10.Классы бетона по прочности на сжатие,растяжение ,морозостойкости, водонепроницемости.

Прочность на сжатие является важнейшим классификационным показателем, характеризующим технические свойства бетона, как строительного материала. Нормативные документы определяют прочность бетона на сжатие fс, как максимальное сжимающее напряжение в бетоне при одноосном напряженном состоянии. Среднее значение прочности, получаемое по результатам испытаний серии опытных образцов, обозначают f_сm.

Следующими величинами, непосредственно вытекающими из таким образом определенной средней прочности бетона на сжатие являются:

- гарантированная прочность бетона, определяемая как прочность бетона на осевое сжатие, установленная с учетом статистической изменчивости в соответствии с требованиями действующих стандартов на кубах со стороной 15 см, гарантируемая предприятием производителем и обозначаемая ;

- синтетическая мера качества бетона, определяемая как класс по прочности на сжатие, соответствующая его гарантированной прочности и обозначаемая согласно нормам буквой С и числами, выражающими значения нормативного сопротивления и гарантированной прочности в Н/мм2 (МПа); например С12/15 (перед чертой – значение нормативного сопротивления f_сk, после черты – гарантированная прочность бетона );

- нормативное сопротивление бетона сжатию (f_ck) – контролируемая прочностная характеристика бетона, определяемая с учетом статистической изменчивости. В качестве базового числового значения обеспеченности нормативных значений прочностных характеристик принимается величина 0,95.

- расчетная прочность бетона или его расчетное сопротивление, которое определяют как величину, получаемую в результате деления нормативного сопротивления f_сk на коэффициент безопасности для бетона g_с.

В обозначении класса бетона по прочности в нормах содержится два числа: одно из них (над чертой) обозначает нормативное сопротивление бетона, определяемое на цилиндрах или призматических образцах, а второе (под чертой) – его гарантированную прочность, установленную на кубических образцах. В соответствии с требованиями норм нормативное сопротивление бетона определяется в зависимости от его гарантированной прочности при постоянном значении переходного коэффициента k_p=0.8:

где f_ck –нормативное сопротивление бетона, соответствующее прочности бетонных цилиндров или призм, установленной с учетом статистической изменчивости свойств материала;

–гарантированная прочность бетона, установленная при испытании кубов по стандартной методике.

Нормативное сопротивление бетона с учетом статистической изменчивости свойств бетона, определяется по формуле:

где f_cm – средняя прочность бетона на сжатие;

s – среднеквадратичное (стандартное) отклонение

t – параметр распределения (статистика); при принятой обеспеченности нормативных значений 0,95, параметр t = 1,64 .

Тогда средняя прочность на сжатие f_cm равна:

Учитывая, что стандарты, по которым осуществляется контроль прочности бетона устанавливают требование, чтобы s £ 5 МПа, произведение 1,64s дает примерно 8 МПа. Поэтому нормы с некоторым запасом предлагают определять среднюю прочность бетона по формуле:

f_cm = f_ck + 8 (МПа).

При проектировании бетонных, железобетонных и предварительно напряженных конструкций нормы устанавливают следующие классы конструктивных бетонов по прочности на осевое сжатие:

– для тяжелых, в том числе напрягающих: С8/10; С12/15; С16/20; С20/25; С25/30; С30/37; С35/45; С40/50; С45/55; С50/60; С60/70; С70/85; С80/95; С90/105*;

– для легких (при r ³ 1000 кг/м3): LС12/15; LС16/20; LС20/25; LС25/30; LС30/37; LС35/45; LС40/50; LС45/50;

– для мелкозернистых группы А (естественного твердения или подвергнутые тепловой обработке на песке с модулем крупности более 2,0): С8/10; С12/15; С16/20; С20/25; С25/30; С30/37; С35/45;

– для мелкозернистых группы Б (то же с модулем крупности 2,0 и менее): С8/10; С12/15; С16/20; С20/25; С25/30.

Расчетные сопротивления бетона на сжатие f_cd определяют путем деления нормативных сопротивлений f_ck на частные коэффициенты безопасности по бетону.

Марка бетона по морозостойкости характеризует количество цик­лов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии, которое выдерживают образцы. Для тяжелого бетона уста­новлены следующие марки по морозостойкости: F15; F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500.

Марка бетона по водонепроницаемости зависит от степени водоне­проницаемости бетона. С повышением марок величины коэффициентов фильтрации- К_ф уменьшаются. Установлены следующие марки бетона по водонепроницаемости: W2; W4; W6; W8; W10; W12.

При осевом растяжении, так же как и при сжатии, диаграмма напря­жений-деформаций криволинейна. Начальные модули упругости бето­на при растяжении и сжатии отличаются незначительно и практически могут быть приняты одинаковыми (см. рис. 1, а).

По аналогии вводятся понятия коэффициентов упругости и плас­тичности, а также модуля упругопластичности бетона при растяжении:

При осевом растяжении бетона предельные деформации в 10—20 раз меньше, чем при сжатии, в среднем их принимают равным 0,15·10^-3. С увеличением прочности, а также при применении бетонов на по­ристых заполнителях предельные деформации как при сжатии, так и при растяжении увеличиваются..

Сопротивление бетона растяжению

С определенным допущением, при выполнении инженерных расчетов прочность бетона на растяжение принято определять в зависимости от прочности на сжатие. В основном взаимосвязь между средней прочностью бетона на растяжение и его средней прочностью на сжатие принимают по предложению Фере (Feret) в виде:

где f_ctm, f_cm – соответственно средняя прочность бетона на растяжение и на сжатие;

a_r –опытный (эмпирический) коэффициент.

Значение коэффициента a_r может быть принято равным a_r = 0,3. Тогда нормативное сопротивление бетона растяжению составит:

Учитывая сложности, возникающие при испытании образцов прямым растяжением, нормативные документы допускают контролировать прочность бетона на растяжение косвенными методами – как прочность на растяжение при изгибе (f_ct,fl) и раскалывании (f_ct,sp). При этом установлена взаимосвязь между прочностью бетона на осевое растяжение (f_ct,ax) и его прочностью на растяжение, полученной косвенными методами:

где f_ct,ax – прочность бетона на осевое растяжение;

f_ct,sp – прочность бетона на растяжение при раскалывании образцов;

f_ct,fl – прочность бетона на растяжение при изгибе.