет лишь спустя 28 дней, когда будет достигнута 100% прочность бетона.

При этом созревание бетона зависит от его класса. Так, анализируя график набора прочности бетона В25, можно сделать вывод, что этот класс бетона набирает прочность 60% за 65 часов при температуре окружающей среды в +30С.

Условия созревания бетонного состава

Набор прочности бетона зависит того, насколько соблюдены условия сушки. Соблюдение технологии созревания позволяет получить качественный монолит.

Так, при создании монолитного фундамента в летнее время, для созревания бетонного состава требуется немного: заливка бетонной смеси в опалубку, выдерживание при естественных условиях 28 дней, съем опалубки и дозревание без опалубки.

В случае же, когда набор прочности бетона происходит в зимнее время года, то для того, чтобы плотность монолитного бетона соответствовала проектной, требуется обогревание бетона с помощью тепловых пушек и защита его от влаги путем гидроизоляции опалубки. Необходимость таких мероприятий объясняется снижением процесса полимеризации при низких температурах. В случае корректной гидроизоляции, график набора прочности бетона будет соответствовать запланированному.

Контроль за прочностью бетонного состава

Согласно графика набора прочности бетона, увеличение показателей прочности бетона ведется неодинаково на протяжении 28-дневного цикла созревания бетонного состава.

Как уже было отмечено выше, максимальный рост прочности бетона — 70% от запланированной прочности бетона через 7 суток достигается в условиях естественной сушки.

Однако если погодные условия не отвечают требованиям естественной сушки, требуется обеспечить условия максимально приближенные к естественным. Для того чтобы время набора прочности бетона соответствовало норме, на протяжении первой недели после заливки следует заботиться о фундаменте.

Уход за бетоном обычно производится с целью:

• минимизации излишней усадки бетонного состава,
• обеспечения запланированной прочности монолита и его длительной эксплуатации;
• защиты бетонного состава от резкого изменения температур;
• защиты бетона от пересыхания;
• защиты бетонного монолита от повреждений механического характера.

График набора прочности бетона — таблица по суткам. | Пенообразователь Rospena

Ключевым достоинством бетонных конструкций являются их высокие прочностные свойства и надежность. В зависимости от марки материал может использоваться в различных условиях. При этом степень набора прочности зависит от разных факторов.

Процесс набора

Бетон представляет собой популярный каменный материал, который создается на основе смеси воды, вяжущей добавки и заполнителя. В его состав вносятся специализированные добавки, отвечающие за особые свойства и функции.

В процессе гидратации происходит образование надежных монолитных соединений, которые приобретают свойства прочного искусственного камня. Для формирования монолита требуется несколько недель (до 28 суток), а получение заводских качеств занимает до 6 месяцев.

Созревание бетона состоит из 2 этапов:

1. Схватывание. Является начальной стадией.
2. Твердение. Финишная стадия.

Зная все нормы созревания, можно определить, сколько лет прослужит монолитная конструкция.

Схватывание

Использовать стройматериал сразу после заливки нельзя. Перед этим необходимо ознакомиться с графиком набора прочности бетона и спецификой каждого этапа его созревания. Нередко смесь доставляется на строительную площадку с помощью специальной техники, поэтому ее поддерживают в подвижном состоянии с помощью автоматизированного оборудования. Технология тиксотропии сохраняет базовые параметры консистенции до момента заливки, приостанавливая естественное созревание.

Но если выдержать смесь дольше допустимого времени или подвергнуть ее воздействию высоких температур, требуемые рабочие свойства будут ухудшены. В таблице набора прочности бетона упоминается, что он схватывается за период от 20 минут до 20 часов. Если работа выполняется при отрицательных температурах в зимнее время, термин увеличится до 6-10 часов.

Для защиты конструкции от деформации необходимо позаботиться о наличии теплой опалубки. Армированные элементы тщательно прогреваются и очищаются от льда. В летний период теплая опалубка малоэффективна.

Еще некоторые эксперты используют для зимних работ специализированные добавки и теплоизолирующие материалы. Выбирая этот вариант, необходимо ознакомиться с их свойствами и инструкцией по применению.

Для нагревания смеси можно использовать такие приспособления:

1. Пар.
2. Электроток.
3. Известь-кипелку.
4. Экзотермические цементы.
5. Всевозможные ускорители.

Специалисты рекомендуют приступать к заливке раствора в формы при +20°C. В таком случае схватывание наступит через 1 час и займет не больше 60 минут. В жаркую погоду процесс происходит практически моментально.

Если применяются марки М300 и М200, а окружающая температура держится на отметке +20 °C, схватывающий процесс будет длиться в течение 1 часа.

Зная, сколько бетон набирает прочность, можно грамотно рассчитать время реализации проекта и определить приблизительные финансовые расходы.

Твердение

Следующий этап заключается в затвердевании бетонной смеси под воздействием гидратации. Процесс заключается в формировании из минералов цемента новых соединений. Если в составе раствора отсутствует влага, затвердевание будет замедлено или вовсе приостановлено, из-за чего материал не получит требуемую прочность и начнет растрескиваться.

При нормальном температурном режиме и достаточном количестве жидкости прочность будет постоянно расти. К благоприятным условиям относят температуру +20 °C и показатель влажности воздуха не меньше 90%.

Если такие требования соблюдены, процесс наращивания прочности составит 7-14 суток. За этот термин раствор получает 60-70% заявленной прочности, после чего процесс замедляется.

При выдерживании бетона в воде его прочностные свойства будут более высокими, чем при твердении на воздухе. Сухая среда способствует быстрому испарению влаги и остановке процесса. Это связано с тем, что зерна цементной смеси не успевают вступить в гидратацию. Поэтому, чтобы избежать неприятных последствий, необходимо исключить преждевременное высыхание бетона.

В процессе твердения монолита его объем постоянно меняется. Еще материал дает усадку — в поверхностных зонах она более быстрая, чем во внутренней части. В случае нехватки влажности при твердении на поверхности бетона появятся усадочные трещины. Дефекты возникают также при обильном тепловыделении.

Время набора прочности бетона зависит и от окружающей температуры. При низких отметках процесс замедляется, а при высоких — ускоряется.

Если возводимая конструкция будет подвергаться дополнительным нагрузкам или есть необходимость быстрее демонтировать опалубку, процесс твердения придется ускорить. Для таких задач задействуют специализированные добавки. Их концентрация определяется опытным путем в строительной лаборатории.

Чтобы получить заводскую прочность в сжатые сроки, необходимо правильно обслуживать раствор и поддерживать его во влажном состоянии, защищая от сотрясений, ударов и повреждений. При ненадлежащем уходе материал станет низкокачественным и уязвимым к растрескиванию.

Ключевой причиной нехватки прочности является низкая температура, которая сопровождает строителей при зимнем бетонировании.

Под воздействием холода возникают 2 проблемы:

1. Замедление гидратации и рост сроков набора.
2. Вымерзание жидкости из состава бетонной смеси, из-за чего набор прочностных свойств приостанавливается.

При низкой температуре сроки получения прочностных свойств сильно увеличиваются, поэтому к исходному сырью добавляют специальные компоненты.

В зимних условиях инженеры задействуют противоморозные добавки, которые запускают процессы набора и снижают температуру замерзания жидкого вещества.

При необходимости ускорить твердение при высокой температуре или повышенной влажности исходное сырье подвергается прогреву. После заливки смеси поверхность бетона нужно усилить матами или щитами, которые будут удерживать температуру от гидратации и сохранять требуемые условия. Если наполнитель замерзнет, его запрещено использовать для дальнейших работ.

Электрический прогрев бетона востребован на тех строительных площадках, где имеется доступ к трансформаторам с большой мощностью. Выполнение бетонных работ с применением электрического оборудования — лучший способ получить заводскую прочность без потери эксплуатационных качеств материала.

В зимний период бетон укрывают с целью защиты поверхности от потери тепла.

Особенности набора прочности

График твердения бетона зависит от разных факторов. При опускании температурных показателей процесс замедляется, а нулевая отметка термометра приостанавливает его, поскольку жидкость в составе начинает замерзать, а качество материала ухудшается.

При отсутствии требуемого объема влаги бетонная конструкция не может получить заводские эксплуатационные свойства, а при автоклавном отвердении процесс сильно ускоряется. Наличие влаги в воздухе сокращает интервал.

График набора прочности бетона В25 определяется его составом. Составы более высокой марки твердеют быстрее, что заставляет работников приступать к обработке более оперативно. В период с 3 по 10 сутки после заливки материалу нужно обеспечивать благоприятные условия. При теплой погоде раствор укрывают водоотталкивающей пленкой, а сам камень увлажняется каждые сутки по 6-7 раз.

Смесь нужно изолировать от прямых лучей. В зимний период бетон прогревают искусственным путем и утепляют. Для этих целей используют специальное обогревательное оборудование, препятствующее замерзанию жидкости и защищающее конструкцию от осадков. Необходимо придерживаться нормативно-безопасного срока набора, который указывается в диаграммах СНиП.

От чего зависит набор прочности

Среди ключевых факторов, влияющих на интенсивность получения прочности, выделяют:

1. Марку цементной смеси.
2. Пропорции воды и цемента.
3. Пропорции других добавок.
4. Метод уплотнения.
5. Температурно-влажностный режим.
6. Способ и скорость укладки.
7. Качество и интенсивность увлажнения.

По мере повышения марки бетона нужно менять пропорции компонентов, поскольку от них зависят конечные прочностные свойства.

Фундаменты из высоких марок цементной смеси характеризуются повышенной надежностью, большим сроком службы и прочностью. В холодный период камень становится более прочным из-за способности выделять тепло, однако, чтобы сбалансировать график образования монолита, лучше внести в состав специализированные добавки. Они предназначаются для ускорения твердения и остановки гидратации.

С такими компонентами состав приобретает марочную прочность уже через 2 недели. На набор прочностных свойств влияет тип компонентов состава. Так, глиноземистый цемент может упрочняться даже в сильный мороз, поскольку он способен выделять в 7 раз больше тепла, чем классический портландцемент.

Важное значение отыгрывает форма и фракция зерен органических добавок. Если они обладают неправильной формой и шероховатой поверхностью, это создает благоприятные условия сцепления и повышает качество материала. По мере увеличения доли воды происходит расслоение массы.

Для ускорения процесса и сокращения термина выдержки бетона лучше воспользоваться пескобетонами с минимальным соотношением воды/цемента. Если материал не имеет хорошего уплотнения, в процессе созревания он получит не больше 50% от заявленной прочности. Используя ручные уплотняющие приспособления, можно поднять показатель на 30-40%.

График по суткам

График получения заводской прочности бетона по суткам указывает временной интервал, за который смесь приобретает заводские свойства. В благоприятной среде состав успевает «созреть» за 28 суток, при этом наибольшая эффективность твердения замечается в течение первых 5 дней. Через неделю с момента заливки прочностной показатель достигает 70%. При этом приступать к дальнейшим работам разрешается только после получения 100% значения, т.е. через 28 суток.

Однако при изменении окружающих условий показания графика могут меняться. Чтобы точно определить, за сколько времени бетон полностью затвердеет, следует выполнить контрольные испытания образцов.

В теплую пору процесс оптимизируется с помощью 2 методов:

1. Выдержка бетона в опалубке.
2. Созревание смеси после демонтажа опалубочной конструкции.

Если работа выполняется в холодный период, конструкцию нужно дополнительно обогревать и защищать гидроизолирующими материалами. В противном случае процесс полимеризации будет замедлен.

Марка бетона М200-М300 (раствор создавался на базе портландцемента М400-М500)Среднесуточная температура, при которой твердеет бетон, °CИнтервал твердения 1235714 Прочность бетона на сжатие (% от заводского значения)-3368121520051218283550+591927384862+10122537505872+20234050657590

Для ускорения процесса и сокращения времени выдержки следует воспользоваться пескобетонами с минимальным соотношением воды к цементу. Если пропорции воды и цемента равны ¼, сроки из графика будут сокращены в 2 раза. Чтобы получить положительный результат, состав можно разбавить пластификаторами.

Нормативные документы, регламентирующие набор прочности бетонной смеси

Ключевым документом, регламентирующим сроки и условия твердения бетона, является ГОСТ 18105-2010. Еще обработка бетона контролируется стандартом ГОСТ 26633-2012. Для промышленного возведения построек используются другие правовые акты.

Прочностные свойства бетонных конструкций зависят от многих факторов и создаются под воздействием различных условий. Задача строителей заключается в подготовке правильной бетонной смеси и обеспечении благоприятных условий для повышения прочности.

Набор прочности бетона в зависимости от окружающей температуры

Набор прочности бетона – это очень важная характеристика, от которой зависит долговечность и способность конструкции воспринимать расчетные сжимающие, изгибающие и крутящие нагрузки.

Набор прочности бетона в зависимости от температуры окружающей среды

Схватывание и последующий набор прочности бетона в большей мере зависит от температуры окружающей среды, во время заливки бетонной конструкции. Стандартная температура воздуха, которую можно назвать «идеальной» для бетонных работ – это температура воздуха 20 градусов Цельсия.

Отклонения в меньшую или большую сторону, либо ускоряют, либо замедляют время набора прочности. При температуре окружающего воздуха от нуля градусов Цельсия и ниже, без дополнительного прогрева залитой конструкции, набор прочности бетона практически прекращается, и значительно возрастает риск ее разрушения.

Этапы набора прочности бетонных ЖБИ общего применения:

• Схватывание бетона. Этот процесс, при плюсовой температуре происходит в первые 24 часа после заливки. При этом при температуре окружающего воздуха от 20 градусов Цельсия процесс начала схватывания занимает не более 60 минут, а процесс окончания схватывание занимает не более 2-3 часов после заливки. Если температура воздуха понижается, процесс схватывания значительно увеличивается и может достигать до 15-20 часов после заливки бетона. Если температура воздуха составляет от 20 градусов Цельсия и выше, схватывание бетона может составлять период от 10 до 30 минут;
• Набор прочности бетона в зависимости от температуры. Данная величина не сильно зависит от температуры и составляет период времени, достигающий нескольких лет. В этот период времени происходят сложные химические реакции, которые усиливают прочность бетона «во времени».

Другими словами, если при процессе схватывания, были соблюдены все необходимые условия заливки, прочность бетона не вызывает каких-либо вопросов. В общем случае условия следующие:

• Заливка бетона преимущественно в теплое время года при температуре окружающего воздуха не ниже 20 градусов Цельсия;
• Если заливка производится в условиях температуры окружающего воздуха ниже 5 или 0 градусов Цельсия, необходимо обеспечение прогрева свежезалитой конструкции любым доступным способом. В противном случае бетонная конструкция не может набрать марочной прочности и скорей всего разрушится;
• При заливке бетона в неблагоприятных условиях необходимо использоваться бетон с соответствующими добавками.

В любом случае соблюдается объективное правило. Чем ниже температура окружающего воздуха, тем медленнее происходит схватывание и набор марочной прочности бетона.

Поэтому совет! Бетонные работы по заливке фундаментов, отмосток, капитальных стен, чаш бассейнов, всевозможных площадок, бетонирования столбиков заборов и другие работы лучше всего, дешевле всего, качественнее всего проводить в теплое время года. Это дешевле, качественнее и зачастую долговечнее.

Набор прочности бетона: графики, особенности, факторы

Все жилые здания и хозяйственные постройки выполняются с применением бетона. В зависимости от его класса, вы можете выложить аллейки, создать фундамент, несущие конструкции, дом, фонтан в саду. Чтобы конструкция прослужила долго, важно использовать правильные марки материалов, соответствующей прочности.

Содержание статьи

Какой бывает прочность бетона

Многие считают бетон прочным и долговечным материалом, и это справедливо. Но есть разные способы оценки его прочности, как и разные виды. Знания о прочности конструкций позволят избежать дефектов и ускоренного разрушения постройки, включая появление трещин и досрочный выход здания из строя.

Прочность на сжатие бетона

Это наиболее известное, распространенное и общепринятое измерение прочности, которое применяют для оценки характеристик конкретной смеси. Прочность на сжатие измеряет способность бетона выдерживать расчетные нагрузки, и соответственно, позволяет уменьшить количество задействованного бетона в конструкции.

Прочность на сжатие проверяют путем разрушения цилиндрических образцов бетона в специальной машине, предназначенной для измерения этого показателя.

Единица измерения кгс/кв. см.  Чем выше значение, тем бетонная смесь прочнее и тем больше ее цена. И чем прочнее бетон, тем он долговечнее.

Прочность на сжатие является главным критерием для ответа на вопрос, будет ли конкретно взятая смесь бетона соответствовать потребностям конкретной работы.

Каждая бетонная конструкция имеет свой диапазон прочности на сжатие. Например:

• бетон М100 имеет среднюю прочность (кгс/кв. см.) 98;
• М150 — 131-164;
• М200 — 196;
• М250 — 262;
• М300 — 302;
• М350 — 327;
• М400 — 393.

Прочность на сжатие обычно проверяется через семь дней, а затем снова через 28 суток, чтобы определить диапазон прочности на сжатие.  Семидневный тест проводится для определения раннего усиления конструкции, но в стандартах подразумевается результат 28-ми дневного теста.

Для строительной конструкции используют понятие класса прочности, который соотносится с маркой. Например, класс В3,5 соответствует марке бетона М50.

Прочность на разрыв

Прочностью на разрыв называется способность бетона противостоять разрушению или растрескиванию при растяжении. Этот параметр влияет на размер трещин в бетонных конструкциях и степень их возникновения. Трещины появляются, если растягивающие усилия превышают предел прочности бетона.

Обычно бетон имеет более низкую прочность на разрыв по сравнению с прочностью на сжатие.  Из чего следует, что бетонные конструкции, испытывающие растягивающее напряжение, должны быть усилены материалами с высокой прочностью на разрыв, например, сталью.

Непосредственно проверить прочность бетона на разрыв сложно, поэтому используются косвенные методы. Наиболее распространенными косвенными методами являются прочность на изгиб и разделенная прочность на растяжение. Параметр определяют с помощью испытания на разрыв бетонных цилиндров.

Прочность бетона на изгиб

Такой вид прочности используется как еще один измеритель прочности на разрыв. Он определяется, как мера неармированной бетонной плиты или балки, способная противостоять разрушению при изгибе. Другими словами, это способность бетона сопротивляться изгибу. Прочность на изгиб обычно составляет от 10 до 15 процентов прочности на сжатие, в зависимости от конкретной бетонной смеси.

Измеряют прочность на изгиб для влажного бетона. Поэтому при описании прочности на бетона, чаще используются результаты испытаний прочности на сжатие, поскольку эти числа более надежны.

От чего зависит набор прочности бетона?

Главные причины, которые влияют на прочность бетона дополняются химическими процессами, влиянием атмосферы, взаимодействием с влагой. Все это факторы, которые влияют на прочность. Избежать этого невозможно. Но можно учесть на этапе проектирования.

Дополнительные причины, влияющие на проектную прочность бетона, включают:

1. Соотношение вода / цемент. Чем меньше воды, тем прочнее цемент, но тем труднее работать. Например, бетонная смесь, содержащая 400 кг цемента и 240 литров (= 240 кг) воды, будет иметь отношение вода / цемент 240/400 = 0,6. В смесях, где соотношение выше, можно говорить о наличии пор, заполненных водой или воздухом.
2. Пористость бетона: пустоты в бетоне можно заполнять воздухом или водой. Чем пористее бетон, тем он слабее. Вероятно, наиболее важным источником пористости в бетоне является соотношение воды и цемента в смеси.
3. Дозирование. Традиционный бетон состоит из воды, цемента, воздуха и смеси песка, гравия. Правильное соединение этих ингредиентов является ключевым для достижения более высокой прочности бетона. Например, смесь, в которой много цемента легче заливать, но она легко растрескивается и не выдержит испытания временем. И наоборот, при малом количестве цемента получится грубый и пористый бетон.
4. Смешивание. Прочность имеет тенденцию усиливаться до определенного момента. Чем дольше вы размешиваете, тем больше испарится воды и смесь станет менее прочной.

Дополнительные факторы:

• температуру;
• влажность;
• марку бетона;
• время.

Температура

Чем холоднее на улице, тем медленнее повышается прочность бетона. При отрицательных температурах процесс останавливается, так как замерзает вода, обеспечивающая гидратацию цемента. Как только температура воздуха повысится, набор прочности бетона продолжится. При снижении температуры может опять остановиться.

При наличии в составе различных модификаторов время твердения может уменьшаться, а температура, при которой процесс останавливается, снижаться. Производители предлагают специальные быстротвердеющие составы, способные набрать марочную прочность уже через две недели.

Потепление способствует ускорению твердения бетона. При 40 °C марочное значение может быть достигнуто уже через неделю. Именно поэтому заливку бетона на приусадебном участке для сокращения сроков строительства лучше производить в жаркую погоду.

Зимой может потребоваться прогрев бетона, что выполнить собственными силами крайне проблематично: требуется специальное оборудование и знание технологии выполнения работ. Следует учесть, что нагрев раствора свыше 90 °C недопустим.

Чтобы понять, как температура оказывает влияние на процесс твердения, стоит изучить график набора прочности бетона. Кривые построены на основании информации, собранной для марки М400 при различных температурах. По графику можно определить, какой процент от марочного значения будет достигнут через определенное количество суток. Каждая кривая соответствует конкретной температуре. Первая линия 5°C, последняя – 50° С.

График набора прочности бетона по суткам

График позволяет определить срок распалубки монолитной конструкции. Опалубку можно снимать, как только прочность превысит 50% от своего марочного значения. Следует обратить внимание, что согласно графику, если температура воздуха ниже 10 °C, марочное значение не будет достигнуто даже через две недели. При таких погодных условиях уже стоит задуматься о подогреве заливаемого раствора.

Время

Для определения нормативно-безопасного срока начала работ часто используется следующая таблица. В ней в зависимости от марки бетона и его среднесуточной температуры приведена информация о наборе прочности через определенное количество суток:

Марка бетона	Среднесуточная температура бетона в °C	Срок твердения в сутках
		1	2	3	5	7	14	28
		Прочность бетона на сжатие (процент от марочной)
М200–300, замешанный на портландцементе М 400–500	-3	3	6	8	12	15	20	25
	0	5	12	18	28	35	50	65
	+5	9	19	27	38	48	62	77
	+10	12	25	37	50	58	72	85
	+20	23	40	50	65	75	90	100
	+30	35	55	65	80	90	100	–

Если нормативно-безопасный срок установлен на уровне приблизительно 50%, то безопасным сроком начала работ можно считать 72 – 80% от марочного значения.

В зависимости от времени выдержки искомое значение можно определить по следующей формуле:

прочность на n-ый день = марочная прочность *(lg (n) / lg (28)). Причем n не может быть меньше 3-х дней.

Состав и характеристики цемента

Если сразу после заливки цемент способен набирать прочность благодаря своему тепловыделению, то после замерзания воды процесс неизменно остановится. Именно поэтому при выполнении работ в зимний и осенне-весенний период предпочтительно использовать смеси с противоморозными добавками.

Глиноземистый цемент после укладки способен выделить в семь раз больше тепла, чем обычный портландцемент. Именно поэтому приготовленный на его основе бетон набирает марочную прочность даже при отрицательной температуре.

Марка также оказывает влияние на скорость процесса. Чем ниже марка, тем выше критическая прочность. Таблица наглядно отражает такую зависимость:

Марка бетона (по прочности на сжатие)	Критическая прочность (процент от марочной), минимум
для предварительно напряженных конструкций	70
М15 – 150	50
М200 – 300	40
М400 – 500	30

Влажность

Пониженная влажность негативно отражается на процессе. При полном отсутствии влаги гидратация цемента становится невозможной, и твердение бетонов практически останавливается.

При максимальной влажности и высокой температуре (70 – 90 °C) скорость нарастания прочности значительно повышается. В таком режиме осуществляется пропаривание состава в автоклавах паром высокого давления.

Нагрев до столь высоких температур при минимальной влажности неизбежно приведет к высыханию бетона и снижению скорости набора. Чтобы этого не произошло, следует своевременно производить увлажнение. В таком случае в жаркую погоду прочность будет набрана в минимально возможные сроки.

Способы определения прочности бетона на сжатие в лабораторных условиях

Все испытания проводятся в сертифицированной лаборатории и соответствуют требованиям, описанным в ГОСТ 10180-2012. Согласно правилам, описанным в документе, для исследования подходят:

• кусок бетона кубической формы с длиной ребра 100-300 мм и шагом 50 мм;
• бетонный цилиндр с диаметром основания 100-300 мм и шагом 50 мм; высота цилиндра должна быть равна или больше диаметра основания.

Один из способов определения прочности бетона

Лабораторный образец изготавливается также, как это происходило бы по правилам в реальных условиях. Затем его загружают в испытательную машину-пресс и начинают прилагать равномерное усилие до тех пор, пока испытательный образец не будет разрушен. В испытании используют несколько образцов для того, чтобы определить среднее значение. Метод применяется в заводских или лабораторных условиях.

Неразрушающие методы контроля прочности бетона или способы определения прочности на месте

Оценка прочности бетона на месте является основной проблемой при оценке состояния существующей инфраструктуры или при контроле качества нового строительства. Поэтому кроме лабораторных методов определения прочности строителям важны и те, которые позволяют измерить ее на месте. Это неразрушающие методы, использующие показания приборов.

Регламентируется такой способ измерения другим ГОСТом — 22690-2015 «Бетоны. Определение прочности механическими методами». Для тестирования тоже применяют электронный измеритель прочности бетона, который изучает прочность при помощи ударного импульса.

К неразрушающим методам относится метод отскока. Он состоит в ударе и последующем измерении отскока массы молота с пружинным приводом после его удара о бетон. Благодаря простоте и дешевизне способ используется довольно часто. Существуют эмпирические корреляции между прочностными характеристиками и числом отскока.  Поэтому его считают достаточно надежным.

Достоинства метода:

• его легко можно применить в полевых условиях;
• подходит для изучения однородности бетона.

Минусы:

• наличие подповерхностных пустот, включение в состав стальной арматуры, состояние поверхности могут повлиять на результаты испытаний.

Также существует ультразвуковой метод измерения. Концепция, лежащая в основе данной технологии, состоит в измерении времени, за которое расширятся акустические волны с последующим сравнением с плотностью и упругостью материала. Время прохождения ультразвуковых волн отражает внутреннее состояние испытываемой поверхности. Применяется для измерения колонн, балок, ригелей.

Плюсы:

• УПВ можно использовать для обнаружения других подповерхностных недостатков.

Минусы:

• на способ влияет наличие арматуры, пустот и трещин.

Схватывание бетона

Бетоном пользуются не сразу после затвердения, так как может потребоваться некоторое количество времени, чтобы довезти материал до объекта. Смесь должна оставаться подвижной, чему способствует механическое перемешивание раствора в миксере автосмесителя. Тиксотропия позволяет сохранить основные свойства смеси до ее заливки, откладывая старт начальной стадии созревания. Однако следует знать, что если время затянуть или температура поднимется, развивается необратимый процесс «сваривания» раствора, в результате которого занизятся его характеристики.

Схема возможного расслоения бетонной смеси: а — в процессе транспортирования и уплотнения, б — после уплотнения; 1 — направление, по которому отжимается вода, 2 — вода, 3, 4 — мелкий и крупный заполнители.

Длительность схватывания находится в зависимости от температуры воздуха — от 20 мин. до 20 часов. Наибольшая продолжительность данного процесса зимой при температурных значениях около 0 град. Заливка монолитного фундамента в этот период будет сопровождаться удлинением интервала начала схватывания от 6 до 10 часов, а сама стадия растянется на 15 – 20 ч.

Оптимально заливать бетон в форму при 20 градусах. Тогда при условии, что раствор затворен за час до заливки, схватывание цемента начнется через один час и завершится через 60 мин. Жаркая погода способствует практически моментальному схватыванию раствора за 10 – 20 мин.

Стадия твердения бетона

После схватывания бетон начинает твердеть. Для завершения процесса и окончательного набора прочности может потребоваться несколько лет. Марку бетона можно будет определить через четыре недели.

Стоит учесть, что прочность бетон набирает с различной скоростью. Наиболее интенсивно процесс протекает в первую неделю после заливки бетона. Уже в первые трое суток данный показатель в нормальных условиях составляет около 30% от марочного значения, определяемого через 28 дней после заливки.

В течение первых 7 – 14 суток раствор набирает до 70 % от указанного значения, а через три месяца на 20 % превышает его. После этого процесс замедляется, но не прекращается.

Через три года показатель может вдвое превысить значение, полученное через 28 дней после заливки. Специальная справочная таблица позволяет узнать, какой процент от марочного значения наберет состав при конкретной температуре через определенное количество дней.

Графики набора прочности бетона при сжатии в сутках и часахНарастание прочности бетона класса В25…В30 на портладцементе марки 500 в % от R₂₈ при температуре твердения от 0⁰С до +60⁰С График набора прочности бетона в зависимости от температуры

Комбинированные методы контроля

Отбойный молоток и скорость ультразвукового импульса являются наиболее широко используемыми методами неразрушающего контроля для оценки прочности бетона в существующих конструкциях. Если использовать их вместе, то получится комбинированный метод. А комбинированные методы проверки включают в себя сочетание методов неразрушающего контроля. Это позволяет повысить точность полученных значений.

Комбинированный метод проверки

Виды бетонных смесей и сфера их использования

От того, какова степень сжатия бетона зависит сфера применения материала.

Класс бетона по ГОСТ 26633-91	Класс бетона по СНБ 5.03.01-01	Применение
В0,35-В2,5	—	используется при проведении подготовительных работ, для бетонирования конструкций, не несущих нагрузку
В3,5-В5	—	применяется для монтажа бордюров в дорожном строительстве, для создания подушки или подбетонки под фундаментом
В7,5	—	используется также, как и предыдущая позиция, а также при бетонировании дорожек, для заливки фундамента, для формирования дорожных плит
В10-В12,5	С 8/10	Самая популярная смесь, используемая в домашнем и коммерческом строительстве. Этот бетон обычно используется для неструктурных строительных элементов, таких как плиты патио и дорожки. Также подходит для создания конструктивных элементов, например, перемычек.
В15	С12/15	Идеальная бетонная смесь для заделки дорожек и бордюров.
В20	С16/20	Бетон с такой прочностью часто применяется для внутренних полов и фундаментов, где вес общих конструкций на бетон будет меньше. Он идеально подходит для оснований домашних мастерских и гаражей, а также для подъездных путей и внутренних плит перекрытия.
В25	С20/25	Универсальный бетон, который используется на многих коммерческих и бытовых строительных площадках. Часто используется при заливке фундаментов (опор). Это также идеальный бетон для плитных фундаментов для полов в домах и бунгало.
В30	С25/30	Универсальный бетон, который используется на многих коммерческих и бытовых строительных площадках. Он часто используется при заливке фундаментов (опор). Это также идеальный бетон для плитных фундаментов для полов в домах и бунгало.
В35	С 28/35	Конструктивно прочная смесь для интенсивного использования, которая идеально подходит для коммерческих структур и объектов, которые должны выдерживать интенсивное использование. Он обычно используется для несущей конструкции и создания внешних перекрытий и стен. Другие области применения включают коммерческие плиты, включая металлическую арматуру, а также зоны сдерживания сельскохозяйственной и строительной промышленности, такие как дворы и сараи.
В40	С32/40	Конструктивно прочная смесь для интенсивного использования, которая идеально подходит для коммерческих структур и объектов, которые должны выдерживать интенсивное использование. Он обычно используется для несущей конструкции и создания внешних перекрытий и стен. Другие области применения включают коммерческие плиты, включая металлическую арматуру, а также зоны сдерживания сельскохозяйственной и строительной промышленности, такие как дворы и сараи.

Использование бетонных конструкций для частных построек

Использование тех или других бетонных конструкций и смесей в рамках проекта одобряется квалифицированными инженерами, имеющими соответствующий опыт работы. Планы и проекты проходят утверждение в соответствии с требованиями и только после согласования всех технических деталей, можно приступать к началу строительства.

Подъемное оборудование должно иметь маркировку с указанием номинальной грузоподъемности и должно выдерживать, вес, в 2,5 раза превышающий тот, который будет фактически подниматься подъемной установкой.

Прочность бетона — обязательный и важный параметр для проектирования конструкций. Она зависит от ряда факторов, таких как характеристики и свойства конструкции. Ее можно измерить в заводских условиях или в полевых условиях и для этого используют разные методы.

Набор прочности бетона: особенности ускорителей, по СНиП

Наиважнейшим свойством для бетонов, характеризующим его марку, является прочность изделия, которая проверяется в лабораторных условиях. Образец, достигший возраста 28 суток (срок, за который осуществляется набор прочности бетона в зависимости от температуры,может изменяться), подвергается нагрузке на сжатие до первых признаков разрушения. По результатам испытаний назначается марка бетона в условиях сжатия в диапазоне от М50 до М800.

Не все задумываются о том, а будет ли изделие обладать необходимой прочностью, слепо доверяя наемным рабочим или инструкции рабочего процесса, которую подсказал сосед

Проектирование объектов строительства

При проектировании строительства с применением бетонных смесей утверждается определенный класс материала для каждой отдельно взятой конструкции.

Использование той или иной марки зависит от области применения, но можно смело утверждать, что самыми ходовыми в градостроительстве считаются марки в диапазоне 100-500.

Обычно именно кубик является результатом лабораторных исследований

• Проектируя сооружения, где недопустимо образование трещин в опорных элементах (плотин, резервуарах запаса воды и т.п.) следует учитывать прочность затвердевшего раствора на растяжение.
• Проектирование дорожных покрытий и взлетных линий аэродромов большое значение имеет показатель прочности на растяжение при изгибе.

Все эти составляющие показателя прочности бетонов отражаются в маркировке материала.

Для понимания приведем соотношение показателей марочности и классности бетона с показателями прочности смеси классов:

• В 3,5 – средний показатель прочности 46 кгс/см2(ниже будут указаны только числовые значения)- марка 50.
• В 5 — 65 — М 75.
• В 7,5 – 98 — М 100.
• В 10 и В 12,5 — 131 и 164 — М 150.
• В 15 – 196 — М 200.
• В 20 — 262 — М 250.
• В 25 – 327 — М 300.
• В 30 — 393 — М 450.
• В 35 и В 40 — 458 и 524 — М 550.
• В 45 и В 50 – 589 и 655- М 600.
• В 55 – 720 — М 700.
• В 60 – 786 — М 800.

Перевести значение марки смеси в класс можно по формуле — В=(М*0,787)/10. Если вы собираетесь своими руками что-либо возводить, то есть является частным застройщиком, то оптимально использовать марки 250 – 550.

Наличие множества трещин и пузырьков говорит о низком качестве изделия

К сведению!
Класс бетона отражает гарантированную прочность в Мпа.
Изменять класс бетона на этапе строительства в разрез с проектом возможно только по согласованию с проектной организацией и утверждения в отделе архитектурного надзора.
К этому прибегают в исключительных случаях.

Что влияет на прочность бетона

На данный показатель готового изделия влияют многие факторы:

Качественный и правильный армокаркас (на фото) – еще один показатель, от которого напрямую зависит прочность бетонного изделия

• Активность и содержание цемента в смеси.
• Водоцементное отношение.
• Выбор минеральных заполнителей.
• Степень однородности (зависит от качества перемешивания).
• Последующее уплотнение.
• Время, прошедшее после заливки.
• Условия отвердевания бетона.

Для сокращения сроков твердения бетонных изделий используют ускорители набора прочности бетона. Их применяют по технологической необходимости и всегда при производстве работ в зимнее время. С введением в состав смеси специальных добавок, конечно же, повышается отпускная стоимость бетона.

Важно!
Добавки актуальны только для крупных строительных компаний, занимающихся возведением многоквартирных жилых домов, частным застройщикам особой пользы они не принесут.

Достижение бетоном марочной прочности

Показания степени готовности смеси в зависимости от временных интервалов отражает график набора прочности бетона СНиП. В нормативе оговариваются средние сроки твердения и время набора прочности бетона.

При нормальных условиях смесь созревает в течение 28 суток, причем:

По горизонтали указано время (сутки), по вертикали прочность (проценты)

• Первый этап интенсивного твердения – первые пять дней.
• По истечении семи дней после завершения заливки достигается 70% проектной прочности изделия.
• Окончательного срока отвердевания (100%) придется ожидать оставшиеся 21 сутки и только тогда можно приступать к дальнейшему ведению работ.

Внимание!
Так изменяются показатели прочности бетонных растворов во времени по СНиПу.
В реальных условиях они могут меняться в связи с разными причинами, на это влияет не только температура, но и качество раствора.

Уход в период выдержки

Вот небольшая инструкция о методах создания оптимальных условий для созревания цемента:

• Первые пять- семь дней особенно важное проведение мероприятий по обеспечению комфортных условий выдержки залитого цемента:
  • Поверхность раствора накройте влагозащитным материалом (подойдет обычная полиэтиленовая пленка, ее цена не сильно бьет по бюджету).
  • Активно увлажняйте ее примерно раз в сутки, вновь накрывая защитным полотном.
  • При необходимости организуйте прогрев бетона с помощью тепловых пушек.
• Через неделю особое внимание уделяйте увлажнению, если на первоначальной стадии допускалось поливать твердеющий раствор раз за двое суток, то здесь пропускать нельзя.

Примечание!
При наружной температуре воздуха 25-30°С изделие можно вводить в эксплуатацию спустя 11 дней.

В нормативных документах, касающихся бетонных работ можно найти график набора прочности бетона В25 или любого другого класса, что поможет вам разобраться со сроками строительства.

Вот такие цифры и расчеты вы можете обнаружить в специализированных документах

Вывод

Надеемся, что вышеизложенная информация была вам полезна, напомним лишь, что набор прочности бетоном по времени СНиП гарантирован в идеальных условиях. Руководствуясь этими сведениями, следует давать поправку на «жизнь», и не ограничивать срок твердения при умеренной погоде 14-15 днями, как это может быть указано в документах.

В представленных видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

Почему до сих пор возникают проблемы с принятием конкретных результатов испытаний?

Рассмотрим следующие сценарии для проекта, в котором указанная прочность на сжатие (fc ’) составляет 3500 фунтов на квадратный дюйм в течение 28 дней.

• Одиночный цилиндр семидневной давности ломается при давлении 2250 фунтов на квадратный дюйм. Архитектор говорит, что это менее 70 процентов от fc ¹ , а прочность бетона является сомнительной.
• Результат 28-дневного испытания составляет 3150 фунтов на квадратный дюйм, и испытательная лаборатория заявляет в своем отчете, что этот результат не соответствует спецификациям проекта.
• Среднее значение трех последовательных 28-дневных испытаний на прочность составляет 3400 фунтов на квадратный дюйм, и Заказчик хочет, чтобы бетон был удален и заменен.

Это все примеры неправильной интерпретации критериев приемлемости результатов испытаний на прочность бетона в соответствии с ACI 318 «Требования строительных норм для конструкционного бетона» и ACI 301 «Технические требования для конструкционного бетона».

Оба этих документа определяют испытание на прочность как среднюю прочность двух 6×12 дюймов.или три 4×8-дюйм. баллоны испытаны через 28 дней или в испытательном возрасте, обозначенном для fc ¹ .

Критерии приемки ACI
Критерии приемки для испытаний прочности бетона были одинаковыми с начала 1970-х годов, но на протяжении более 40 лет они часто интерпретировались неверно. К счастью, комитет ACI E702 опубликовал в марте 2007 г. «Проектирование бетонных конструкций: Принятие результатов испытаний», чтобы предоставить пошаговый пример оценки результатов конкретных испытаний и объяснение критериев приемлемости.Этот документ можно бесплатно загрузить с веб-сайта ACI. Данные, используемые в этой статье, основаны на этом документе ACI.

ACI имеет два требования для принятия результатов испытаний бетона, как показано ниже:
Уровень прочности бетонной смеси должен быть приемлемым, если выполняются (1) и (2):

1. Каждое среднее арифметическое любых трех последовательных испытаний на прочность равно или превышает fc ¹ .
2. Никакое испытание на прочность не падает ниже fc ¹ более чем на 500 фунтов на квадратный дюйм, если fc ¹ составляет 5000 фунтов на квадратный дюйм или меньше; или более чем на 0.10 fc ¹ если fc ¹ превышает 5000 фунтов на кв. Дюйм.

Обратите внимание, что ACI не требует:

• Минимальная численность в семь дней
• Минимальная прочность отдельного цилиндра, участвующего в испытании
• Все результаты испытаний на прочность должны превышать fc ¹ .

ACI 318 учитывает прочность бетона менее fc ¹ путем умножения расчетной прочности элемента на коэффициент снижения прочности, который всегда меньше 1.В комментарии ACI 318 говорится, что одна из целей коэффициента снижения прочности состоит в том, чтобы «учесть вероятность недопрочности элементов из-за различий в прочности материалов». Таким образом, ACI уже посчитал, что бетон может быть менее fc ¹ , и поэтому результат индивидуального испытания на прочность может быть ниже fc ¹ на величину до 500 фунтов на квадратный дюйм или не более чем на 0,10 fc ¹ , когда fc ¹ превышает 5000 фунтов на квадратный дюйм.

Перед проверкой критериев приемки
Не отклоняйте бетон, представленный результатами испытаний на прочность, пока не подтвердите, что результаты испытаний действительны. Используйте приведенный ниже контрольный список, чтобы убедиться, что результаты испытаний на прочность соответствуют требованиям испытаний ACI.

• Соответствующая частота отбора проб (один раз в день, один раз каждые 150 кубических ярдов, один раз на каждые 5000 квадратных футов площади поверхности для плит или стен) [ ACI 318: 26.12.2.1 ]

• Образцы, взятые на случайной основе (бетон не отбирался из-за внешнего вида, удобства или другого, возможно, необъективного критерия) [ ACI 318: R26.12.2.1 (а) ]
• Каждый комплект цилиндров изготовлен из разных партий бетона [ ACI 318: R26.12.2.1 (a) ]
• Для каждого испытания на прочность — среднее значение не менее двух цилиндров 6×12 дюймов или трех цилиндров 4×8 дюймов [ ACI 318: 26.12.1.1 (a) ]
• В бетон не добавлялась вода [ ACI 318: R26.12.2.1 (a) ]
• Испытательное агентство, проводящее приемочные испытания, соответствовало ASTM C1077. [ ACI 318: 26.12.1.1 (b) ]
• Квалифицированные специалисты по полевым испытаниям провели испытание свежего бетона [ ACI 318: 26.12.1.1 (c) ]
• Квалифицированные лаборанты провели лабораторные испытания на прочность [ ACI 318: 26.12.1.1 (d) ]
• Отбор проб, изготовление, отверждение и испытание цилиндров проводились в соответствии с ASTM C172, C31 и C39. [ ACI 318: 26.12.3.1 ]

Расчеты, необходимые для принятия результатов испытаний на прочность
Лучше всего разработать табличный формат, в котором силы отдельных цилиндров усредняются для расчета результата испытания на прочность.После расчета результатов испытаний можно рассчитать среднее значение любых трех последовательных испытаний на прочность. В таблице показан один формат для этого.

После расчета необходимой информации иногда легче определить тенденции, построив эту информацию в виде графика. На приведенном ниже графике показаны результаты испытаний на прочность и среднее значение трех последовательных результатов испытаний на прочность. График показывает, что проект начинался хорошо, но затем сила начала снижаться. Испытание № 14 будет считаться результатом испытания на низкую прочность, и потребуется провести расследование.Среднее значение трех последовательных испытаний на прочность, представленных номерами испытаний 13, 14 и 15, указывает на то, что необходимо предпринять шаги для увеличения средних значений последующих результатов испытаний на прочность.

Что делать, если критерии приемки не соблюдены?
Если среднее значение трех последовательных испытаний на прочность падает ниже fc ¹ , но ни один результат испытания на прочность не превышает 500 фунтов на квадратный дюйм ниже fc ¹ , необходимо предпринять шаги для увеличения среднего значения последующих результатов прочности.Обратите внимание, что с результатами предыдущих тестов ничего делать не нужно. Необходимо предпринять шаги для улучшения результатов испытаний на прочность в будущем.

Рекомендации ACI по увеличению среднего значения последующих результатов испытаний на прочность
Действия, предпринятые для повышения среднего уровня результатов последующих испытаний на прочность, будут зависеть от конкретных обстоятельств, но могут включать один или несколько из (а) — (g):
a . Увеличение содержания вяжущих материалов;
г. Снижение или лучший контроль содержания воды;
г.Использование водоредуцирующих добавок для улучшения диспергирования вяжущих материалов;
г. Прочие изменения в пропорциях смеси;
e. Сокращение сроков доставки;
ф. Более тщательный контроль содержания воздуха;
г. Повышение качества тестирования, включая строгое соответствие ASTM C172, ASTM C31 и ASTM C39.

Такие изменения в рабочих процедурах или небольшие изменения в содержании вяжущих материалов или содержании воды не должны требовать официального повторного представления пропорций смеси; однако изменения в источниках цемента, заполнителей или добавок должны сопровождаться доказательствами того, что средний уровень прочности будет улучшен.

Кроме того, если результат индивидуального испытания на прочность падает ниже fc ¹ более чем на 500 фунтов на квадратный дюйм, если fc ¹ составляет 5000 фунтов на квадратный дюйм или меньше; или более чем на 0,10 fc ¹ , если fc ¹ превышает 5000 фунтов на кв. дюйм, необходимо провести испытание на низкую прочность, как описано.

Требования ACI для исследования результатов испытаний на низкую прочность
a. Если какое-либо испытание на прочность цилиндров стандартного отверждения падает ниже fc ¹ более чем на предел, разрешенный для приемки, или если испытания цилиндров, отвержденных в полевых условиях, показывают недостатки в защите и отверждении, должны быть предприняты шаги для обеспечения соответствия конструкции конструкции баллонов. конструкция не подвергается опасности.

г. Если вероятность низкопрочного бетона подтверждена и расчеты показывают, что структурная адекватность значительно снижается, разрешаются испытания кернов, пробуренных в рассматриваемой области в соответствии с ASTM C42. В таких случаях должны быть взяты три сердечника для каждого испытания на прочность, которое оказывается ниже fc ‘более чем на предел, разрешенный для приемки.

г. Керны должны быть получены, обработаны влажностью путем хранения в водонепроницаемых мешках или контейнерах, доставлены в испытательную организацию и испытаны в соответствии с ASTM
C42.Ядра должны быть испытаны в период от 48 часов до семи дней после отбора керна, если иное не одобрено лицензированным специалистом по проектированию. Специалистом по испытаниям, указанным в
ASTM C42, должен быть лицензированный специалист по проектированию или должностное лицо, ответственное за строительство.

г. Бетон в области, представленной испытаниями керна, считается конструктивно адекватным, если выполняются (1) и (2):
1. Среднее значение трех стержней равно как минимум 85 процентам от fc ¹ .
2.Ни одно ядро ​​не может быть меньше 75 процентов от fc ¹ .

e. Допускаются дополнительные испытания кернов, извлеченных из мест, представленных ошибочными результатами прочности керна.

ф. Если критерии оценки структурной адекватности на основе результатов прочности сердечника не соблюдены, и если структурная адекватность остается под сомнением, ответственному органу должно быть разрешено заказать оценку прочности в соответствии с Главой 27 для сомнительной части конструкции или принять другие меры. соответствующее действие.

Для примера, показанного на графике, потребуются шаги для увеличения среднего значения последующих результатов прочности, а результат теста номер 14 потребует исследования.

Борьба продолжается
К сожалению, после 40 лет использования положения о принятии результатов испытаний на прочность все еще неправильно интерпретируются. Подрядчикам пришлось отремонтировать или удалить и заменить бетон, что было приемлемо, потому что участвующие стороны не понимали критериев приемлемости ACI.Возможно, эта борьба закончится, если бетонные подрядчики будут использовать документ ACI E702.3 и эту статью для объяснения требований Кодекса и спецификаций для принятия результатов испытаний на прочность.

Изд. Примечание: Текущие «Требования Строительных норм для конструкционного бетона (ACI 318)» и «Спецификации для конструкционного бетона (ACI 301)» можно приобрести на сайте www.concrete.org.
ACI E702.3 можно бесплатно загрузить в книжном магазине на этом веб-сайте.

Как получить высокопрочный бетон?

Введение

Быстрый ремонт бетонных покрытий стал обычным явлением на многих загруженных автомагистралях по всей Северной Америке. Бетон с высокой ранней прочностью очень полезен для открытия бетонных тротуаров для движения транспорта раньше, чем обычные бетонные смеси. Новые тротуары, капитальный ремонт и другие заплатки могут быть завершены, а проезжая часть или взлетно-посадочная полоса может быть открыта / открыта быстрее, чем при использовании обычных или обычных смесей.

Как получить высокую раннюю прочность

Бетон с высокой ранней прочностью (сжатие 2500-3500 фунтов на квадратный дюйм в течение 24 часов) обычно изготавливается с использованием высокопрочного цемента типа III (см. Таблицу 1), с высоким содержанием цемента (600-1000 фунтов / куб. Ярд) и низким содержанием воды в цементе. отношения (0.От 3 до 0,45 по весу). Также используются суперпластификаторы, чтобы бетонная смесь стала более удобоукладывающейся при укладке. Летучая зола и измельченный гранулированный доменный шлак (GGBFS) иногда используются в смеси, чтобы частично заменить цемент типа III, который может быть очень дорогим. Для получения дополнительной информации о золе-уносе и измельченном гранулированном доменном шлаке см. Публикацию Ассоциации портландцементов по проектированию и контролю бетонных смесей, EB001.13T.

Таблица 1.Виды портландцемента.

Тип портландцемента	Использует	Тонкость помола по Блейну, м2 / кг
Тип I	общестроительное строительство	370
Тип II	Бетон, подверженный умеренному воздействию сульфатов или когда требуется умеренная теплота гидратации	370
Тип III	высокая прочность бетона за короткий промежуток времени	540
Тип IV	подходит, когда необходима низкая теплота гидратации	380
Тип V	используется, когда бетон подвергается действию высоких сульфатов	380
Белый	архитектурные цели — когда требуется белый или цветной бетон / строительный раствор	490

Равномерность градаций заполнителя улучшит прочность, удобоукладываемость и долговечность бетона.Заполнители среднего размера заполняют пустоты, обычно занятые менее плотным цементным тестом, и тем самым оптимизируют плотность бетона (см. Рисунок 1).

Рис. 1. Схема, показывающая, как заполнители среднего размера заполняют промежутки между более крупными крупными заполнителями.

Не рекомендуется использовать хлорид кальция для достижения высокой ранней прочности, но если он используется, не используйте более 2%.Оседание бетона может произойти при более чем 2% CaCl, а часто и при любом количестве менее 2% CaCl. В целом удобоукладываемость бетонной смеси сильно снижается при использовании CaCl.

Изоляционные одеяла (или другие изоляционные средства) также можно использовать в первые 24 часа, чтобы помочь набрать силу за счет сохранения тепла гидратации. Однако следует соблюдать осторожность, чтобы избежать теплового удара при снятии одеял. Тепловой удар может вызвать преждевременное растрескивание бетона.

Рекомендации по использованию высокопрочных смесей

Сохраняются некоторые опасения по поводу долговечности ремонта бетона при раннем открытии для движения транспорта. Этот фактор необходимо учитывать при проектировании реконструируемых бетонных покрытий, а также при ремонте бетонных покрытий. В некоторых случаях ранний износ из-за чрезмерного растрескивания при усадке или других условий окружающей среды привел к неудовлетворительному выполнению капитального ремонта и замены плиты.Эти неудобства можно свести к минимуму, если внимательно отнестись к изменениям в конструкции смеси и понять их влияние.

Для получения дополнительной информации о высокопрочных бетонах обратитесь к публикации ACPA Fast-Track Concrete Pavements, TB004.02P.

Чтобы узнать больше, следуйте …
FATQ — Какие испытания на прочность можно проводить на образцах бетона и как они соотносятся друг с другом?
Fast-Track Основы бетона
Основы бетонных материалов

Какая минимальная требуемая прочность на сжатие для бетонной кладки?

Если у вас есть вопросы о конкретных продуктах или услугах, которые мы предоставляем, не стесняйтесь обращаться к нам.

FAQ 05-14

С последней редакцией Спецификации для каменных конструкций (TMS 602-13 / ACI 530.1-13 / ASCE 6-13) в сочетании с требованиями Строительных норм для каменных конструкций (TMS 402-13 / ACI 530-13 / ASCE 5 -13) произошли значительные изменения в отрасли бетонных работ.На протяжении десятилетий проектировщикам были предоставлены два метода оценки прочности на сжатие блоков каменной кладки. Эти две формы соответствия заключались либо в испытании призм (либо призм, построенных на строительной площадке, либо призм, удаленных из существующей кладки) для оценки прочности на сжатие, либо метода измерения прочности на единицу. Последний обычно является предпочтительным методом для многих проектов из-за относительно быстрого и простого процесса с минимальными затратами. Несмотря на простоту и удобство, метод измерения удельной прочности уже давно признан наиболее консервативным из двух вариантов.

Что такое метод единицы измерения прочности?
Метод определения прочности на единицу прочности был разработан с использованием данных испытаний на прочность на сжатие, собранных с 1950-х по 1980-е годы. Проще говоря, результирующий метод, полученный на основе данных испытаний, определил общую прочность сборки на сжатие на основе прочности отдельных единиц и типа раствора, который будет использоваться при проектировании.

Что изменилось?
В течение многих лет таблица метода удельной прочности, опубликованная в TMS 602, оставалась неизменной и основывалась на исходном наборе исторических данных.Осознавая ограничительный консерватизм в расчетных значениях, был начат исследовательский проект [1] по составлению нового набора данных, отражающих текущие методы испытаний и свойства материалов. Это исследование, в свою очередь, было включено в издание TMS 402/602 2013 г., как показано в следующей таблице, которая иллюстрирует корреляцию между прочностью на сжатие единицы, типом раствора и прочностью на сжатие сборки.

¹ Для блоков размером менее 4 дюймов(102 мм) номинальная высота, используйте 85 процентов перечисленных значений.

Повышение окончательной проектной прочности блоков каменной кладки — не единственное недавнее изменение. В 2014 году ASTM C90 был пересмотрен, чтобы увеличить минимальную прочность на сжатие устройства с 1900 фунтов на квадратный дюйм (13,1 МПа) до 2000 фунтов на квадратный дюйм (13,8 МПа). При использовании перекалиброванной таблицы прочности блока, приведенной выше, бетонный блок, соответствующий минимальным требованиям ASTM C90 и уложенный в растворе типа S или M, обеспечивает прочность на сжатие в сборе 2000 фунтов на квадратный дюйм (13.8 МПа), что значительно превышает исторический минимум по умолчанию в 1500 фунтов на квадратный дюйм (10,3 МПа), используемый для указанной прочности бетонной кладки на сжатие.

Как эти изменения повлияют на меня?
Благодаря увеличению не только удельной прочности и общей прочности на сжатие, бетонная кладка может оставаться конкурентоспособной среди других строительных материалов, используемых в строительстве.Производство агрегатов практически не изменилось. Увеличение прочности связано с уменьшением неопределенности в данных, используемых для разработки этих расчетных значений, и проверкой прочности, уже присутствующей в современных бетонных элементах кладки.

Список литературы

1. Повторная калибровка метода измерения прочности блока для проверки соответствия указанной прочности бетонной кладки на сжатие, MR37, Национальная ассоциация бетонных кладок, 2012.(www.ncma.org)
2. Стандартные технические условия для несущих бетонных блоков, ASTM C90-14. ASTM International, 2014.

Инновационный метод испытаний бетона на прочность при растяжении с применением методологии распорок и стяжек

Материалы (Базель). 2020 июн; 13 (12): 2776.

Поступила 12 мая 2020 г .; Принято 12 июня 2020 г.

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http: // creativecommons.org / licenses / by / 4.0 /).

Abstract

Предел прочности на разрыв — одно из важных механических свойств бетона, но его трудно измерить точно из-за хрупкости бетона при растяжении. Каждый из трех широко используемых методов испытаний для измерения прочности бетона на растяжение имеет свои недостатки: оборудование для испытания на прямое растяжение непросто настроить, особенно для выравнивания, и отсутствуют стандартные спецификации испытаний; прочность на растяжение, полученная с помощью метода испытаний прочности на разрыв (Американское общество испытаний и материалов, ASTM C496) и прочности бетона на изгиб (ASTM C78), значительно отличается от фактической прочности на разрыв из-за механизмов методологии и испытательной установки. .Целью данного исследования является разработка нового метода испытаний бетона на прочность на разрыв, который легко проводить, а результат близок к измерению прочности на прямое растяжение. Путем применения концепции распорок и стяжек и модификации экспериментальной схемы ASTM C78 предлагается новый метод испытания бетона на прочность на растяжение. Результаты испытаний показывают, что предел прочности бетона на растяжение, полученный этим предложенным методом, близок к значению, полученному в результате испытания на прямое растяжение для бетона с прочностью на сжатие от 25 до 55 МПа.Он показывает, что этот инновационный метод испытаний, который является точным и простым в применении, может быть эффективной альтернативой прочности бетона на разрыв.

Ключевые слова: предел прочности на разрыв, распорка и стяжка, испытание на растяжение, испытание на прямое растяжение, испытание на раскалывание

1. Введение

Прочность на растяжение является важным механическим свойством бетона, хотя его значение составляет всего 7–15 % от его прочности на сжатие [1,2,3]. При проектировании железобетонных элементов предел прочности бетона на разрыв обычно не учитывается.Однако прочность бетона на растяжение по-прежнему имеет значение с точки зрения долговечности и удобства эксплуатации. Например, распространение трещин и борьба с ними во многом зависят от прочности бетона на растяжение. Незнание прочности бетона на разрыв может привести к проблемам с эксплуатационной пригодностью и долговечностью, и это делает прочность на разрыв важным параметром конструкции.

В настоящее время существует три общих метода измерения характеристик бетона на растяжение, а именно: испытание на прямое растяжение, испытание на растяжение при раскалывании и испытание на изгиб.Каждый из этих методов испытаний дает разные результаты для бетона на растяжение. Результаты этих испытаний можно получить непосредственно с помощью испытания на прямое растяжение. Однако существует высокая вероятность образования вторичного изгибающего момента из-за неправильной фиксации и эксцентрического нагружения образцов в испытательной сборке [4,5,6]. Следовательно, применимость этого теста ограничена. Как испытания на растяжение при раскалывании, так и испытания на изгиб являются косвенными методами измерения прочности бетона на растяжение, поэтому они не отражают фактических результатов и дают завышенную оценку прочности бетона на растяжение [7].Кроме того, применимость испытаний на изгиб обычно связана с моделированием эффекта изгиба и может использоваться при проектировании бетонного покрытия в условиях движения транспортных средств [8]. Некоторые исследователи пытались измерить прямую прочность бетона на растяжение с помощью механизма вытягивания, и результаты оказались в соответствии с литературой [9]. Другая попытка была предпринята с использованием эпоксидного клея [10], и экспериментальные результаты были подтверждены численным анализом в ANSYS [11]. Авторы обнаружили трудность для прогнозирования возможного места разрушения из-за внутренних свойств конкретной микроструктуры.Используя концепцию двухосного напряженного состояния, аналогичную той, что используется в модели стойки и стяжки, была разработана уникальная форма образца для оценки прочности бетона на растяжение [4]. Этот метод переоценивает и занижает результаты, соответственно, с бразильским испытанием и испытанием на изгиб, и в образцах наблюдались различные механизмы разрушения.

показывает диапазон прочности на разрыв, полученный тремя различными методами, где fc ‘- прочность бетона на сжатие.Между ними также могут наблюдаться большие различия. Кроме того, можно понять, что предел прочности при растяжении, полученный при испытании на растяжение разделением и испытании на изгиб, представляет более высокие значения предела прочности при растяжении по сравнению с испытанием на прямое растяжение.

Таблица 1

Примерный диапазон прочности бетона на разрыв, полученный разными методами [6].

Методы испытаний	Диапазон прочности на разрыв (МПа)
Испытание на прямое растяжение	(0.25fc ′ ~ 0,41fc ′)
Испытание на растяжение при раскалывании	(0,5fc ′ ~ 0,66fc ′)
Испытание на изгиб	(0,66fc ′ ~ 1.0fc ′)

Учитывая сложность отражения фактической прочности бетона на растяжение существующими методами, в этом исследовании предлагается новый метод испытаний для преодоления недостатков трех вышеуказанных методов. Вышеупомянутые недостатки были устранены путем изменения конструкции испытания на изгиб и передачи напряжения в образце, а также были изучены с помощью программного обеспечения конечных элементов ABAQUS [12].В этом методе применяется метод подкоса и стяжки для получения относительно равномерного растягивающего напряжения на спроектированном элементе стяжки. Из-за конструкции стяжного элемента, выдерживающего почти равномерное растягивающее напряжение, ожидается, что результаты испытаний будут аналогичны результатам испытания на прямое растяжение. Кроме того, предлагаемый метод является тестом на уровне материала, и его основная цель — преодолеть ограничения других тестов.

Испытуемый образец состоит из стандартной балки, изогнутой на изгиб, с отверстием в среднем пролете.Проем был проделан там, где натяжная сторона балки представляла собой тонкую плиту. Поскольку это испытание является продолжением испытания на изгиб, испытательная установка напоминает установку для испытания на изгиб. Форма проста и легко отливается, а метод нагружения такой же, как и при испытании на изгиб.

2. Существующий метод испытания бетона на прочность на разрыв

2.1. Испытание на прямое растяжение

При испытании на прямое растяжение оба конца образца прочно зажимаются, что вызывает локальную концентрацию напряжений и возможный эксцентриситет нагрузки.Из-за неоднородного поведения бетона также возможно повреждение образца с обеих сторон и в других неожиданных местах [4,5,13,14,15]. Некоторые виды испытаний на прямое растяжение были предложены ранее, в том числе решение с тремя домкратами [16], метод встроенного резьбового стержня [17], испытание на склеивание и захват [18] и метод треугольной нагрузочной рамы [19]. Однако сложная конструкция пресс-формы, трудоемкие процессы и трудность убедить в отсутствии эксцентриситета нагрузки затрудняют использование вышеуказанных тестов в лабораториях материалов [20,21].Эти факторы влияют на результаты экспериментов и вызывают большие отклонения. Поэтому не существует стандартных спецификаций, выпущенных Американским обществом испытаний и материалов (ASTM) для непосредственного измерения прочности бетона на растяжение. Академики и исследователи в основном предпочитают использовать испытание на растяжение при расщеплении и испытание на изгиб, а не испытание на прямое растяжение для измерения прочности бетона на растяжение.

2.2. Испытание на растяжение при раскалывании (ASTM C496)

Испытание на растяжение при раскалывании — косвенный способ оценки испытания бетона на растяжение.В этом испытании стандартный цилиндрический образец укладывают горизонтально, и сила прикладывается к цилиндру радиально на поверхности, что вызывает образование вертикальной трещины в образце по его диаметру. Экспериментальная установка для этого теста показана на. Растягивающее напряжение увеличивается с увеличением радиальной сжимающей силы, и образцы ухудшаются в направлении приложенной силы. Этот тест относительно прост и требует только стандартного цилиндрического испытательного образца и нагружающего устройства.

Расположение образцов для испытания на раскалывание [22].

Неравномерное распределение напряжений под действием радиальной сжимающей силы делает этот метод невыгодным. Из этого следует, что интенсивность сжимающего напряжения больше на верхней и нижней поверхности цилиндра. Первоначально трещина растяжения появляется в центральной части цилиндрического образца, а затем она проникает, пока образец не достигнет максимального растягивающего напряжения. Кроме того, поскольку образец в этом испытании подвергается сжатию, результаты испытания на растяжение, полученные в результате этого испытания, являются завышенными по сравнению с испытанием на прямое растяжение.Испытание на растяжение при раскалывании завышает предел прочности бетона на 10–15% [23]. Кроме того, различный максимальный размер агрегатов приводит к разному распределению напряжений [24,25,26,27,28,29]

Распределение напряжений на вертикальном диаметре образца при испытании на раскалывание [24].

2.3. Испытание на изгиб (ASTM C78)

Испытание на изгиб или модуль разрыва — еще одна форма испытания на непрямое растяжение. В этом методе к балке прилагаются две нагрузки на равном расстоянии от центра для создания чистого изгибающего момента до тех пор, пока самое внешнее волокно образца балки при растяжении не достигнет максимального растягивающего напряжения.Схема экспериментального тестирования представлена ​​на рис. Верхняя половина балки, то есть часть выше нейтральной оси, подвергается сжатию, в то время как часть ниже нейтральной оси подвергается растяжению. Также предполагается, что существует линейное треугольное изменение напряжения вдоль сечения, но фактическое распределение напряжений должно быть параболическим, а не линейным, как показано на. Следовательно, значение прочности на растяжение, полученное в результате испытания на изгиб, выше, чем фактическое испытание бетона на растяжение, на 50–100% [2].Кроме того, в этом испытании единственное самое нижнее волокно образца подвергается максимальному растягивающему напряжению, и это указывает на то, что максимальная концентрация напряжения ограничена нижней частью образца. Следовательно, нет равномерного распределения напряжений. Тем не менее, этот тест широко используется из-за его простой экспериментальной установки и легкости отливки образцов.

Расположение образцов для испытания на изгиб [30].

Распределение напряжений по глубине образца при испытании на изгиб [2].

3. Экспериментальная программа

Весь эксперимент включает в себя испытание и сравнение прочности на растяжение, полученной в результате вышеупомянутого испытания на прямое растяжение, прочности на разрыв при разделении, испытания на изгиб и нового метода крепления стойки и стяжки, разработанного в этом исследовании. Первые три теста проводятся в соответствии с каждым стандартом тестирования. Размер испытательного образца, используемого в испытании на стойку и стяжку, упомянут в разделе 3.1, а для оптимизации ширины отверстия в образце используется программа конечных элементов ABAQUS.

3.1. Конструкция образца балки с распоркой и стяжкой

Новый метод, предложенный для этого извлечения, основан на испытании на изгиб, и тот же самый инструмент для нагружения использовался без каких-либо дополнительных принадлежностей. Для отливки образцов в штатную форму были внесены небольшие изменения.

В среднем пролете стандартного образца изгибной балки предусмотрено отверстие для модификации механизма передачи напряжений. Как показано на, отверстие выполнено таким образом, что нижняя часть среднего пролета образца напоминает тонкую плиту, которая представляет собой стяжной элемент в образце для испытаний; в то время как обе стороны образца имеют поперечное сечение балки, такое же, как и при испытании на изгиб.На обжимной кромке образца сделана канавка для размещения стальной пластины. Распределение агрегатов во время отливки образца может привести к неравномерному распределению напряжений во время испытаний, поэтому для равномерного распределения напряжений со стороны сжатия выбирается высокопрочная стальная пластина.

Силовой механизм подкосно-стяжной балки.

Использовалась стальная пластина с модулем упругости 200 ГПа и размером 300 × 150 × 10 мм. Для получения более точных результатов рекомендуется минимальная толщина бетонной стяжки.Следовательно, максимальная толщина стяжного элемента в этом исследовании ограничена 30 мм, что в 3 раза превышает максимальный размер крупного заполнителя.

Поведение испытуемого образца при разной ширине проема и разной прочности бетона было изучено с помощью программного обеспечения для моделирования методом конечных элементов ABAQUS для понимания распределения напряжений. Путем ввода в программное обеспечение свойств бетона на сжатие и растяжение и граничных условий образец был разделен на несколько элементов, а поля деформации и напряжений были рассчитаны и проанализированы.

Цель анализа — минимизировать разницу в растягивающем напряжении между верхней и нижней поверхностями стяжного элемента, чтобы стяжной элемент почти достиг состояния равномерно распределенного напряжения. имитирует изменение растягивающих напряжений по поперечному сечению стяжного элемента. Для анализа в ABAQUS были приняты три разные длины стяжных элементов: 150, 175 и 200 мм. Результат анализа отображается в формате. Настоящее исследование не включает влияние размера конечных элементов на распределение напряжения.Целью проведения анализа методом конечных элементов является определение ширины проема и толщины стяжного элемента.

Разница напряжений при растяжении бетонной стяжки в ABAQUS.

Таблица 2

Разница в растягивающем напряжении на стяжном элементе, полученная в результате анализа ABAQUS для разной ширины проема.

Разница Напряжение (МПа)

402

Ширина проема (мм)	Расчетная прочность бетона на сжатие (МПа)					Результат анализа
	20	40	60	80	100
	150	0.13505	0,13516	0,10999	0,10200		0,14929
175	0,00758	0,05074	0,06396	0,03996	0,07586	Лучшее
200	0,10306

Обращаясь к, можно заметить, что модель с шириной проема 175 мм дает хорошие результаты.Это явление можно объяснить тем, что разница между распределением напряжений на верхней и нижней поверхностях стяжного элемента относительно мала, чем напряжения, наблюдаемые в двух других ширинах проема. Принимая ширину проема стяжного элемента равной 175 мм, была определена геометрия испытательного образца. Геометрия образца и отлитых образцов, использованных для испытаний, показана на и соответственно.

Геометрия проектируемого образца подкосно-стяжной балки.

Отвержденный образец распорной балки.

3.2. Материалы

Для изучения чувствительности теста к прочности бетона на сжатие были рассмотрены три различных пропорции обычной бетонной смеси с расчетной прочностью на сжатие 30, 40 и 60 МПа. Цемент, соответствующий стандарту ASTM типа 1, использовался для приготовления бетонной смеси, а другие ингредиенты включают крупные заполнители с максимальным размером заполнителя 10 мм, мелкие заполнители, воду и суперпластификатор. Подробные пропорции показаны на.

Таблица 3

Подробная информация о пропорциях смеси (кгс / м ³ ).

9068 9044 9044 907 902 9068 9044 9044 907 9044 9044

ID	Целевое значение прочности на сжатие (МПа)	Цемент	Песок	Крупнозернистый заполнитель	Вода	SP
293	2,25
C40	40	450	1000	700	225	5.85
C60	60	450	1000	700	149	9,9

3.3. Установка для испытаний

Отливка образцов проводилась путем рассмотрения не менее трех образцов для каждого расчетного сопротивления сжатию для каждого метода испытаний. Для проведения испытаний использовалась универсальная испытательная машина с усилием 1000 кН, адаптируя интенсивность нагрузки 0,01 мм / с, и образцы были нагружены при испытании в соответствии со спецификациями ASTM.Конфигурация всех других установок для испытания на растяжение, которые включают испытание на прямое растяжение, испытание на расщепление, испытание на изгиб и испытание на стойку и стяжку, обозначена буквами a – d.

Испытательная установка для различных испытаний: ( a ) испытание на прямое растяжение, ( b ) испытание на расщепление, ( c ) испытание на изгиб и ( d ) испытание распорной балки.

4. Расчет прочности бетона на растяжение

4.1. Готовые формулы для интерпретации прочности на разрыв в табличной форме ()

Таблица 4

Формулы прочности на разрыв [27].

Название теста	Формула	Описание
Испытание на прямое растяжение	fDT = Pbt	, где fDT — прочность на прямое растяжение, P — максимальная нагрузка, b — ширина и t — толщина критического поперечного сечения образца.
Испытание на раскалывание	fSP = 2Pπld	, где fSP — прочность на разрыв при раскалывании, l — длина, а d — диаметр образца цилиндра.
Испытание на изгиб	R = PLbd2	где R — модуль разрыва, L — длина пролета образца, b — ширина и d — глубина образца, равная L3.

4.2. Метод подкосов и стяжек

Для расчета напряжений в нижнем стяжном элементе в образце опорно-стяжной балки использовалась формула механики материалов для изгиба, которая дается в уравнении (4). Для дальнейших расчетов используются те же допущения, что балка подвергается чистому изгибу, поперечное сечение балки остается плоским до и после изгиба, распределение деформации линейно изменяется по сечению, а материал балки изотропен и линейно упруг.Секция балки включает комбинацию двух материалов, бетона и стали, и для расчета момента инерции секции необходимо сначала вычислить глубину нейтральной оси. Для расчета глубины нейтральной оси следует учитывать модуль упругости обоих материалов. После получения значений глубины нейтральной оси и момента инерции предел прочности бетона на растяжение может быть получен из следующего соотношения, приведенного в уравнении (1). представляет собой распределение напряжений и деформаций в образце стержневой балки.

где σ — растягивающее или сжимающее напряжение, M — момент, приложенный к середине пролета образца, y — расстояние от нейтральной оси до заданной точки, а I — момент инерции.

Анализ сечений, распределение деформаций и напряжений в образце подкосно-стяжной балки.

В этом методе со стойкой и стяжкой нижний стяжной элемент неравномерно находится под растягивающим напряжением, и он все еще имеет небольшой градиент напряжений. В соответствии с этим можно выявить, что для бетона с прочностью на сжатие в диапазоне 20–100 МПа и с раскрытием 175 мм.Разница в растягивающем напряжении между верхней и нижней поверхностями стяжного элемента образца подкосно-стяжной балки составляет менее 0,1 МПа. Следовательно, можно сказать, что градиент напряжений не очевиден, а распределение напряжений практически однородно.

Образец, используемый для этого испытания, такой же, как образец, использованный в испытании на изгиб, в контексте с внешними размерами. Следовательно, в лабораториях возможно относительно простое изготовление балок. В следующей процедуре описан метод расчета прочности на растяжение поперечно-стяжной балки.

Геометрия образца стойки и стяжки показана на. Изгибающий момент и модуль упругости были рассчитаны с использованием уравнения (2) и уравнения (3) соответственно. Последовательно, используя уравнения (4) и (5), была получена эквивалентная ширина стального листа. Позже по уравнениям (6) и (7) были оценены глубина нейтральной оси и момент инерции. Наконец, предел прочности бетона на разрыв был определен с использованием уравнений (8).

y¯ = ∑yi¯Ai∑Ai = tsbs × ts2 + tcb × (d − tc2) tsbs + tcb (мм)

(6)

I = 112bsts3 + tsbs × (y¯ − ts2) 2+ 112btc3 + tcb × (d − tc2 − y¯) 2 (мм4)

(7)

где Ls — расстояние между точкой нагружения и опорой, Ec — модуль упругости бетона, Es — модуль упругости стальной пластины, fc ′ — прочность бетона на сжатие, n — коэффициент эквивалентной ширины, bs — ширина стальной пластины, ts — толщина стальной пластины, tc — толщина бетонной тонкой пластины, y¯ — нейтральная ось, рассчитанная по верхнему волокну, а fST — предел прочности при растяжении, испытанный методом распорок и стяжек.

Геометрия подкосной балки (ширина равна b).

5. Результаты тестирования

5.1. Тест на сжатие

дает сводку результатов теста на сжатие. Каждое испытание проводилось на бетоне с тремя различными пропорциями смеси. Из таблицы можно сделать вывод, что результаты испытаний на образцах с идентификационным номером C30 работают хорошо, в то время как C40 и C60 немного ниже 40 МПа и 60 МПа.

Таблица 5

Сводка результатов испытаний на сжатие.

2

2

	Пропорции ID	Прочность бетона на сжатие (МПа)
Испытание на прямое растяжение	C30	32,15
	C40	40,51
	C30	35,03
C40	37,84
C60	59,80
Испытание на изгиб	C30	35.28
	C40	38,56
	C60	61,76
Стойка и стяжка	C30	24,94

5.2. Испытание на прямое растяжение

Результаты испытания на прямое растяжение показаны в и. Из рисунка видно, что прочность на разрыв бетонных смесей различных пропорций находится в пределах общего диапазона (0.25fc ′ ~ 0,41fc ′) [6] испытания на прямое растяжение со средним значением 0,34fc ′. Хотя его средняя производительность хороша, стоит отметить большое отклонение в экспериментальных результатах. С учетом пропорции C40 средняя прочность на разрыв составляет 0,33fc ‘, но разница между максимальным и минимальным значениями прочности образца составляет 0,26fc’, что достигает 80% от средней прочности. То же явление наблюдалось в пропорции C30, и разница также составляла 50% от средней прочности.Это еще раз показывает, что в испытании на прямое натяжение есть много неопределенностей.

Предел прочности на разрыв, полученный в результате испытания на прямое растяжение.

fc ′ Коэффициент прямого испытания на растяжение.

Эффективность бетона при растяжении зависит от прочности связи между заполнителем и раствором. Граница раздела между заполнителем и раствором более важна в высокопрочном бетоне, на который может легко повлиять неправильное перемешивание и экспериментальный процесс. Распределение крупных агрегатов может сильно повлиять на результаты теста [4,26].Поэтому испытание прямым натяжением широко не используется.

a показывает типичную картину отказа при испытании на прямое растяжение. Поверхность разрушения расположена в центральной части образца. Эта часть называется критическим сечением с наименьшей площадью поперечного сечения. Однако, как объяснялось выше, на прочность бетона на разрыв в значительной степени влияют силы сцепления между цементным раствором и заполнителями. Следовательно, отказ образца может произойти в неожиданном месте, как показано на b.Согласно b, можно сказать, что материал начинает разрушаться в области крепления, где площадь больше для захвата. Его большая площадь сечения также может снизить вероятность того, что образец здесь не выдержит. Однако ясно, что такая конструкция не способна избежать неожиданных отказов. Эти отказы могут произойти из-за эксцентриситета нагрузки или вторичных изгибающих моментов, а вышеуказанные факторы приводят к большим отклонениям и снижению надежности этого метода.

Режим отказа при прямом испытании на растяжение.( a ) Типичный отказ и ( b ) непредвиденный отказ.

5.3. Испытание на расщепление

Результаты испытания на растяжение при расщеплении показаны в и. На рисунке также указаны верхний и нижний пределы прочности бетона на разрыв. Средняя прочность на разрыв при расщеплении для всех трех различных пропорций смеси была зафиксирована 0,48fc ‘. Из трех пропорций смеси C30 и C40 дают результат немного ниже, чем нижний предел прочности на разрыв. Все результаты соответствуют среднему значению 0.5fc ‘и не наблюдалось значительного изменения прочности на разрыв с увеличением расчетной прочности бетона на сжатие. Кроме того, по сравнению с испытанием на прямое растяжение, испытание на растяжение при раскалывании со средним значением 0,48fc ‘выше, чем среднее значение при прямом растяжении 0,34fc’ с разницей в 40%. Испытание на раздельное растяжение связано с сжатием, поэтому результаты не могут показать предел прочности бетона на растяжение.

Предел прочности при растяжении, полученный в результате испытания на раскалывание.

fc ′ коэффициент испытания на расщепление.

Образец разрушения при испытании на растяжение при раскалывании показан в. Трещина растет в радиальном направлении и в конечном итоге повреждает образец, разделяя его на две части диаметрально. Иногда трещина может возникать не идеально по диаметру цилиндрического образца из-за экспериментальных ошибок, но результат испытания на растяжение такой же, как и ожидалось.

Режим отказа теста на расщепление.

5.4. Испытание на изгиб

и приведите результаты испытания на изгиб.Они раскрывают то, что наблюдения, записанные для различных пропорций смеси бетона в испытании на изгиб, ниже нижнего диапазона прочности на разрыв, то есть 0,66fc ‘, при указании среднего значения 0,58fc’. Результаты испытаний символизируют то, что вариабельность результатов испытаний на изгиб относительно невелика по сравнению с результатами предыдущих испытаний. Это связано с тем, что при испытании на изгиб используются критерии четырехточечной нагрузки, а испытуемый образец имеет большую площадь поперечного сечения, что позволяет более равномерно нагружать для развития эффективных зон растяжения и сжатия.Напротив, испытание на изгиб по-прежнему является испытанием на сжатие. Результаты, полученные при испытании на изгиб (0,58fc ‘), значительно выше, чем результаты испытания на прямое растяжение (0,34fc’), в процентном отношении эта разница достигает 70%. Результат, полученный в результате этого испытания, называется модулем разрыва и отличается по смыслу от испытания на растяжение. Кроме того, результаты необходимо было преобразовать из модуля разрыва в предел прочности. показывает разрушение образца во время испытания на изгиб.Трещина появилась на центральном участке натяжной поверхности, а затем распространилась к вершине с увеличением нагрузки, и эти результаты согласуются с результатами Велча [31].

Предел прочности при растяжении, полученный в результате испытания на изгиб.

fc ′ коэффициент испытания на изгиб.

Увеличенное изображение режима разрушения при испытании на изгиб.

5.5. Метод распорок и стяжек

В этом разделе представлены результаты метода распорок и стяжек, разработанного в данном исследовании. Из и можно заметить, что значения прочности на растяжение для всех расчетных значений прочности на сжатие бетона, рассматриваемых в этом исследовании, находятся в пределах верхнего и нижнего диапазона прочности бетона на растяжение со средним пределом прочности на разрыв 0.37fc ′. Разница в результатах испытаний C30 и C60 составляет всего около 0,1fc ‘, что намного меньше, чем разница, наблюдаемая при испытании на прямое растяжение.

Предел прочности при растяжении, полученный при испытании балок с распоркой и стяжкой.

fc ′ Коэффициент испытания распорной балки.

Измеренная прочность на растяжение с помощью метода распорок и стяжек (0,37fc ′) довольно близка к значению, полученному при использовании прямого испытания на растяжение (0,34fc ′) с разницей только в 9%. Следовательно, можно сказать, что этот метод измеряет прочность бетона на растяжение с той же точностью, что и при прямом испытании на растяжение, но с меньшим количеством вариаций.

В, коэффициент относительно стабилен при изменении расчетной прочности бетона на сжатие. В этом методе деформация в среднем пролете балки происходит из-за изгибающего момента, а не из-за силы сдвига, это явление также наблюдается при испытании на изгиб, и, следовательно, ожидается, что это приведет к образованию трещин в средний пролет испытуемого образца. Типичный режим разрушения в стойке и стяжной балке показан на a, а ожидаемый критический участок разрушения находится в стяжном элементе с меньшей площадью поперечного сечения.Однако из-за того, что форма растягиваемого элемента сильно меняется от квадратной до тонкой, растягивающие напряжения возникают мгновенно, и это может привести к неожиданному разрушению образца, как показано на рисунке b. b также показывает, что место разрушения все еще находится в стяжном элементе, но оно близко к границе раздела между поперечным сечением балки и стяжным элементом.

Режим отказа метода подкоса: ( a ) типичный отказ и ( b ) непредвиденный отказ.

Небольшая кривизна была предусмотрена на пересечении секции балки и стяжного элемента, чтобы избежать концентрации напряжений.Тем не менее, поскольку бетон является анизотропным материалом и распределение заполнителей не всегда равномерно, наличие гладких и кольцевых крупных заполнителей может повлиять на прочность связи между заполнителем и цементным тестом [24,28]. Дело в том, что наличие максимального размера агрегата и его расположение может повлиять на результаты теста. Около 20% образцов были повреждены вблизи межфазной зоны.

суммирует результаты испытаний четырех различных методов испытаний в этом исследовании и их соответствующий коэффициент к fc ‘.

Таблица 6

9044 9044 902,5 0,34

3,3

Методы испытаний	ID	Предел прочности при растяжении (МПа)	Коэффициент fc ′	Средний коэффициент
Испытание на прямое растяжение	C30	1,94	0,34	0,34
	C40	2,10
	Испытание на раскалывание	C30	2.57		0,43	0,48
C40		2,86	0,46
C60		4,11	0,53
9068 902 9044 902 902	C40	3,67	0,59
	C60	4,66	0,59
	Стойка и стяжка	C30	1,83	0.37	0,37
C40		2,16	0,36
C60		2,78	0,38

6. Анализ результатов испытаний

6,1 Сравнение анализа ABAQUS и результата теста

показывает результаты моделирования компьютерной программы. Моделирование было выполнено для оценки прочности бетона на разрыв в диапазоне от 20 до 100 МПа с использованием компьютерного программного обеспечения. Результаты экспериментов представлены в и.Данные, приведенные в таблице, демонстрируют результаты ABAQUS для бетона с различной расчетной прочностью на сжатие. Фактические значения прочности бетона на сжатие () для опорной балки использовались для интерполяции с результатами прочности на растяжение из ABAQUS для получения значения прочности на растяжение. Эта интерполяция дает новое значение, которое представляет фактическую прочность бетона на растяжение для данной конкретной прочности бетона на сжатие, как показано на. Из него можно заметить, что результаты, полученные для распорок и анкерных балок, ниже, чем результаты моделирования после интерполяции.Однако эти результаты находятся в верхнем и нижнем диапазоне значений прочности на разрыв. Нижняя граница и верхняя граница значений растягивающего напряжения были получены в соответствии с.

Таблица 7

Результат анализа ABAQUS методом распорок и стяжек.

	Прочность бетона на сжатие (МПа)
	20	40	60	80	100
Результат анализа ABAQUS (МПа)	2.05	2,84	3,51	4,06	4,55

Таблица 8

Сравнение напряжений при разной прочности бетона на сжатие.

9044 9044 9044 9044 9044 9044

9

902 902 902 902 68 902 1,84

902 902,0

Метод испытаний	Прочность бетона при сжатии (МПа)
	24,94	36,10	54,34
	Испытательное напряжение (МПа)
3,32
Результат эксперимента	1,83	2,16	2,78
Нижняя граница	1,25	1,50	1,84

Это несоответствие может возникать из-за входных данных, необходимых в ABAQUS, таких как свойства материалов и точность свойств материала, в конечном итоге влияет на точность моделирования.Получить кривую «напряжение-деформация» для бетона при растяжении сложнее, чем для бетона при сжатии, а линейность и числовая стабильность также плохие, что делает результаты моделирования завышенными. В этом исследовании только кривая напряжения-деформации, полученная из прошлых результатов испытания на прямое растяжение, использовалась в качестве входных данных в программном обеспечении для анализа. При ширине проема в распорке и стяжке 175 мм разница между напряжениями на верхней и нижней поверхности стяжного элемента была меньше, как показано на рис.

6.2. Сравнение различных методов тестирования

В, результаты всех методов представлены в графической форме. Из рисунка можно снова увидеть, что результаты, полученные при испытании на изгиб и испытание на растяжение при раскалывании, завышают результаты испытаний на прямое растяжение. Разница в результатах испытания на растяжение составляет около 40% и 70%, соответственно, в испытании на растяжение при раскалывании и испытании на изгиб, и эти вариации согласуются с литературными данными. Кроме того, в этих испытаниях образцы не подвергаются чистому растягивающему напряжению, и результаты необходимо преобразовать в предел прочности при растяжении с помощью эмпирических формул.Поскольку эмпирические формулы также выводятся из экспериментальной регрессии, при преобразовании все же могут быть ошибки.

Сравнение моделей коэффициента fc ′.

Предложенный метод распорки и стяжки дает результаты, близкие к результатам испытания на прямое растяжение с минимальными отклонениями. Разница между результатами испытания на прямое растяжение и метода подкоса составляет всего около 9% и показывает, что предлагаемый метод имеет хороший уровень точности.

7. Выводы

В этой статье было проведено сравнение результатов различных испытаний на растяжение с инновационным методом испытаний с применением методологии распорок и стяжек.На основании результатов испытаний и анализа этого исследования можно сделать следующие выводы:

1. Были изучены три различных вида испытаний на растяжение для бетона, и был предложен новый метод оценки характеристик бетона при растяжении. В этом новом методе в основном используется методология распорок и стяжек. Характеристики бетона при растяжении оценивались с использованием всех четырех методов, и результаты сравнивались для определения возможности каждого испытания. Результаты показали, что новый предложенный тест дает хорошие результаты.

2. Реализация метода распорок и стяжек очень проста, и результаты, полученные с помощью этого метода, почти аналогичны фактическому пределу прочности бетона на растяжение. Этот метод имеет следующие преимущества: испытание не требует специальной формы для отливки образца, легкое обслуживание испытательного образца, оборудование для загрузки и испытательная установка такие же, как при испытании на изгиб.

3. Оптимальная ширина проема 175 мм в поперечной балке была оценена с помощью программного обеспечения, основанного на методе конечных элементов (ABAQUS).Толщина стяжного элемента 30 мм была выбрана исходя из максимального размера заполнителя, используемого в бетоне. Ширина проема была выбрана для обеспечения достаточно равномерного распределения растягивающих напряжений в бетонном стяжном элементе как на верхней, так и на нижней поверхностях, как при испытании на прямое растяжение.

4. Результаты испытаний на растяжение, полученные с использованием других трех методов, имеют свои недостатки, например, испытание на прямое растяжение подвержено эксцентриситету и вторичному изгибающему моменту и дает вариации результатов.Кроме того, испытание на раздельное растяжение и испытания на изгиб являются косвенными способами измерения прочности на растяжение, и образцы не подвергаются исключительно растяжению, и результаты испытаний, полученные в результате этих испытаний, дают завышенную оценку прочности бетона на растяжение.

5. При ширине проема 175 мм результаты, полученные методом распорок и стяжек, (0,37fc ′) очень близки к результатам, полученным при прямом испытании на растяжение (0,34fc ′) с минимальным расхождением результатов. Экспериментальная стабильность и надежность метода распорок и стяжек делают его более согласованным для оценки прочности бетона на растяжение.

Вклад авторов

W.-C.L .: Концептуализация, Методология, Управление проектом, Проверка, Написание — первоначальный проект, проверка и редактирование, Надзор; P.-S.C .: Исследование, Проведение экспериментальных работ, Обработка данных; C.-W.H .: Формальный анализ, Визуализация, Проведение экспериментальной работы, Написание — просмотр и редактирование; S.K.W .: Написание — просмотр и редактирование. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Эта работа была поддержана Министерством науки и технологий Тайваня в рамках проектов MOST 108-2221-E-002-019 -MY3 и Национального Тайваньского университета 109L893203.Мнения, выраженные в этом документе, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения спонсора.

Конфликт интересов

Все указанные авторы подтверждают, что эта рукопись или любые части ее содержания в настоящее время не рассматриваются и не публикуются в другом журнале. Кроме того, насколько нам известно, указанные авторы не имеют конфликта интересов, финансового или иного.

Ссылки

1. Кантильо В., Гусман А. Испытание под давлением жидкости для измерения прочности бетона на растяжение.J. Mater. Civ. Англ. 2014; 26: 776–780. DOI: 10.1061 / (ASCE) MT.1943-5533.0000849. [CrossRef] [Google Scholar] 2. Мехта П.К., Монтейро П.Дж.М. Бетон: микроструктура, свойства и материалы. 3-е изд. Макгроу-Хилл; Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: 2006. С. 67–80. [Google Scholar] 3. Олуокун Ф.А.Предсказание прочности бетона на растяжение по его прочности на сжатие: Оценка существующих соотношений для бетона с нормальным весом. ACI Mater. J. 1991; 88: 302–309. [Google Scholar] 4. Ресан С.Ф., Чассиб С.М., Земам С.К., Мадхи М.J. Новый подход к испытаниям прочности бетона на растяжение. Case Stud. Констр. Матер. 2020; 12: e00347. DOI: 10.1016 / j.cscm.2020.e00347. [CrossRef] [Google Scholar] 5. Элвери Р.Х., Харун В. Прямое испытание бетона на растяжение при длительной или кратковременной нагрузке. Mag. Concr. Res. 1968; 20: 111–116. DOI: 10.1680 / macr.1968.20.63.111. [CrossRef] [Google Scholar] 6. Попович С. Соотношение между различными значениями прочности бетона; Материалы 46-го Ежегодного собрания портлендского цемента и бетона; Вашингтон, округ Колумбия, США. 1967 г.[Google Scholar] 7. Нильсон А.Х., Дарвин Д., Долан К.В. Проектирование бетонных конструкций. 14-е изд. Макгроу-Хилл; Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: 2010. С. 46–48. [Google Scholar] 8. Равиндра К.Д., Хорхе Б., Руи В.С., Чао К.Л. Устойчивые строительные материалы: переработанные заполнители. 1-е изд. Издательство Woodhead Publishing; Кембридж, Великобритания: 2019. Использование переработанных заполнителей в дорожных покрытиях; С. 451–494. [Google Scholar] 9. Хан М.И., Мурад С. Новое предложенное прямое испытание бетона на прочность на разрыв. В: Эколу С.О., Дунду М., Гао Х., редакторы. Строительные материалы и конструкции, Труды Первой международной конференции по строительным материалам и конструкциям, Йоханнесбург, Южная Африка, 24–26 ноября 2014 г. 1-е изд. IOS Press; Амстердам, Нидерланды: 2014. С. 436–444. [Google Scholar] 10. Ким Дж. Дж., Таха М. Р. Экспериментальная и численная оценка испытания на прямое растяжение цилиндрических образцов бетона. Adv. Civ. Англ. 2014; 2014: 8. DOI: 10.1155 / 2014/156926. [CrossRef] [Google Scholar] 11. ANSYS. Руководство пользователя ANSYS.ANSYS; Канонсбург, Пенсильвания, США: 2015. Выпуск 16. [Google Scholar] 12. ABAQUS. Руководство пользователя Analysis 6.10EF. Dassault Systems Simulia Corp .; Провиденс, Род-Айленд, США: 2010. [Google Scholar] 13. ван Майер Дж.Г.М., ван Влит М.Р.А. Испытание на одноосное растяжение для определения параметров разрушения бетона: современное состояние. Англ. Фракт. Мех. 2002; 69: 235–247. DOI: 10.1016 / S0013-7944 (01) 00087-X. [CrossRef] [Google Scholar] 14. Каттанео С., Розати Г. Влияние различных граничных условий в прямых испытаниях на растяжение: экспериментальные результаты.Mag. Concr. Res. 1999. 51: 365–374. DOI: 10.1680 / macr.1999.51.5.365. [CrossRef] [Google Scholar] 15. Нгуен Д.Х., Дао В.Т.Н., Лура П. Свойства бетона на растяжение в очень раннем возрасте. Констр. Строить. Матер. 2017; 134: 563–573. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2016.12.169. [CrossRef] [Google Scholar] 16. Карпинтери А., Марадеи Ф. Решение с тремя домкратами для получения действительно стабильного и симметричного испытания бетона на растяжение. Exp. Мех. 1995; 35: 19–23. DOI: 10.1007 / BF02325829. [CrossRef] [Google Scholar] 17. Альхуссайни Ф., Хасан Х.А., Шейх М.Н., Хади М.Н.С. Новый метод прямого испытания бетона на растяжение. J. Test. Eval. 2019; 47: 708–718. DOI: 10.1520 / JTE20170067. [CrossRef] [Google Scholar] 18. Уэда М., Хасебе Н., Сато М., Окуда Х. Механизм разрушения простого бетона при одноосном растяжении. Exp. Мех. 1994; 24: 31–45. [Google Scholar] 19. Кацарагакис Э.С. Новый тест на растяжение для бетона. Матер. Struct. 1987. 20: 463–466. DOI: 10.1007 / BF02472499. [CrossRef] [Google Scholar] 20. Ward M.A., доктор философии Тезис. Имперский колледж науки и технологий; Лондон, Великобритания: март 1964 г.Испытание бетонных материалов с помощью точно контролируемого одноосного растяжения. [Google Scholar] 21. Чжэн В., Кван А.К.Х., Ли П.К.К. Испытание бетона прямым растяжением. ACI Mater. J. 2001; 98: 63–71. [Google Scholar] 22. ASTM. Стандартный метод испытаний на прочность при растяжении цилиндрических образцов бетона. ASTM; Вест Коншохокен, Пенсильвания, США: 2017. ASTM C496 / C496M. [Google Scholar] 23. Лин З., Вуд Л. Испытание на прочность на одноосное растяжение и раскалывание цилиндров. J. Struct. Англ. 2003. 129: 692–698. DOI: 10.1061 / (ASCE) 0733-9445 (2003) 129: 5 (692). [CrossRef] [Google Scholar] 24. Ханнант Д.Дж., Бакли К.Дж., Крофт Дж. Влияние размера заполнителя на использование теста на разрезание цилиндра в качестве меры прочности на разрыв. Матер. Struct. 1973; 6: 15–21. [Google Scholar] 25. Цискреки Г.Д., Джавахидзе А.Н. Влияние размера заполнителя на прочность и деформацию бетона. Hydrotech. Констр. 1970; 4: 448–453. DOI: 10.1007 / BF02376145. [CrossRef] [Google Scholar] 26. Уайт Дж. К., МакГрегор Дж. Г. Механика и проектирование железобетона.6-е изд. Пирсон; Хобокен, Нью-Джерси, США: 2012. С. 59–63. [Google Scholar] 27. Тасдемир М.А., Лайдон Ф.Д., Барр Б.И.Г. Деформационная способность бетона при растяжении. Mag. Concr. Res. 1996. 48: 211–218. DOI: 10.1680 / macr.1996.48.176.211. [CrossRef] [Google Scholar] 28. Дэн Д.К., Конецки Х., Хербст М. Испытания на разрыв некоторых анизотропных пород в Бразилии. Int. J. Rock Mech. Мин. Sci. 2013; 58: 1–7. DOI: 10.1016 / j.ijrmms.2012.08.010. [CrossRef] [Google Scholar] 29. Ма Т., Пэн Н., Чжу З., Чжан К., Ян К., Чжао Дж.Бразильская прочность на разрыв анизотропных горных пород: обзор и новые идеи. Энергии. 2018; 11: 304. DOI: 10.3390 / en11020304. [CrossRef] [Google Scholar] 30. ASTM. Стандартный метод испытания прочности бетона на изгиб (с использованием простой балки с нагрузкой в ​​третьей точке) ASTM; Вест Коншохокен, Пенсильвания, США: 2018. ASTM C78. [Google Scholar] 31. Уэлч Г. Б. Деформации растяжения в неармированных бетонных балках. Mag. Concr. Res. 1966; 18: 9–18. DOI: 10.1680 / macr.1966.18.54.9. [CrossRef] [Google Scholar]

границ | Прогнозирование прочности бетона из каучукового волокна с помощью машины для экстремального обучения

Введение

Благодаря разработке и применению экологически чистых энергосберегающих материалов, пригодных для вторичной переработки, экологичные и безопасные отходы бетона из резиновых волокон, обладающие превосходными физико-механическими свойствами, привлекли большое внимание. внимание.Резиново-фибробетон — это своего рода инженерный композитный материал, состоящий из обычного бетона в качестве основного материала, смешанного с заполнителями из отработанной резины и волокнами в определенном соотношении. Он затвердевает и затвердевает, образуя своего рода инженерный композитный материал. Резиново-волокнистый бетон обладает прекрасными свойствами, такими как хорошая ударная вязкость, износостойкость и морозостойкость. Кроме того, он эффективно решает проблему переработки резиновых отходов и улучшает характеристики бетона. Таким образом, он играет двойную роль в сохранении ресурсов и защите окружающей среды.Бетон из вторичного каучука стал горячей темой в исследованиях и разработках бетонной промышленности и внес свой вклад в множество исследований (Fang et al., 2001; Topçu and Demir, 2007; Reda Taha et al., 2008; Atahan and Yücel, 2012; Браво и де Брито, 2012; Ричардсон и др., 2016). Фархад Аслани и др. подготовили самоуплотняющийся резиновый фибробетон. Волокна включают полипропиленовые (ПП) волокна и стальные волокна, и они изучили влияние различных параметров частиц резиновых волокон на механические свойства бетона (Aslani and Gedeon, 2019).Захид Хоссейн и др. изучили резиновую крошку (CR), переработанный крупнозернистый заполнитель (RCA) и композитный бетон из полипропиленового волокна, а также протестировали прочность на сжатие, прочность на разрыв и сопротивление изгибу в разном возрасте (Zahid et al., 2019). Мостафа Джалал и др. приготовили высокопрочный бетон, добавив различные мелкие частицы резины и полипропиленовые волокна. Были изучены характеристики высокопрочного бетона (HSC), резинового высокопрочного бетона (RHSC), полипропиленового высокопрочного бетона (PHSC) и высокопрочного бетона из полипропиленового каучука (PRHSC) до и после воздействия высокой температуры (Jalal et al. al., 2019a; Jalal et al., 2019b). Jiaqing Wang et al. подготовили образцы каучукового фибробетона с различным объемным содержанием каучука и объемной долей волокна, а также изготовили образцы обычного бетона для сравнения. Синергетический эффект полипропиленового волокна и каучукового бетона был изучен с точки зрения механических свойств, долговечности и микроструктуры (Wang et al., 2019).

Из-за низкой гидрофильности частицы каучука имеют свойства, отличные от свойств частиц бетона, и адгезия между двумя видами частиц плохая.Прочность резиновых частиц снижается после смешивания бетона с резиновым заполнителем. На характеристики каучукового фибробетона влияет множество факторов, и исследования по разработке соотношения компонентов смеси все еще развиваются (Zheng et al., 2008; Skripkiūnas et al., 2009; Richardson et al., 2012). В практическом проектировании для того, чтобы характеристики каучукового фибробетона соответствовали требованиям, проводится большое количество испытаний для определения оптимального диапазона каждого влияющего фактора при проектировании его соотношения компонентов смеси.Это усложняет процесс разработки соотношения компонентов смеси. Потребляется много трудовых и материальных ресурсов (Gao, 2018). Хотя ортогональный метод испытаний имеет однородные дисперсионные характеристики при расчете соотношения компонентов смеси, это эффективный и экономичный метод построения испытаний. Однако для получения удовлетворительных результатов в практической инженерии требуется еще много экспериментов. Эта ситуация представляет собой серьезную проблему для дизайна микса. Традиционный метод испытания прочности бетона заключается в испытании образцов бетона после 28 дней стандартного отверждения.Таким образом, трудно сказать, будет ли прочность бетона соответствовать проектным требованиям во времени для строительства на основе бетона. Если окончательная испытательная прочность бетона не будет соответствовать проектным требованиям, это серьезно скажется на сроках строительства и качестве строительства. Таким образом, вопрос о том, как получить ожидаемую 28-дневную прочность бетона при различных соотношениях смешивания во время строительства, является предметом, достойным углубленного изучения. На прочность бетона влияют многие факторы, такие как марка прочности цемента, водоцементное соотношение, песчанистость и примеси.Между этими влияющими факторами и прочностью бетона существует сложная и в высшей степени нелинейная зависимость. Поэтому с помощью традиционного метода регрессии установить закономерность между ними сложно. В последние годы быстрое развитие технологии машинного обучения предоставило платформу для установления этой сложной взаимосвязи нелинейного отображения. Применение технологии машинного обучения для создания модели прогнозирования характеристик материала — более эффективный метод повышения эффективности разработки новых материалов.Это стало актуальной международной проблемой (Wu et al., 2019; Li et al., 2020).

В последние годы некоторые ученые применили методы машинного обучения, такие как нейронные сети (ИНС), опорные векторные машины (SVM), глубокое обучение и теорию Грея для прогнозирования прочности бетона. Они даже добились некоторых ценных достижений (Ni and Wang, 2000; Lim et al., 2004; Topçu and Sarıdemir, 2008; Chou et al., 2014; Xu et al., 2015; Young et al., 2019; Xu and al. Ю, 2020). Мостафа Джалал и др. использовали адаптивную систему нейро-нечеткого вывода для создания модели прогнозирования прочности бетона на сжатие и изучили влияние содержания цемента, содержания каучука, микрокремнезема и возраста образца на прочность бетона на сжатие (Jalal et al., 2020). Они также использовали резиновый порошок и пуццолан для частичной замены заполнителя и цемента в бетонном сырье и создали три различные модели регрессии: модель линейной регрессии, модель логарифмической регрессии и модель степенной регрессии для прогнозирования прочности бетона на сжатие (Jalal et al. , 2019a; Jalal et al., 2019b). Хесам Маданил и др. пытались использовать искусственные нейронные методы, такие как адаптивная нейронная система вывода (ANFIS), технология искусственных нейронных сетей (ANN), а также линейный и нелинейный регрессионный анализ для прогнозирования прочности на сжатие цементных композитных материалов и сравнивали разницу этих методов в прогнозировании прочности цементной смеси (Madanil et al., 2020).

Однако эти методы все же имеют определенные ограничения. Традиционные алгоритмы, такие как ИНС и SVM, основаны на критерии минимизации эмпирического риска (ERM), который требует достаточного количества обучающих выборок для получения хорошего обучающего эффекта. Ограничения тестовой среды небольшой выборки, такие как плохая адаптируемость и обобщение, в определенной степени влияют на точность прогнозов (Yeh, 2006; Li et al., 2015; Xu et al., 2017; Dutta et al., 2018; Прайого, 2018).Следовательно, необходимо изучить более эффективный метод прогнозирования. Машина с экстремальным обучением (ELM) — это особый тип нейронной сети. ELM нужно только установить количество узлов скрытого уровня сети. Во время выполнения алгоритма нет необходимости настраивать входной вес сети и порог скрытого элемента. Вес и порог могут быть инициализированы случайным образом, и может быть получен соответствующий выходной вес. Необходимо только решить линейную задачу наименьших квадратов.Его решение может быть непосредственно сгенерировано обобщенной обратной матрицей из выходной матрицы скрытого слоя, и оптимальное решение является единственным. Благодаря этому особому дизайну сети ELM имеет простую структуру и мало обучающих параметров, высокую скорость обучения и отличную производительность обобщения по сравнению с другими традиционными алгоритмами, которые используют бесконечные обучающие выборки. Из-за этой «максимальной скорости обучения» ее называют машиной экстремального обучения (Huang et al., 2006; Huang et al., 2011).

В настоящее время применение ELM в основном сосредоточено на диагностике неисправностей, обнаружении дефектов и анализе звука, но редко в области прогнозирования характеристик материала (Bhat et al., 2008; Yaseen et al., 2018). Yaseen et al. предложила высокоточную модель прогнозирования прочности пенобетона на сжатие на основе экстремальной обучающей машины (ELM) и сравнила ее со сплайном множественной адаптивной регрессии (MARS), моделью дерева M5 и опорной векторной регрессией (SVR) (Yaseen et al., 2018). Jian Tang et al. сравнили несколько методов прогнозирования прочности бетона на сжатие на основе экстремальной обучающей машины (ELM). Прочность бетона на сжатие моделируется и проверяется различными методами (Tang et al., 2014).

Количество выборок данных в текущей литературе относительно невелико, и параметры модели нуждаются в дальнейшей оптимизации. Большинство подходов предназначены для прогнозирования прочности обычного бетона, в то время как каучуко-фибробетон с многомерными показателями еще не применялся.Следовательно, необходимо создать модель прогнозирования и добиться более точного и полезного прогнозирования характеристик резинового фибробетона на основе ELM. В этой статье, в сочетании с результатами ортогональных испытаний резиновой фибробетонной смеси, собраны соответствующие данные испытаний бетонной смеси. Модель прогнозирования, основанная на ELM, была создана для прогнозирования механических свойств каучукового фибробетона и сравнивалась с другими методами, такими как нейронная сеть BP. Модель отличается высокой точностью и надежностью. Это продвигает бетонное смешение к высокой эффективности, интеллектуальности и универсальности.Работа еще больше повышает уровень инноваций и применения бетонного смешения.

Лабораторный эксперимент

Сырье для каучукового фибробетона

Как многокомпонентный композитный материал, каучуковый фибробетон в основном состоит из цемента, летучей золы, крупного заполнителя, мелкого заполнителя, частиц каучука, полипропиленового волокна и добавок. Использовали цемент (обычный портландцемент P · O 42,5, производимый Conch Cement Co., Ltd.). Химический состав и показатели производительности приведены в таблицах 1 и 2.

ТАБЛИЦА 1 . Химические компоненты цемента (%).

ТАБЛИЦА 2 . Индекс производительности цемента.

Летучая зола: летучая зола класса II, свойства материала показаны в таблице 3.

ТАБЛИЦА 3 . Физико-химические показатели летучей золы.

Крупные заполнители: известковый гравий, непрерывная градация 5–25 мм, кажущаяся плотность 2,720 кг / м ³ .

Мелкий заполнитель: речной песок, модуль крупности 2,55, кажущаяся плотность 2650 кг / м ³ .

Резиновые частицы: 10 заказов (1140 кг / м ³ ), 20 заказов (1120 кг / м ³ ), 40 заказов (1130 кг / м ³ ).

Полипропиленовое волокно: одиночный пучок штапельного волокна (12 мм).

Добавка: суперпластификатор на основе поликарбоновой кислоты, степень обводненности 20%.

Схема испытаний и соотношение смеси

В соответствии с «Спецификацией расчета пропорции смеси обычного бетона» JGJ55-2011, расчет смеси эталонного бетона C40 был выполнен для определения каждого кубического метра бетона с водоцементным соотношением 0.4, песчанистость 42%, осадка 100–120 мм. Резиновый заполнитель был смешан с бетоном, чтобы заменить часть мелкого заполнителя равным объемом (степень замещения 10–30%). Полипропиленовое волокно было добавлено в качестве внешнего эталона. Для многоиндексной смешанной конструкции каучукового фибробетона необходимо исследовать влияние трех факторов: содержания каучука, содержания полипропиленового волокна и размера частиц каучука на механические свойства бетона на различных уровнях.Схема ортогонального тестирования L 9 (3 ³ ) использовалась для оптимизации пропорции смеси трех уровней каждого влияющего фактора и поиска оптимальной комбинации уровней. Уровни различных факторов показаны в Таблице 4.

ТАБЛИЦА 4 . Факторные уровни ортогонального теста.

В таблице 4 три уровня и три фактора содержания каучука, содержания полипропиленового волокна и размера частиц каучука представлены как A1, A2, A3, B1, B2, B3 и C1, C2, C3, соответственно.Был проведен комплексный комбинированный тест; общее количество групп с соотношением компонентов смеси составляет 27. Из ортогонального плана испытаний L 9 (3 ³ ) количество полученных групп с соотношением компонентов смеси составляет девять групп, как показано в группах 1–9 таблицы 5. Еще девять в работе были созданы наборы схем соотношений компонентов, такие как группы 10–18 в Таблице 5.

ТАБЛИЦА 5 . Соотношение смеси каучукового фибробетона.

Содержание и метод испытаний

В содержании испытаний рассматриваются 28-дневные испытания резинобетона на прочность на сжатие, разрывное растяжение и прочность на изгиб.В соответствии с соотношением компонентов смеси для каждой группы, приведенной в Таблице 5, образцы каучукового фибробетона были приготовлены согласно «Стандарту на методы испытаний механических свойств бетона общего назначения» GB / T 50081-2016. Для каждого соотношения смешивания 1–18 групп в Таблице 5 были подготовлены 3 группы блоков для испытаний (по 3 блока для каждой группы) для испытаний на сжатие, раздельное растяжение и прочность на изгиб. Размер испытательного блока на сжатие и раскалывание составляет 150 × 150 × 150 мм, а размер испытательного блока на изгиб составляет 100 × 100 × 400 мм.Бетон перемешивали с помощью смесителя принудительного действия. Образец для испытаний подвергали вибрации и уплотняли на шейкере, оставляли на 24 часа в комнате и наносили нумерационную метку. Затем его поместили в стандартную камеру для отверждения на 28 дней. После этого было проведено испытание бетона на прочность. Различные изготовленные тестовые блоки показаны на Рисунке 1.

РИСУНОК 1 . Тестовый блок для проверки прочности.

Результаты экспериментов и анализ

(1) Результаты испытаний

Три тестовых блока с одинаковыми условиями были взяты в группу, и среднее значение каждого теста было принято в качестве силы.28-дневная прочность на сжатие, раздельное растяжение и изгиб для каждой группы соотношений компонентов смеси показана в таблице 6, а процесс испытаний показан на рисунке 2.

(2) Ортогональный диапазон и дисперсионный анализ

ТАБЛИЦА 6 . Проверка прочности бетона, армированного резиновыми волокнами.

РИСУНОК 2 . Испытание образцов на прочность.

Результаты ортогонального теста (группа 1–9) в таблице 6 были проанализированы по диапазону и дисперсии. Результаты анализа представлены в таблице 7.В таблице 7 из анализа диапазона были рассмотрены три влияющих фактора: содержание каучука (А), содержание полипропиленового волокна (В) и размер частиц каучука (С). Содержание каучука (A) является самым большим для эффекта прочности. Размер частиц каучука (C) является вторым, а влияние содержания полипропиленового волокна (B) наименьшее. Порядок каждого влияющего фактора: содержание каучука> размер частиц каучука> содержание полипропиленового волокна. Из дисперсионного анализа для 28-дневной прочности на сжатие фактор A очень важен, в то время как два других фактора не значимы.Для 28-дневной прочности на изгиб фактор A очень значим, влияние фактора C существенно, а фактор B не значим; для 28-дневной прочности на разрыв фактор A исключительно важен, а фактор C очень важен. Первичные и вторичные факторы, на которые влияет дисперсионный анализ, согласуются с результатами анализа диапазона.

ТАБЛИЦА 7 . Результаты анализа диапазона и дисперсии.

В соответствии с указанным выше индексом характеристик бетона и результатами всестороннего анализа диапазона и отклонений, он показывает, что влияние содержания каучука A на три основных показателя 28-дневной прочности на сжатие, изгиб и растяжение является чрезвычайно значительным, и А1 — лучший.По содержанию каучука выбирает А1. Содержание волокна B оказывает существенное влияние только на степень сжатия, и лучше всего использовать B2. Однако остальные индикаторы значения не имеют. По содержанию клетчатки выбирается B2. Размер резиновых частиц C оказывает значительное влияние на 28-дневную прочность на изгиб и растяжение, и лучше всего использовать C1. Тем не менее, это также не имеет значения для других показателей. Размер частиц резины выбирает C1. Таким образом, оптимальное соотношение каучуко-фибробетона, полученное путем комплексного анализа, составляет A1B2C1.

Влияние различных факторов на характеристики резинобетона

Из ортогонального теста в таблице 7 можно увидеть, что влияющие факторы (A, B, C) разных уровней (k1, k2, k3) влияют на основные механические свойства резинобетона (прочность на сжатие, изгиб и раскалывание).

Анализ влияния на прочность на сжатие

Из таблицы 7 видно, что изменение количества резиновых частиц (A) оказывает значительное влияние на прочность на сжатие каучукового фибробетона.С увеличением количества резиновых частиц (A) прочность бетонного куба на сжатие имеет тенденцию к значительному снижению. Изменение содержания каучука в зависимости от прочности бетона на сжатие заключается в том, что частицы каучука представляют собой органический эластичный и гидрофобный материал с низкой прочностью. Он имеет низкую совместимость с цементной матрицей и имеет большую разницу в прочности. Внутри бетона имеется слабая связующая поверхность, и эффективная несущая поверхность уменьшается, что приводит к снижению прочности бетона.

Наиболее важным влиянием параметра полипропиленового волокна (B) на прочность бетона является эффект слабой границы раздела и эффект трещиностойкости. Из таблицы 7 видно, что изменение прочности бетона на сжатие и содержания волокна не является простой линейной зависимостью с увеличением содержания полипропиленового волокна. Обычно он сначала уменьшается, а затем повышается. Когда содержание полипропиленового волокна увеличивается с уровня k1 (0,6 кг / м ³ ) до уровня k2 (0,9 кг / м ³ ), прочность на сжатие снижается.На этом этапе очевиден слабый интерфейсный эффект полипропиленового волокна. Когда содержание фибры продолжает увеличиваться до уровня k3 (1,5 кг / м ³ ), прочность бетона на сжатие снова повышается. На этом этапе ведущую роль играет трещиностойкость полипропиленового волокна.

Также очевидно влияние разного размера частиц резины (C) на прочность бетона на сжатие. Из таблицы 7 видно, что прочность на сжатие бетона, смешанного с частицами каучука с размером частиц k1 (10 меш), значительно выше, чем уровень размера частиц k2 (20 меш) и уровень k3 (40 меш), когда резина объем такой же.Можно видеть, что добавление крупных резиновых частиц снижает степень ослабления прочности бетона на сжатие, в то время как удельная поверхность мелких резиновых частиц относительно велика. Чем больше поверхность слабого сцепления между цементной матрицей, тем хуже прочность бетона на сжатие.

Анализ влияния на прочность на изгиб

Из таблицы 7 видно, что увеличение количества резиновых частиц (A) оказывает значительное отрицательное влияние на прочность бетона на изгиб.Кроме того, прочность бетона на изгиб значительно снижается с уменьшением размера частиц резины (C). Величина снижения прочности становится еще более заметной, когда размер частиц резины изменяется от уровня k2 (20 меш) до уровня k3 (40 меш). С увеличением содержания полипропиленовой фибры (B) прочность бетона на изгиб показывает закон изменения, который сначала увеличивается, а затем постепенно уменьшается. Эффект трещиностойкости полипропиленового волокна является доминирующим в определенном диапазоне содержания, что увеличивает ударную вязкость и задерживает развитие трещин.Прочность бетона на изгиб увеличивается с увеличением содержания волокна. Однако по мере увеличения содержания полипропиленового волокна более слабые границы раздела в матрице бетона будут увеличиваться, а эффект слабой границы раздела фаз полипропиленовых волокон становится более заметным и постепенно приближается к эффекту трещиностойкости. Когда содержание превышает критическое значение, слабый интерфейсный эффект полипропиленового волокна играет ведущую роль. Это приводит к снижению прочности бетонной матрицы, что показывает, что по мере увеличения количества полипропиленовой фибры прочность бетона на изгиб постепенно снижается.

Анализ влияния на предел прочности при расщеплении

Из таблицы 7 видно, что влияние содержания резиновых частиц (A) и размера резиновых частиц (C) на прочность на разрыв бетона при разделении аналогично влиянию, упомянутому ранее на прочность на изгиб и сжатие. За счет увеличения содержания частиц каучука и уменьшения размера частиц резины прочность бетона на растяжение при расщеплении демонстрирует значительную тенденцию к снижению. В частности, изменение содержания резиновых частиц оказывает значительное влияние на прочность бетона на растяжение при раскалывании.Содержание полипропиленовой фибры (B) не оказывает заметного влияния на прочность бетона на разрыв. Прочность бетона на раскалывание немного снижается с увеличением содержания волокна, но общее изменение незначительно. Кроме того, можно увидеть, что для прочности бетона на разрыв при растяжении содержание частиц каучука (A) очень важно, размер частиц каучука (C) значительный, а содержание полипропиленового волокна (B) не является значительным. значительный.

Модель прогнозирования прочности на основе машины экстремального обучения

Оптимальное соотношение смеси каучукового фибробетона при ортогональном испытании было окончательно определено посредством анализа диапазона и дисперсии ортогонального испытания.Также было проанализировано влияние различных факторов на механические свойства бетона. Однако взаимосвязь между этими факторами влияния и прочностью бетона очень нелинейна. Традиционный метод определения соотношения компонентов смеси требует времени и трудозатрат, и его трудно адаптировать к требованиям использования разнообразного и дифференцированного сырья для приготовления нового бетона. Машина экстремального обучения (ELM) имеет хорошие возможности нелинейного картирования и разумную реакцию на нелинейную взаимосвязь между прочностью бетона и различными влияющими факторами.Он может быстро и точно прогнозировать прочность каучукового фибробетона. Поэтому в данной статье будет проведено ELM-моделирование, а полученная модель будет использована для прогноза прочности каучукового фибробетона.

Extreme Learning Machine Принцип и оптимизация параметров

Дан набор обучающих выборок M ( x _i , y _i ), x _i 000 ∈ 9 ⁿ , y _i ∈ R , количество нейронов скрытого слоя составляет N в однослойной нейронной сети прямого распространения, а функция активации каждого нейрона скрытого слоя составляет f .Тогда выход сети можно выразить следующим образом:

∑i = 1Nβif (wixj + bi), j∈ [1, M], (1)

, где w _i и b _i — вес и смещение нейрона i в скрытом слое соответственно; β _i — выходные веса.

Чтобы уменьшить ошибку между предсказанием и целью, можно установить следующее соотношение:

∑i = 1Nβif (wixj + bi) = yj, j∈ [1, M].(2)

Уравнение (2) можно упростить следующим образом:

, где β = ( β _1… β _N ) ^T ; Y = ( Y _1… Y _N ) ^T ; H — это выходная матрица скрытого слоя. Его можно определить следующим образом:

H = (f (w1x1 + b1) ⋯ f (wNx1 + bN) ⋮ ⋱ ⋮ f (w1xM + b1) ⋯ f (wNxM + bN)). (4)

Выходной вес β можно получить из β = H ^† Y согласно (3), где H ^† — обобщенная обратная матрица Мура-Пенроуза.

Учитывая набор обучающих выборок, функцию активации и количество нейронов скрытого слоя, конкретные шаги алгоритма ELM следующие:

(1) Матрица весов скрытого слоя wi и матрица смещения bi взяты из случайной настройки распределения вероятностей.

(2) Вычисляется выходная матрица скрытого слоя H .

(3) Матрица выходных весов β∧ вычисляется из β∧ = H ^† Y .

Функция активации скрытого слоя машины с экстремальным обучением обычно выбирает радиальную базисную функцию Гаусса.Точность прогноза модели связана с выбором гиперпараметров. Для настройки и оптимизации гиперпараметров обычно используется байесовский алгоритм оптимизации (BOA). Шаги оптимизации следующие:

(1) Определите целевую функцию: X * = argmax f ( x ).

(2) Произвольно сгенерировать n начальных точек выборки гиперпараметров. Распределение гиперпараметров подчиняется распределению Гаусса. Используя гауссовский процесс, получаем априорное распределение начальных гиперпараметров.

(3) Функция сбора данных основана на принципе максимизации ожидаемого приращения и выбора ожидаемого X, который максимизирует ожидаемую функцию.

(4) Рассчитайте фактическое целевое значение X. Если условия выполняются, выходной сигнал X является оптимальным гиперпараметром. В противном случае добавьте X и реальное значение к начальной точке выборки и повторите предыдущий шаг.

Построение модели прогнозирования

Ортогональный план эксперимента принял репрезентативную комбинацию факторных параметров для эксперимента, и результирующий набор выборок был очень репрезентативным и исчерпывающим по информации.Полный набор выборок отвечал требованиям алгоритма ELM к репрезентативности обучающих выборок, а точную модель прогнозирования можно получить с помощью небольшого количества обучающих выборок. В этом документе собраны 27 наборов данных, полученных в результате вышеупомянутого ортогонального испытания соотношения смеси каучукового фибробетона, и использованы поисковые системы, такие как Springer, Google и CNKI (Китайская национальная инфраструктура знаний), для сбора данных о резине на основе цемента в последние годы. Были получены данные испытаний соотношения бетонной смеси (всего 87 наборов данных, как показано в Таблице 8), которые содержат 114 наборов данных.Выбор переменных факторов набора данных основан на доступной информации обо всех выборках тестовых данных. В соответствии с ортогональным тестом соотношения смеси каучукового фибробетона, содержание каучука, размер резиновых частиц и содержание полипропиленового волокна являются переменными факторами, которые влияют на прочность бетона и факторы водоцементного отношения содержания цемента. Каучуковый заполнитель смешивается в том же объеме, а не как часть мелкого заполнителя, песок изменяется в зависимости от содержания каучука. Таким образом, установленный набор данных включает шесть вышеупомянутых влияющих переменных.

ТАБЛИЦА 8 . 87 групп наборов данных испытаний резинового фибробетона.

Шесть переменных набора данных были взяты в качестве входных параметров с программной платформой MATLAB, а прочность на сжатие, изгиб и растяжение бетона возрастом 28 дней была принята в качестве выходных параметров. Построена модель прогноза прочности каучукового фибробетона. Поскольку установленный набор данных получен от разных исследователей, небольшая часть выборки данных не содержит выходных переменных прочности бетона на изгиб или прочности на растяжение.Для обеспечения согласованности выборок данных в наборе данных и облегчения обучения модели на основе соответствующей литературы использовалась статистическая регрессионная зависимость между прочностью бетона на сжатие и его прочностью на растяжение или изгибом. Для выборки данных с неполными выходными переменными прочность на растяжение или изгиб может быть рассчитана на основе прочности образца на сжатие. Таким образом, были дополнены три выходных переменных. Влияющие переменные и их статистические описания показаны в таблице 9.

ТАБЛИЦА 9 . Входная и выходная переменная в наборе данных.

Чтобы улучшить характеристики эффективности и обобщения модели, сначала набор данных нормализуется, а затем около 80% исходного набора данных выбирается случайным образом в качестве набора данных для обучения и проверки (90 выборок данных) и 20% в качестве набор тестовых данных (24 образца данных). Пятикратный метод перекрестной проверки используется для обучения и проверки модели прогнозирования ELM. Набор данных для обучения и проверки, содержащий 90 выборок данных, случайным образом делится на пять частей, четыре из которых используются как обучающий набор, а один — как проверочный.Среднее значение пяти результатов проверки используется для оценки точности алгоритма (показателя производительности модели прогнозирования). Наконец, набор тестовых данных используется для оценки или проверки модели. Когда количество выборок ограничено, этот метод может эффективно избежать состояний чрезмерного и недостаточного обучения. Таким образом, можно получить модель прогнозирования с хорошей надежностью и хорошей способностью к обобщению.

Оценка производительности модели

В процессе обучения и тестирования в этой статье используются коэффициент корреляции ( R ² ), относительное стандартное отклонение (RSD) и средняя относительная ошибка (MRE) для оценки эффективности и прогнозирования. точность модели.Уравнение имеет следующий вид:

R = ∑i = 1n (xi − x¯) (yi − y¯) ∑i = 1n (xi − x¯) 2∑i = 1n (yi − y¯) 2, (5 ) RSD = 1n-1∑i = 1n (xiyi − 1) 2 × 100%, (6) MRE = 1n∑i = 1n | xiyi − 1 | × 100%, (7)

, где x _i — измеренное или экспериментальное значение прочности бетона, y _i — прогнозируемое значение или выход модели, x¯ — среднее измеренное или экспериментальное значение, y¯ — среднее прогнозируемое значение и n — количество собранных выборок данных.

Эффективные модели с хорошими возможностями прогнозирования имеют более низкие значения RMSE и MAPE и более высокие значения R.RSD составляет не более 12%, а MRE — не более 10%. Точность модели относительно идеальная.

Результаты и обсуждение

Прогнозируемое значение прочности бетона и фактическое значение прочности бетона в наборе данных показаны на рисунках 3–5. На рисунках (a), (b) и (c) показаны линии линейной регрессии методом наименьших квадратов между прогнозируемым значением на выходе и фактическим значением модели ELM для обучения, проверки и тестирования. R ² , RSD и MRE каждого уравнения линейной регрессии перечислены в таблице 10.Видно, что прогнозы обучения, проверки и тестирования модели ELM близки к реальным значениям. R ² значений каждого набора данных относительно высоки, а RSD и MRE меньше 10%. При рассмотрении нескольких влияющих параметров модель может хорошо установить нелинейную взаимосвязь между входными и выходными переменными. Он обладает хорошей надежностью для прогнозирования сложного поведения механических свойств каучукового фибробетона.

РИСУНОК 3 .Корреляция между прогнозируемой и экспериментальной прочностью на сжатие: (A) набор данных для обучения , набор данных проверки (B) и набор данных тестирования (C) ELM.

РИСУНОК 4 . Корреляция между прогнозируемой и экспериментальной прочностью на растяжение: (A) набор обучающих данных , набор данных проверки (B) и набор данных испытаний (C) ELM.

РИСУНОК 5 . Корреляция между прогнозируемой и экспериментальной прочностью на изгиб: (A) набор данных для обучения , набор данных проверки (B) и набор данных тестирования (C) ELM.

ТАБЛИЦА 10 . Результаты критериев эффективности модели ELM.

Согласно таблице 10, среднее значение комплексных показателей эффективности R ² , RSD и MRE каждого этапа модели ELM составляет 0,9644, 6,75% и 5,22% соответственно. Для проверки производительности обобщения и вычислительной эффективности ELM в этом исследовании также использовалась нейронная сеть BP (BPNN) и машина опорных векторов (SVM) для создания модели прогнозирования и был проведен сравнительный эксперимент трех алгоритмов.

Для получения наилучшей структуры модели прогноза и обеспечения ее обобщения необходимо оптимизировать гиперпараметры модели. Для определения оптимального веса модели ИНС использовались метод Левенберга – Марквардта и байесовская регуляризация. Метод 5-кратной перекрестной проверки был использован для определения оптимального количества нейронов в скрытом слое сети, чтобы избежать чрезмерной подгонки и сделать модель более обобщенной и минимальной смещения прогноза. Количество нейронов во входном слое и выходном слое определяется входными и выходными параметрами.Функция ядра — это функция Гаусса. Для оптимального параметра штрафа C SVM и параметра ядра RBF гамма он также получается путем оптимизации 5-кратного метода перекрестной проверки. Метод перекрестной проверки может эффективно избежать чрезмерного или недооценки модели.

Подробные показатели эффективности каждой модели алгоритма показаны в таблице 11. Время обучения модели игнорирует оптимизацию суперпараметров. Из таблицы 11 видно, что машина с экстремальным обучением имеет наивысшую точность прогнозирования по сравнению с нейронной сетью BP и машиной опорных векторов.Время обучения аналогично машине опорных векторов и короче, чем у нейронной сети BP. Это указывает на то, что обобщающая способность машин с экстремальным обучением больше подходит для прогнозирования прочности каучукового фибробетона. Нейронная сеть БП имеет самое продолжительное время обучения, но ее точность немного выше, чем у машины опорных векторов.

ТАБЛИЦА 11 . Сравнение критериев эффективности различных моделей машинного обучения.

Wu Xiaoping et al.использовали байесовскую оптимизацию модели прогнозирования машин с экстремальным обучением для прогнозирования прочности бетона на сжатие. Модель имеет более высокую точность и более высокую эффективность обучения модели, чем классические алгоритмы (Wu et al., 2020). Нейронная сеть БП имеет наивысшую точность прогнозов в эксперименте, но производительность вычислений — наихудшая, а время обучения — наибольшее. Время обучения машины экстремального обучения и опорных векторов аналогично, и обе они короче, чем нейронная сеть BP.Jian Tang et al. сравнили несколько методов модели прогнозирования прочности бетона на сжатие, основанных на экстремальных обучающих машинах (ELM) (Tang et al., 2014). Результаты показывают, что традиционный алгоритм ELM имеет быструю скорость моделирования и высокую точность прогноза и может использоваться для прогнозирования прочности бетона на сжатие. Таким образом, наши экспериментальные результаты в основном согласуются с упомянутой выше литературой.

Выводы

Резиновая фибробетонная смесь была разработана с использованием метода ортогональных испытаний.Данные испытаний смеси каучукового фибробетона были собраны на основе опубликованных статей за последние годы. Был получен набор данных, содержащий 114 наборов. На основе набора данных и платформы MATLAB с помощью ELM была создана модель прогнозирования прочности каучукового фибробетона. Также была проверена эффективность прогноза модели.

Выводы можно сделать следующим образом:

(1) Ортогональный план эксперимента использует репрезентативную комбинацию факторных параметров для эксперимента, и полученный набор выборок является очень репрезентативным и полным по своей информации.Метод ортогональных испытаний был использован для расчета соотношения смеси каучукового фибробетона и его 28-дневного испытания на прочность для получения полной выборки данных. Полный набор выборок соответствует требованиям алгоритма ELM для представления обучающих выборок, а точная модель прогнозирования может быть получена с помощью небольшого количества обучающих выборок.

(2) Существует очень нелинейная зависимость между прочностью каучукового фибробетона и его влияющими факторами, с которой сложно справиться с использованием традиционных методов регрессии.В ортогональном эксперименте есть шесть влияющих факторов; содержание каучука, размер частиц каучука и содержание полипропиленового волокна используются в качестве исходных данных; и 28-дневное сжатие бетона, растяжение при раскалывании и прочность на изгиб используются в качестве выходных данных. Одна модель прогнозирования прочности была создана на основе ELM. Результаты экспериментов показывают, что модель обладает сильной способностью к нелинейному картированию и высокой точностью прогнозов. Его можно использовать как эффективный метод для прогнозирования прочности каучукового фибробетона.

(3) Поскольку на точность обобщения модели ELM сильно влияют гиперпараметры, необходимо дальнейшее исследование метода оптимизации суперпараметров и сокращения времени оптимизации. Также сложно провести большое количество тестов на соотношение смеси в лаборатории. Доступные в настоящее время образцы данных испытаний отношения смеси для полного каучукового фибробетона ограничены. Хотя ELM имеет выдающиеся преимущества перед другими методами моделирования малых выборок, точность прогнозирования этого метода по-прежнему зависит от количества и качества обучающих выборок.Следовательно, необходимо постоянно пополнять обучающие выборки для дальнейшего повышения надежности модели прогнозирования в будущих практических приложениях.

Заявление о доступности данных

Исходные материалы, представленные в исследовании, включены в статью / дополнительные материалы; дальнейшие запросы можно направить автору-корреспонденту.

Вклад авторов

JZ (1-й автор) разработал эксперименты, проанализировал данные и написал статью.JX проанализировал данные и руководил проектом. CL проводил эксперименты и собирал данные. JZ (4-й автор) проводил эксперименты и собирал данные.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Это исследование финансировалось Открытым исследовательским фондом ключевой лаборатории гидротехники и водного транспорта Министерства образования (грант №SLK2017A02), Открытый исследовательский фонд Государственной ключевой лаборатории моделирования и регулирования водного цикла в речном бассейне (грант № IWHR-SKL-KF201810) и Открытый исследовательский фонд лаборатории фундаментальных наук по радиоактивной геологии и геологоразведочных технологий (грант № .RGET1502). Авторы хотели бы поблагодарить заместителя редактора Бахмана Гиасси и двух рецензентов за их конструктивные комментарии по улучшению ранней версии этой статьи.

Ссылки

Аслани Ф. и Гедеон Р.(2019). Экспериментальное исследование свойств самоуплотняющегося прорезиненного бетона с полипропиленовыми и стальными волокнами. Struct. Concr. 20, 267–281. doi: 10.1002 / suco.201800182

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Atahan, A. O., and Yücel, A. Ö. (2012). Резиновая крошка в бетоне: статическая и динамическая оценка. Построй. Строить. Mater 36, 617–622. doi: 10.1016 / j.conbuildmat.2012.04.068

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бай, К., Ма, Ф. Х., Лю, С. X., и Ван, Дж. М. (2018). Приготовление резинобетона, армированного стальной фиброй, и его испытательный анализ на морозостойкость. Неметалл. Мины. 41 (2), 35–37. doi: 10.16339 / j.cnki.jsjsyzdh.202001028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бхат А.У., Мерчант С.С. и Бхагват С.С. (2008). Прогнозирование точек плавления органических соединений с помощью экстремальных обучающих машин. Ind. Eng. Chem. Res. 47 (3), 920–925. DOI: 10.1021 / ie0704647

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Браво, М., и де Брито, Дж. (2012). Бетон, изготовленный из использованного заполнителя шин: характеристики, связанные с долговечностью. J. Clean. Prod. 25, 42–50. doi: 10.1016 / j.jclepro.2011.11.066

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, A. J., Chen, M., Wang, D. F., and Hu, F. Q. (2014). Исследование основных свойств рециклированного бетона из полипропиленового каучука. Бетон 9, 57–60. DOI: 10.3969 / j.issn.1002-3550.2014.09.014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чоу, Дж. С., Цай, К. Ф., Фам, А. Д. и Лу, Ю. Х. (2014). Машинное обучение в моделировании прочности бетона: анализ данных в разных странах. Построй. Строить. Mater 73, 771–780. doi: 10.1016 / j.conbuildmat.2014.09.054

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Датта, С., Самуи, П., и Ким, Д. (2018). Сравнение методов машинного обучения для прогнозирования прочности бетона на сжатие. Вычисл. Concr. 21 (4), 463–470. doi: 10.12989 / cac.2018.21.4.463

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Fang, Y., Zhan, M., and Wang, Y. (2001). Состояние утилизации резиновых отходов. Mater. Des. 22 (2), 123–128. doi: 10.1016 / S0261-3069 (00) 00052-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gao, W. (2018). Факторы влияния и модель прогнозирования глубокого обучения прочности на сжатие вторичного бетона. Бетон 11, 58–61.doi: 10.3969 / j.issn.1002-3550.2018.11.015.70

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hossain, F. Z., Shahjalal, M., Islam, K., Tiznobaik, M., and Alam, S. (2019). Механические свойства бетона из переработанного заполнителя, содержащего резиновую крошку и полипропиленовую фибру. Построй. Строить. Матер. 225, 983–996. doi: 10.1016 / j.conbuildmat.2019.07.245

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуан Г. Б., Чжу К. Ю. и Сью К. К. (2006). Машина с экстремальным обучением: теория и приложения. Нейрокомпьютинг 70 (1-3), 489–501. doi: 10.1016 / j.neucom.2005.12.126

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуанг, Г., Чжоу, Х., Дин, X., и Чжан, Р. (2011). Экстремальная обучающая машина для регрессии и мультиклассовой классификации. IEEE Trans. Syst. Человек Киберн. Часть B (Кибернетика) 42 (2), 513–529. doi: 10.1109 / TSMCB.2011.2168604

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуанг, Дж. Т. (2017). Исследование пропорции смеси и материального соотношения пластикового стального фибробетона и каучукового бетона, используемого на дорогах. J. Taiyuan Univ. Technol. 48 (6), 978–983. doi: 10.19540 / j.cnki.cjcmm.201

.501

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джалал, М., Арабали, П., Грасли, З., и Буллард, Дж. У. (2019a). Применение адаптивной системы нейро-нечеткого вывода для прогнозирования прочности прорезиненного бетона, содержащего микрокремнезем и цеолит. J. Mater. Des. Прил. 237,

. doi: 10.1177 / 14644207198

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джалал, М., Наси, Н., Хамид, Дж. (2019b). Отходы резины для шин и пуццоланы в бетоне: компромисс между более чистым производством и механическими свойствами в более экологичном бетоне. J. Clean. Prod. 238, 117882. doi: 10.1016 / j.jclepro.2019.117882

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джалал, М., Поура, А., Захари, Г., и Джеффри, В. Б. (2020). Применение адаптивной системы нейро-нечеткого вывода для прогнозирования прочности прорезиненного бетона, содержащего микрокремнезем и цеолит. Proc. Inst. Мех. Англ. 234 (3), 438–451. doi: 10.1177 / 14644207198

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, К., Ху, К., Лю, Г., и Сюэ, В. (2015). Прогнозирование потребления электроэнергии зданием с использованием оптимизированных искусственных нейронных сетей и анализа главных компонентов. Energy Build 108, 106–113. doi: 10.1016 / j.enbuild.2015.09.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, R., Xie, L., Wang, W. Y., Liaw, P. K., and Zhang, Y.(2020). Высокопроизводительные расчеты для высокоэнтропийных сплавов: краткий обзор. Фронт. Mater 7, 290. doi: 10.3389 / fmats.2020.00290

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, X.H. (2016). Исследование механических свойств и долговечности фибробетона. Сборка. Sci. 32 (7), 118–122. doi: 10.13614 / j.cnki.11-962 / tu.2016.07.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лим, К. Х., Юн, Ю. С. и Ким, Дж. Х. (2004). Генетический алгоритм дозирования смеси высокопроизводительного бетона. Cem. Concr. Res. 34 (3), 409–420. doi: 10.1016 / j.cemconres.2003.08.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мадани, Х., Кушафар, М., и Эмади, М. (2020). Прогнозирование прочности на сжатие цементных смесей, содержащих нанокремнезем, с использованием адаптивной системы нейро-нечеткого вывода и моделей искусственных нейронных сетей. Struct. Des. Констр. 25 (3), 04020021. doi: 10.1061 / (ASCE) SC.1943-5576.0000499

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мо, Дж., Zeng, L., Liu, Y., Ma, L., Liu, C., et al. (2020). Механические свойства и демпфирующая способность бетона, армированного полипропиленовым волокном, модифицированного резиновым порошком. Построй. Строить. Mater 242, 118111. doi: 10.1016 / j.conbuildmat.2020.118111

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ни, Х. Г., и Ван, Дж. З. (2000). Прогнозирование прочности бетона на сжатие с помощью нейронных сетей. Cem. Concr. Res. 30 (8), 1245–1250. doi: 10.1016 / S0008-8846 (00) 00345-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Прайого, Д.(2018). Система машинного обучения на основе метаэвристики для прогнозирования прочности на сжатие на основе свойств бетонной смеси и результатов испытаний на прочность в раннем возрасте. Civ. Англ. Размер. 20 (1), 21–29. doi: 10.9744 / ced.20.1.21-29

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Реда Таха, М. М., Эль Диб, А. С., Абд Эль Вахаб, М., и Абдель Хамид, М. (2008). Механические исследования, исследования разрушения и микроструктуры резинобетона. J. Mater. Civ. Англ. 20 (10), 640–649.doi: 10.1061 / (ASCE) 0899-1561.20082010640

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ричардсон, А., Ковентри, К., Эдмондсон, В., и Диас, Э. (2016). Резиновая крошка, используемая в бетоне для защиты от замерзания-оттаивания (оптимальный размер частиц). J. Clean. Prod. 112, 599–606. doi: 10.1016 / j.jclepro.2015.08.028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ричардсон, А. Э., Ковентри, К. А., и Уорд, Г. (2012). Защита бетона от замерзания / оттаивания с оптимальным содержанием резиновой крошки. J. Clean. Prod. 23 (1), 96–103. doi: 10.1016 / j.jclepro.2011.10.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Скрипкиунас, Г., Гринис, А., Мишкинис, К. (2009). Демпфирующие свойства бетона с добавками резиновых отходов. Mater. Sci. 15 (3), 266–272. doi: 10.1177 / 1045389X15586452

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тан, Дж., Дун, Ю., и Чжао, Л. (2014). Сравнение нескольких алгоритмов машин с экстремальным обучением для моделирования прочности бетона на сжатие. заявл. Мех. Mater 548–549, 1735–1738. DOI: 10.4028 / www.scientific.net / AMM.548-549.1735

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Topçu, İ. Б. и Демир А. (2007). Прочность прорезиненного раствора и бетона. J. Mater. Civ. Англ. 19 (2), 173–178. doi: 10.1061 / (ASCE) 0899-1561.2007192173

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Topçu, İ. Б. и Саридемир М. (2008). Прогнозирование свойств прорезиненного бетона с помощью искусственной нейронной сети и нечеткой логики. Констр. Строить. Mater 22 (4), 532–540. doi: 10.1016 / j.conbuildmat.2006.11.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wang, J., Dai, Q., Ruizhe, S., and Guo, S. (2019). Механические, долговечные и микроструктурные свойства макробетона, армированного волокнами полипропилена (ПП) и резины. J. Clean. Prod. 234, 1351–1364. doi: 10.1016 / j.jclepro.2019.06.272

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, C. T., Chang, H. T., Wu, C.Y., Chen, S. W. и др. (2019). Машинное обучение рекомендует новый доступный по цене сплав Ti с костным модулем. Mater. Сегодня . 54, 697. doi: 10.1016 / j.mattod.2019.08.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, X., Li, Y., Zhang, Y., Ruan, Y., and Liu, Z. (2020). Прогноз прочности бетона на сжатие на основе BOA-ELM. Вычисл. Technol. Автомат. 39 (1), 140–144. doi: 10.16339 / j.cnki.jsjsyzdh.202001028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xu, J., Рен, К., и Шен, З. (2015). Прогноз прочности бетонной радиационной защиты на основе LS-SVM. Ann. Nucl. Энергия 85, 296–300. doi: 10.1016 / j.anucene.2015.05.030

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xu, J., Ren, Q., and Shen, Z. (2017). Анализ чувствительности влияющих факторов устойчивости откосов на основе LS-SVM. Geomech. Англ. 13 (3), 447–458. doi: 10.12989 / gae.2017.13.3.447

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xu, J., и Ю., X. (2020). Обнаружение дефектов конструкции бетона с помощью ударного эха на основе глубоких сетей. J. Test. Eval. 49 (1), 801. doi: 10.1520 / jte201

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сюэ, Г., Ву, К. Ф. и Ху, X. Л. (2016). Экспериментальное исследование взаимосвязи напряжений в пластиковом фибробетоне, армированном резиной. Бык. Подбородок. Ceram. Soc. 35 (11), 3796–3802. doi: 10.16552 / j.cnki.issn1001-1625.2016.11.052

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ясин, З.M., Deo, R.C., Hilal, A., Abd, A.M., Bueno, L.C., Salcedo-Sanz, S., et al. (2018). Прогнозирование прочности на сжатие легкого пенобетона с использованием модели машин с экстремальным обучением. Adv. Англ. Софтв. 115, 112–125. doi: 10.1016 / j.advengsoft.2017.09.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yeh, I.C. (2006). Анализ прочности бетона с использованием дизайна экспериментов и нейронных сетей. J. Mater. Civ. Англ. 18 (4), 597–604. DOI: 10.1061 / (ASCE) 0899-1561.2006184597

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг, Б. А., Холл, А., Пилон, Л., Гупта, П., и Сант, Г. (2019). Можно ли оценить прочность бетона на сжатие, зная пропорции смеси ?: новые идеи статистического анализа и методов машинного обучения. Cem. Concr. Res. 115, 379–388. doi: 10.1016 / j.cemconres.2018.09.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zheng, L., Huo, X. S., and Yuan, Y. (2008). Экспериментальное исследование динамических свойств прорезиненного бетона. Построй. Строить. Mater 22 (5), 939–947. doi: 10.1016 / j.conbuildmat.2007.03.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Прочность эпоксидной смолы Предел прочности при сжатии и изгибе

Прочность на сжатие, растяжение, изгиб и прочность сцепления
Эпоксидная смола

---

Что означают значения прочности эпоксидной смолы?

Есть 4 основных сильных стороны, которые очень важны для большинства гражданских и
Применение эпоксидной смолы в машиностроении: прочность на сжатие, прочность на разрыв, прочность на изгиб и прочность сцепления.Методы испытаний, используемые для определения удельной прочности эпоксидной смолы, выполняются
Метод тестирования ASTM указан в техническом паспорте эпоксидных смол. Мастер-тест
Стандарт для эпоксидной смолы — ASTM C881. Норм Ламберт, автор этой страницы
член с правом голоса Технического подкомитета ASTM
C09.25, который устанавливает
Стандарт ASTM C881.

Прочность эпоксидной смолы на сжатие

Эта сила — это способность материала выдерживать вес. Сжатие
Испытания на прочность проводятся путем нажатия на обе стороны цилиндра эпоксидной смолы (или
бетон и т. д.) сверху и снизу цилиндра. Типичные цифры большинство
неэластичные эпоксидные смолы начинаются с давления чуть ниже 10000 фунтов на квадратный дюйм (фунтов на квадратный дюйм)
и прокладывают себе путь от этого. Чтобы представить это в перспективе, как правило, качество
бетон имеет прочность на сжатие около 3000 фунтов на квадратный дюйм. Бетон очень высокого класса
может иметь прочность на сжатие около 5000 фунтов на квадратный дюйм, но бетон при таком высоком давлении
сила не характерна. Большая часть бетона составляет 3000 фунтов на квадратный дюйм плюс-минус.

Некоторые думают, что чем выше предел прочности на разрыв, тем «лучше» материал.Это не обязательно так. Поскольку некоторые эпоксидные смолы достигают очень высокой прочности на сжатие, они могут стать
хрупкий. Если продукт хрупкий, он все равно может легко сломаться. Это потому, что прочность на изгиб была
скомпрометированы ради получения более высокого числа прочности на сжатие. Подробнее об этом в разделе «Растяжение»
Сила ниже.

Epoxy.com Продукты разработаны таким образом, чтобы уравновесить все преимущества, необходимые для конкретного применения. Например, если вы устанавливаете эпоксидную смолу.com Продукт поверх бетона, эпоксидная смола не требует сжатия
прочность более чем в пару раз больше, чем у бетона. Это дает вам кайф
запас прочности, так что при высокой сжимающей нагрузке бетон разрушится раньше, чем эпоксидная смола. Как только бетон разрушится, эпоксидная смола уже готова к работе.

Интересно, что в реальном мире материалы на самом деле не разрушаются при сжатии, они обычно сначала ломаются на стороне, противоположной стороне нагрузки, что означает, что они фактически не выдерживают напряжения.

Предел прочности эпоксидной смолы

Растяжение эпоксидной смолы — это в основном нагрузка, направленная прямо противоположно прочности на сжатие. Как вы помните, испытания прочности на сжатие проводятся путем толкания с обеих сторон цилиндра из эпоксидной смолы или другого материала. Растяжимый
Прочность проверяется путем вытягивания за верхнюю и нижнюю части цилиндров.

Материалы не ломаются при сжатии, они ломаются при растяжении. Докажите это себе. Возьмите зубочистку или какой-нибудь материал, который можно сгибать в руках, пока он не сломается.Он не ломается с той стороны, на которую вы нажимаете (
сжимающая сторона) в первую очередь. Он тормозит на той стороне, которую вы толкаете первой. Сторона, которая находится в напряжении
это та сторона, на которую вы стремитесь.
Это делает прочность на разрыв наиболее важным фактором, который следует учитывать при
сравнение материалов.

В случае бетона прочность на сжатие обычно проверяется при
около 10% прочности на сжатие. Так что бетон с 3000 фунтов.
прочность на сжатие обычно составляет всего около 300 фунтов.прочности на разрыв.
Для сравнения, эпоксидная смола Epoxy.com имеет гораздо более высокий предел прочности на разрыв по сравнению с
прочность на сжатие. Для сравнения Epoxy.com Продукт № 10
Эпоксидный раствор имеет прочность на сжатие 10 000 фунтов на квадратный дюйм (примерно в 3 раза больше, чем у
стандартный бетон), но эпоксидный раствор Продукт № 10 имеет предел прочности на разрыв
3500 фунтов на квадратный дюйм (как минимум в 10 раз прочнее, чем бетон). Итак, поскольку материалы
сначала разорвать напряжение Epoxy.com Продукт № 10 Эпоксидный раствор и большинство Epoxy.com
Товаров в 10 раз больше
чем стандартный бетон.

Прочность на изгиб

Прочность на изгиб измеряется путем поддержки бруска из эпоксидной смолы или другого материала на обоих концах и последующего приложения нагрузки к середине. Прочность на сжатие и прочность на разрыв измеряются по-разному, но в эпоксидной смоле они действительно говорят об одном и том же. Эти два теста измеряют способность эпоксидной смолы сопротивляться разрыву.
Этот тест очень похож на то, что вы делаете, когда сгибаете зубочистку в своем
руки, как мы обсуждали ранее

Прочность сцепления

Прочность сцепления — это показатель того, насколько хорошо эпоксидная смола сцепляется с
субстрат.Смолы Epoxy.com предназначены для обеспечения прочности сцепления с
бетон, который превышает предел прочности бетона на разрыв. Если
прочность сцепления эпоксидного или эпоксидного материала больше, чем
предел прочности бетона на разрыв, чем если будет отказ, то это будет отказ
о пределах прочности бетона, а не эпоксидной смолы. Эпоксидная связка
прочность обычно измеряется согласно ASTM D-882. Прочность сцепления с бетоном
измеряется в соответствии с методом испытаний Американского института бетона «Адгезия к
Бетонный комитет ACI 403 «.

Ссылка: Ссылки, использованные на этой странице

Руководство ACI по использованию
Эпоксидные компаунды с бетоном: «Адгезия к
Комитет ACI по бетону 403 «
ASTM C109 / C109M
— Стандартный метод испытаний бетона на сжатие
ASTM C881 / C881M —
Стандартные технические условия для систем склеивания на основе эпоксидной смолы для бетона
Метод испытаний C882
для прочности связи эпоксидно-смолистых систем методом испытания на наклонный сдвиг
D638
для свойств при растяжении
D695 Метод испытаний
на сжатие

Плюсов и минусов владения бетонным обеденным столом

Бетон используется в качестве мебели относительно недавно.Всего несколько десятилетий назад бетонная мебель как концепция вызывала бы смех. Но если вы посмотрите на современные дома в наши дни, то совсем не удивительно, если бы в домах появился новый стильный обеденный стол из бетона. В целом универсальность бетона как строительного материала неоспорима. Бетон использовался еще 4000 лет назад в более древних цивилизациях, таких как Рим и даже Месопотамские империи. Таким образом, его жизнеспособность как строительного материала проверена временем и совершенствовалась тысячелетиями.

Однако его использование в более сложных деталях, таких как предметы интерьера и мебель, является довольно новым. Его инновации в этих аспектах космического дизайна начались в начале 1900-х годов. Что интересно, Томас Эдисон известен в основном своими разработками современной лампочки, но у него было множество других революционных инноваций, в том числе бетонная мебель. Он основал Edison Portland Cement Company, которая будет использовать различные технологии добычи и измельчения руды для создания цементных смесей, подходящих для использования в домостроении и кирпичных блоках.Примечательной мебелью, которую Эдисон сделал из бетона, был бетонный шкаф для фонографа, а также другие предложения по бетонной мебели и музыкальным инструментам.

Различные области применения и абсолютная универсальность бетона привели к тому, что материалу можно найти множество необычных вариантов. Бетон можно использовать в мебели, да, но также для скульптур и других художественных материалов. Столетия совершенствования и развития привели к появлению различных эффективных методологий формования и схватывания бетона.Чтобы действительно понять характеристики материала, давайте кратко рассмотрим основы бетона.

Бетон обычно состоит из двух основных частей: цемента и заполнителя. Цемент, который функционирует как основное связующее или «паста» бетона, имеет консистенцию, стабильность и структурную целостность, которая определяется количеством воды, смешанной с ним. Основная наука, лежащая в основе этого, заключается в том, что цементное тесто имеет очень специфическую химическую реакцию с водой, которая заставляет его кристаллизоваться и затвердевать.Что касается водоцементного отношения, то чем меньше количество воды по отношению к цементу, тем цемент тверже. С другой стороны, следует добавить достаточно воды, чтобы цемент был пластичным и достаточно вязким, чтобы плавно стекать.

Заполнитель, который квалифицируется как мелкий или крупный, добавляется для увеличения прочности и жесткости бетона. Они сделаны из очищенных частиц камня одинакового размера. Более крупные заполнители могут быть изготовлены из кусков гравия диаметром до 1-1 / 2 дюйма, а более мелкие заполнители обычно состоят из более мелких частиц песка, обычно диаметром менее дюйма.

Третий необязательный компонент — это различные добавки, которые можно добавлять в бетонный раствор. Эти добавки могут выполнять различные функции, например изменять необходимое время схватывания бетона, увеличивать его прочность и даже изменять его внешний вид и цвет.

Комбинация этих различных компонентов определяет, насколько легко обрабатывается бетон. Эти знания важны для создания интересных и структурно прочных форм для различной бетонной мебели.

Бетонные столешницы изготавливаются вручную, тщательно и точно, так что можно избежать различных дефектов и несовершенств.В качестве материала для столешниц бетон может быть как эстетичным, так и функциональным и чистым; это делает его подходящим для любого типа кухни: большой или маленькой, формальной или неформальной. Конструкции и макеты бетонных столешниц также бесконечны из-за очень универсальной и пластичной природы бетона.

Бетонные столешницы также можно использовать не только на жилых кухнях, но и в коммерческих ресторанах и офисных помещениях.

Обладая жизнеспособностью в качестве сверхпрочной кухонной столешницы, бетон также может эффективно использоваться в качестве поверхностей для обеденных столов.Разница между столешницами и столами заключается в том, что стол является подвижным, в отличие от фиксированных столешниц. Таким образом, при выборе набора для обеденного стола из бетона следует учесть определенные соображения.

В целом, использование бетона в качестве жизнеспособной обрабатываемой поверхности — будь то бетонные столешницы или бетонные обеденные столы — сегодня является довольно обычным явлением в индустрии дизайна. В грубости и честности бетона как дизайнерского материала есть что-то, что нравится как дизайнерам, так и домовладельцам.

Как упоминалось ранее, при рассмотрении вопроса о покупке и использовании бетонной мебели и обеденных столов необходимо принимать во внимание определенные меры предосторожности. Вот несколько правил, которые можно и чего нельзя делать при работе с бетонной мебелью.

1) Не торопитесь

При переходе от обычной деревянной или мягкой мебели к бетонной мебели и обеденным столам не стоит сразу выкладываться на полную. Бетон, несмотря на его удивительно популярный вид и эстетику, по-прежнему не понравится каждому домовладельцу.Чтобы почувствовать, как вы находите бетонную мебель, начните с небольших бетонных предметов, таких как декоры столешниц, небольшие пресс-папье и даже осветительные приборы.

2) Не ждите кривых

Хотя технология формования бетона прошла долгий путь, бесспорным фактом является то, что создание криволинейных объемов и форм из бетона далеко не так просто, как создание блочных обтекаемых форм. Вы часто встретите бетонную мебель и бетонные обеденные столы с очень гладкими линиями и прямыми краями.Так что, если вы привыкли к эргономичной, удобной, пышной мебели, не ожидайте того же ощущения от бетонной мебели.

3) Используйте их как акценты

Когда вы почувствуете, как использовать бетонную мебель и увидите, что вам нравится ее внешний вид, попробуйте поэкспериментировать и проявить творческий подход к ее использованию. Бетонная мебель, по своей природе, является центром внимания и ярче всего, когда используется в качестве смелых акцентных элементов. Выбирая бетонную мебель и обеденные столы, находите поразительные формы, необычное использование и авантюрный стиль.

4) Не ждите совершенства

Бетон хорошо известен и любим за его необработанный вид и текстуру. Таким образом, если вы поклонник чистых, стерильных на вид поверхностей, вам не стоит ожидать, что вам понравится внешний вид бетона. Конечно, есть способы придать бетону внешний вид и сделать его более «идеальным», вам будет лучше с другими материалами, если вы хотите получить именно такой вид. Привлекательность бетона заключается в его разнообразной и почти случайной эстетике.

5) Не перепутайте

Контраст и дополнительные текстуры отлично подходят для бетонной мебели.Обеденные столы из бетона с его почти грубым и необработанным видом отлично смотрятся рядом с более теплой, гладкой текстурой дерева или более мягкими пастельными цветами. Поэкспериментируйте с контрастом и посмотрите, как действительно сделать вашу бетонную мебель улучшающей внешний вид ваших комнат.

Бетонные обеденные столы бывают разных форм и размеров. Было бы невозможно перечислить все варианты в одном списке, но чтобы дать вам общее представление о том, насколько универсальным может быть бетон, вот несколько интересных примеров бетонных обеденных столов.

Этот пример просто показывает, насколько эффектно дополняющие и контрастирующие текстуры смотрятся вместе. Обеденный стол из бетона и дерева был изготовлен из бетона, который заливался и отливался вместе с восстановленными деревянными плитами. Текстура и текстура бревна идеально сочетаются с гладкой серой поверхностью бетона.

Выбирая обеденные столы из бетона, вы захотите сделать их более современными и минималистичными. Этот простой, но эффектный обеденный стол имеет прочную бетонную столешницу, поддерживаемую замысловатым каркасом из массива дерева внизу.

Для бетонных обеденных столов никогда не стоит изготавливать слишком большие монолитные детали. Возникнет ряд проблем с транспортировкой и установкой. В этом конкретном примере производители создали две отдельные половинки и соединили их вместе с помощью шва и центральной детали в середине стола.

Когда речь идет о бетоне, можно также выбрать более округлые формы. Круглый обеденный стол из бетона, такой как этот, хорошо подойдет в модной обстановке ресторана.Вы даже можете включить камин в центре; бетон — достаточно прочный материал, чтобы отводить от него тепло. Круглый обеденный стол с бетонной столешницей также всегда станет красивым акцентом в любой комнате.

Бетонные обеденные столы, поскольку они сделаны из бетона, также могут использоваться на открытом воздухе, о чем вам не о чем беспокоиться. В отличие от деревянных столешниц бетон не разлагается и не гниет в экстремальных погодных условиях. Этот уличный набор для обеденного стола из бетона отлично подходит для уличной бетонной мебели.

Бетон обладает уникальной способностью быть невероятно универсальным и гибким как материал, а также невероятно прочным, долговечным и устойчивым к атмосферным воздействиям. В качестве строительного материала, который в основном используется для наружных работ на фасадах зданий как стен и крыш, а также в качестве поверхностей наружных полов, его способность противостоять любым погодным условиям не вызывает сомнений. Это особенно полезно в четырехсезонном климате, когда резкие перепады температуры проявляются в виде очень жаркого лета и абсолютно холодной снежной зимы.Обеденный стол на открытом воздухе с бетонной столешницей идеально подходит для такого климата.

В этой связи определенно не будет преувеличением сказать, что бетонную мебель можно использовать где угодно — будь то в помещении или на улице. Однако есть несколько ключевых отличий при рассмотрении вопроса об использовании бетонной мебели и обеденных столов в помещении или на открытом воздухе.

Во-первых, обработка поверхности. На открытом воздухе (и в некоторых помещениях, например, на кухне) необходимо обработать поверхность, чтобы вода не просачивалась в бетон.Если глянцевая обработка поверхности не ваша вещь, вы всегда можете выбрать бетонную мебель с добавлением гидрофобных добавок в ее смесь.

Во-вторых, нужно учитывать качество. Как правило, качественная, хорошо сделанная мебель будет использоваться в помещении, где ее качество можно оценить по достоинству, но не изнашиваться в суровых условиях окружающей среды. Вопрос в том, какая мебель из бетона обладает эстетикой, которую стоит сохранить внутри.

В-третьих, нельзя забывать о его предполагаемом использовании.С самого начала большинство поставщиков и производителей включают какое-то описание или примечание о предполагаемом использовании мебели. Просто взгляните на это и посмотрите, подходит ли он для использования на улице или в помещении.

По большей части домовладельцы предпочитают размещать свои бетонные обеденные столы в помещении в качестве акцентов. С такой привлекательной вещью, как бетонный обеденный стол, мы не можем их винить. Итак, если вы относитесь к числу таких домовладельцев, вот некоторые дизайнерские соображения и полезные советы по использованию бетонных обеденных столов во внутренних помещениях.

1) Считаем цены . Не зацикливайтесь на том, как выглядит ценник на обеденные столы из бетона. Бетон по самой своей природе является очень экономичным материалом. Поэтому, когда вы пытаетесь выбрать между двумя бетонными обеденными столами и цена является основным отличием, выбирайте более дешевый. В качестве особой разницы не будет.

2) Остерегайтесь царапин . Особенно во внутренних помещениях с интенсивным движением будет более чем достаточно возможностей для случайных царапин и царапин.Бетон в целом довольно прочен и неплохо выдерживает большие сжимающие силы, но не очень хорошо противостоит сосредоточенным резким силам. Так что либо держите свои острые предметы подальше от бетона, либо найдите бетонные обеденные столы, которые специально разработаны, чтобы выдерживать такие виды ударов.

3) Воспользуйтесь его текстурой . Бетон славится своей грубой сырой текстурой. Фактически, эта характеристика является одним из его главных преимуществ. Поэтому убедитесь, что остальная часть комнаты соответствует этому типу эстетики.Темы дизайна интерьера, которые опираются на современный индустриальный стиль середины века, идеально подходят для бетонных обеденных столов.

4) Используйте их как акцент. Бетонная мебель и бетонные обеденные столы особенно привлекают внимание. Таким образом, вы захотите использовать их в качестве основного торгового аргумента в своей столовой. Будьте осторожны, чтобы не добавить слишком много смелых заявлений в одной комнате; вы рискуете сделать комнату душной или загроможденной. Таким образом, рекомендуется ставить бетонные обеденные столы в комнатах с более приглушенной мебелью и декором.

Когда вы решили, что вам нужен обеденный стол из бетона в своем доме, и вы определились с тем, какой стиль вам нужен, следующим шагом будет поиск места для покупки, подходящего для вашего дизайнерского видения. Покупка мебели может быть для некоторых людей немного мучительной, поэтому давайте немного облегчим это бремя, рассмотрев некоторые соображения при покупке бетонных обеденных столов.

1.) Рассмотрите возможность выхода в Интернет. Хотя всегда приятно увидеть свою мебель, прежде чем вы решите ее купить, покупка в местных мебельных магазинах может только помочь вам.Выход в Интернет дает вам свободу выбора из бесконечно большого разнообразия бетонных обеденных столов и может дать вам возможность действительно найти тот предмет мебели, который идеально подойдет вам. Если вы действительно хотите персонализировать, вы даже можете пойти по пути DIY для бетонного обеденного стола.

2.) Выберите наиболее удобный. Когда дело доходит до обслуживания клиентов, легкость доступа обычно дает вам представление о том, насколько хорошо управляется мебельный магазин. Чем легче будет доступ к покупке, тем больше шансов, что в магазине будет хорошее управление и товары хорошего качества.Это еще один хороший момент для покупок в Интернете, поскольку вы можете просматривать их, не выходя из дома.

3.) Сравните, сравните, сравните. Не соглашайтесь только на первый увиденный бетонный обеденный стол. Прежде чем выбирать понравившуюся вещь, просмотрите множество вариантов. Учитывайте цену, качество, внешний вид и функциональность.

4.) Следите за политикой возврата. Бетонные обеденные столы могут быть немного более хрупкими, чем другие типы обеденных столов, поэтому на всякий случай всегда полезно покупать у поставщика, который предлагает разумные условия гарантии и отличную политику возврата.

5.) Ознакомьтесь с отзывами. Нет ничего лучше, чем говорить о качестве продукта, чем отзывы реальных пользователей. Поищите в Интернете обзорные сообщения о конкретных таблицах, за которыми вы приглядываете, чтобы увидеть, есть ли какие-то детали или будущие проблемы, которые вы могли упустить.

Когда вы купили и установили бетонную поверхность, работа еще не закончена. Как и в случае с любой качественной мебелью и предметом интерьера, требуется регулярное обслуживание. Конечно, бетон, возможно, не так нужен, как некоторые деревянные материалы или металлы с ржавчиной, но ему все равно нужна любовь и забота, чтобы прослужить как можно дольше.

Бетон, каким бы прочным он ни был, по-прежнему остается пористым (и, следовательно, подверженным воздействию влаги) материалом. Это может привести к появлению пятен и других изменений цвета. Поэтому первое, в чем вам нужно убедиться при уходе за бетонными поверхностями, — это проверить, не была ли уже нанесена водостойкая отделка поверхности. Для большинства покупных поверхностей обычно уже есть такая отделка, но всегда полезно перепроверить.

Еще одна вещь, которую следует учитывать, — это типы действий, которые вы выполняете на бетонных поверхностях.Избегайте резких ударов по поверхности, так как некоторые из них, если они будут достаточно сильными, оставят на бетоне вмятины и трещины. Также старайтесь избегать чрезмерного нагрева, например, горячих кастрюль и сковородок, поскольку это может вызвать обесцвечивание, если не на бетоне, то, возможно, на его верхней поверхности.

Излишне говорить, что кислотные или летучие химические вещества (например, в некоторых чистящих средствах) не должны попадать в бетон. В любом случае это верно для большинства материалов, и даже если бетон может выдержать некоторые тяжелые химические воздействия, всегда лучше перестраховаться, чем сожалеть.

Когда дело доходит до очистки бетонных поверхностей, избегайте слишком частого мытья под высоким давлением. Они хороши для очень редкого мытья, но, чтобы избежать преждевременного ухудшения поверхности, достаточно хорошего скраба с мылом и водой.

Использование бетонных столешниц и бетонных обеденных столов — тенденция дизайна, которая быстро становится все более популярной в индустрии дизайна. Его характер неоспорим, его рентабельность более чем привлекательна, а его универсальность делает его королем.

Таким образом, будьте новатором, когда дело доходит до дизайна жилых интерьеров, и как можно скорее займите участие в параде бетонных обеденных столов. Мы гарантируем, что вы не пожалеете об этом.

2 комментария

Оставить комментарий

.