КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Проектирование составов и

Испытания тяжелых бетонов и

Строительных растворов

Методические указания

к лабораторным работам

для студентов

Казань

2003

Составители: М.Г. Габидуллин, Д.С. Смирнов

УДК 691:620

Проектирование составов и испытание тяжелых бетонов и строительных растворов. Методические указания к лабораторным работам по строительным материалам. КГАСА; Сост.: М.Г. Габидуллин, Д.С. Смирнов. Казань, 2003. – 39 с.

Табл. 9, илл. 6, библиогр. 16 наим.

Рецензент: доцент кафедры ТСМиК

Низамов Р.К.

• Казанская государственная

архитектурно-строительная

академия, 2002

1. Определение, свойства, проектирование составов и испытание бетонов

ГОСТ I0I8I.0-8I — ГОСТ I0I8I.4-8I.

ГОСТ I0I80.0-90 (СТ СЭB 3978-83).

ГОСТ I8I05.0-86 (с изм.) — ГОСТ I8I05.2-86 (с изм.).

1.1. Определение и классификация бетонов

Бетоном называется искусственный камень, получаемый в результате твердения рационально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка, щебня или гравия).

Классифицируют бетоны по главнейшим признакам /1/:

• средней плотности (особо тяжелый ₀ > 2500 кг/м³; тяжелый ₀ = I800-2500 кг/м³; легкий ₀ =500-I800 кг/м³; особо легкий (₀ > 500 кг/м³);

• виду вяжущего: цементные, силикатные, гипсовые, бетоны на органических вяжущих – асфальтобетоны и полимер (пласт-) бетоны;

• прочности (марки 100, 150, 200, 250, 300, 400, 450, 500, 600);

• морозостойкости (F 10, 15, 35, 50, I00, 150, 200, 300);

• назначению (обычный, гидротехнический, для полов, дорожных покрытий и оснований; для зданий и легких покрытий, кислотоупорный, жароупорный и специального назначения).

1.2. Свойства бетонов

Свойства бетонов характеризуются /1/ пределом прочности при сжатии и изгибе, плотностью, проницаемостью для газов и жидкостей, морозостойкостью, усадкой и расширением, огнестойкостью и жароупорностью, стойкостью в агрессивных средах, стойкостью к истиранию. Прочность бетона характеризуют марками.

Маркой бетона называетсяустановленное стандартами значение предела прочности (в 0,1 MПa, 1 кгс/см²) бетонных кубиков размером 15x15x15 см в возрасте 28 суток, твердевших при нормальных условиях твердения (относительная влажность не менее 95%, температура 20 + 2С).

При определении прочности бетона испытанием кубиков других размеров, а также цилиндров учитывают масштабный фактор и влажность образцов /9/.

Размеры образцов в зависимости от наибольшей крупности заполнителя в пробе бетонной смеси приведены в табл. 1.

Образцы изготовляют сериями. Серия должна состоять не менее, чем из двух образцов.

Напряжение в образце должно возрастать непрерывно с постоянной скоростью: (0,6 +0,4 МПа), (6+4) кгс/см²в секунду до его разрушения. При испытании на осевое растяжение, а также при испытании образцов – призм на растяжение при изгибе – (0,05+0,02) МПа, (0,5+0,2) кгс/см².

Таблица 1

Наибольший размер заполнителя, мм	Наименьший размер образца (ребро куба, сторона поперечного сечения призмы или восьмерки, диаметра и высоты цилиндра), мм
20 40 70 100	100 150 200 300

Прочность бетона определяется путем испытания образцов. Форма и размеры образцов в зависимости от вида испытания бетона, приводятся в табл. 2.

Таблица 2

Метод	Форма образца	Размеры образца, мм
Определение прочности на сжатие и на растяжение при раскалывании	Куб	Длина ребра: 100; 150; 200; 300
	Цилиндр	Диаметр d: 100; 150; 200; 300 Высота h, равная 2d
Определение прочности на осевое растяжение	Призма квадратного сечения	100Х100Х400 150Х150Х600 200Х200Х800
	Цилиндр	Диаметр d: 100; 150; 200; 300 Высота h, равная 2d
Определение прочности на растяжение при изгибе и при раскалывании	Призма квадратного сечения	100Х100Х400 150Х150Х600 200Х200Х800

При определении прочности на осевое растяжение допускается применять образцы восьмерки по рис. 1 и табл. 3.

Рис. 1. Образец восьмерка.

Таблица 3

Обозначение Размера	Значение при поперечном сечении образца, мм
	70Х70	100Х100	150Х150	200Х200
a	70	100	150	200
b	100	150	250	350
l	490	700	1050	1400
l1	210	300	450	600
l2	45	65	110	160
l3	95	135	180	250

За базовый принимают образец размерами рабочего сечения – 150 х 150 х 150 мм. Перед изготовлением образцов внутренние поверхности форм покрывают тонким слоем смазки, не оставляющей пятен на поверхности образцов. Образцы перед испытанием должны в течение 2-4 часов, находиться в помещении.

Прочность бетона, МПа (кгс/см²), следует вычислять с точностью до 0,1 МПа (1 кгс/см²) при испытаниях на сжатие и до 0,01 МПа (0,1 кгс/см²) при испытаниях на растяжение для каждого образца по формулам:

на сжатие

(1)

на осевое растяжение

(2)

на растяжение при раскалывании

(3)

на растяжение при изгибе

(4)

где F – разрушающая нагрузка, Н (кгс); А – площадь рабочего сечения образца, мм² (см²); a, b, l – соответственно ширина, высота поперечного сечения призмы и расстояние между опорами при испытании образцов на растяжение при изгибе, мм (см); , , ,  – масштабные коэффициенты для приведения прочности бетона к прочности бетона в образцах базовых размера и формы; k_w – поправочный коэффициент для ячеистого бетона, учитываю­щий влажность образцов в момент испытания.

Допускается значения масштабных коэф­фициентов , ,  и  для отдельных видов бетонов принимать по табл. 4.

Таблица 4

Форма и размеры образца, мм	Масштабные коэффициенты
	Сжатия , всех видов бетонов, кроме ячеистого	Растяжения при раскалывании 		Растяжения при изгибе тяжелого бетона 	Осевого растяжения 
		тяжелого бетона	мелкозер-нистого бетона
Куб (ребро) или квадратная призма (сторона) 70	0,85	0,78	0,87	0,86	0,85
100	0,95	0,88	0,92	0,92	0,92
150	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
200	1,05	1,10	1,05	1,15	1,08
300	1,10	–	–	1,34	–
Цилиндры (диаметр Х высота) 100Х200	1,16	0,98	0,99	–	–
150Х300	1,20	1,13	1,08	–	–
200Х400	1,24	–	–	–	–
300Х600	1,28	–	–	–	–

Примечания:

1. Для ячеистого бетона со средней плотностью менее 400 кг/м³ масштабный коэф­фициент  следует принимать равным 1,0 независимо от размеров и формы образцов.

2. Для ячеистого бетона со средней плотностью 400 кг/м³ и более масштабный коэффициент  для выбуренных цилиндров диаметром и высотой 70 мм и выпилен­ных кубов с ребром длиной 70 мм принимают равным 0,90, а для цилиндров диамет­ром и высотой 100 мм и кубов с ребром длиной 100 мм – равным 0,95.

3. Применение экспериментальных масштабных коэффициентов , ,  и  по приложению 11, отличающихся от единицы в сторону увеличения или уменьшения более, чем это указано в табл. 5 для отдельных видов бетонов и размеров образцов  не допускается.

Значения коэффициента k_w, для ячеистого бетона принимают по табл. 5. Коэффициент k_w при промежуточных значениях влажности бетона определяют по линейной интерполяции. Для других видов бетона прини­мают k_w равным единице.

Таблица 5

Влажность ячеистого бетона по массе в момент испытания w, %	Поправочный коэффициент kw	Влажность ячеистого бетона по массе в момент испытания w, %	Поправочный коэффициент kw
0	0,8	15	1,05
5	0,9	20	1,10
10	1,0	25 и более	1,15

Прочность бетона (кроме ячеистого) в серии образцов определяют как среднее арифметическое значение в серии:

из двух образцов — по двум образцам;

из трех образцов  по двум наибольшим по прочности образцам;

из четырех образцов — по трем наибольшим по прочности образцам.

из шести образцов — по четырем наибольшим по прочности образцам.

При необходимости определения прочности бетона в любом возрасте используется экспериментальная логарифмическая формула проф. Б.Г. Скрамтаева.

R_n = R₂₈  lg n / lg 28, (5)

где R_n – прочность бетона в любом возрасте (формула справедлива при n > 3), кгс/см²; R₂₈ – прочность бетона (марка) в возрасте 28 суток.