Прочность, марка, класс бетона. Методы определения. Контрольные пробы.
Выбор и покупка конкретного вида и марки (класса) бетонной смеси определяется Вашим проектом. Если проекта нет, то можно доверится рекомендациям Ваших строителей. Если у Вас есть некоторые сомнения в компетентности Ваших строителей, можно попытаться разобраться самостоятельно.
Цифры марки бетона (м-100, м-200 и т.д) обозначают (усреднённо) предел прочности на сжатие в кгс/кв.см. Проверку соответствия необходимым параметрам осуществляют сжатием (специальным прессом) кубиков или цилиндров, отлитых из пробы смеси, и выдержанных в течение 28 суток нормального твердения.
В современном строительстве чаще используется такой параметр как - класс бетона. В общем и целом, этот параметр сродни марке, но с небольшими нюансами: в марках используется среднее значение прочности, в классах - прочность с гарантированной обеспеченностью. Впрочем, для Вас это не имеет какого-либо значения. Не буду Вам морочить голову с коэффициентами вариации прочности, и прочими техническими нюансами. В проектной документации, если она у Вас конечно имеется, должно быть указано: какой класс бетона должен использоваться. В соответствии со СТ СЭВ 1406, все современные проектные требования к бетону указываются именно в классах. Уж не знаю - насколько это соблюдается, потому как 90% строительных организаций заказывают бетон в марках...
Для Вас главное - чтобы марка бетона, который Вам привезли, соответствовала тому, что Вы собственно заказали. Проверить конечно можно, но не сразу. Что стоит сделать.
При разгрузке бетона, взять пробу и отлить пару-тройку кубиков размером 15х15х15 см. Для этого можно сколотить из дощечек специальные формы нужного размера. Перед заливкой бетона в формы, ящички желательно увлажнить, дабы сухое дерево не забрало много влаги из бетона, тем самым отрицательно воздействуя на процесс гидратации цемента. Залитую смесь необходимо проштыковать куском арматуры или чем-то подобным: потыкать в смесь, как толкут картошку пюре, чтобы в залитой пробе не образовались незаполненные места (раковины), вышел лишний воздух, и смесь уплотнилась. Так же можно уплотнить смесь ударами молотка по бокам ящичков. Отлитые кубики храните при средней температуре (около 20 градусов) и высокой влажности (около 90%).
Через 28 дней Вы можете с чистой совестью принести всё это великолепие в любую независимую лабораторию; Вам там всё это подавят и вынесут вердикт - соответствует ли бетон заявленной марке или не соответствует. Впрочем, не обязательно ждать 28 дней, для этого существуют промежуточные стадии твердения в возрасте 3, 7, 14 суток. В течение первых 7 дней бетон набирает около 70% расчётной прочности.
Какие нюансы могут возникнуть при заборе и хранению проб-кубиков:
Не разбавляйте водой смесь в автобетоносмесителе.
Берите пробы непосредственно с лотка бетоносмесителя.
Тщательно уплотняйте бетонную смесь в формах штыкованием (картошка-пюре)
Храните пробы в надлежащих условиях: не на солнце и не на печке :-)) Лучше в прохладном подвале, или просто в тени.
Вот и всё про кубики. Если Вы вдруг забыли взять пробы, а знать, что у Вас всё в порядке хотелось бы, - обратитесь в независимую лабораторию, которая может провести замер прочности на месте. Для этого существуют так называемые неразрушающие методы исследования прочности: проверка методами ударного импульса прибором склерометром. В народе называется - простучать бетон. Так же используются ультразвуковые и иные методы определения прочности.
Соотношение между классом и марками бетона по прочности при нормативном коэффициенте вариации v = 13,5%
|
Класс бетона |
Средняя прочность данного класса, кгс/кв.см |
Ближайшая марка бетона |
|
В3,5 В5 В7,5 В10 В12,5 В15 В20 В25 В30 В35 В40 В45 В50 В55 В60 |
46 65 98 131 164 196 262 327 393 458 524 589 655 720 786 |
М50 М75 М100 М150 М150 М200 М250 М350 М400 М450 М550 М600 М600 М700 М800 |
Вопрос № 15 «Напряжения и деформации железобетона при сжатии»
Ответ:
Если железобетон подвергнуть сжатию, то произойдет уменьшение или увеличение его линейных размеров, т.е. продольная и поперечная деформация бетона.
Максимальное растягивающее напряжение на конце трещины при самой опасной ориентировке относится к основному напряжению оси координат как функции двух основных напряжений Р и Q. Номинальная прочность при сжатии равна 8 /С, т. е. прочность, превышающая в восемь раз прочность при растяжении, установленную при испытании на чистое растяжение. Разрушение определяется поперечной деформацией, определенной с помощью коэффициента Пуассона. Порядок значений коэффициента Пуассона для бетона таков, что для элементарных объемов, достаточно удаленных от плит испытательной машины, конечная поперечная деформация может превысить предельную растяжимость бетона. Разрушение возникает благодаря раскалыванию под прямыми углами по отношению к направлению нагрузки, что довольно часто наблюдается, особенно в образцах, у которых высота больше ширины.
Коэффициент Пуассона колеблется приблизительно между 0,11 для бетона с высокой прочностью и 0,21 для малопрочных бетонов. Показательно, что соотношение между нормальными прочностями на растяжение и сжатие для различных бетонов изменяется подобным образом и примерно в тех же пределах. Таким образом, существует возможность связи между отношением номинальных прочностей и коэффициентом Пуассона. Есть основание предполагать, что механизм, вызывающий возникновение первоначальных трещин при одноосном сжатии и растяжении при изгибе, тот же самый. Природа этого механизма не установлена, но трещинообразование происходит, вероятно, в результате местных нарушений сцепления между цементным камнем и заполнителем.
Конечное разрушение под действием внецентренного сжатия является разрушением либо кристаллов цементного камня при растяжении, либо нарушением сцепления в направлении, перпендикулярном приложенной нагрузке, либо разрушением, вызванным развитием скалывания по наклонным площадкам. Возможно, что предельная деформация является критерием разрушения, но уровень деформации изменяется в зависимости от прочности бетона: чем выше прочность, тем ниже предельная деформация.
При трехосном сжатии разрушение должно произойти в результате раздробления;. Увеличение поперечного обжатия повышает прочность при осевом нагружении.
Поперечное растягивающее напряжение влияет аналогично но, разумеется, в обратном направлении. Это положение хорошо согласуется с теоретическими расчетами.
Известно, что динамическая прочность бетона должна быть ниже статической прочности, что объясняется образованием и прогрессивным развитием трещин. Бесконечное число повторений может быть выдержано только в том случае, если максимальное напряжение не превышает 50% статической предельной прочности. Это применимо к сжатию и изгибу. Число циклов, которое может выдержать бетон, быстро уменьшается с увеличением максимального напряжения: например, при напряжении, равном 70% номинального предела, приблизительно в 5000 циклах происходит разрушение
Вопрос № 16 «Напряжения и деформации железобетона при растяжении»
Ответ:
Если бетон подвергнуть растяжению, то произойдет уменьшение или увеличение его линейных размеров, т.е. продольная и поперечная деформация бетона.
В обычно армированном железобетоне под действием внешних нагрузок в растянутой зоне возможно образование микротрещин вследствие малой предельной растяжимости бетона. Так, например, если бетон при предельной нагрузке растягивается на 1—2 мм на 1 м, то сталь растягивается в 5—6 раз больше. При этом в железобетоне микротрещины появляются задолго до разрушения конструкции, что делает нецелесообразным применение высокопрочной арматуры. Этот недостаток железобетона ограничивает его применение в ряде конструкций, где совершенно недопустимо появление трещин вследствие проникания в бетон агрессивной среды (трубы, резервуары конструкций, работающих в агрессивных средах, и т. п.).
Однако избежать появления микротрещин при эксплуатационных нагрузках можно путем предварительного обжатия бетона в зоне, подверженной растяжению. Такое обжатие бетона, достигаемое предварительным натяжением арматуры, способствовало появлению и развитию более совершенного материала — предварительно напряженно-армированного железобетона. Предварительное напряжение бетона не только ликвидирует опасность образования и раскрытия микротрещин, но и позволяет значительно экономить металл, составляющие материалы, снизить массу конструкций и стоимость строительства.
Вопрос № 17 «Напряжения и деформации железобетона при изгибе»
Ответ:Рассмотрим три характерных стадии напряженно-деформированного состояния в зоне чистого изгиба железобетонного элемента при постепенном увеличении нагрузки.
I стадия.В начале I стадии бетон растянутой зоны сохраняет сплошность, работает упруго, эпюры нормальных напряжений в бетоне сжатой и растянутой зон близки к треугольным (рис.1, а). Усилия в растянутой зоне воспринимает в основном бетон. Напряжения в арматуре незначительны.
Стадия I – стадия упругой работы элемента.
С увеличением нагрузки развиваются
неупругие деформации растянутой зоны,
эпюра напряжений становится криволинейной
(рис.1, б). Величина напряжений приближается
к временному сопротивлению бетона на
осевое растяжение. Конец I стадии
наступает, когда деформации удлинения
крайних волокон достигнут
(предельная
растяжимость). Вместо криволинейной
эпюры напряжений в растянутой зоне для
упрощения принимают прямоугольную с
ординатой Rbtn(Rbt,ser).
а)
б)
Рис.1. I стадия НДС:
а – начало I стадии; б – конец I стадии.
По I стадии рассчитывают элементы на образование трещин и деформации – до образования трещин.
II стадия.В бетоне растянутой зоны интенсивно образуются и раскрываются трещины. В местах трещин растягивающие усилия воспринимает арматура и бетон над трещиной под нулевой линией. На участках между трещинами – арматура и бетон работают еще совместно.
По мере возрастания нагрузки напряжения в арматуре приближаются к пределу текучести Rs, т.е. происходит конец II стадии.
Эпюра нормальных напряжений в бетоне сжатой зоны по мере увеличения нагрузки за счет развития неупругих деформаций искривляется (рис. 21). Стадия II сохраняется значительное время, характерна для эксплуатационных нагрузок.
По II стадии рассчитывают величину раскрытия трещин и кривизну элементов.
III стадия.Стадия разрушения элемента. Самая короткая по продолжительности. Напряжения в арматуре достигают предела текучести, а в бетоне – временного сопротивления осевому сжатию. Бетон растянутой зоны из работы элемента почти полностью исключается.
2 характерных случая разрушения:
1. Пластический характер разрушения.
Начинается с проявления текучести арматуры, вследствие чего быстро растет прогиб и развиваются трещины.
Участок элемента, на котором наблюдается текучесть арматуры и пластические деформации сжатого бетона, искривляется при постоянном предельном моменте (рис. 22, а). Такие участки называются пластическими шарнирами.
Напряжения в сжатой зоне бетона достигают временного сопротивления сжатию и происходит его раздробление.
2. При избыточном содержании растянутой арматуры происходит хрупкое (внезапное) разрушение от полного исчерпания несущей способности сжатой зоны бетона при неполном использовании прочности растянутой арматуры (рис. 22, б).