шпоры итоговый экзамен / 25 вопрос

Важнейшие свойства бетона

Бетон хорошо сопротивляется сжатию и плохо - растяже­нию. Для обычных бетонов значения R_сж/ R_р =15...2О. Поэтому бетон без армирования используют там, где нет растягивающих напряжений.

Прочность бетона при сжатии определяют по ре­зультатам испытания серии образцов-кубов, твердевших в нор­мальных условиях (температура 20±2 °С; относительная влаж­ность воздуха не ниже 95 %) в течение 28 дней (для бетона реч­ных сооружений - 180 дней).

За базовый образец принят куб с ребром 150 мм. Проч­ность образцов иных размеров умножают на масштабный коэф­фициент (табл. 2.2).

При изготовлении об­разцов бетонную смесь укла­дывают в форму слоями вы­сотой не более 100 мм. Каж­дый слой уплотняют штыкованием стальным стержнем диаметром 16 мм с закруг­ленным концом.

Таблица 2.2 Масштабные коэффициенты

Наибольшая	Размер	Масштаб-
крупность зе-	ребра	ный ко-
рен заполни-	куба,	эффици-
теля Онш5, мм	см	ент а
10	7	0,85
20	10	0,95
40	35	1
70	20	1,05
100	30	1,10

Число шты­кований равно 0,1,4, где А -площадь грани образца в см². При ОК<10 см бетонную смесь дополнительно уплотняют виб­рированием на стандартной виброплощадке до появления це­ментного молока на поверхности смеси. При Ж<11 с вибрирова­ние производят с пригрузом, создающим давление 4±0,5 кПа. После уплотнения избыток бетонной смеси срезают вровень с краями формы и поверхность смеси заглаживают. Образцы хра­нят в течение 1... 3 суток б формах, покрытых влажной тканью, в помещении с температурой воздуха (20+2) °С, затем их освобо­ждают от форм, маркируют и выдерживают до испытания в ка­мере с относительной влажностью воздуха не менее 95 % при температуре (20±2) °С. При испытании образцы устанавливают так, чтобы заглаженная грань не прилегала к плитам пресса.

Предел прочности образца при сжатии вычисляют по фор­муле

R=αF/A_o, (2.3)

где F - максимальная нагрузка, МН; Ао - расчетная площадь об­разца, м²; α- масштабный коэффициент (см. табл. 2.2).

Прочность бетона вычисляют как среднее арифметическое значение результатов испытаний (в серии из 3 образцов - по двум, из 4 - по 3, из 6 - по 4 наибольшим значениям).

Прочность бетона зависит от: 1) вида и качества приме­няемых в бетоне цемента и заполнителей; 2) состава бетона; 3) технологических факторов (возраста бетона, условий приготов­ления, уплотнения, твердения). При определении класса бетона по прочности влияние третьей группы факторов исключают,де­лая их стандартными. Поэтому подбирать класс бетона можно только, варьируя факторами первой или второй групп.

Прочность бетона прямо пропорциональна активности це­мента Rц, Применение щебня вместо гравия или горного песка взамен морского повышает прочность бетона в среднем на 10 %. При этом в эквивалентной степени снижается ОК и равноподвижные смеси дают бетоны одинаковой прочности.

Из трех параметров состава (В/Ц, r, Ц) лишь водоцементное отношение, существенно влияет на прочность бетона; от двух других параметров (r и Ц) прочность бетона почти не зави­сит. Это обстоятельство является настолько важным для проек­тирования состава бетона, что его назвали законом водоцементного отношения, который формулируется следующим образом: прочность бетона на данных материалах, зависит только от В/Ц и не зависит от остальных параметров состава. С увели­чением водоцементного отношения прочность бетона снижает­ся. Зависимость R₂₈=f(В/Ц)используется при проектировании состава бетона для определения В/Ц по заданной в проекте со­оружения прочности бетона (рис. 2.6-а). Приближенно задача может быть решена с помощью эмпирических формул, из кото­рых наиболее широко применяется формула швейцарского уче­ного Боломея:

R₂₈=KR_ц(Ц/В-О,5), (2.4)

где R₂₈- прочность бетона в возрасте 28 дней; Я_ц- активность цемента (прочность при сжатии половинок стандартных балочек из раствора 1:3 в возрасте 28 дней); К ~ коэффициент, учиты­вающий вид и качество заполнителей и принимающий следую­щие значения:

Щебень. Заполнители промытые и фракционированные К=0,65

Гравий. Заполнители промытые и фракционированные К=0,60

Заполнители непромытые и нефракционированные К=0,55

Заменив В/Ц обратной величиной Боломей аппроксимиро­вал зависимость линейной R₂₈=f(Ц/В) функцией (рис. 2.6-6). Формула (2.4) применима для бетонов на портландцементе, при Ц/В =1,25...2,5(В/Ц=0,8..0,4).

В соответ­ствии с форму­лой Боломея, чем выше ак­тивность цемен­та, тем больше будет угол наклона прямой α и тем выше прочность бетона при том же значении Ц/В.

Наиболее интенсивно процесс твердения протекает в пер­вые 7 дней и очень медленно - после 28 дней твердения. При низкой влажности воздуха вода затворения быстро испаряется из бетона, что замедляет гидратацию цемента и твердение бето­на. В районах с сухим климатом твердеющий бетон поливают водой и укрывают пленкой, предотвращающей потерю влаги. Повышение температуры бетона при сохранении достаточной влажности ускоряет процессы гидратации цемента и нарастания прочности бетона. При температуре 70-90 °С отпускную проч­ность бетона можно получить за 7...8 часов твердения. Тверде­ние бетона ускоряют добавки неорганических солей (см. п. 2.11.1).

Прочность бетона при растяжении. Для испытания на растяжение применяют образцы-восьмерки квадратного се­чения, сторона которого может быть равна 7, 10 ,15 или 20 см (рис. 2.7~а). Предел прочности при растяжении вычисляют по формуле (2.3) как и в случае центрального сжатия.

а) Прочность бетона при растяжении можно оценивать по прочности на раскалывание бетонных

Рис. 2.7. Образцы-восьмерки для испытания бетона на осевое растяжение (а) и на растяжение раскалыванием (б): / ~ образцы; 2 - плиты пресса; 3 - полуцилиндры

Предел проч­ности на растяжение при раскалывании кубов вычисляют по формуле R_рр=2аF_max/πd², а при испытании цилиндров - по фор­муле R_рр=2аF_max/πdl, где F_max- максимальная нагрузка; а - дли­на ребра куба; d и l- диаметр и длина цилиндра.

Классы бетона по прочности. В зависимости от ус­ловий эксплуатации бетонных или железобетонных конструк­ций в проекте сооружения назначают класс бетона по прочности на осевое сжатие "В" и в некоторых случаях - класс по прочно­сти на осевое растяжение "В_t".

ГОСТ 26633 устанавливает следующие классы бетона.

На сжатие: В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; ВЗО; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В65; В65; В70; В75; В80.

На растяжение: В_t 0,4; В_t 0,8; В_t 1,2; В_t 1,6; В_t 2,0; В_t 2,4; В_t 2,8; В_t 3,2; В_t 3,6; В_t 4,0.

Класс бетона - это нормируемая прочность бетона в МПа с гарантированной обеспеченностью (доверительной вероятно­стью) Р при стандартном испытании. Если, например, Р=0,95, то установленная классом прочность обеспечивается в 95 случаях стандартных испытаний из 100 и лишь в пяти случаях прочность может быть ниже нормируемой. Соотношение между классом В и средней прочностью бетона R , полученной на ограниченном числе образцов составляет

В = (1-χС_ν)R, (2.5) где χ - показатель надежности, зависящий от доверительной ве­роятности Р; С_ν -коэффициент вариации прочности бетона.

В нормах проектирования железобетонных промышлен­ных и гражданских зданий и сооружений установлена P=0,95, чему соответствует ; χ =1,64. Коэффициент вариации прочности бетона для данных условий строительства установлен опытным путем и составляет С_ν =0,135. Таким образом, (1-χС_ν)=0,78.

Для массивных гидротехнических сооружений принято Р=0,90, чему соответствует χ =1,3 а коэффициент вариации ус­тановлен равным 0,17, что также дает (1-χС_ν)=О,78.