В40 бетон характеристики: Бетон М500 (В40): характеристики, состав, пропорции связующих

908

8

908 19

908

908 908

28.7

9025

8

3.2. Химически объединенное содержание воды

Содержание

продуктов гидратации показывает степень гидратации того же связующего. Влияние времени термостатирования на содержание цементного теста, пасты, содержащей большую часть GGBS, и пасты, содержащей большую часть FA, показано на рисунках 2 (a), 2 (b) и 2 (c). соответственно, в конце процесса отверждения паром. Ординаты на рисунке 2 обозначают относительную скорость изменения содержания паст, отвержденных в течение 10 ч, 12 ч, 14 ч и 16 ч, по сравнению с пастой, отвержденной в течение 8 ч.

Рисунок 2 (а) показывает, что содержание чистого цементного теста увеличивается с увеличением времени термостатирования; однако, если температура отверждения в период термостатирования низкая, скорость роста содержания будет высокой с увеличением времени термостатирования. Это открытие может быть связано с этой причиной: 8 часов выдержки в термостатическом периоде достаточно для того, чтобы степень гидратации цемента достигла высокого уровня, когда температура в термостатическом периоде достаточно высока. Небольшой вклад в улучшение степени гидратации цемента было достигнуто за счет увеличения времени термостатирования в этих условиях.

Выводы можно сделать из рисунков 2 (b) и 2 (c). (1) Когда температура отверждения в период термостатирования низкая, темпы роста содержания связующего с большой долей GGBS и связующего с большой долей FA являются высокими из-за увеличения времени термостатирования, которое аналогично к чистому цементному тесту. (2) Порядок степени влияния продления времени термостатирования на улучшение содержания вяжущих — это вяжущее, содержащее большую долю минеральных примесей> чистого цементного теста при той же термостатической температуре.Это открытие может быть связано с этой причиной: при рассмотрении вяжущего, содержащего большую часть GGBS или FA, время термостатирования может улучшить не только реакцию гидратации цемента, но также реакцию GGBS или FA. (3) Порядок степеней влияния продления времени термостатирования на улучшение содержания связующих — это связующее, содержащее большую часть GGBS> связующее, содержащее большую часть FA. Порядок степени влияния времени термостатирования на степень гидратации — это связующее, содержащее большую часть GGBS> связующее, содержащее большую часть FA.Этот результат согласуется с тенденцией прочности на удаление формы, представленной в Таблице 4.

Влияние термостатической температуры на содержание цементного теста, пасты, содержащей большую часть GGBS, и пасты, содержащей большую часть FA в конце процесса отверждения паром проиллюстрирован на рисунках 3 (a), 3 (b) и 3 (c) соответственно. Ординаты на рисунке 3 обозначают относительную скорость изменения содержания паст, отвержденных при 70 ° C, 80 ° C и 90 ° C, по сравнению с пастой, отвержденной при 60 ° C.Положительная относительная скорость изменения указывает на то, что повышение термостатической температуры от 60 ° C может дополнительно усилить гидратацию связующего. Отрицательная относительная скорость изменения указывает на то, что повышение термостатической температуры от 60 ° C будет препятствовать гидратации связующего.

Рисунок 3 (а) показывает, что содержание продуктов гидратации цемента не всегда увеличивалось с повышением термостатической температуры. Когда время термостатирования составляет 8 ч, 10 ч, 12 ч и 14 ч, содержание сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением термостатической температуры.Когда термостатическое время составляет 16 ч, содержание остается неизменным при повышении термостатической температуры. Следовательно, когда термостатический период короткий, повышение термостатической температуры с 60 ° C до 70 ° C может повысить степень гидратации чистого цементного теста. При длительном термостатическом периоде повышение термостатической температуры не требуется для повышения степени гидратации чистого цементного теста.

Выводы можно сделать из рисунков 3 (b) и 3 (c): (1) когда термостатическая температура увеличивается с 60 ° C до 70 ° C, содержание каждой группы увеличивается; (2) когда термостатическая температура увеличивается с 70 ° C до 80 ° C, содержание паст, которые имеют время термостатирования 8 ч, 10 ч и 12 ч, увеличивается, а содержание паст, которые имеют время термостатирования. 14 ч и 16 ч, остается без изменений или незначительно снижается; (3) когда термостатическая температура увеличивается с 80 ° C до 90 ° C, содержание каждой группы уменьшается.Обратите внимание, что скорость изменения содержания пасты, содержащей большую часть FA (период термостатирования: 90 ° C / 14 ч или 16 ч), по отношению к скорости изменения пасты, отвержденной при 60 ° C, является отрицательной.

Этот результат показывает, что повышение температуры термостата до 80 ° C может эффективно повысить степень гидратации пасты, содержащей большую часть FA или GGBS. По сравнению с рис. 3 (а), при увеличении температуры термостата эффект промотирования гидратации пасты, содержащей большую часть FA или GGBS, более очевиден, чем эффект промотирования гидратации чистой цементной пасты.Это открытие можно объяснить двумя причинами: во-первых, повышение температуры термостата не только улучшает реакцию гидратации цемента, но также стимулирует активность FA или GGBS; во-вторых, степень реакции летучей золы и ГГБ намного ниже, чем у цемента при нормальной температуре.

3.3. Степень реакции минеральных добавок

Влияние времени термостатирования на степень реакции GGBS и FA представлено в таблице 5. Независимо от того, составляет ли температура термостатирования 60 ° C или 80 ° C, степень реакции GGBS или FA увеличится с увеличением времени термостатирования.Этот результат может быть объяснен по этой причине: чем больше время термостатирования, тем больше времени требуется для стимуляции активности GGBS или FA, что увеличит степень реакции GGBS или FA.

Таблица 5 также показывает, что степень реакции FA (период термостатирования: 60 ° C / 8 ч) составляет всего 2,1%, что демонстрирует, что FA играет роль только в эффект заполнения микроагрегата в этой ситуации.Степень реакции FA (период термостатирования: 60 ° C / 16 ч) составляет 6,4%, что существенно выше, чем степень реакции FA после 8 ч отверждения в течение периода термостатирования. Однако степень реакции остается на низком уровне по абсолютной величине. Следовательно, продление времени термостатирования при 60 ° C не является эффективным способом для бетона, содержащего большую часть ТВС, для достижения удовлетворительной прочности на удаление формы. Напротив, степень реакции GGBS при 60 ° C в течение 8 ч составляет 7.9%, что даже превышает степень реакции ФА при 60 ° С в течение 16 ч. Абсолютное значение степени реакции GGBS, очевидно, выше, чем степень реакции FA в эквивалентной системе паровой вулканизации, что позволяет предположить, что химический эффект GGBS явно выше, чем химический эффект FA в раннем процессе паровой вулканизации. .

Из таблицы 5 также можно сделать следующие выводы. (1) Когда термостатическая температура увеличивается с 60 ° C до 80 ° C, степень реакции GGBS и FA улучшается.(2) Влияние повышения термостатической температуры на степень реакции ФА более значимо с точки зрения роста.

С точки зрения степени реакции минеральных примесей, а также степени гидратации всего связующего, очевидно, что стимулирующий эффект повышения термостатической температуры более значительный, чем стимулирующий эффект продления времени термостатирования на ранней стадии. гидратация связующего, содержащего большую часть ЖК.Повышение температуры термостата и продление времени термостатирования играют важную роль в обеспечении гидратации GGBS. Этот случай также относится к влиянию термостатической температуры и термостатического времени на прочность бетона на снятие формы.

3.4. Повышение прочности бетона

Сравнение развития прочности чистого цементного бетона после отверждения паром и повышения прочности бетона с паровым отверждением, содержащего большую часть GGBS и FA, показано на рисунке 4.Увеличение прочности чистого цементного бетона (период термостатирования: 60 ° C / 9 ч) используется в качестве эталона. На рис. 4 (а) показано развитие прочности бетона, содержащего ТВС, после отверждения паром при 80 ° C. Как показано на Рисунке 4 (а), хотя прочность на удаление формы парового бетона, содержащего большую часть ТВС, не ниже, чем прочность на удаление формы контрольной группы, прочность на сжатие парового бетона, содержащего большую часть ФА существенно ниже, чем выносливость формы контрольной группы в возрасте 28 и 90 дней.После трехдневного возраста рост прочности паротвержденного бетона, содержащего большую часть ТВС, происходит очень медленно, что отличается от роста прочности обычного бетона, содержащего ТВС [22–24]. Чем больше содержание FA, тем больше вклад пуццолановой реакции в прочность в более позднем возрасте и тем выше потенциал для последующего роста бетона. Высокие температуры повышают сопротивление опалубке бетона, содержащего FA, в раннем возрасте; однако это препятствует развитию прочности бетона в более позднем возрасте.Возможные причины этого явления следующие. (1) Когда термостатическая температура составляет 80 ° C, ранняя реакция цемента является значительной. Гелевый слой C-S-H может образовываться на поверхности частиц цемента и FA, что является недостатком для дальнейшей гидратации вяжущего в более позднем возрасте. (2) Распределение продукта гидратации цемента неравномерно при повышенных температурах, и большое количество кристаллов Ca (OH) ₂ демонстрирует ориентационное распределение. Таким образом, площадь контакта между FA и Ca (OH) ₂ уменьшается.Пуццолановая реакция FA в более позднем возрасте ограничена.

На рис. 4 (б) показано развитие прочности бетона, содержащего ТВС, после отверждения паром при 60 ° C. Как показано на рисунке 4 (b), хотя скорость роста поздней прочности бетона, содержащего FA, аналогична скорости роста в контрольной группе, удаление формы из бетона, содержащего FA, ниже, чем скорость роста в контрольной группе, особенно при большем содержании ТВС в бетоне. При термостатической температуре 60 ° C сопротивление удалению формы бетона, содержащего FA, является относительно низким, что объясняет, почему степень стимуляции 60 ° C для ранней активности вяжущего, содержащего большую часть FA, ограничена.

Рисунки 4 (c) и 4 (d) показывают рост прочности бетона, содержащего GGBS, после отверждения паром при 60 ° C и 80 ° C, соответственно. Независимо от того, продлевается ли термостатическое время или повышается термостатическая температура, ранняя прочность и скорость роста прочности в более позднем возрасте бетона, который содержит большую часть GGBS, аналогичны ранней прочности и скорости роста прочности контрольного образца. группа. Следовательно, при высоких температурах влияние ГГБС превышает влияние ТВС в процессе формирования прочности бетона: во-первых, при 60 ° С ГГБС проявляет относительно высокую активность в раннем возрасте и вносит существенный вклад в формирование прочности бетона. сила удаления и ранняя сила; во-вторых, GGBS может проявлять значительную раннюю активность при 80 ° C; в-третьих, даже если бетон, содержащий большую часть GGBS, отвержден при 80 ° C, он может получить удовлетворительную позднюю прочность.Это открытие предполагает, что GGBS играет важную роль в позднем росте прочности бетона, отверждаемого паром; то есть после отверждения паром при высокой температуре GGBS все еще может протекать значительную пуццолановую реакцию с высокой скоростью реакции в более позднем возрасте.

3.5. Сопротивление хлорид-ионной проницаемости бетона

Сравнение проницаемости для хлорид-ионов бетона, содержащего большую часть FA или GGBS, и проницаемости для хлорид-ионов чистого цементного бетона после отверждения паром показано в таблице 6.Проницаемость для хлорид-ионов чистого цементного бетона (период термостатирования: 60 ° C / 9 ч) для того же возраста используется в качестве эталона. Согласно ASTM C1202, относящемуся к классу проницаемости для хлорид-ионов, проницаемость контрольной группы через 28 дней падает на «высокий» уровень, проницаемость бетона, содержащего FA, который затвердевает при 80 ° C, падает до « Очень низкий уровень, а проницаемость бетона, содержащего ТВС, затвердевающего при 60 ° C, падает до уровня «Низкий». В возрасте 90 дней проницаемость контрольной группы падает на «высокий» уровень, а проницаемость бетона, содержащего FA, который затвердевает при 60 ° C и 80 ° C, падает на «очень низкий» уровень.Это открытие предполагает, что сопротивление проницаемости для хлорид-ионов парового бетона, содержащего FA, значительно лучше, чем сопротивление чистого цементного бетона, что является одним из преимуществ по сравнению с паровым бетоном, содержащим большую часть FA. FA может повысить стойкость бетона к проницаемости для хлорид-ионов в более позднем возрасте, что было подтверждено большим количеством экспериментов [25]. Основная причина этого улучшения — способность FA улучшать пористую структуру бетона за счет пуццолановой реакции [26]; продукты вторичной гидратации уменьшают связанную пористость бетона.Следовательно, чем выше степень реакции FA, тем больше вклад в сопротивление проницаемости для хлорид-ионов бетона. Высокотемпературное отверждение в раннем возрасте может значительно стимулировать активность ЖК и повысить степень реакции ЖК. Таким образом, FA повышает стойкость бетона с паровым отверждением к проницаемости для хлорид-ионов.

В возрасте 28 дней проницаемость парового бетона, содержащего GGBS, падает до «умеренного» или «низкого» уровня.В возрасте 90 дней проницаемость парового бетона, содержащего GGBS, падает до «низкого» или «очень низкого» уровня. Чем больше смешиваемое количество GGBS, тем лучше сопротивление проницаемости для хлорид-ионов в бетоне. По сравнению с чистым цементным бетоном, бетон, содержащий GGBS, может иметь лучшую стойкость к проницаемости для ионов хлора. Кроме того, проницаемость по хлоридным ионам парового бетона, содержащего GGBS каждой группы, существенно не отличается из-за разницы в системах отверждения, поскольку как увеличение времени термостатирования, так и улучшение термостатической температуры могут стимулировать реакционную активность GGBS и существенно улучшить пористую структуру бетона.Эффект позднего выполнения сопротивления проницаемости для хлорид-ионов, улучшенный FA, лучше, чем эффект GGBS. Хотя степень реакции GGBS выше, чем степень реакции FA после отверждения паром, пуццолановая реакция FA может потреблять массу Ca (OH) ₂ . Количество Ca (OH) ₂ , потребляемое GGBS, минимально. Следовательно, реакция FA играет важную роль в улучшении пористой структуры бетона.

3,6. Анализ объемной устойчивости бетона

На Рисунке 5 представлено сравнение объемной деформации бетона, отвержденного паром, содержащего большую часть FA или GGBS, и объемной деформации чистого цементного бетона после отверждения паром.На рисунке 5 (а) показано сравнение между объемной деформацией бетона, содержащего большую часть FA или GGBS, объемной деформацией чистого цементного бетона с паровым отверждением при 90 ° C и объемной деформацией чистого цементного бетона с паровым отверждением при 60 ° С. Микро деформация чистого цементного бетона (период термостатирования: 60 ° C / 8 ч) используется в качестве эталона. Для парового отверждения при 90 ° C скорость наполнения цементного бетона и бетона, содержащего большую часть FA или GGBS, относительно высока, из которых поздняя микродеформация варьируется от 200 до 600.Однако поздняя микродеформация контрольной группы составляет менее 200. Эти результаты показывают, что темпы надувания цементного бетона и бетона, содержащего большую часть FA или GGBS, значительно выше, чем темпы надувания контрольной группы. Большое количество исследований доказало, что DEF не может ухудшить характеристики бетона на поздних стадиях при термостатических температурах ниже 60 ° C. Таким образом, уровень инфляции контрольной группы можно считать безопасным значением. И наоборот, вероятность того, что структура цементного бетона и бетона, содержащего большую часть FA или GGBS, будет разрушена DEF после отверждения паром при 90 ° C.

Объемная деформация парового бетона, содержащего большую часть FA и GGBS с паровым отверждением при 80 ° C, показана на рисунках 5 (b) и 5 ​​(c), соответственно. Все типы бетона вызывают нормальную деформацию с определенной степенью в более позднем возрасте. Деформации парового бетона, содержащего большую часть FA или GGBS при 80 ° C, аналогичны деформациям контрольной группы. Следовательно, риск разрушения конструкции бетона, содержащего большую часть FA или GGBS, из-за DEF, когда образцы отверждались паром при 80 ° C, минимален.

4. Выводы

(1) Улучшение термостатической температуры более благоприятно для бетона, содержащего FA, на что указывает значительно более высокая прочность на удаление формы и более высокий рост степени реакции FA по сравнению с методом увеличения времени термостатирования. Как улучшение термостатической температуры, так и продление времени термостатирования способствуют заметному повышению прочности бетона на удаление формы, который включает большую часть GGBS и степени реакции GGBS.(2) При повышении термостатической температуры с 60 ° C до 90 ° C степень гидратации связующего, содержащего FA или GGBS, сначала увеличивается, а затем уменьшается. (3) Бетон, содержащий FA, может получить удовлетворительную прочность на удаление формы при отверждении паром при температуре 80 ° С; тем не менее, скорость позднего роста прочности бетона, содержащего FA, является низкой для тех же условий отверждения. (4) Эффект позднего повышения сопротивления проницаемости для хлорид-ионов, улучшенный FA, лучше, чем такой же эффект, достигнутый GGBS.(5) Риск разрушения конструкции из бетона, содержащего FA или GGBS, из-за DEF, когда образцы отверждались паром при 80 ° C, минимален.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы выражают признательность Национальному фонду естественных наук Китая (№ 51478248) и Программе научных исследований Университета Цинхуа (20131089239).

Влияние летучей золы на долговечные свойства высокопрочного бетона Научно-исследовательская работа по теме «Гражданское строительство»

Доступно на сайте www.www.в бетон за счет снижения выбросов CO2 при производстве цемента. Положительное влияние летучей золы как частичной замены цемента на долговечность бетона подтверждено многочисленными исследованиями; однако степень улучшения зависит от свойств летучей золы. В этом исследовании изучались долговечные свойства высокопрочного бетона с использованием большого количества летучей золы класса F, полученной из Западной Австралии. Для отливки образцов для испытаний использовались бетонные смеси с летучей золой как 30% и 40% от общего количества связующего.Были определены прочность на сжатие, усадка при высыхании, сорбционная способность и проницаемость для быстрых хлоридов золы-уноса и контрольных образцов бетона. Прочность бетонных смесей на сжатие за 28 суток составляла от 65 до 85 МПа. Образцы бетона из летучей золы показали меньшую усадку при высыхании, чем контрольные образцы бетона, когда они рассчитаны на такую ​​же 28-дневную прочность на сжатие, что и контрольный бетон. Включение летучей золы значительно снизило сорбционную способность и проницаемость для ионов хлора через 28 дней и еще больше снизилось через 6 месяцев.В общем, введение летучей золы в качестве частичной замены цемента улучшило долговечность бетона.

© 2011 Издано Elsevier Ltd.

Ключевые слова: проницаемость по хлоридам, усадка при высыхании, долговечность, летучая зола, сорбционная способность.

1. Введение

Бетон — наиболее широко используемый строительный материал в современном мире. Долговечность бетона является важным фактором при его применении в агрессивных средах для длительного срока службы.Бетон включает в себя большое количество природных ресурсов в виде заполнителей и цемента с водой. Производство цемента потребляет огромное количество энергии и является причиной около 7% общих выбросов парниковых газов в мире (Malhotra 2002).

a Автор для переписки: Электронная почта: [email protected] b Ведущий: Электронная почта: [email protected]

Влияние золы-уноса на долговечные свойства высокопрочного бетона

П. Нат2а, П. Саркер1b

Департамент гражданского строительства, Куртинский университет, Австралия.

Аннотация

1877-7058 © 2011 Опубликовано Elsevier Ltd. doi: 10.1016 / j.proeng.2011.07.144

Следовательно, использование дополнительных вяжущих материалов, таких как летучая зола, шлак и микрокремнезем, интенсивно исследуется в течение последних нескольких десятилетий для повышения прочности и устойчивости бетона. Летучая зола является побочным продуктом сгорания пылевидного угля и представляет собой пуццолановый материал. Когда он смешивается с портландцементом и водой, он образует продукт, аналогичный тому, который образуется при гидратации цемента, но имеет более плотную микроструктуру, которая менее проницаема.Для высокопрочного бетона рекомендуется уровень замещения летучей золы 15-25% (Комитет ACI 211 2008), в то время как он может использоваться как более 50% от общего количества вяжущего для бетона нормальной прочности (Carette et al. 1993).

Канадский центр минеральных и энергетических технологий (CANMET) является пионером в исследованиях больших объемов бетона из летучей золы. Многочисленные отчеты показали, что бетон, содержащий большое количество летучей золы класса F, демонстрирует превосходные механические свойства и долговечность, такие как низкая проницаемость для ионов хлора и других агрессивных агентов (Langley et al.1989; Матотра 1990). Cao et al. (1996) сообщил, что бетон из летучей золы дает лучший результат по диффузии хлоридов и воздействию сульфатов, чем бетон из OPC. Летучая зола в бетоне снижает усадку при высыхании (Atis 2003), таким образом образуя меньше трещин, что обеспечивает большую сопротивляемость износу. Чиндапрасирт и др. (2004) обнаружили снижение усадки строительных растворов при высыхании при использовании летучей золы разной крупности. Хотя на усадку при высыхании влияет множество факторов, результаты показали, что соотношение воды и цемента было решающим фактором.При замене до 45% летучей золы класса F через 28 дней наблюдалось уменьшение диаметра пор и пористости бетона, тогда как у цементного теста с зольной пылью наблюдалась повышенная пористость (Poon et al. 2000). Пападакис (1999) наблюдал повышенную пористость, когда зола-унос класса F заменяла цемент, и уменьшалась пористость, когда летучая зола заменяла заполнитель в строительном растворе.

Naik et al. (1994) протестировали бетон с содержанием золы-уноса до 70% и получили пониженную воздухо- и водопроницаемость бетона-уноса через 91 день.Тасдемир (2003) обнаружил более высокий коэффициент сорбции у бетона, содержащего летучую золу, по сравнению с обычным бетоном в раннем возрасте, добавив золу класса С в качестве 10% цемента и используя соотношение воды к вяжущему (w / b), равное 0,60. Однако Camoes et al. (2003) получили пониженный коэффициент сорбции за счет использования отношения вес / вес в диапазоне 0,25-0,40 и содержания золы уноса класса F до 60% от общего количества связующего.

Таким образом, установлено, что применение летучей золы в бетоне может улучшить характеристики долговечности, но степень улучшения зависит от пропорции смеси и свойств летучей золы.Это исследование было сосредоточено на усадке при высыхании, водопоглощающей способности и проникновении хлорид-ионов в высокопрочный бетон, содержащий летучую золу класса F из Западной Австралии. Бетон, содержащий 30% и 40% летучей золы, был исследован и сравнен с бетоном из обычного портландцемента (OPC).

2. Детали эксперимента

2.1. Материалы

Таблица 1: Состав цемента и летучей золы

Параметр SiO2 Al2O3 Fe2O3 SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O P2O5 Потери хлоридов при зажигании

Цемент (%) 21.10 4,70 2,70 28,50 63,60 2,60 2,50 — 0,50 — 0,01 2,00

Зола уноса (%) 50,50 26,57 13,77 90,84 2,13 1,54 0,41 0,77 0,45 1,00 — 0,60

Зола уноса класса F * 70,00 10,00 5,00 6,00

(%) мин. Макс. Макс. Макс.

* Спецификация ASTM C 618.

Материалы, использованные в этом исследовании, были коммерчески доступны в Западной Австралии. Портландцемент общего назначения (GP), соответствующий стандартам Австралии (AS 3972) и классу F (ASTM C 618)

Было использовано

золы-уноса из Западной Австралии.Состав этих материалов показан в Таблице 1. Заполнители представляли собой природный песок и гранитный щебень. Суперпластификатор на основе нафталина использовался в дополнение к обычной водопроводной воде для повышения удобоукладываемости.

2.2. Пропорции смеси

Две серии бетонных смесей были спроектированы в соответствии с Руководством ACI 211.4R-08, каждая серия состоит из контрольной смеси и двух смесей с летучей золой как 30% и 40% от общего вяжущего (цемент + летучая зола).Смеси серии A были разработаны для достижения аналогичной 28-дневной прочности на сжатие с различным общим содержанием связующего и изменяющимся соотношением вода-связующее (вес / вес). Серия смесей (B) была разработана с постоянным соотношением вес / вес и общим содержанием связующего. Пропорции смеси и измеренные осадки различных партий бетона показаны в Таблице 2.

Таблица 2: Пропорции бетонной смеси (кг / м3)

Заполнитель связующий

Серия

Mix ID Зола уноса (%) Цемент (кг / м3) Зола уноса (кг / м3) Гранит (кг / м3) Песок (кг / м3) Вода (кг / м3) Суперпластификатор (кг / м3) с осадкой (мм)

А-00 0 355 0 1185 740 145.5 5,11 0,41 140

А А-30 30 308132 1185661 141,0 4,77 0,32 170

А-40 40 264 176 1185 665 136,5 4,75 0,31 185

Б-00 0517 0 1185 594 150 6,77 0,29 150

Б Б-30 30 362 155 1185 570 150 4,80 0,29 175

Б-40 40 311 207 1185 561 150 4,24 0,29 160

2.3. Литье и подготовка образцов для испытаний

Бетон перемешивали в лабораторной тарельчатой ​​мешалке.Бетонные цилиндры диаметром 100 мм и высотой 200 мм были отлиты для испытаний на прочность на сжатие, сорбционную способность и быструю проницаемость для хлоридов. Для испытания на усадку при высыхании призмы размером 75 x 75 x 280 мм были отлиты со шпильками, размещенными на двух концах точно на 250 мм. Образцы были извлечены из формы через 24 часа после отливки, а затем отверждены под водой при 23 ° C в течение срока до 28 дней. Конкретные образцы были изготовлены из этих цилиндров во время фактического испытания в соответствии со спецификацией для конкретного испытания.

3. Методы испытаний

Прочность бетона зависит от его устойчивости к проникновению агрессивных агентов через поры. Влияние летучей золы на долговечность бетона было исследовано с использованием усадки при высыхании, водопоглощающей способности и проницаемости для ионов хлора.

3.1. Прочность на сжатие и усадка при высыхании

Прочность на сжатие оценивалась испытаниями, проведенными на цилиндрических образцах (100 х 200 мм) в возрасте 3, 7, 28, 56, 91 и 210 дней.Усадку при высыхании каждой смеси измеряли в соответствии со стандартом AS 1012.13. Образцы были извлечены из форм через 24 часа после отливки и затем отверждены под давлением

.

воды до 7-го дня, когда была зафиксирована начальная длина. Образцы оставляли для сушки в лабораторном воздухе (23 ° C) и регистрировали изменение длины до шестимесячного возраста.

3.2. Сорбционная способность

Тест на сорбционную способность измеряет капиллярное всасывание бетона при контакте с водой.Испытание сорбционной способности проводили в соответствии со стандартом ASTM C 1585. Образцы выдерживали под водой в течение 28 дней и тестировали в возрасте 28 и 180 дней. Два образца были приготовлены путем вырезания на глубину 50 мм от верха двух отдельных цилиндров. Образцы сушили в печи до постоянного веса, а затем помещали в контакт с водой на одной поверхности и герметизировали другие поверхности. Прирост массы за счет сорбции измеряли через определенные промежутки времени в течение первых шести часов. Скорость сорбции — это наклон линии, наиболее подходящей для графика зависимости поглощения от квадратного корня из времени.

3.3. Быстрая проницаемость для хлоридов

Проницаемость по хлоридам

измеряли в соответствии со стандартом ASTM C1202-07 в возрасте 28 и 180 дней. Образцы толщиной 50 мм вырезали из верхней части цилиндров. Водонасыщенные образцы подвергали воздействию электрического потенциала 60 вольт в течение 6 часов. Проникновение хлоридов в образцы выражалось как общий заряд, прошедший в кулонах за период испытаний. Это используется как индикаторный параметр проницаемости бетона для хлоридов.

4. Результаты и обсуждение

4.1. Прочность на сжатие

Рис. 1 Развитие прочности на сжатие в серии A (слева) и серии B (справа).

Развитие прочности бетонных смесей на сжатие показано на рис. 1. Результаты показывают, что включение летучей золы в бетон снизило прочность в более раннем возрасте по сравнению с контрольным бетоном. Однако они либо набрали большую силу (серия А), либо вплотную приблизились к контролю

Прочность бетона

(серия В) в более позднем возрасте.Бетоны с 30% летучей золы показали более высокий прирост прочности, чем бетон с 40% летучей золы. Прочность бетона из золы-уноса в обеих сериях развивалась быстрее, чем у контрольного бетона, до 56 дней. Прирост прочности после 56-дневного возраста очень невелик во всех смесях.

В серии A бетон из летучей золы приобрел такую ​​же прочность, как контрольный бетон, через 28 дней. Через 56 дней оба бетона из летучей золы набрали более 110% прочности контрольного бетона. Это подразумевает заметную способность к увеличению прочности бетона из летучей золы за счет пуццолановой реакции через 28 дней.

Прочность бетонов из золы-уноса в серии B была меньше, чем у контрольного бетона, потому что соотношение вес / вес и общее содержание вяжущего были одинаковыми во всех смесях. Однако бетон из летучей золы достиг более 80% прочности контрольного бетона за 28 дней. Они достигли 92% и 96% прочности контрольного бетона через 56 дней при содержании золы уноса 40% и 30% соответственно. Тенденции развития прочности бетона из летучей золы аналогичны тем, о которых сообщается в литературе (Siddique 2004).

4.2. Усадка при высыхании

Влияние включения летучей золы на усадку бетона при высыхании показано на рис. 2. Из этого рисунка видно, что большая часть усадки произошла в течение 56 дней после заливки образцов. Бетоны из летучей золы показали меньшую усадку при высыхании, чем контрольный бетон, когда они были спроектированы с переменным соотношением w / b и переменным общим содержанием вяжущего для достижения аналогичной 28-дневной прочности на сжатие (серия A). Усадка была одинаковой для бетона из летучей золы и контрольного бетона серии А до 21 дня.После этого возраста степень усадки бетона из летучей золы снизилась и достигла значения на 10% ниже, чем у контрольного бетона, через 56 дней. Через 180 дней бетон, содержащий 40% золы-уноса (A40), достиг немного меньшей усадки, чем бетон, содержащий 30% золы-уноса (A30).

В серии B значения усадки бетона из летучей золы (B30 и B40) были выше, чем у контрольного бетона (B00), до 28 дней. После этого скорость усадки бетона из золы-уноса снизилась и достигла значения, аналогичного таковому для контрольного бетона, через 56 дней.Бетон с 30% летучей золы показал меньшую усадку, чем бетон с 40% летучей золы. Значения усадки обоих бетонов из золы-уноса были очень близки (в пределах 4%) к таковым для контрольного бетона до 180 дней.

0 50 100 150 200

Выдержка (дни)

50 100 150 200

Срок годности (дней)

Рис. 2 Влияние летучей золы на усадку при сушке в серии A (слева) и серии B (справа).

4.3. Сорбционная способность

Результаты испытаний сорбционной способности показаны в Таблице 3 и на Рис. 3. Можно видеть, что включение летучей золы привело к меньшей сорбции, чем у контрольного бетона в обеих сериях. Аналогичные результаты были получены Camoes et al. (2003). Коэффициенты сорбционной способности бетона из летучей золы составляют менее 129,1 мм / с1 / 2, что считается «очень хорошими» характеристиками бетона (Papworth and Grace 1985). В возрасте 28 дней бетоны из зольной пыли показали меньшую сорбционную способность, чем контрольный бетон.Через 180 дней наблюдалось дальнейшее снижение сорбционной способности как контрольного, так и зольного бетона. Значения сорбционной способности бетонов из летучей золы были ниже, чем у контрольных бетонов через 180 дней. Сорбционная способность снижалась с увеличением содержания золы уноса.

Бетоны серии A, которые достигли аналогичной прочности через 28 дней, показали значительное снижение капиллярного всасывания из-за включения летучей золы. Через 28 дней бетон с 40% летучей золы показал более высокую сорбцию по сравнению с бетоном с 30% летучей золы.Однако через 180 дней сорбционная способность упала на 25% и 37% от значения контрольного бетона для 30% и 40% зольного бетона соответственно.

С другой стороны, в серии B включение летучей золы с постоянным соотношением w / b и общим содержанием связующего немного снизило абсорбцию. При замене золы-уноса на 30% и 40% сорбционная способность через 28 дней снижается на 6% и 20% по сравнению с контрольным бетоном соответственно. Степень сорбционной способности зольного бетона обычно аналогична таковой у контрольного бетона с возрастом до 180 дней.

Таблица 3: Результаты тестов на сорбирующую способность и быструю проницаемость для хлоридов.

Mix ID Коэффициент сорбционной способности (X 10-4 мм / с1 / 2) Хлоридопроницаемость (кулон)

28 дней 180 дней 28 дней 180 дней

А00 174,0 140,0 2722,0 1652,5

A30 107,0 105,3 1757,5 573,0

A40 125,8 87,1 1493,0 489,0

B00 138,3 107,5 2070,5 910,0

В30 128.8 106,2 1881,0 466,0

B40 108,1 100,3 1574,0 566,5

5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000500 0

A00 A30 A40

■ 28 дней □ 180 дней

высокий (> 4000)

Умеренный

Очень низкий

B00 B30 B40

Рис. 3 Сравнение коэффициентов сорбционной способности.

Рис.4 Результаты проницаемости хлоридов.

4.4. Проницаемость по хлоридам

Общий заряд, пройденный при быстром испытании на проницаемость для хлоридов (RCPT), указывает на проникновение хлорид-иона (Cl-) через бетон. Суммарный заряд, прошедший через образцы различных смесей бетона в возрасте 28 и 180 дней, показан на рис. 4. Бетоны из летучей золы показали лучшее сопротивление в обоих возрастах. Проницаемость Cl- снижается с увеличением количества летучей золы в смесях.К 28-дневному возрасту бетоны из летучей золы достигли «низкого» уровня проникновения хлора по сравнению с «умеренным» уровнем соответствующих контрольных бетонов. Через 180 дней уровень проникновения хлора снизился до «очень низкого» для бетонов из летучей золы. Значения проницаемости по хлору у бетонов из летучей золы ниже, чем у соответствующих контрольных бетонов в этом возрасте.

Бетоны из летучей золы серии A привели к снижению проницаемости Cl- на 35–45% по сравнению с контрольным бетоном через 28 дней, которая далее снизилась на 65–70% за 180 дней.Устойчивость к проникновению хлоридов увеличивалась с увеличением содержания золы уноса с 30% до 40% от общего количества связующего.

С другой стороны, для бетонов серии B включение летучей золы снизило проницаемость по хлору до 24% через 28 дней, а затем снизилось до 48% через 180 дней. Бетон с 40% летучей золы показал немного более высокую проницаемость по хлору, чем бетон с 30% летучей золы за 180 дней. Однако они оба находились в диапазоне «очень низкого» значения пройденного заряда.

5.Выводы

Шесть смесей высокопрочного бетона были исследованы для оценки влияния содержания летучей золы класса F 30% и 40% на некоторые долговечные свойства бетонов до возраста 180 дней. По результатам испытаний сделаны следующие выводы:

• 28-дневная прочность упала, когда цемент был частично заменен летучей золой без корректировки соотношения w / b. Однако высокопрочный бетон с 28-дневной прочностью на сжатие 60 МПа может быть получен при соотношении w / b, равном 0.31 и с 40% летучей золы. Прочность на сжатие достигла более 80 МПа через 56 дней. Развитие прочности зольных бетонов заметно продолжалось до 56 суток.

• Летучая зола в бетоне уменьшила усадку при высыхании, когда соотношение w / b и содержание вяжущего были скорректированы для достижения такой же 28-дневной прочности контрольного бетона.

• Внесение летучей золы снизило сорбционную способность бетона в раннем возрасте и еще больше снизилось через шесть месяцев.

• Бетоны из летучей золы показали лучшую стойкость к проникновению хлорид-ионов как через 28, так и через 180 дней. Таким образом, можно разработать высокопрочный бетон с пониженной проницаемостью, включив до 40% летучей золы класса F.

• Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Центр устойчивой обработки ресурсов (CSRP) за поддержку и помощь компании SGS Australia Pty. Ltd в проведении некоторых тестов.Выражаем признательность за помощь сотрудников конкретной лаборатории Университета Кертина.

Список литературы

[1] Комитет ACI 211 (2008). Руководство по выбору пропорций для высокопрочного бетона с использованием портландцемента и других вяжущих материалов, ACI 211.4R-08, декабрь.

[2] AS 1012.13 (1992). Определение усадки бетона при высыхании для образцов, приготовленных в полевых условиях или в лаборатории, Стандарты Австралии.

[3] AS 3972 (1997). Портлендские и смешанные цементы. Стандарты Австралии, февраль.

[4] ASTM C 618 (2008). Стандартные спецификации для угольной золы-уноса и сырого или кальцинированного природного пуццолана для использования в бетоне.

[5] ASTM C 1585 (2004). Стандартный метод испытаний для измерения скорости поглощения воды гидравлическими цементными бетонами.

[6] ASTM C 1202 (2007). Стандартный метод испытаний для электрического определения способности бетона противостоять проникновению хлорид-ионов.

[7] Atis CD (2003). Бетон с высоким содержанием золы-уноса с высокой прочностью и низкой усадкой при высыхании, Журнал материалов в гражданском строительстве. 15 (2), стр. 153-156.

[8] Камоэс А., Агиар Б. и Джалали С. (2003). Долговечность дешевого бетона с высокими эксплуатационными характеристиками. Международный симпозиум по утилизации золы, Центр прикладных энергетических исследований, Университет Кентуки.

[9] Цао Х.Т., Буча Л., Мик Э. и Йозгатлиан С. (1996).Состав и долговечность цемента с добавлением золы-уноса, отчет CSIRO BRE 030, июнь.

[10] Каретт Г., Билодо А., Шевриер Р.Л. и Малхотра В.М. (1993). Механические свойства бетона, включающего большие объемы летучей золы из источников, в US ACI Material Journal, 90, pp. 535-544.

[11] Chindaprasirt P, Homwuttiwong S, Sirivivatnanon V (2004). Влияние крупности летучей золы на прочность, усадку при высыхании и сульфатостойкость цементного раствора.Исследование цемента и бетона, 34, стр. 1087-1092.

[12] Langley WS, Carette GG и Malhotra VM (1989). Конструкционный бетон, содержащий большое количество летучей золы ASTM класса F. ACI Material Journal, 86, стр. 507-514.

[13] Malhotra VM (1990). Прочность бетона, содержащего большое количество летучей золы с низким содержанием кальция (класс F ASTM). Цемент и бетонные композиты, 12 (4), стр. 271-277.

[14] Малхотра В.М. (2002). Введение: устойчивое развитие и бетонные технологии.Concrete International, 24 (7) июля.

[15] Наик Т.Р., Сингх С.С. и Хоссейн М.М. (1994). Проницаемость бетона, содержащего большое количество летучей золы. Исследование цемента и бетона, 24 (5), стр. 913-922.

[16] Пападакис В.Г. (1999). Влияние летучей золы на системы портландцемента Часть I. Летучая зола с низким содержанием кальция. Исследование цемента и бетона, 29, стр. 1727-1736.

[17] Папворт Ф., Грейс В. (1985). Проектирование прочности бетона в морской среде.Конференция по бетону 85, Брисбен, октябрь.

[18] Сиддик Р. (2004). Тактико-технические характеристики крупнотоннажного бетона класса F. Исследование цемента и бетона, 34, стр. 487-493.

[19] Tasdemir C (2003). Комбинированное влияние минеральных добавок и условий твердения на коэффициент сорбционной способности бетона. Исследование цемента и бетона, 33, стр. 1637-1642.

% PDF-1.5
%
550 0 объект
>
эндобдж

xref
550 89
0000000016 00000 н.
0000002798 00000 н.
0000003115 00000 н.
0000003250 00000 н.
0000003340 00000 н.
0000003496 00000 н.
0000003987 00000 н.
0000004127 00000 н.
0000004267 00000 н.
0000004535 00000 н.
0000004961 00000 н.
0000005016 00000 н.
0000005061 00000 н.
0000013911 00000 п.
0000013948 00000 п.
0000014344 00000 п.
0000014961 00000 п.
0000014998 00000 п.
0000015503 00000 п.
0000015554 00000 п.
0000015913 00000 п.
0000016146 00000 п.
0000016203 00000 п.
0000016368 00000 п.
0000017613 00000 п.
0000018557 00000 п.
0000018876 00000 п.
0000019114 00000 п.
0000019611 00000 п.
0000019638 00000 п.
0000019808 00000 п.
0000019984 00000 п.
0000020124 00000 п.
0000021479 00000 п.
0000022692 00000 п.
0000022838 00000 п.
0000024107 00000 п.
0000025310 00000 п.
0000026614 00000 п.
0000027266 00000 н.
0000028718 00000 п.
0000028753 00000 п.
0000028804 00000 п.
0000029981 00000 п.
0000030248 00000 п.
0000443830 00000 н.
0000444555 00000 н.
0000445727 00000 н.
0000445985 00000 п.
0000946387 00000 п.
0000946480 00000 н.
0000946525 00000 н.
0000946548 00000 н.
0000946771 00000 н.
0000946940 00000 н.
0000947447 00000 н.
0000947703 00000 п.
0001054434 00000 п.
0001054504 00000 п.
0001054658 00000 п.
0001054728 00000 п.
0001126977 00000 п.
0001127243 00000 п.
0001127411 00000 п.
0001127586 00000 п.
0001127613 00000 п.
0001127907 00000 н.
0001128155 00000 п.
0001128408 00000 п.
0001129074 00000 п.
0001129118 00000 п.
0001129153 00000 п.
0001129572 00000 п.
0001130276 00000 п.
0001131448 00000 п.
0001131492 00000 п.
0001131527 00000 п.
0001132138 00000 п.
0001132889 00000 п. Mŕ / Q # ‘M

Средняя прочность бетона на сжатие.Классы и марки. Прочность — главное свойство бетона

.

Класс бетона (В) — показатель прочности бетона на сжатие и определяется значениями от 0,5 до 120, которые показывают выдерживаемое давление в мегапаскалях (МПа) с вероятностью 95%. Например, марка бетона В50 означает, что этот бетон в 95 случаях из 100 выдержит давление сжатия до 50 МПа.

По прочности на сжатие бетон разделяют на классы:

• Теплоизоляция (B0.35 — B2).
• Конструкционные и теплоизоляционные (В2.5 — В10).
• Конструкционный бетон (В12,5 — В40).
• Бетон для железобетонных конструкций (от В45 и выше).

Бетон класс прочности на осевое растяжение

Обозначается «Bt» и соответствует значению прочности бетона на осевое растяжение в МПа с обеспеченностью 0,95 и принимается в диапазоне от 0,4 Bt до 6 Bt.

Марка бетона

Наряду с классом прочность бетона также задается маркой и обозначается латинской буквой «М» .Цифры указывают на прочность на сжатие в кгс / см 2.

Разница между маркой и классом бетона не только в единицах прочности (МПа и кгс / см 2), но и в гарантии подтверждения этой прочности. Класс бетона гарантирует 95% -ное обеспечение прочности, в марках используется среднее значение прочности.

Класс прочности СНБ

Обозначается буквой «ОТ». Цифры характеризуют качество бетона: значение нормативного сопротивления / гарантированной прочности (осевое сжатие, Н / мм 2 (МПа)).

Например, С20 / 25: 20 — нормативное значение сопротивления fck, Н / мм 2, 25 — гарантированная прочность бетона fс, Gcube, Н / мм 2.

Применение бетона в зависимости от прочности

Средняя прочность бетона

Средняя прочность бетона (R) каждого класса определяется с использованием стандартного коэффициента вариации. Для конструкционного бетона v = 13,5%, для теплоизоляционного бетона v = 18%.

R = B /

где В — значение класса бетона, МПа;
0,0980665 — коэффициент перехода от МПа к кг / см 2.

Таблица классов и марок

Определение предварительного состава тяжелого бетона

Назначение: Определение удобоукладываемости бетонной смеси, корректировка состава, определение материалоемкости, коэффициента текучести бетона, определение марки бетона (ГОСТ 10180-90).

Прочность бетона характеризуется маркой или маркой. Класс бетона представляет собой гарантированную прочность бетона в МПа с безопасностью 0,95. Марка называется нормированным значением средней прочности бетона (МПа × 10).

Класс и марку чаще всего определяют в возрасте 28 дней, хотя в зависимости от времени загрузки конструкций они также могут быть в разном возрасте. Классы присваиваются при проектировании конструкций с учетом требований стандарта CMEA 1406-78, а классы не подпадают под действие требований этого стандарта.

По прочности на сжатие тяжелый бетон подразделяют на классы: В3,5; В 5; B7.5; В 10 ЧАСОВ; B12,5; B15; В 20; B22,5; B25; B27,5; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60; B65; B75; В80 или марка: М50; M75; M100; M150; M200; M250; M300; M350; M400; M450; M500; M600; M700; М800, светлый — для классов: В2; B2.5; B3.5; В 5; B7.5; В 10 ЧАСОВ; B12,5; B15; B17.5; В 20; B22,5; B25; В30 или марка: М35; M50; M75; M100; M150; M200; M250; M300; M350; M400; M450; M500.

Между средней прочностью R b и классом бетона B с коэффициентом вариации V = 0.135, есть связь:

Оборудование и материалы: испытание бетонной смеси, формы для изготовления образцов, гидравлический пресс, штангенциркуль, стальной стержень диаметром 16 мм, мастерок, секундомер, лабораторная виброплатформа, камера нормального твердения.

Тестирование. Прочность бетона на сжатие определяют путем испытания серии кубических образцов с ребрами жесткости 70, 100, 150, 200 и 300 мм или цилиндрами диаметром 70, 100, 150 и 200 мм с высотой, равной двум диаметрам.Размеры образцов зависят от крупности щебня (гравия) и принимаются по таблице 1. За эталон принимается куб с ребром 150 мм.

При испытании конструкционного и теплоизоляционного бетона на пористых заполнителях, вне зависимости от размера заполнителя, берутся образцы наименьшим размером 150 мм.

Таблица 11.1

Размеры образцов в зависимости от крупности щебня (гравия)

Количество образцов в серии зависит от внутреннего серийного коэффициента вариации и принимается: ≥ 2 для V s ≤5%, 3-4 для 8> V s> 5 и 6 для V s \ u003e 8.

Формы заполняют бетонной смесью слоями высотой не более 100 мм и, независимо от технологичности, заклеивают штыком стержнем диаметром 16 мм от краев к середине формы из расчета одно нажатие на 10. см 2 верхней открытой поверхности.

Бетонные смеси с подвижностью менее 10 см и жесткостью менее 11 с дополнительно уплотняются вибрацией на лабораторной площадке с частотой колебаний 2900 ± 100 и амплитудой 0.5 ± 0,05, а форма с бетонной смесью должна быть жестко закреплена. Вибрировать до полного уплотнения и прекратить, когда бетонная поверхность выровняется, на ней появится тонкий слой цементного теста и перестанут выделяться пузырьки воздуха. Поверхность образца сглаживается.

При изготовлении образцов из бетонной смеси твердостью более 11 с смесь уплотняют вибрацией на виброплатформе с нагрузкой, обеспечивающей давление, принятое при производстве, но не менее 0.004 МПа. Бетонную смесь заливают в форму с некоторым избытком, примерно до половины высоты сопла, кладут поверх груза и встряхивают до тех пор, пока осадок не перестанет оседать, и еще 5-10 секунд.

Образцы для отверждения в условиях нормальной влажности предварительно хранят в формах, накрытых влажной тканью, при температуре (20 ± 5) 0 С. Для бетонов классов В7,5 и выше их освобождают от форм не ранее, чем через 24 часа, классов В5 и ниже — через 48-72 ч и затем помещают в камеру с температурой (20 ± 3) 0 С. и относительной влажности воздуха (95 ± 5) 0 С.

Испытания на сжатие выполняются на гидравлическом прессе с точностью ± 2%. Пресс должен иметь шарикоподшипник на одной из опорных пластин. Шкала измерителя усилия прессования выбирается из условия, что разрывная нагрузка должна быть в пределах 20-80% от максимально допустимой шкалы. Нагрузка должна непрерывно и равномерно увеличиваться со скоростью (0,6 ± 0,4) МПа / с до тех пор, пока образец не будет разрушен.

Образцы — кубики испытывают таким образом, чтобы сжимающее усилие было направлено параллельно слоям укладки бетонной смеси в форму, а испытательные образцы-цилиндры — перпендикулярно слоям укладки.Далее определяют область сжатия, для которой измеряют размер образцов с точностью до 1%.

В образцах кубов каждый линейный размер рассчитывается как среднее арифметическое двух измерений в середине противоположных граней. Диаметр образца-цилиндра определяется как среднее арифметическое результатов четырех измерений (два взаимно перпендикулярных измерения диаметра на каждом конце).

Обработка результатов. Прочность на сжатие единичного образца определяется по формуле:

R б.c, = αP / F

, где R б. c — предел прочности бетона на сжатие, МПа; P — разрывная нагрузка, Н; F — площадь образца, м 2; α

— масштабный коэффициент для перевода в прочность куба образца с ребром 15 см, который можно принять по таблице 11.2.

Предел прочности бетона на разрыв определяется как среднее арифметическое значений прочности на разрыв испытанных образцов. Результаты испытаний занесены в Таблицу 11.3

Таблица 11.2 Значения масштабного коэффициента

Таблица 11.3 Определение прочности бетона на сжатие

Прочность — это техническая характеристика, определяющая способность противостоять механическим или химическим воздействиям. Для каждого этапа строительства требуются материалы с разными свойствами. Для заливки фундамента здания и возведения стен используется бетон разных классов. Если использовать материал с низким показателем прочности для строительства конструкций, которые будут подвергаться значительным нагрузкам, это может привести к растрескиванию и разрушению всего объекта.

Как только в сухую смесь добавляется вода, в ней начинается химический процесс. Его расход может увеличиваться или уменьшаться из-за многих факторов, например температуры или влажности.

Что влияет на силу?

На показатель влияют следующие факторы:

• количество цемента;
• качество замешивания всех компонентов бетонного раствора;
• температура;
• активность цемента;
• влажность;
• пропорций цемента и воды;
• качества всех комплектующих;
• плотность.

Это также зависит от количества времени, прошедшего с момента заливки, и от того, использовалась ли повторная вибрация раствора. Наибольшее влияние оказывает активность цемента: чем она выше, тем больше будет получена прочность.

Прочность также зависит от количества цемента в смеси. При увеличении содержания позволяет увеличивать его. Если используется недостаточное количество цемента, то структурные свойства заметно снижаются. Этот показатель увеличивается только до тех пор, пока не будет достигнут определенный объем цемента.Если вы заснете дольше обычного, то бетон может стать слишком ползущим и дать сильную усадку.

В растворе не должно быть слишком много воды, так как это приводит к появлению в нем большого количества пор. Прочность напрямую зависит от качества и свойств всех компонентов. Если для замешивания использовались мелкозернистые или глиняные наполнители, то оно уменьшится. Поэтому рекомендуется выбирать компоненты с крупными фракциями, так как они намного лучше связаны с цементом.

Плотность бетона зависит от однородности замешиваемой смеси и использования виброуплотнения, а от нее зависит прочность. Чем он плотнее, тем лучше связаны между собой частицы всех компонентов.

Методы определения прочности

По прочности на сжатие признаются эксплуатационные характеристики конструкции и возможные нагрузки на нее. Этот показатель рассчитывается в лабораториях с использованием специального оборудования.Использованы контрольные образцы, изготовленные из того же раствора, что и реконструированное здание.

Также рассчитывается на территории строящегося объекта; его можно распознать разрушаемыми или неразрушимыми способами. В первом случае либо заранее изготовленный контрольный образец в виде куба со сторонами 15 см разрушается, либо образец в виде цилиндра берется из конструкции с помощью дрели. Бетон помещают в испытательный пресс, где на него оказывают постоянное и непрерывное давление.Его увеличивают до тех пор, пока образец не начнет разрушаться. Показатель, полученный при критической нагрузке, используется для определения прочности. Этот метод разрушения образцов является наиболее точным.

Специальное оборудование используется для испытаний бетона на неразрушаемую защиту. В зависимости от типа устройств он делится на следующие:

• ультразвуковой;
• шок;
• частичное разрушение.

При частичном разрушении бетон подвергается механическому воздействию, поэтому он частично разрушается.Испытания на прочность в МПа этим методом можно проводить несколькими способами:

• разделение;
• скалывание;
• сколов.

В первом случае к бетону на клей прикрепляется металлический диск, после чего он отрывается. Для расчета используется то усилие, которое потребовалось для его отделения.

Метод скалывания — разрушение скользящим действием со стороны выступа всей конструкции. В момент выхода из строя регистрируется величина приложенного давления на конструкцию.

Второй метод — скалывание с отломом — показывает лучшую точность по сравнению с отломом или сколом. Принцип действия: в бетон фиксируются анкеры, которые впоследствии отрываются от него.

Определение прочности бетона ударным методом возможно следующими способами:

• ударный импульс;
• отскок;
• пластическая деформация.

В первом случае количество энергии, создаваемой в момент удара о самолет, фиксировано.Во втором методе определяется величина отскока ударника. При расчете метода пластической деформации используются приспособления, на конце которых штампы в виде шариков или дисков. Они бьют по бетону. Свойства поверхности рассчитываются по глубине вмятины.

Метод с использованием ультразвуковых волн неточен, так как результат получается с большими ошибками.

Прирост силы

Чем больше времени прошло после заливки раствора, тем выше становятся его свойства.В оптимальных условиях бетон набирает прочность на 100% на 28-е сутки. На 7-й день этот показатель составляет от 60 до 80%, на 3-й — 30%.

• n — количество дней;
• Rb (n) — сила в день n;
• число n не должно быть меньше трех.

Оптимальная температура + 15-20 ° С. Если она намного ниже, то для ускорения процесса твердения необходимо использовать специальные добавки или дополнительное нагревательное оборудование. Не нагревайте выше 90 ° C.

Поверхность всегда должна быть влажной: при высыхании перестает набирать прочность. Также нельзя допускать замораживания. После полива или прогрева бетон снова начнет увеличивать свою прочность на сжатие.

График, показывающий, сколько времени требуется для достижения максимального значения при определенных условиях:

Класс прочности на сжатие

Класс бетона показывает, какую максимальную нагрузку в МПа он может выдержать. Обозначается буквой В и цифрами, например, В 30 означает, что куб со стороной 15 см в 95% случаев способен выдержать давление 25 МПа.Также характеристики прочности на сжатие делятся по маркам — М и цифрам после него (М100, М200 и так далее). Измеряется эта величина в кг / см2. Диапазон марочных значений прочности от 50 до 800. Чаще всего в строительстве используются растворы от 100 до 500.

Таблица сжатия по классам в МПа:

М50, М75, М100 подходят для возведения наименее нагруженных конструкций.М150 обладает более высокими прочностными характеристиками при сжатии, поэтому его можно использовать для заливки бетонных стяжек полов и строительства пешеходных дорог. М200 применяется практически во всех видах строительных работ — фундаментов, площадок и так далее. М250 такой же, как и предыдущая марка, но также выбирается для межэтажных перекрытий в домах с небольшой этажностью.

М300 — для заливки монолитных фундаментов, изготовления плит перекрытия, лестниц и несущих стен. М350 — опорные балки, фундамент и плиты перекрытия многоэтажных домов.М400 — создание железобетонных изделий и зданий с повышенными нагрузками, М450 — плотины и метро. Марка разнится в зависимости от количества содержащегося в ней цемента: чем его больше, тем он выше.

Для перевода бренда в класс используется следующая формула: B = M * 0,787 / 10.

Перед вводом в эксплуатацию любого здания или другого бетонного сооружения необходимо проверить его на прочность.

Прочность — главное свойство бетона

Самым важным свойством бетона является прочность. Лучший бетон противостоит сжатию. Поэтому конструкции проектируются таким образом, чтобы бетон воспринимал сжимающие нагрузки. И только в некоторых конструкциях учитывается предел прочности на разрыв или предел прочности при изгибе.

Прочность на сжатие . Прочность бетона на сжатие характеризуется классом или маркой (которая определяется в возрасте 28 суток). В зависимости от времени нагружения конструкций прочность бетона можно определить в другом возрасте, например 3; 7; 60; 90; 180 дн.

В целях экономии цемента полученные значения прочности на разрыв не должны превышать предел прочности на разрыв, соответствующий классу или марке, более чем на 15%.

Класс — это гарантированная прочность бетона в МПа с обеспеченностью 0,95 и имеет следующие значения: B b 1; B b 1,5; В б 2; B b 2,5; B b 3,5; В б 5; B b 7,5; В б 10; B b 12,5; B b 15; В б 20; B b 25; B 30; B b 35; B b 40; B 50; B 55; В б 60. Марка относится к нормированному значению средней прочности бетона в кгс / см 2 (МПах20).

Тяжелый бетон имеет следующие классы сжатия: M b 50; M b 75; M b 100; M b 150; M b 200; M b 250; M b 300; M b 350; M b 400; M b 450; M b 500; M b 600; M b 700; М б 800.

Существуют зависимости между классом бетона и его средней прочностью с коэффициентом вариации прочности бетона n = 0,135 и коэффициентом надежности t = 0,95:

B = R b x 0,778, или R b = B b / 0,778.

Соотношение прочности и прочности тяжелого бетона

При проектировании конструкций обычно присваивается класс бетона, в некоторых случаях марка. Соотношение марок и марок тяжелого бетона Прочность на сжатие приведена в таблице. один.

Предел прочности
. Предел прочности бетона на разрыв необходимо учитывать при проектировании конструкций и сооружений, в которых образование трещин не допускается. В качестве примера можно привести резервуары для воды, плотины гидротехнических сооружений и др. Бетоны по растяжению делятся на классы: В 0,8; B t 1,2; B t 1,6; В т 2; B t 2,4; B t 2,8; При t 3,2 или сорт: P t 10; B t 15; B t 20; B t 25; B t 30; B t 35; В т 40.

Предел прочности при изгибе. При устройстве бетонных покрытий дорог, аэродромов присваиваются классы или марки бетона на изгиб при растяжении.

Классы: In bt 0.4; Bt 0,8; В bt 1.2; Bt 1.6; В bt 2.0; В тб 2.4; Bt 2,8; В bt 3.2; В bt 3.6; В bt 4.0; Bt 4.4; В bt 4.8; В bt 5.2; Bt 5.6; В bt 6.0; В bt 6.4; В bt 6.8; В bt 7.2; В бт 8.

Таблица 1. Соотношение марок и марок по сжатию для тяжелого бетона

Марки: P bt 5; P bt 10; P bt 15; P bt 20; P bt 25; P bt 30; P bt 35; P bt 40; P bt 45; P bt 50; P bt 55; P bt 60; P bt 65; P bt 70; P bt 75; P bt 80; P bt 90; P bt 100.

Технологические факторы, влияющие на прочность бетона.

Технологические факторы, влияющие на прочность бетона. На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, соотношение воды и цемента по массе (W / C), качество заполнителей, качество смешивания и степень уплотнения, возраст и условия твердения бетона, повторяющаяся вибрация. .

Цементная деятельность .
Между прочностью бетона и активностью цемента существует линейная зависимость R b = f (R C).Более прочные бетоны получаются на высокоактивных цементах.

Водоцементный коэффициент .
Прочность бетона зависит от H / C. При уменьшении V / C она увеличивается, при увеличении — уменьшается. Это определяется физической природой формирования структуры бетона. При затвердевании бетона 15–25% воды взаимодействует с цементом. Для получения работоспособной бетонной смеси обычно вводится 40-70% воды (В / Ц = — 0,4 … 0,7). Избыток воды образует в бетоне поры, снижающие его прочность.

При V / C от 0,4 до 0,7 (C / V = ​​2,5 … 1,43) между прочностью бетона R в МПа, активностью цемента RC, МПа и C / V существует линейная зависимость , выражается формулой:

R b = A R c (C / B — 0,5).

При V / C 2.5) линейная зависимость нарушается. Однако в практических расчетах используется другая линейная зависимость:

R b = A1 R c (C / B + 0,5).

Погрешность расчетов в данном случае не превышает 2-4% приведенных выше формул: A и A 1 — коэффициенты, учитывающие качество материалов.Для качественных материалов A = 0,65, A1 = 0,43, для обычных — A = 0,50, A1 = 0,4; низкое качество — А = 0,55, А1 = 0,37.

Прочность бетона на изгиб R bt, МПа, определяется по формуле:

R bt = A` R` c (C / B — 0,2),

где R C — активность цемента при изгибе, МПа;

А »- коэффициент, учитывающий качество материалов.

Для качественных материалов A «= 0,42, для обычных материалов — A» = 0.4, материалы некачественные — А «= 0,37.

Качество заполнителя .
Неоптимальный зерновой состав заполнителей, использование мелких заполнителей, наличие фракций глины и мелкой пыли, органических примесей снижает прочность бетона. Прочность крупных заполнителей, прочность их сцепления с цементным камнем влияет на прочность бетона.

Качество смешивания и степень уплотнения бетонная смесь существенно влияет на прочность бетона.Прочность бетона, приготовленного в бетоносмесителях с принудительным перемешиванием, вибро- и турбомешалками, на 20-30% выше прочности бетона, приготовленного в самотечных смесителях. Качественное уплотнение бетонной смеси увеличивает прочность бетона, так как изменение средней плотности тонной смеси на 1% изменяет прочность на 3-5%.

Влияние старения и условий твердения .
При благоприятных температурных условиях прочность бетона надолго увеличивается и изменяется в логарифмической зависимости:

R b (n) = R b (28) lgn / lg28,

где R b (n) и R b (28) — предел прочности бетона на разрыв через n и 28 суток, МПа; lgn и lg28 — десятичные логарифмы конкретного возраста.

Эта формула является усредненной. Дает удовлетворительные результаты при твердении бетона при температуре 15-20 ° C на обычных среднеалюминатных цементах с выдержкой от 3 до 300 суток. На самом деле прочность на разных цементах растет по-разному.

Увеличение прочности бетона с течением времени в основном зависит от минерального и материального состава цемента. По интенсивности твердения портландцемент делится на четыре типа (табл. 2).

Интенсивность твердения бетона зависит от Вт / ц .Как видно из данных, приведенных в табл. 3, бетоны с более низким значением W / C быстрее набирают прочность.

Скорость твердения бетона в значительной степени зависит от температуры и влажности. Условно нормальной считается среда с температурой 15-20 ° С и влажностью воздуха 90-100%.

Таблица 2. Классификация портландцементов по скорости твердения

Таблица 3.Влияние W / C и возраста на скорость твердения бетона на цементе типа III

Как видно из графика на рис.1, прочность бетона на 28-дневный срок твердения при 5 ° С составила 68%, при 10 ° С — 85%, при 30 ° С — 115% от прочности бетона на разрыв при затвердевании при температуре 20 ° С. Такие же зависимости наблюдаются в более раннем возрасте. То есть бетон интенсивнее набирает прочность при более высокой температуре и, наоборот, медленнее при ее понижении.

При отрицательной температуре отверждение практически прекращается, если не снижать температуру замерзания воды введением химических добавок.

Рис. 1.

Отверждение ускоряется при температуре 70-100 ° C при нормальном давлении или при температуре около 200 ° C и давлении 0,6-0,8 МПа. Для твердения бетона необходима среда с повышенной влажностью. Для создания таких условий бетон покрывают водонепроницаемыми пленочными материалами, покрывают влажными опилками и песком, пропаренными в насыщенном водяном паре.

Провибрировать повторно
увеличивает прочность бетона до 20%.Его нужно проводить до конца схватывания цемента. Плотность увеличивается. Механические воздействия разрывают пленку гидратированных новообразований и ускоряют процессы гидратации цемента.

Рост прочности бетона со временем . Эксперименты показывают, что прочность бетона со временем увеличивается, и этот процесс может продолжаться годами (рис. 1.3). Однако степень увеличения прочности связана с температурой и влажностью окружающей среды и составом бетона.Самый быстрый рост силы наблюдается в начальный период.

Рост прочности бетона напрямую связан с его старением и, следовательно, зависит, в основном, от одних и тех же факторов.

Существует ряд предложений по установлению зависимости между прочностью бетона R и его возрастом. Для нормальных условий твердения бетона на портландцементе простейшей является логарифмическая зависимость, предложенная Б.Г. Срамтаева:

С периодами затвердевания более 7… 8 дней эта формула дает удовлетворительные результаты.

Повышение температуры и влажности значительно ускоряет твердение бетона. С этой целью железобетонные изделия на заводах подвергаются специальной термовлагообработке при температуре 80,90 ° С и влажности 90 … 100% или автоклавированию при давлении пара около 0,8 МПа и температуре 170 ° С. В последнем случае расчетная прочность бетона может быть получена через 12 часов.

При температуре ниже +5 ° C твердение бетона значительно замедляется, а при температуре бетонной смеси -10 ° C практически прекращается.После 28 суток твердения при температуре -5 ° С бетон набирает не более 8% прочности бетона, затвердевающего при нормальных условиях, при температуре 0 ° С — 40 … 50%, при +5 ° С. С — 70 … 80%. После оттаивания бетонной смеси твердение бетона возобновляется, но его конечная прочность всегда ниже прочности бетона, затвердевшего при нормальных условиях. Бетоны, прочность которых на момент замерзания составляла не менее 60% от R28, после оттаивания в течение 28 суток набирают расчетную прочность.

При хранении бетона в воде наблюдается более интенсивный рост прочности. Во многом это объясняется тем, что поры от испарения воды, в которых давление водяного пара направлено наружу от бетона, в бетоне не образуются. При хранении воды давление направляется из внешней среды на бетон.

Прочность бетона на сжатие . Как следует из экспериментов, если бетонный куб из плотного бетона имеет достаточно однородную структуру и правильную геометрическую форму, то, разрушаясь под действием равномерно распределенной нагрузки, он принимает форму двух усеченных пирамид, сложенных небольшими основаниями (рис. .1.4, а). Подобный характер разрушения (разрушение при сдвиге) происходит из-за значительного влияния сил трения, которые развиваются между подушками пресса и торцевыми поверхностями образца. Эти силы направлены внутрь образца и препятствуют свободному развитию поперечных деформаций, создавая своего рода зажим. Эффект клетки уменьшается по мере удаления от концов образца.

Если влияние сил трения контактных поверхностей исключить (например, введением смазки на торцы образца), то излом приобретает другой характер (рис.1.4, б): в образце появляются трещины, параллельные направлению сжатия. Теперь трение больше не препятствует развитию поперечных деформаций образца, и разрушение происходит при гораздо меньшей (до 40%) сжимающей нагрузке. Кубики-образцы из ячеистого и пористого бетона разрушаются по продольным поверхностям даже при наличии трения по опорным граням, так как связи между их элементами конструкции ослаблены пустотами и порами.

Прочность на сжатие при испытании куба рассчитывается делением разрушающей силы Nu на площадь грани куба A.

В ряде стран (США и др.) Вместо куба был принят образец цилиндрической формы высотой 12 дюймов (305 мм) и диаметром 6 дюймов (152 мм). Для того же бетона прочность цилиндрического образца таких размеров составляет 0,8 … 0,9 прочности куба с размером ребра 150 мм.

Прочность бетонных кубиков одного и того же состава зависит от размера образца и уменьшается с увеличением размера. Таким образом, прочность куба из тяжелого бетона с ребром 300 мм составляет примерно 80% прочности куба с ребром 150 мм, а куба с ребром 200 мм — 90%.Это связано как с уменьшением влияния обоймы с увеличением размера образца и расстояния между его концами, так и с влиянием размера образца на скорость твердения (чем больше образец, тем медленнее он набирает прочность на воздухе. ) и вероятное наличие в нем внешних и внутренних дефектов (чем больше образец, как правило, эти дефекты больше и меньше по прочности).

Однако следует иметь в виду, что хотя кубическая прочность принимается за эталон для показателя прочности бетона (т.е., он должен быть доступен для производственного контроля), это условная характеристика и не может быть напрямую использована при расчете прочности железобетонных конструкций. Реальные конструкции (или их зоны), работающие на сжатие, по форме и размеру отличаются от куба. В связи с этим на основе многочисленных экспериментов установлены эмпирические зависимости между кубической прочностью (классом) бетона и его прочностными характеристиками при различных условиях работы, приближающихся к работе реальных конструкций.

Эксперименты с образцами бетона, имеющими форму призмы с квадратным основанием a и высотой h (рис. 14, в), показали, что с увеличением отношения h / a прочность на сжатие Rb уменьшается (рис. 1.4, г), а с увеличением h / a> 3 становится практически стабильным и равным в зависимости от класса бетона 0,7 … 0,9В. Это связано с тем, что в соответствии с принципом Сен-Венана напряжения, вызванные силами трения вдоль опорных поверхностей, значительны только в непосредственной близости, размеры которых сопоставимы с размерами нагруженной поверхности.Таким образом, в призмах с высотой, превышающей размер двойного сечения, средняя часть свободна от влияния сил трения. Именно в средней по высоте части призм появляются продольные трещины перед разрушением, распространяющиеся вверх и вниз к опорным поверхностям. Гибкость бетонного образца влияет только на h / a> 8 при испытании.

В соответствии с требованиями ГОСТ 10180-78 прочность бетона при центральном сжатии Rh определяют испытаниями на разрушение бетонных призматических образцов с отношением высоты к основанию h / a = 3… 4. Нагрузка подается с шагом 0,1 Ню с постоянной скоростью (0,6 ± 0,2) МПа / с и выдержкой 4 … 5 минут после каждого шага.

В большинстве случаев результаты таких испытаний однозначно указывают на то, что разрушение образцов происходит в результате преодоления сопротивления разделению (рис. 1.4, г). Однако в ряде случаев (наиболее характерных для низкопрочных бетонов, отличающихся начальными неоднородностями, вызывающими развитие микротрещин на ранних этапах нагружения) образец разрушается по наклонной поверхности без нарушения целостности конструкции. материал за пределами этой поверхности.Казалось бы, такие случаи можно рассматривать как результат разрушения от сдвига, поскольку в любом месте, пересекающем продольную ось образца под острым углом, при его нагружении возникают как нормальные, так и касательные напряжения. Но, видимо, это все еще не так. И прежде всего потому, что наклон поверхности излома к продольной оси призмы составляет не 45 °, что соответствовало бы направлению действия максимальных касательных напряжений, а намного меньше (рис. 1.5).Кроме того, поверхность излома явно неровная, проходит через многочисленные продольные трещины и часто совпадает с ними.

Конечно, после развития несплошностей в отдельных зонах касательные напряжения влияют на ослабленный материал, но в целом, хотя разрушение бетона здесь сложное, решающим фактором снова является сопротивление отрыву.

Между кубической и призматической прочностью существует прямо пропорциональная зависимость. По экспериментальным данным для тяжелого и легкого бетона призматическая прочность колеблется от 0.От 78R (для бетона высокого качества) до 0,83R (для бетона низкого качества), от 0,87R до 0,94R для ячеистого бетона соответственно.

Значение Rh используется при расчете прочности сжатых бетонных и железобетонных конструкций (колонны, стойки, сжатые элементы фермы и т. Д.), Гибких конструкций (балки, плиты) и конструкций, которые действуют на некоторые другие типы воздействий, для например, кручение, наклонный изгиб, косое эксцентричное сжатие и т. д.

Прочность бетона на сжатие при заданной активности цемента зависит, как правило, от количества цемента, физико-механических свойств цементного камня и заполнителей, их концентрации на единицу объема материала и прочности сцепления, а также от формы и размер зерен заполнителя.

Увеличение количества цемента увеличивает плотность (отношение массы тела к его объему) бетона, способствуя непрерывному заполнению пустот между инертными и тем самым обеспечивая создание полного несущего каркаса цементного камня. Увеличение плотности бетона при прочих равных приводит к увеличению его прочности. Расход цемента в бетоне для несущих железобетонных конструкций варьируется в зависимости от класса бетона и активности (марки) цемента в пределах от 250 до 600 кгс / м3.

Прочность цементного камня зависит не только от прочности цемента, но и от водоцементного отношения. С увеличением W / C пористость цементного камня увеличивается, а, следовательно, прочность бетона снижается.

Обычно прочность инертного материала в конструкционных тяжелых бетонах выше прочности цементного камня; поэтому только форма и состав зерен заполнителя влияет на прочность таких бетонов. Так, в частности, из-за лучшей адгезии раствора к угловатым зернам щебня, бетон на щебне составляет около 10… На 15% прочнее бетона на щебне. Легкий бетон в этом плане ведет себя хуже. Поскольку прочность инертных материалов в легких бетонах (как правило) ниже, чем у цементного камня, свойства заполнителей также влияют на прочность таких бетонов. Более того, в отличие от плотных пористых заполнителей прочность бетона снижается и тем значительнее, чем больше отличаются Ea и Ra от Ec и Rc.

Таким образом, если прочность обычного тяжелого бетона зависит от ограниченного числа факторов и может быть выражена (что они делают) как функция активности цемента и водоцементного отношения, то для описания прочности легкого бетона для каждого типа агрегатов необходимо выбрать корреляционные зависимости.

Прочность бетона на разрыв . Прочность бетона на разрыв зависит от прочности цементного камня и его адгезии к зернам заполнителя.

Истинная прочность бетона на разрыв определяется его сопротивлением осевому растяжению. Предел прочности при осевом растяжении сравнительно невысокий (0,05 … 0,1) Rb. Столь низкая прочность объясняется неоднородностью конструкции и чрезмерно ранним нарушением сплошности бетона, что способствует концентрации напряжений, особенно под действием растягивающих сил.Величину Rbt можно определить по эмпирической формуле Фере, предложенной одно время для низкопрочного бетона. В настоящее время эта зависимость распространяется на бетон класса В45.

Предел прочности бетона при осевом растяжении устанавливают испытанием на растяжение образцов с рабочим участком в виде призмы достаточной длины для обеспечения равномерного распределения внутренних сил в ее средней части (рис. 1.6, а). Концевые части таких образцов расширяются для закрепления в захватах. Нагрузка прилагается равномерно со скоростью 0.05 … 0,08 МПа / с.

Основным недостатком испытаний на осевое растяжение является сложность центрирования образца и связанный с этим большой разброс экспериментальных данных. Так, например, захват образца в машине для испытаний на растяжение может создать условия, неблагоприятные для равномерного распределения усилия по его поперечному сечению, а неоднородность бетонной конструкции приводит к тому, что реальная (физическая) ось образец не будет совпадать с геометрическим.Это влияет на результаты испытаний и напряженное состояние бетона, вызванное его усадкой.

Чаще всего прочность бетона на растяжение оценивают испытанием на изгиб бетонных балок сечением 150 х 150 мм (рис. 1.6, б). Разрушение в этом случае происходит из-за исчерпания сопротивления растянутой зоны, а диаграмма напряжений в ней из-за неупругих свойств бетона криволинейной формы (рис. 1.7, а).

С повышением класса бетона его прочность на разрыв также увеличивается, но не так интенсивно, как при сжатии.

Влияние различных факторов в зависимости от состава бетона и его структуры влияет на Rht обычно в том же направлении, что и Rh, хотя и в разных количественных соотношениях. Так, например, увеличение расхода цемента для приготовления бетона при прочих равных условиях увеличивает прочность на разрыв в гораздо меньшей степени, чем прочность на сжатие. То же самое можно сказать и о цементной активности. Иная ситуация с гранулометрическим составом агрегатов и, в частности, с внешним видом его зерен.Так, замена гравия на щебень мало влияет на сопротивление бетона сжатию, значительно увеличивает его прочность на разрыв и т. Д.

Влияние масштабного коэффициента также обнаруживается при определении Rbt. Общетеоретические соображения, основанные на статистической теории хрупкой прочности, приводят к выводу, что и в этом случае следует ожидать снижения прочности с увеличением размеров образцов. Однако недостатки современных испытаний бетонных образцов на растяжение (создание разброса показателей тем больше, чем меньше размеры поперечного сечения) часто искажают общую картину.

Значение Rbt используется, прежде всего, при расчете конструкций и сооружений, к которым предъявляются требования по трещиностойкости (например, водопроводные трубы, резервуары для хранения жидкостей, стенки автоклавов и т. Д.).

Прочность бетона на сдвиг и сдвиг . В соответствии с теорией сопротивления материалов суммарные напряжения, действующие на элементарную платформу, раскладываются на нормальную составляющую o и касательную m, которая стремится отсечь (отрубить) тело по рассматриваемому сечению или сместить его. сторона элементарного прямоугольного параллелепипеда по отношению к другой.Поэтому напряжения m называются касательными, касательными или касательными.

Помимо комбинированного действия нормальных и касательных напряжений, возможен также частный случай, известный в теории сопротивления материалов как чистый срез, когда σ = 0 и на площадке действуют только касательные напряжения m.

В железобетонных конструкциях чистый срез практически не происходит, обычно он сопровождается действием нормальных сил.

Для экспериментального определения прочности бетона на сдвиг Rbsh, т.е.е. Для достижения максимального сопротивления в плоскости, в которой действуют только касательные напряжения, был использован метод нагружения, показанный на рис. 1.8, а.

Однако решение этой задачи методами теории упругости показывает, что в плоскости AB нет касательных напряжений. Раздел растянут.

Наибольший объем экспериментальных данных получен при испытаниях по схеме, предложенной Э. Мершем (рис. 1.8, б). Это очень простая и поэтому заманчивая схема, однако, как видно из характера распределения основных растягивающих напряжений в образце и касательных напряжений по сечению AB, такой образец, помимо среза, испытывает изгиб и локальное сжатие (раздавливание) под прокладками.

Обеспечиваются лучшие условия, близкие к чистому срезу, испытания по схеме А.А. Гвоздева (рис. 1.8, в). Однако и здесь картина траекторий основных возмущений свидетельствует о том, что напряженное состояние образца отличается от состояния, соответствующего чистому срезу. В плоскости разреза действуют растягивающие и касательные напряжения, а в местах разрезов в образце наблюдается концентрация напряжений.

Предел прочности бетона при чистом срезе можно определить по эмпирической формуле

где k — коэффициент, зависящий от класса бетона, равный 0.5 … 1.0.

При резке большое значение имеет сопротивление крупных зерен заполнителя, которые, попадая в плоскость реза, работают как штырь. Следовательно, снижение прочности заполнителей в легком бетоне того же класса приводит к снижению прочности на сдвиг. Предел прочности бетона при чистом срезе используется в некоторых современных методах расчета прочности железобетонных конструкций по наклонным сечениям.

Сопротивление сдвигу можно встретить при изгибе железобетонных балок до появления в них наклонных трещин.Распределение касательных напряжений при изгибе берется по параболе (как для однородного изотропного тела). Экспериментально установлено, что предел прочности бетона на разрыв в 1,5 … 2 раза больше осевого растяжения, поэтому для балок без предварительного напряжения расчет на сдвиг сводится, по сути, к определению основных действующих растягивающих напряжений. под углом 45 ° к оси луча.

Влияние на прочность бетона длительных и многократно повторяющихся нагрузок.Одним из важнейших показателей прочности бетона следует считать его длительное сопротивление (длительную прочность), определяемое в результате экспериментов с длительным нагружением, во время которых бетонный образец может разрушиться при напряжениях ниже его предельного сопротивления. Пределом длительного сопротивления бетона называют наибольшие напряжения, которые он может выдерживать неограниченно длительное время без разрушения (для строительных конструкций это десятки лет и более).

На основании экспериментов принято считать, что статические напряжения, значения которых не превышают 0.8 Rb не вызывают разрушения образца при любой продолжительности нагрузки, так как развитие микродеструкции в бетоне со временем прекращается. Если образец нагружен высокими напряжениями, то в результате будут развиваться структурные нарушения, и, в зависимости от уровня напряжений, через определенное время он разрушится.

Таким образом, предел прочности в основном определяется характером структурных изменений, вызванных продолжительной нагрузкой. Если процессы разрушения конструкции не нейтрализованы процессами исчезновения и модификации дефектов, предел прочности будет превышен, если они нейтрализованы, образец может бесконечно сопротивляться имеющимся напряжениям.Примерная граница, выше которой образец разрушается, а ниже не разрушается, соответствует напряжениям Rvcrc. Аналогичная картина наблюдается при растяжении.

В последние годы был предложен ряд формул, которые позволяют более дифференцированно подходить к оценке относительной прочности бетона на растяжение. Так, для старого тяжелого бетона обычных классов формула дает хорошие результаты

Если бетон тех же классов нагружается в среднем возрасте, когда процессы твердения продолжают влиять на параметр R, то длительную прочность можно определить по формуле

Поскольку параметры R в основном зависят от класса бетона, его возраста на момент нагружения, роста прочности и условий влагообмена с окружающей средой, можно предположить, что предел прочности зависит в основном от одних и тех же факторов.Так, например, относительное значение длительной прочности бетона, нагруженного в достаточно раннем возрасте, выше, чем у старого или слаботвердеющего (термо- и влагостойкого), а высокопрочного бетона выше, чем у бетона низкой или низкой твердости. средней прочности.

Степень снижения длительной силы зависит от продолжительности и режима предыдущих силовых воздействий. Таким образом, длительная прочность бетона на сжатие, если он ранее находился в условиях длительного сжатия (до напряжений не более 0.6 Rh) увеличивается, а при растяжении — уменьшается.

Под действием многократно повторяющихся (движущихся или пульсирующих) нагрузок, в частности, при стационарных гармонических внешних воздействиях, прочность бетона на растяжение снижается даже больше, чем при длительных статических нагрузках. Прочность бетона на растяжение снижается в зависимости от количества циклов нагружения, величины максимальных напряжений и характеристик цикла.

Предел прочности бетона под действием многократно повторяющихся нагрузок называют пределом выносливости.Наибольшее напряжение, которое бетон может выдержать бесконечно большое количество повторяющихся нагрузок без разрушения, называется абсолютным пределом выносливости. Практически предел выносливости бетона принимается как максимальное напряжение, которое образец может выдержать при количестве циклов перегрузки (2 … 5) 106 или 107. Это напряжение называется пределом ограниченной выносливости. Для бетона предполагается, что испытательная база составляет 2 106 циклов. При его повышении происходит постоянное снижение предела выносливости, однако после 2-106 циклов изменения незначительны.

Экспериментальные данные показывают, что если многократно действующие напряжения превышают предел выносливости, хотя они не превышают предел длительной прочности, то при достаточном повторении циклов нагружения образец разрушается. Причем разрушающие напряжения (длительная динамическая прочность) чем ниже и ближе к пределу выносливости, тем большее количество циклов нагружения действует на образец.

Зависимость предела относительной усталости Rbj / Rb от числа циклов повторения нагрузки имеет криволинейный характер (рис.1.9), асимптотически приближаясь к абсолютному пределу прочности бетона, равному нижнему пределу образования микротрещин.

При уменьшении относительная выносливость бетона уменьшается (рис. 1.10), при увеличении скорости нагружения увеличивается, но незначительно. Водонасыщение снижает относительную выносливость бетона. С увеличением возраста бетона отношение Rbf / Rb немного увеличивается. Практический интерес представляют экспериментальные данные о зависимости степени снижения прочности бетона под действием несимметричной циклической нагрузки от нижней границы образования микротрещин в бетоне.В соответствии с этими данными значения предела выносливости пропорциональны изменению и, следовательно, отношение Rhj / Rh тем выше, чем выше прочность бетона.

Данные предела выносливости должны быть доступны при расчете железобетонных подкрановых балок, шпал, станины мощных прессов и станков, фундаментов под неуравновешенные двигатели и другое оборудование, а также при расчете элементов мостовых конструкций и различных видов транспорта, крановых и др. разгрузочные стеллажи.

Влияние на прочность бетона при высоких и низких температурах. Разница в коэффициентах линейного расширения цементного камня и заполнителей при температуре окружающей среды до 100 ° C (т. Е. Стесненных условиях деформации бетона при температурных воздействиях) не вызывает заметных напряжений и практически не влияет на прочность конкретный.

Воздействие на бетон повышенных температур (до 250 … 300 ° С) приводит к заметному изменению его прочности, причем прочность зависит от степени водонасыщенности бетона.С увеличением водонасыщенности бетона под воздействием повышенных температур усиливаются процессы влаго- и газообмена, миграции влаги, бетон подвергается интенсивному высыханию и микротрещинам в нем (в основном из-за значительных температурных и усадочных напряжений), увеличивается температурный коэффициент.

Под воздействием высоких температур ситуация еще хуже. При температуре выше 250 … 300 ° C объемные деформации цементного камня и заполнителей изменяются.Причем, если для гранита и песчаника объемные деформации при температуре около 500 ° C резко увеличиваются, то для цементного камня они достигают максимума при температуре около 300 ° C, а затем уменьшаются. Столь резкая разница деформаций вызывает внутренние напряжения, разрывающие цементный камень, что влечет за собой снижение механической прочности бетона вплоть до его разрушения. Поэтому при длительном воздействии высоких температур обычный бетон не используют.

Температурные напряжения могут быть уменьшены за счет соответствующего выбора цемента и заполнителей.Для жаропрочного бетона применяют заполнители с низким коэффициентом линейного расширения: бой из красного кирпича, доменный шлак, диабаз и др. В качестве связующего используется глиноземистый цемент или портландцемент с мелкоизмельченными добавками из хромита или шамота. Для особо высоких температур (1000 … 1300 ° C) бетон используется на глиноземистом цементе с шамотом или хромитом в качестве наполнителя.

При промерзании бетона (т. Е. При воздействии низких температур) его прочность увеличивается, а при оттаивании — снижается.Определяющее влияние на прочность бетона оказывают температура замерзания и степень водонасыщенности бетона при его замораживании и оттаивании. Изменение прочности связано с условиями кристаллизации льда в порах бетона и возникновением в них внутреннего избыточного давления при переходе в лед с увеличением объема (до 10%).

Температура замерзания воды зависит от размера пор и капилляров, в которых она замерзает. Чем меньше диаметр капилляров, тем ниже температура замерзания воды.Исследования показывают, что вода, содержащаяся в порах, замерзает не одновременно, а постепенно, по мере снижения температуры. Содержание льда в бетоне существенно зависит от характера его пористости. Все это говорит о том, что с понижением температуры замерзания давление в порах бетона увеличивается и его разрушение ускоряется.

Существенным фактором, влияющим на прочность бетона, является наличие дефектов его структуры в виде микро- и макротрещин.Замораживание воды в трещине и создание и без того небольшого давления на ее стенки вызывает концентрацию напряжений в тупике трещины и приводит к ее дальнейшему прорастанию в материале.