Класи та марки бетону

Класи та марки бетону – це контрольні характеристики якості бетону, якими задаються при проектуванні.

Клас бетону за міцністю на стиск – В, МПа - це тимчасовий опір на стиск еталонних зразків у вигляді куба розміром 15х15х15 см, випробуваних через 28 діб після виготовлення з урахуванням статистичної змінності міцності з ймовірною довірою 0,95.

Класи бетони мають певну градацію. Згідно норм В 10 . . . . В 60.

Клас бетону на осьовий розтяг – В_t , МПа – це тимчасовий опір на осьовий розтяг еталонних зразків з урахуванням статистичної змінності міцності.

Нормами встановлено В_t 0,8; В_t 1,2 . . . . . . В_t 3,2.

Марка бетону за морозостійкістю F – кількість витриманих циклів заморожування та відтаювання водонасичених зразків.

Нормами встановлено : для важких бетонів F 50 ÷ F500;

для легких бетонів F 25 ÷ F 500;e

для ніздр. бетонів F 15 ÷ F 100.

Марка бетону за водонепроникністю - W, МПа – найбільший тиск води, при якому вода не просочується через стандартний зразок.

Нормами встановлено W 2 ÷ W 12.

Марка бетону за щільністю D, кг/м3

Нормами встановлено: надважкі бетони ρ>2500

важкі бетони 2200< ρ≥2500

полегшені бетони 1800< ρ≥2200

легкі бетони 500< ρ≥1800

Характеристика деформативності бетону

Деформативність бетону - властивість бетону змінювати свої розміри і форму під дією силових та інших факторів. Деформації бетону поділяються:

Силові деформації – деформативність бетону при одноразовому завантаженні короткочасним навантаженням.

Рис. 9.

Після розвантаження зразка пружні деформації E_eℓ - відновлюються повністю. ~ 10% відновлюються непружних (пластичних) деформацій і називаються деформаціями пружної післядії.

Деформації бетону при одноразовому завантаженні довготривалим навантаженням.

0-1 деформації при навантаженні

1-2 деформації бетону (пластичні)

при постійному навантаженні

Рис. 10.

Повзучість – це деформації бетону, які проявляються при дії постійного навантаження в часі.

З моменту завантаження деформації повзучості найбільш активно проявляються у перші 3-4 місяці.

Величина деформацій повзучості залежить від багатьох факторів:

• віку бетону;

• міцності в момент завантаження;

• рівня напружень;

• виду цементу;

• технологічних факторів.

При рівні напружень (0,3÷0,6)R залежність між деформаціями повзучості та напруженнями – лінійна, а при вищих рівнях – нелінійна.

Лінійна повзучість бетону обумовлена в’язкою текучістю цементного гелю. Нелінійна повзучість є порушенням структури бетону.

Параметри повзучості бетону

Характеристика повзучості:

(1)

- відносна деформація повзучості в момент часу t;

- відносна пружна деформація в момент навантаження.

Міра повзучості:

(2)

σ_{b –} рівень напружень в бетоні при навантаженні;

підставимо в (1)

; - модуль пр. деформацій

Таким чином, залежність між характеристикою та мірою повзучості

.

Власні деформації (об’ємні)

Власні деформації (об’ємні) - усадкові деформації бетону, викликані випаровуванням зайвої води, що не вступила в реакцію гідратації.

E_sℓ = (3÷4,5)^. 10^-4

Деформації набухання в 2-5 разів менші деформацій усадки.

Рис.11.

Залежність деформацій усадки бетону в часі

Основні усадкові деформації відбуваються протягом першого року твердіння бетону. Величина деформацій усадки залежить від багатьох факторів. Одним із основних є величина W/C.

Достатня кількість води W/C=0,2 – жорсткі бетони, не технологічні;

W/C=0,3÷0,4 – для механічної віброобробки;

W/C=0,5÷0,6 – пластичні бетони, використовуються в умовах будівельного майданчику.

Температурні деформації бетону

Температурні деформації бетону – це властивість бетону розширюватись або скорочуватись під впливом температури.

Коефіцієнт лінійної температурної деформації

α_bt = 0,000007 ÷ 0,00001 град ^-1 .

Модуль деформацій бетону

Залежність між напруженями та деформаціями в бетоні криволінійна і залежить від багатьох факторів.

Бетон, як будівельний матеріал, не підпорядкований закону Гука.

Для бетону властиві такі поняття:

• початковий модуль пружності;

• модуль повних деформацій;

• середній модуль пружності бетону.

Рис. 12.

Початковий модуль пружності (модуль пружності)

E_в = tg α_o ; tg α_o = σ_в / , відповідно E_в = σ_в / ;

Напруження в бетоні

σ_в = E_в в_el (1)

Модуль повних деформацій

E_в^' = tg α tg α - величина перемінна

E_в^' являє собою похідну від напружень по деформаціях

E_в^' = ; = ;

Використовуючи модуль повних деформацій можемо визначити деформації, інтегруючи функцію

E_в = ;

Такий спосіб викликає значні труднощі, оскільки рівняння кривої σ_в – Е_в можна одержати тільки експериментально.

В практиці розрахунків використовують середній модуль пружно-пластичності бетону (пропозиція В.Мурашова).

Геометрично виражається тангенсом кута α₁

E_в^' = tg α₁ ; tg α₁ = σ_в / E_в ; σ_в = E_в^{' .} E_в (2)

Залежність між початковим модулем та модулем пружно-пластичності можна визначити, якщо виразити σ_в через пружні та повні σ_в .

Прирівняємо (1) і (2)

σ_в = E_в ^. = σ_в = E_в^{' .} E_в (3)

Звідси визначимо

E_в^{' =} E_в , приймемо - к-т пружних деформацій, тоді

E_в^' = ν E_в (4)

Залежність між E_в та E_в^’ можна записати через коефіцієнт пластичності λ , з урахуванням, що

= = 1 - ; = λ (λ = 0,15÷1,0),

або

ν = 1 – λ (5)

Отже при стиску залежність між модулями (4) можна записати з урахуванням (5)

E_в^' = ( 1 - λ ) E_в (6)

Аналогічно при розтягу

Е_вt^' = (1 – λ_t ) E_в (7)

Приймаючи

σ_вt = R _вt середнє дослідне значення λ_t = 0,5

маємо Е_вt^' = 0,5 ^. Е_в

Початковий модуль пружності можна визначити за імперичними формулами:

Одна з них Е_в = ;

де: В - клас бетону в МПа.