Прочность бетона: определяющие характеристики материала, факторы, влияющие на его свойства

Проектная прочность

Проектная прочность (марка) –нормируемая прочность бетона в возрасте 28 суток или в другие сроки, допускающая передачу на изделие полной проектной нагрузки. Если в проектной документации, ГОСТ или ТУ на изделие не указан срок достижения бетоном проектной марки, то таким сроком следует считать 28 суток со дня изготовления.

Усредненные значения коэффициентов прироста прочности бетонов на цементах различных видов, твердеющих на открытом воздухе при положительных температурах в возрасте 90 и 180 суток, приведены в табл. 5.



Прочные смеси новейшего поколения

Материал с улучшенными качествами дает возможность сооружать мега-здания.

Читайте также: Виброрейка для бетона своими руками: материалы и инструменты

Обычно, в качестве прочного бетона используется его марка М500, но, спрос существует и на аналоги, вплоть до М-1000. Более того, современные строительные технологии испытывают острую нужду в еще более высокомарочных материалах.

Вследствие этого, специалистами был разработан сверхпрочный бетон нового поколения марки М-1500. Для его замешивания требуется в 1.5/2 раза меньше вяжущего вещества, чем по традиционной технологии.

При этом характеристики материалов будут равны. Такой высокопрочный бетон можно производить на обычном заводе.



Передаточная прочность

Передаточная прочность – нормируемая прочность бетона предварительно напряженных изделий к моменту передачи на него предварительного натяжения арматуры.

Величину передаточной прочности бетона регламентирует проект, ГОСТ или ТУ на данный вид изделий.

Передаточная прочность бетона назначается не ниже 70 % проектной марки, принимаемой, как правило, для предварительно напряженных изделий, в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры; при этом фактическая величина передаточной прочности с учетом требований статистического контроля на производстве должна составлять не менее 14 МПа, а при стержневой арматуре класса Αт-VI, арматурных канатах и проволочной арматуре без промежуточных головок – не менее 20 МПа.

Свойства бетона Обозначения Единица
Измерения
Формула перевода (соотношение)
Призменная прочность RПр МПа
Прочность на осевое растяжение МПа
Прочность на растяжение при изгибе RР. и МПа
Начальный модуль упругости ЕБ МПа
Модуль сдвига G6 МПа
Прочность сцепления с арматурой
Предел усталости
RСц МПа
МПа
Прочность при срезе (скалывании) RCp МПа
Прочность при смятии RCm МПа I
Коэффициент линейного расширения при нагреве от 0 до 100°С α Град-1
Усадка бетона (предельная сжимаемость) Мм/м 0,2 – 0,4
То же, армированного Мм/м 0,15
Характеристика ползучести φ+
Предельная растяжимость Мм/м 0,1—2
Коэффициент теплопроводности λ Вт / (м. к) λ ≈ 1,4
Истираемость И Г/см2 И = 0,01 – 0,1

Основные характеристики и физические свойства тяжелого бетона приведены в табл. 4.

Контролирование свойств и испытания продукции

Чтобы определить описываемую характеристику производимого материала, специалисты в заводских лабораториях используют измеритель прочности бетона. Данные приспособления работают по разным принципам, которые делятся на неразрушающие и разрушающие.

Известны такие способы испытаний.

Проверка куба ультразвуковым бетоноскопом.

  1. Неразрушающие косвенные методы, использующие способ ударного импульса, а также импульсный ультразвуковой аналог.
  2. Не разрушающие прямые способы лишь частично ломают материал образцов. Это может быть принцип отрывания со скалыванием либо методика скола угла. При этом применяются силоизмерители.
  3. Разрушающие способы делятся на проверку бетонных кубиков (по ГоСТу №10180) и разрушение кернов, изъятых из конструкций (по ГоСТу №28570). При этом используются различные гидравлические прессы.

Форма образцов

В ходе испытаний материала специалисты выделяют такие категории, исходя из формы образцов.

  1. Кубиковая прочность бетона – это сопротивление (временное) сжиманию бетонных кубиков, имеющих габариты 20×20×20 см.
  2. Прочность призменная – это предел стойкости к сжиманию призм из бетона, обладающих габаритами 15×15×60 см либо 20×20×

На фото — определение кубиковой прочности.

Обратите внимание! По СНиП №52/01/2003 класс прочности раствора при сжатии равен величине его прочности кубиковой с обеспеченностью в 95%. Иными словами, нормативные документы определяют данный параметр, как основное механическое свойство бетона.

Величина призменная лучше показывает сопротивление материала сжиманию (балки, колонны и пр. по форме более похожи на призму, нежели куб). Однако призменное испытание – процесс дорогой и трудоемкий. Цена же испытания кубов меньше, а сам процесс проще.

Арматура для тяжелых бетонов

Вид и класс напрягаемой арматуры Проектная марка бетона не ниже
Проволочная арматура классов:
B H с анкерами 250
Bp-II без анкеров при диаметре проволоки: до 5 мм включительно 250
6 мм и более К-7 (ГОСТ 13840—68 *) 400
К-19 (ТУ 14—4—22—71 *) 350
От 10 до 18 мм (включительно) классов:
A-IV и Αт-IV 200
A-V и Αт-V 250
Αт-VI 350
20 мм и более классов:
A-IV и Αт-IV 250
A-V и Αт-V 350
Αт-VI 400

Таблица 5

Читайте также: Способы уплотнения бетонной смеси

Вид и минералогический состав цемента Значение коэффициента К, сут
90 180
Алюминатный портландцемент (C3 A ≥ 12 %) 1,05 1.1
Алитовый портландцемент (C3 S ≥ 50 %; C3 A ≤ 8 %) 1,05 1,1
Пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент с содержанием шлака до 40· % 1,05 1,25
Белитовый портландцемент и шлакопортландцемент с содержанием шлака более 50 % 1,1 1,3

Примечание. Значения К могут определяться по формуле K = lgn / lg28 при п > 3, где

П – возраст бетона в сутках. Полученными данными можно пользоваться для ориентировочных расчетов состава бетона. При этом прочность бетона в возрасте п суток (RN) определяется по формуле RN = R28 • K.

Если проектная марка бетона принята выше указанного минимального значения, то передаточная прочность должна составлять не менее 50 % принятой проектной марки.

Марки и классы бетонов

Эти характеристики зависят от объема вяжущего в рабочем составе. Чем больше эти значения, тем быстрее твердеет состав, и тем сложнее его укладывать. Прочность схватившегося бетона проверяется лабораторными испытаниями неразрушающим методом сжатия бетона прессом на исследуемых образцах.

От типа строительного объекта зависит марка используемого бетона. Например, средний показатель марки, при котором строительство дома будет считаться надежным и долговечным – M 100, M 150. Самая популярная марка — M 200. При конструировании монолитных оснований сооружений бетон M 350 считается лучшим, так как он может выдерживать любые расчетные нагрузки. Такой бетон заливают на фундаменты площадки монолитной конструкции и массивные сооружения.

Класс – это прочность материала, измеряемая в кг/см2 или в Мпа. Прочность обеспечивается по классу не ниже 0,95 для любых значений в диапазоне В1-В60. В процессе набора прочности класс может изменяться.

Марка – нормативный параметр, обеспечивающий среднюю прочность бетона в кгс/см2 или в Мпа х 10. Для бетона тяжелых марок эти значения находятся в диапазоне от M 50 до M 800. Чем более прочные бетоны, тем выше цифры в обозначении марки.

Эта зависимость выражается следующими формулами: В = R х 0,778, или R = В / 0,778, при условии, что значение прочности бетона может варьироваться в пределах n = 0,135, а коэффициент обеспеченности t = 0,95 при температуре 15 — 250С. При повышении температуры поверхности твердение ускоряется.


Физико-механические и деформационные показатели бетонов

Соответствие класса морозостойкости и водонепроницаемости

Параметры эксплуатации Морозостойкость Водонепроницаемость Товарный бетон, марка
Цикличная заморозка и размораживание при насыщении влагой и при температуре:
В условиях низких температур ≥ -400С F 150 W 2 БCГ В 20 ПЗ F 150 W 4 (М 250)
≥ -200С/-400С F 100 БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -50С/-200С F 75 БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -50С F 50 БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
Цикличная заморозка и размораживание при периодическом насыщении влагой и влиянии внешних факторов:
≥ -400С F 100 БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -200С/-400С F 50 БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -50С/-200С БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -50С БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
Цикличная заморозка и размораживание при отсутствии насыщения влагой:
≥ -400С F 75 БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -200С/-400С БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -50С/-200С БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -50С БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)


Свойства влагонепроницаемости бетонов
Каждая марка бетона имеет ограничения по водопроницаемости, которое помогает понять степень максимального давления воды на бетон. В индивидуальном строительстве чаще находит применение пользование приблизительной водонепроницаемостью бетона. Основные марки бетона по влагопроницаемости:

  1. W 4 — нормальная влагопроницаемость, при которой уровень поглощаемой бетоном влаги не превышает норму;
  2. W 6 — пониженная влагопроницаемость;
  3. W 8 — низкая влагопроницаемость;
  4. Марки выше W 8 обладают повышенной гидрофобностью.

Отпускная прочность

Отпускная прочность – нормативная прочность бетона, при которой изделие разрешается отгружать с завода потребителю.

Величина отпускной прочности бетона изделий регламентируется ГОСТ на данный вид изделий, а при отсутствии ГОСТ или если величина отпускной прочности не регламентирована ГОСТ, ее устанавливает предприятие-изготовитель по согласованию с потребителем и проектной организацией.

Величину отпускной прочности определяют с учетом условий транспортирования, монтажа и срока передачи нагрузки на изделия, а также с учетом технологии их изготовления и возможности дальнейшего нарастания прочности бетона в изделиях в зависимости от климатических условий района строительства и времени года.

Читайте также: Технология ремонта с нарезанием карт при использовании литых асфальтобетонных смесей

При этом величина отпускной прочности бетона в процентах от его проектной марки по прочности на сжатие должна быть не менее приведенной ниже марке, допускается только в тех случаях, если при транспортировании и монтаже изделия могут быть допущены нагрузки, близкие к расчетным; в холодный период года, если не могут быть созданы условия для роста прочности бетона до передачи на изделие проектной нагрузки.

Бетон в изделиях Отпускная прочность, проц. от проектной марки, не менее
Тяжелый бетон и бетон на пористых заполнителях
M150 и выше 50
Тяжелый бетон М100 и ниже 70
Бетон на пористых заполнителях Ml00 и ниже 80
Бетон всех видов и марок, изготовляемых с автоклавной обработкой…. 100

Распалубочная прочность бетона на разных стадиях строительства монолитного дома в зимних условиях

УДК 624.935.4

, канд. техн. наук, доцент,

В статье приведены результаты исследований температурных режимов и твердения бетона монолитных конструкций жилого дома, бетонируемого в туннельной опалубке при отрицательной температуре наружного воздуха.

Технология тепловой обработки конструкций монолитного дома включала в себя прогрев бетона газовыми горелками в течении двух суток, установленных в блоках туннельной опалубки и применение химической добавки NaNO2.

В процессе бетонирования здания возникли вопросы о величине распалубочной прочности бетона на разных стадиях его возведения, так как значение распалубочной прочности бетона определяет расход газа и стоимость тепловой обработки бетона в целом.

В результате проведенных экспериментов, расчета на прочность и деформации конструкций стен и перекрытий были получены значения распалубочной прочности бетона на ранней стадии возведения здания для стен и перекрытий.

Приведены результаты расчета на прогиб плит перекрытия на ранней стадии распалубки.

В 1989 году в Томском инженерно — строительном институте разработан и внедрен проект монолитного 6-этажногоквартирного жилого дома, бетонируемого в туннельной опалубке типа SBM — 75/M2 в летний и зимний периоды. В проекте предусмотрено, что монолитные дома могут блокироваться по 2, 4 подъезда. Наружные стены дома — самонесущие трехслойные, облегченной конструкции из кирпича или блоков и утеплителя. Наружная и внутренняя версты выполнены из керамического кирпича с заполнением из керамзитобетона. Общая толщина стены 640 мм. Внутренние стены и перекрытия — из тяжелого железобетона класса В15 толщиной 160 мм. В проекте предусмотрены комнаты шириной до 4,2 м.

Предложенный метод тепловой обработки бетона с применением противоморозной добавки нитрита натрия (NaNO2) в количестве 10% от массы цемента и кратковременного прогрева бетона в течение двух суток газовыми горелками, установленными в блоках туннельной опалубки, позволяет возводить 6-этажные монолитные дома в зимний период.

Общая технология возведения здания следующая. Бетонирование ведется поэтажно. Одновременно возводятся стены и перекрытия одного подъезда. Бетонирование ведется по схеме кран — бадья. Доставка бетона осуществляется самосвалами. Учитывая, что бетонирование осуществляется в зимних условиях, марка бетона принимается М300 с осадкой конуса см. В каждом туннельном блоке устанавливается одна газовая горелка производительностью 84 тыс. кДж/ч. Расход газа на двое суток на одну горелку составляет 50 кг. Междуэтажные перекрытия укрываются минераловатными матами без подключения к электрической сети, а при температуре наружного воздуха ниже –5 0С утепляются термоактивными гибкими покрытиями (ТАГП). По торцам туннельной опалубки навешиваются воздухонепроницаемые пологи.

В процессе бетонирования здания возникли вопросы о величине распалубочной прочности бетона на разных стадиях его возведения, так как значение распалубочной прочности бетона определяет расход газа и стоимость тепловой обработки бетона в целом. При этом распалубочная прочность бетона на любой стадии строительства должна быть выше или равна расчетной нагрузке, возникающей в процессе производства работ.

В соответствии с требованиями СНиП 3.03.минимальная прочность бетона незагруженных конструкций при распалубке горизонтальных поверхностей при пролете до 6 м должна быть не менее 70 % от проектной. Аналогичные требования приведены в обязательных правилах по использованию туннельной опалубки SBM — 75/ M2. 0днако эти требования распространяются как на плиты пролетом 3,2 м, так и на плиты пролетом 5,8 м.

Для подтверждения возможности распалубки стен и перекрытий в раннем возрасте необходимо было выполнить расчет на прочность и деформации конструкций стен и плит перекрытий. СНиП 3.03.допускает устанавливать распалубочную прочность бетона в ППР по специальным расчетам. С этой целью был выполнен расчет прочности и деформаций стен и плит перекрытий первого этажа на нагрузки от шести этажей здания. Расчет производится с учетом фактической нагрузки от собственной массы бетона шести этажей, опалубки, технологических нагрузок и других воздействий с учетом расчетных схем для стен и перекрытий, возникающих в момент распалубки.

Расчетная схема для стен была принята в виде плоского составного стержня [1], а для перекрытий в виде неразрезной плиты, опертой на три стороны. Расчетом установлено, что минимальная прочность стен первого этажа, обеспечивающая возможность возведения шести этажей здания, составляет 7 МПа (без учета криогенной прочности). При этом необходимо учитывать, что прочность бетона при низкой температуре воздуха будет медленно нарастать в процессе строительства дома. Ориентировочно, это увеличение прочности составит 10% от марочной при средней температуре воздуха ниже – 20 0С в течение 28 суток.

Получить полный текст

Репетиторы

ЕГЭ

Дипломная

Проведенные эксперименты показали, что прогрев бетона газовыми горелками в течение 2 суток, несмотря на значительную неравномерность температуры по высоте этажа (в верхней части туннельного блока под перекрытием температура достигала 50 0С, а в нижней части С, рис 1), позволяет бетону М300 с химической добавкой NaNO2 в самых неблагоприятных точках, в зоне контакта между этажами достичь прочности МПа. Это означает, что фактическая прочность бетона стен первого этажа достаточна для возведения последующих этажей.

Расчет плит перекрытия на прочность и по деформациям был выполнен для трех стадий строительства: 1) после укладки, прогрева бетона в течение двух суток и распалубки; 2) по истечению 7 суток с момента распалубки, в период бетонирования вышележащего этажа; 3) по истечению 90 суток с момента распалубки перед возведением наружных стен из кирпича, в момент складирования его на перекрытии. Установлено, что минимальная распалубочная прочность бетона плит перекрытий на 1 стадии составляет 7,7 МПа, на второй 10,2 МПа, на третьей 30 МПа.

Анализ температурных режимов и графиков нарастания прочности бетона М300 с химической добавкой NaNO2 показывает, что фактическая прочность бетона в 1 и 2 стадиях соответствует расчетным значениям, а на 3 стадии необходимо устанавливать дополнительные телескопические стойки под перекрытие для разгрузки плиты.

Расчет деформации плит перекрытий выполнен с учетом изменения прочности бетона и модуля упругости во времени, а также с учетом ползучести бетона по методике [2]. Деформации прогиба плиты при раннем распалубливании конструкций складываются из двух составляющих величин — мгновенной и деформаций от длительного воздействия. Полные деформации определялись по формуле:

Читайте также: Что такое нанобетон и его роль в современном строительстве

Получить полный текст

Курсовая

ЕГЭ

Дипломная

,

где Eэ – начальный модуль упругости бетона М300, твердевшего в нормальных условиях в течение 28 суток;

мгновенные упругие деформации бетона, твердевшего в нормальных условиях в течение 28 суток.

E – начальный модуль упругости бетона в момент распалубливания конструкции;

E1, E2, E3 – начальные мод, 3 и т. д. недели после распалубливания конструкции.

Учитывая, что модуль упругости бетона увеличивается по мере твердения, можно в расчетах для вычисления мод, 3 и т. д. недели определялись в зависимости от температурного режима твердения с использованием графиков нарастания прочности бетона в изотермических условиях, построенных в координатах прочность — время твердения. Значения прочности бетона с добавками нитрита натрия приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Минимальная прочность бетона стен с добавками нитрита натрия, твердеющего при tнв = -15 0C (прогрев в течение 2-х суток газовыми горелками, темп бетонирования — 20 суток один этаж, марка бетона М300)

Возводимый

этаж

Прочность бетона при твердении на морозе, МПа
Подвальное помещение 1 эт. 2 эт. 3 эт. 4 эт. 5 эт. 6 эт.
Подвальное

помещение

7.0
1 10.5 7.0
2 13.5 10.5 7.0
3 15.5 13.5 10.5 7.0
4 17.5 15.5 13.5 10.5 7.0
5 19.0 17.5 15.5 13.5 10.5 7.0
6 20.0 19.0 17.5 15.5 13.5 10.5 7.0

Таблица 2

Минимальная прочность бетона перекрытий

Среднесуточная температура наружного воздуха, 0С Необратимая прочность бетона перекрытий в МПа в периоды
распалубки перед бетонированием последующего этажа, по истечении 7 суток с момента распалубки кладки стен по истечении 90 суток с момента распалубки
-15 6.5 9.0 17.0

Примечание. Условия бетонирования перекрытий аналогичны табл. 1

Получить полный текст

Установлено, что прогиб центра плиты перекрытия 1 и 2 стадии составляет 0.2 см. Полученные значения распалубочной прочности позволяют достичь экономии цемента и энергоресурсов, а также сократить сроки выдерживания бетона. На основании выполненных расчетов и опытных проверок составлены рекомендации и технологические карты, которые переданы в строительное управление «Монолит» для практического применения.

Список литературы

1. ЦНИЭП жилища, Руководство по проектированию конструкций и технологии возведения монолитных бескаркасных зданий. — М.: Стройиздат, 1982, 215 с.

2. РИЛЕМ. Комитет по зимнему бетонированию. Рекомендации по зимнему бетонированию. — М.: Стройиздат, 1965, 64 с.

Материал поступил в редакцию 23.03.99

E. K. Deev, S. V. Korobkov

The article presents the results of investigations of temperature conditions and concrete hardening in cast-in-situ concrete structures of apartment ncrete was placed in tunnel formwork at the outside temperature below zero.

The technology of thermal processing of cast-in-situ concrete structures included the warming-up of concrete by gas torches installed in the units of tunnel formwork and the using of NaNO2 chemical components as well. The warming has lasted for two days.

During the concreting there appeared the problems concerning the value of concrete strength in striking at different stages of building erection because the concrete strength in striking defines the gas flow rate and the cost of thermal processing of concrete as a whole.

The experiments and calculations of strength and deformation of walls and intermediate floors were carried out. As a result of experiments and calculations the values of concrete strength of walls and intermediate floors at the early stage of building erection were obtained.

The results of calculation on sag of intermediate floors at the early stage of striking are given.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
Adblock
detector