«Материаловедение»
1. Классы и марки бетона. Кубиковая и призменная прочность бетона. Расчетное
сопротивление бетона на сжатие.
Основными показателями качества тяжелого бетона являются прочность на сжатие и растяжение, морозостойкость и водонепроницаемость. Прочность бетона в проектном возрасте характеризуют классами прочности на сжатие и осевое растяжение. Отличительная особенность бетонных работ - значительная неоднородность получаемого бетона. Чем выше культура строительства, лучше качество приготовления и укладки бетона в конструкции, тем меньше колебания прочности. Следовательно, важно не только получить бетон заданной средней прочности, но и обеспечить ее во всем объеме изготовляемых конструкций. Показателем, который учитывает возможные колебания качества, является класс бетона. Класс бетона - численная характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью (обычно 0,95). Это значит, что установленное классом свойство, например прочность бетона, достигается не менее чем в 95 случаях из 100. Понятие «класс бетона» позволяет назначать прочность с учетом ее фактической или возможной вариации. Чем меньше изменчивость прочности, тем выше класс бетона при одной и той же его средней прочности. ГОСТ 26633-91 устанавливает следующие классы тяжелого бетона по прочности на сжатие: В3,5; В5; В7,5; BIO; B12,5; B15; В20; В25; В30; В35; B4Q- В45; В50; В55; В60; В65; В70; В75 и В80. В соответствии со стандартом СЭВ 1406—78 класс является основным показателем прочности бетона. Для изделий и конструкций, запроектированных без учета требований этого стандарта, прочность бетона характеризуют маркой. Марка бетона — зто численная характеристика какого-либо его свойства, рассчитываемая как среднее значение результатов испытания образцов. При определении марок по прочности, морозостойкости, водонепроницаемости принимают нижнее предельное значение свойств, а марку по средней плотности — по верхнему предельному значению. В отличие от класса марка бетона не учитывает колебаний прочности во всем объеме бетонируемой конструкции.
Из всех прочностных характеристик бетона наиболее просто определяется его прочность при сжатии, а высокое сопротивление бетона сжатию является его ценным свойством, используемым в железобетонных конструкциях. Поэтому за основную характеристику прочностных и деформативных свойств бетона принята его прочность на осевое сжатие.
Для оценки кубиковой прочности применяют раздавливание на прессе изготовленных в тех же условиях, что и реальные конструкции кубов бетона. За стандартные образцы принимают кубы размерами150х150х150 мм, испытание которых происходит при температуре 20 ± 2 ºC через 28 дней твердения в нормальных условиях.
Опытами установлено, что прочность бетона одного и того же состава зависит от размера куба: если кубиковая прочность бетона для базового куба с ребром 150 мм равно R (рис. 2.4), то для куба с ребром 200 мм оно уменьшается до 0,93R, а для куба с ребром 100 мм – увеличивается до 1,1R.
Поскольку железобетонные конструкции по форме отличаются от кубов, в расчетах
их прочности не может быть непосредственно использована кубиковая прочность бетона.
Основной характеристикой прочности бетона сжатых элементов является
призменная прочность Rb.
Опыты на бетонных призмах со стороной основания а и высотой h показали, что
призменная прочность Rb меньше кубиковой R и она уменьшается с увеличением
отношения h/a.
При h/a=4 призменная прочность становится почти стабильной и равной примерно
Rb ≈ 0,75 R. Как и для кубиков, это явление объясняется различной степенью влияния
сил трения по торцам образцов – чем больше размер образца и больше расстояние между
его торцами, тем меньше влияние сил трения. Влияние гибкости бетонного образца
становится ощутимым при h/a =8.
Кривая, приведенная на рис. 2.6, иллюстрирует зависимость Rb/R от h/a по
усредненным опытным данным.
Таким образом, призменная прочность Rb – это временное сопротивление
осевому сжатию призмы Rbu с отношением сторон h/a=4.
Основными прочностными характеристиками бетона являются нормативные значения:
- сопротивления бетона осевому сжатию Rb,n;
- сопротивления бетона осевому растяжению Rbt,n;
Нормативные значения сопротивления бетона осевому сжатию (призменная прочность) и осевому растяжению (при назначении класса бетона по прочности на сжатие) принимают в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие В согласно таблице 5.1.
При назначении класса бетона по прочности на осевое растяжение Вt нормативные значения сопротивления бетона осевому растяжению Rbt,n принимают равными числовой характеристике класса бетона на осевое растяжение.
Расчетные значения сопротивления бетона осевому сжатию Rb и осевому растяжению Rbt определяют по формулам:
;
.
Вид сопротивления |
Нормативные значения сопротивления бетона Rb,n и Rbt,n и расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний второй группы Rb,ser иRbt,ser, МПа, при классе бетона по прочности на сжатие |
||||||||||
В10 |
В15 |
В20 |
В25 |
В30 |
В35 |
В40 |
В45 |
В50 |
В55 |
В60 |
|
Сжатие осевое (призменная прочность) Rb,n, Rb,ser |
7,5 |
11,0 |
15,0 |
18,5 |
22,0 |
25,5 |
29,0 |
32,0 |
36,0 |
39,5 |
43,0 |
Растяжение осевое Rbt,n, Rbt,ser |
0,85 |
1,1 |
1,35 |
1,55 |
1,75 |
1,95 |
2,1 |
2,25 |
2,45 |
2,6 |
2,75 |