Основные физико-механические свойства бетона, арматуры и ж/бетона. Бетон.
Бетон- это искусственный камневидный материал, получаемый в результате твердения смеси, состоящей из вяжущего, воды и заполнителей.
Бетон должен обладать достаточной прочностью, хорошим сцеплением с арматурой и плотностью, которая обеспечивает защиту арматуры от коррозии и долговечность конструкции.
В зависимости от объемной массы (плотности) различают бетоны на плотных заполнителях (тяжёлый бетон), ячеистый, на пористых заполнителях (лёгкий бетон). Наиболее широкое применения в строительстве получили тяжёлые бетоны плотностью Д2200-Д2500 кг/м3. Прочность тяжёлого бетона достигает до – 80мПа и выше.
Бетоны плотностью более 2500 кг/м3 относятся к особотяжёлым.Они используются для зашиты от радиации и приготовляются с применением особых видов заполнителей с повышенной плотностью.
Бетон на пористых заполнителях имеет плотность не больше Д220 кг/м3. Прочность такого бетона обычно не превышает 40-50 мПа. Пористыми заполнителями являются керамзит и др.
Благодаря меньшей звуко и теплопроводности бетона на пористых заполнителях, он широко применяется в гражданском строительстве. Малая плотность делает особенно целесообразным его применение при строительстве инженерных сооружений.
К ячеистым бетонам относятся газо и пенобетон. Прочность такого бетона- 15мПа.
В конструкциях с повышенной t-рой - мартеновские. цеха, дымовые трубы, применяют жаростойкие бетоны.
Прочность бетона
Бетон имеет различную прочность при разных силовых воздействиях: сжатии, растяжении, изгибе, срезе. В связи с этим различают несколько характеристик прочности бетона.
Для суждения о прочности бетона учитываемые показатели, выбираемые при проектировании конструкций, называются классом и маркой бетона.
В зависимости от назначения и условий работы ж/б конструкций устанавливают показатели качества бетона, основными из которых являются:
Класс бетона по прочности на сжатие B (beton) фр.- должен устанавливаться в проекте во всех случаях;
Класс прочности на осевое растяжение Bt; должен назначаться в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение.
Марка по морозостойкости F; должна назначаться для конструкций, подвергающихся в увлажненном состоянии действию попеременном замораживании и оттаивания. Число после буквы F соответствует
количеству выдержанных циклов замораживания и оттаивания в водонасыщинном состоянии.
Марка по водонепроницаемости W; должна назначаться для конструкций, которым предъявляются требования непроницаемости. (число после буквы W соответствует наибольшему давлению воды в км/см2 при котором ещё не наблюдается просачивания воды через бетон).
Марка по средней плотности Д; должна назначаться для конструкций, к которым предъявляются требования определенной плотности. (число после буквы Д соответствует средней плотности бетона в кг/м3)
Для ж/б конструкций д. предусматривается следующие классы и марки бетона:
а) Класс бетона по прочности на сжатие:
Тяжёлые бетоны – В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50;
В55; В60.
Лёгкие бетоны при марке по средней плотности:
Д800 – В2,5; В3,5; В5; В7,5
Д1000 - В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10
Допускается применять промежуточные классы бетона по прочности на сжатие В3;
В4; В6; В22,5; В27,5;
б)Кл. по прочности на растяжение Bt
Тяжёлые , мелкозернистые и лёгкие бетоны - Bt 0,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2,4; Bt2,8; Bt3,2. Для бетонов других видов класс по прочности на растяжение не назначается
в) Марка по морозостойкости F:
тяжёлые и мелко зернистые бетоны: F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500.
Лёгкие: F25; F35; F50; F75; F100; F150; F500.
Ячеистые: F25; F35; F50; F75; F100.
г) Марки по водонепроницаемости W:
Тяжёлые, мелкозернистые и лёгкие бетоны: W2; W4; W6; W8; W10; W12.
Для бетонов др. видов марки по водонепроницаемости не назначаются;
Марки по средней плотности Д:
Тяжёлые бетоны Д2300; Д2400; Д2500;
Лёгкие бетоны: Д800; Д900; Д1000; Д1700; Д1800; Д1900; Д2000; Д2100.
Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие, назначается при проектировании, исходя из возможных реальных сроков загружения конструкции проектными нагрузками, способа возведения, условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливается в возрасте 28 суток.
Рекомендуется принимать класс бетона по прочности на сжатие:
для ж/б элементов из тяжелого и лёгкого бетона, рассчитываемых на воздействие многократно повторяющейся нагрузки не нижи В15;
для ж/б элементов из тяжёлого и лёгкого бетона не ниже В15;
для сильно нагруженных, сжатых стержней (например: для колонн, воспринимающих значительные крановые нагрузки, и для колонн нижних этажей многоэтажных зданий) предел прочности призмы не ниже В25.
Призменная прочность бетона Rbn.
Прочность бетона при растяжении Rbtn
Деформация бетона под нагрузкой.
Ползучесть бетона.
Деформация бетона под нагрузкой обусловлены его специфической структурой. Свойства бетона увеличивать деформации под действием длительно приложенной нагрузки, называется ползучестью бетона. При расчётах это явление необходимо учитывать определенными коэффициентами.
Усадка бетона.
Усадкой называется свойство бетона уменьшаться в объеме при твердении на воздухе. При неравномерной усадке могут появиться трещины. Усадочные напряжения снижаются при соответствующем подборе состава бетона, путём увлажнения поверхности, при помощи устройства усадки швов.
Арматура. Виды стальной арматуры.
Арматура ж/б конструкций состоит из рабочих стержней, которые ставят по расчёту на действующие усилия, и монтажных, служащих для объединения рабочих стержней в арматурные сетки или каркасы.
Марки и классы арматурной стали.
Арматурные изделия
Марки горячекатанных арматурных сталей обозначают их химический состав. Двузначные цифры слева характеризуют среднее содержание углерода (в сотых долях %), а буква и цифры, стоящие после них – содержание легирующих добавок - хрома (х), марганца (г), кремния (с), титана (т). Например, сталь марки 25Г2С содержит 0,25% углерода, 2% марганца 1% кремния.
Стержневую арматуру делят на классы: горячекатаная АI, АII,AIII,A IV; термически упрочненная Ат IV,Aт V
Сталь класса А-I-круглая (гладкая) диаметром 6-40мм. Она имеет малое сцепление с бетоном и обладает малой прочностью, поэтому для рабочей арматуры не применяется.
Сталь класса А-II диаметром 10...40мм изготовляют из углеродистой стали; диаметром 40-90мм из низколегированной стали марки 18Г2С. Стержни периодичного профиля образуется часто расположенными выступами, идущими по 3Хзаходной винтовой линии с 2мя продольными рёбрами.
Сталь класса А-III (марок 25 Г2С и 35ГС)
Периодич. профиля с выступами, образующими “ёлочку” прокатывает диаметром от 6 до 40мм.
Для повышения предела текучести горячекатанные арматурные стали классов А-II и А-III в ряде случаев подвергают упрочнению вытяжкой. Упрочненная сталь относится к классам A-IIв и A-IIIв.
Термически упрочненные арматурные стали классов Ат-IV Aт-VII изготовляют диаметром 10-25мм. Кроме горячекатанной стали для армирования ж/б конструкций широко применяют обыкновенную арматурную проволоку классов B-I и Bр-I (рифл.) 3-5мм, полученную холодным волочением низкоуглеродистой стали.
Этим же способом изготовляют и высококачественную арматурную проволоку класса B-II и Bр-II гладкую и периодического профиля диаметром 3-8мм.
Для основной рабочей арматуры ж/б конструкций следует применять горячекатаную сталь классов А-II и А-III и арматурную проволоку класса Bр-I.
В предварительно напряженных конструкциях для напряжения арматуры применяют преимущественно высокопрочную арматурную проволоку классов B-II и Bp-II, горячекатаную стержневую сталь класса Ат-IV Aт-V.
Армирование предварительного напряжения конструкций высокопрочной проволокой весьма эффективно, однако из-за малой площади сечения проволок их число в конструкциях бывает очень велико, что усложняет арматурные работы.
Чтобы уменьшить трудоёмкость арматурных работ широко применяют заранее свитые пряди, пучки.
Нераскручивающиеся стальные пряди класса П изготовляют из 3Х проволок
(П-3), из 7 проволок
(П-7) и 19 проволок (П-19) 
стальные
канаты класса“ К ”свивают из 2Х
и более прядей.
Для обозначения арматурного каната к букве
к добавляют две цифры: первая указывает число свиваемых прядей, вторая – число проволок в каждой пряди (К2 Х 7)- двухпрядевый канат из семипроволочных прядей, а для краткости «К-7».
В зависимости от характера работы различают следующие виды арматуры:
Рабочую, воспринимающую растягивающие, а иногда и сжимающие усилия в элементах ж/б конструкций.
Распределительную, обеспечивающую совместную работу стержней рабочей арматуры, воспринимающую местные усилия, не учитываемые расчетом
Монтажную, обеспечивающую проектное положение рабочей арматуры и необходимую для сборки стержней в арматурные сетки и каркасы. Часто одна и та же арматура выполняет одновременно роль рабочей, распределительной и монтажной.
Площадь поперечного сечения рабочей арматуры перед расчётом, а монтажный и распределительной – конструктивно в соответствии с указаниями СНиП.
В зависимости от характера армирования и вида поперечного сечения рабочую арматуру разделяют на гибкую и жёсткую.
Гибкая - это стержневая и проволочная.
В некоторых случаях при возведении монолитных ж/б зданий и сооружений применяется жёсткая арматура.
Такая арматура д. воспринимать в процессе производства работ вес подвешиваемой к неё опалубки, бетона, приспособлений и т.д.
Несущая арматура устраняет необходимость в устройстве лесов.
Жёсткая арматура выполняется из прокатных профилей: двутавров, швеллеров, уголков. Совместно с профильным прокатом иногда применяется дополнительно и гибкая арматура.
Конструкция арматуры в ж/бетонных элементах.
Ненапрягаемую арматуру ж/б элементов выполняют преимущественно в виде сварных сеток и каркасов, изготовляемых на специальных сварочных машинах. Применяют плоские и рулонные сварные сетки.
Сварные сетки (Гост 8478-81) выполняют из сталей классов B-I, Bp-I, А-I, А-II, А-III. Сетки бывают плоские и рулонные с продольной и поперечной арматурой. Рулонные сетки с продольной рабочей арматурой изготовляют при диаметре продольных стержней не более 5мм. При диаметре более 5мм применяют сетки с поперечной рабочей арматурой или плоские. Максимальный диаметр поперечных стержней плоских и рулонных сеток- 8мм. Длина сетки в рулоне- 50 - 10м. Поэтому для использования в конструкциях сетки разрезают по месту.
Сетки маркируются след образом:
L
где d1 – диаметр продольных стержней;
d2 – то же поперечных; S1 – шаг продольных стержней; S2 – то же поперечных; B – шаг, стержней. L – длина сетки, С1 и С2 – длина свободных концов продольных стержней;
К – длина свободных концов поперечных стержней; если С1=С2, то в обозначении оставляют только С1и К
Например
.
3260×1600 
сварные
сетки образуются посредством контактной
точечной сварки в местах пересечений
продольных и поперечных стержней с
использованием таблицы “Соотношение
между диаметрами свариваемых стержней”.
Сварные. каркасы состоят из продольных и поперечных стержней, причём продольные стержни могут быть расположены в один или два ряда по отношению к поперечным и могут иметь одно стороннее или 2-х стороннее расположение. Одностороннее расположение предпочтительнее, т.к. при этом упрощается сварка каркаса и обеспечивает лучшее сцепление арматуры с бетоном
A
dw
d1
С
B
C1
C1
S
d1
С1
S
S
S
dsw
d1
Пространственные каркасы образуют из отдельных плоских каркасов.
С
dw
Расстояния “Sw” в изгибаемых элементах
определяются расчётом, в сжатых зависят от диаметра продольной арматуры