6.3. Свойства тяжелого бетона

Средняя плотность. Для тяжелого бетона она равна 2200-2500кг/м³.

Водонепроницаемость. Она определяется наибольшим давлением воды, при котором она еще не просачивается через бетонные образцы-цилиндры 180-суточного возраста. По водонепроницаемости тяжелый бетон подразделяется на марки W0,2 –1,2 .

Прочность бетона. Бетон хорошо сопротивляется сжатию, и гораздо хуже растяжению и изгибу. Поэтому основной прочностной характеристикой бетона является прочность при сжатии. Классом бетона по прочности на сжатие В называют предел прочности на сжатие в МПа эталонных 28-суточных образцов с ребром 15 см, с обеспеченностью 0,95. СНиПом для тяжелого бетона предусмотрены следующие классы В3,5-60.

На прочность тяжелого бетона влияют:

1.Марка или активность цемента (прямопропорционально) и водоцементное отношение (обратнопропорционально). Эта зависимость выражается формулой

R_б = А _* R_ц ( Ц/В + 0,5 )

где R_б – прочность бетона

R_ц – марка или активность цемента

А - коэффициент, зависящий от качества применяемых материалов

Ц/В – цементно-водное отношение (величина, обратная В/Ц).

Знак (-) используют для бетонов с В/Ц  0,4 . Знак (+) используют для бетонов с В/Ц 0,4

2. Прочность сцепления между цементным камнем и заполнителем, которая

определяется формой зерен и характером поверхности заполнителей, а также активностью цемента.

3. Характеристики окружающей среды, в которой твердеет бетон. Для твердения бетона необходимы положительные температуры и влажность, близкая к 100%. При отрицательных температурах твердение бетона прекращается, при недостатке влаги ее может не хватить для протекания реакций гидратации и в результате прочность бетона будет заниженной.

Морозостойкость бетона.. Стандартом установлены следующие марки тяжелого бетона по морозостойкости : F50-150.

Отношение к действию высоких температур. Бетон является огнестойким материалом, он не горит во время пожара. Но длительное воздействие высоких температур ухудшает качество бетона, снижает его прочность. Это связано, во первых, с дегидратацией в цементном камне гидрата окиси кальция, протекающей с изменением объема, и ,как следствие, с растрескиванием бетона. Во-вторых, некоторые заполнители при воздействии высоких температур также способны растрескиваться или изменяться в объеме (например, кварц при t^о600^о, карбонаты при 900^о и др.).

6.4. Методики определения свойств бетона

1. Определение прочности бетона на сжатие. Класс бетона

При испытании бетона на сжатие образцы изготавливают в виде кубов и цилиндров размерами: длина ребра куба или диаметр цилиндра 70, 100, 150, 200 или 300 мм, высота цилиндра должна быть в 2 раза больше диаметра. Для цилиндрических образцов, выпиленных из готовых изделий, допускается отношение высоты диаметру от 1 до 2. Размер образца выбирают в зависимости от наибольшей крупности заполнителя D_мах .

Минимальный размер образца при D_мах ≥70 мм должен составлять 300 мм, при D_мах ≥40 мм – 200 мм, при D_мах ≥20 мм -150 мм, при D_мах < 20 мм -100 мм и при D_мах < 10 мм -70 мм.

Перед бетонированием внутренние поверхности металлической формы смазывают маслом, эмульсиями или другими составами, предохраняющими стенки форм от прилипания.

Очень подвижные бетонные смеси (осадка конуса более 12 см) укладывают в один-два слоя штыкованием, уплотняя с помощью гладкого стального стержня 10…20 раз от краев к середине. Более жесткие бетонные смеси уплотняются на виброплощадке. Во всех случаях смесь уплотняют до появления на ее поверхности цементного молока, но не больше, так как начинается расслоение смеси. По окончании уплотнения поверхность выравнивают кельмой, срезая избыток смеси.

Затем формы, накрыв влажной тканью, хранят 24 часа в помещении с температурой (20±2)^оС. Образцы в цилиндрических формах закрывают крышкой и хранят в горизонтальном положении. Через 24…30 час образцы распалубливают и помещают в камеру нормального твердения при влажности 95% или хранят во влажных опилках.

Образцы, отформованные из бетонной смеси, испытывают после 28 суток после изготовления. Перед испытанием образцы осматривают, проверяя ровность поверхностей и отсутствие трещин и раковин. Небольшие неровности глубиной до 2 мм выравнивают быстротвердеющим цементно-песчаным раствором. Образцы обмеряют с погрешностью не более 0,1%.

Перед установкой образца в пресс тщательно очищают и протирают сухой тканью рабочие поверхности плит пресса и образца. Образец устанавливают так, чтобы направление нагрузки было параллельно слоям укладки бетонной смеси (т.е. цилиндры и призмы устанавливают вертикально, а кубы боковой гранью.)

Включив пресс, образец нагружают непрерывно и равномерно со скоростью (0,6±0,2)МПа в сек до разрушения образца. Разрушающая нагрузка Р_р фиксируется на шкале пресса по показанию пассивной стрелки, которая после начала снижения разрушающего усилия остается на месте.

Разрушающую нагрузку определяют как произведение показания пассивной стрелки шкалы на тарировочный коэффициент. Площадь сечения образца определяют как полусумму площадей опорных граней.

Предел прочности при сжатии определяют по формуле

R_сж = F_раз/S

где F_раз – разрушающая нагрузка, кН;

S – площадь образца, см².

Если разрушающая нагрузка выражается в кгс, то показания пресса нужно умножить на 0,102, т.е R_сж = 0,102 F_раз/S.

Если серия состоит из 2 образцов, прочность бетона определяют как полусумму 2 полученных значений R_сж . При 3 образцах в серии получают 3 значения: меньшее, большее и промежуточное. Если большее и меньшее значение отличаются от промежуточного не более чем на 15%, то прочность бетона принимают как среднее арифметическое из 3 значений. При большей разнице пределом прочности при сжатии будет полусумма из двух наибольших значений.

Кроме предела прочности образцов данных размеров, надо вычислить эталонную прочность, которую показал бы образец среднего стандартного размера (куб с ребром 150 мм). Пересчет на эталонную прочность производят умножением предела прочности образцов данного размера на коэффициент α (табл.12)

Таблица 12

Значение пересчетного коэффициента в зависимости от размеров образца

Форма образца	Кубическая						Цилиндрическая
Размер образ-ца (ребро или диаметр), мм	70	100	150	200	300	70		100	200	300
Коэффициент α	0,85	0,91	1,00	1,05	1,10	1,16		1,16	1,20	1,24

Бетон – материал неоднородный, его прочность колеблется от замеса к замесу. Поэтому средняя кубиковая прочность бетона и определяемая на ее основе марка бетона не дает гарантии получения именно этой прочности бетона (прочность может оказаться как больше, так и меньше). Поэтому было введено понятие класс бетона по прочности В – прочность бетона с обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленная классом прочность обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 (табл. 13).

Таблица 13

Соотношение между марками и классами тяжелого бетона

Класс бетона	Средняя прочность данного класса, кгс/см	Ближайшая марка бетона	Класс бетона	Средняя прочность данного класса, кгс/см	Ближайшая марка бетона
В 3,5 В 5 В 7,5 В 10 В 12,5 В 15 В 20 В 25	46 65 98 131 164 196 262 327	М 50 М 75 М 100 М 150 М 150 М 200 М 250 М 350	В 30 В 35 В 40 В 45 В 50 В 55 В 60	393 458 524 589 655 720 786	М 400 М 450 М550 М 600 М 600 М 700 М 800