2. Классификация бетона для жбк

Бетон для железобетонных конструкций должен об­ладать вполне определенными, наперед заданными физи­ко-механическими свойствами: необходимой прочностью, хорошим сцеплением с арматурой, достаточной непрони­цаемостью для защиты арматуры от коррозии. Кроме того, в зависимости от назначения железобетонной кон­струкции и условий ее эксплуатации могут быть предъ­явлены еще и специальные требования: морозостойкость при многократном замораживании и оттаивании (напри­мер, в панелях наружных стен зданий, открытых соору­жениях и др.). жаростойкость при длительном воздейст­вии высоких температур, коррозионная стойкость при агрессивном воздействий среды и др.

Чтобы получить бетон, обладающий заданной проч­ностью и удовлетворяющий перечисленным выше спе­циальным требованиям, подбирают по количественному соотношению необходимые составляющие материалы; цементы различного вида, крупные и мелкие заполните­ли, добавки различного вида, обеспечивающие удобоук-ладываемость смеси или морозостойкость, и т. п.

Бетоны подразделяют по ряду признаков:

структуре — бетоны плотной структуры, у которых пространство между зернами заполнителя полностью за­нято затвердевшим вяжущим; крупнопористые малопес­чаные и беспесчаные; поризованные, т. е. с заполнителями и искусственной пористостью затвердевшего вяжущего; ячеистые с искусственно созданными замкнутыми по­рами;

плотности — более 2500 кг/м³ (особо тяжелые); бо­лее 2200 и до 2500 кг/м³ (тяжелые); более 1800 и до 2200 кг/м³ (мелкозернистые); более 800 и до 2000 кг/м³ (легкие);

виду заполнителей — на плотных заполнителях; по­ристых специальных, удовлетворяющих требованиям биологической защиты, жаростойкости и др.;

зерновому составу — крупнозернистые с крупными и мелкими заполнителями; мелкозернистые с мелкими заполнителями;

условиям твердения — бетон естественного тверде­ния; подвергнутый тепловлажностной обработке при ат­мосферном давлении; подвергнутый автоклавной обра­ботке при высоком давлении.

Согласно СНиП 2.03.01—84* для изготовления бетон­ных и железобетонных конструкций предусмотрены сле­дующие виды бетонов:

тяжелый средней плотности свыше 2200 до 2500 кг/м³ (на плотных заполнителях);

мелкозернистый средней плотности свыше 1800 кг/м³ (на мелких заполнителях);

легкий плотной и поризованной структуры (на пори­стых заполнителях);

ячеистый автоклавного и неавтоклавного твердения;

специальный — напрягающий.

В качестве плотных заполнителей для тяжелых бето­нов применяют щебень из дробленых горных пород (пес­чаника, гранита, диабаза и др.) и природный кварцевый песок. Пористые заполнители могут быть естественными (перлит, пемза, ракушечник и др.) или искусственными (керамзит, шлак и т. п.). В зависимости от вида пори­стых заполнителей различают керамзитобетон, шлако­бетон, перлитобетон и т. д.

3. Прочность бетона

Бетон для ЖБК – материал упруго-пластический.

Бетон представляет собой неоднородный материал, внешняя нагрузка создаёт в нём сложное напряжённое состояние. В бетонном образце, подвергнутом сжатию, напряжения концентрируются на более жёстких частицах, обладающих большим модулем упругости, из-за чего по плоскостям соединения этих частиц возникают усилия, стремящиеся нарушить их связь. В то же время происходит концентрация напряжений в местах, ослабленных порами и пустотами. Вокруг отверстий в материале, подвергнутом сжатию, наблюдается концентрация самоуравновешенных растягивающих и сжимающих напряжений, действующих по площадкам, параллельным сжимающей силе. Т.к. в бетоне много пор и пустот, растягивающие напряжения у одного отверстия (поры) накладываются на соседние. В результате в бетонном образце, подвергнутом осевому сжатию, кроме продольных сжимающих напряжений возникают поперечные растягивающие напряжения.

Разрушение сжимаемого образца возникает вследствие разрыва бетона в поперечном направлении. (вторичное поле напряжений)

Кубиковая прочность. При осевом сжатии кубы разрушаются вследствие разрыва бетона в поперечном направлении. Наклон трещин разрыва обусловлен силами трения, которые развиваются на контактных поверхностях (между подушками пресса и гранями куба). Силы трения, направленные внутрь, препятствуют свободным поперечным деформациям куба и создают эффект обоймы. Прочность бетона одного и того же состава зависит от размера куба: а=100 – 1,1R, a=150 – R, a=200 – 0,93R. Это объясняется изменением эффекта обоймы с изменением размеров куба и расстояния между его торцами.

Призменная прочность. Т.к. ЖБК по форме отличаются от кубов, в расчётах их прочности не может быть использована непосредственно Кубиковая прочность бетона. Основная характеристика прочности бетона сжатых элементов – призменная прочность R_b – временное сопротивление осевому сжатию бетонных призм. Призменная прочность меньше кубиковой и она уменьшается с увеличением отношения h/a. Влияние сил трения на торцах призмы уменьшается с увеличением её высоты и при h/a=4 значение R_b становится почти стабильным и =0,75R. Влияние гибкости бетонного образца не сказывается.

Прочность при срезе и скалывании. В чистом виде срез – разделение элемента на 2 части по сечению, к которому приложены перерезывающие силы. При этом существенное сопротивление срезу оказывают зёрна крупных заполнителей. При срезе распределение напряжений по площади сечения считается равномерным. , . Бетон в реальных конструкциях на чистый срез не работает.

Прочность при растяжении. Зависит от прочности цементного камня на растяжение и сцепления его с зёрнами заполнителя. Прочность бетона на растяжение в 10-20раз меньше, чем при сжатии. , б

Эмпирические зависимости ,

Кратковременная и длительная прочность. При кратковременном нагружении скорость нарастания напряжений - . Длительные процессы выражаются в больших деформациях тела бетона, вызванные диффузионными процессами гелевой и жидко-газовой составляющих массива, что приводит к перенапряжению кристаллических элементов массива.

Прочность при многократном действии нагрузки. n=2*10⁶ Опасное загружение. С каждым циклом разрушается всё большая часть кристаллов. прочность бетона – предел выносливости, зависит от числа циклов, отношения попеременно возникающих min и max напряжений или асимметрии цикла.

Динамическая прочность. (большая интенсивность, но малая продолжительность) Возникает вследствие ударных, взрывных воздействий. динамическая прочность – увеличенное временное сопротивление бетона. Это явление объясняется энергопоглощающей способностью бетона, работающего в течение короткого промежутка нагружения динамической нагрузкой только упруго. Чем меньше время нагружения, тем больше коэффициент динамического упрочнения k_d.

Прочность и фактор времени. Бетон – единственный материал, который при благоприятных условиях способен наращивать прочность. При сроке нарастания прочности более 7 суток можно посчитать прочность бетона. , t – кол-во суток. Процесс твердения бетона ускоряется при повышении температуры и влажности среды. При ТВО или автоклавном твердении можно получить в течении 1 – 1,5 сут – 70-100% прочности.