Бетон предел прочности при растяжении
Прочность бетона на растяжение существенно изменяется в ходе эксплуатационного срока. Следует рассматривать не её количественное значение, а отношение к аналогичной характеристике на сжатие. Сразу после застывания в монолитную массу (около 28 суток после укладки), показатель максимален. Он составляет приблизительно восьмую часть от прочности на сжатие. С течением времени происходит снижение до 1/20, что должно обязательно учитываться в некоторых ситуациях. Причина заключается в особенности протекающих химических процессов.
Данный параметр не принято учитывать при большинстве типов строительства. Он является достаточно специфическим, поскольку от монолитных конструкций требуется сопротивляемость сжатию. Несмотря на это, характеристика влияет на эксплуатацию в условиях сильных перепадов температур, а также изменения влажности. Чтобы измерить параметр, используется специализированное оборудование, которое не отличается своей распространённостью. Именно по этой причине, предел прочности, связанный с растяжением, измеряется редко.
Процесс испытания бетона на растяжение
Используется брус заранее определённых размеров. Для бетонов с элементами крупного заполнителя не более 16 миллиметров применяется изделие, габариты которого составляют 400X100X100 мм. Брус помещается на опоры с расстоянием между ними около трети метра. После этого начинает действовать направленная в разные стороны сила. Она продолжает нарастать до тех пор, пока не произойдёт механического разрушения. Для точности измерений необходимо поставить несколько испытаний.
Основу всех вычислений представляет закон Гука. Согласно нему, деформация является пропорциональной напряжению, прикладываемому до момента разрыва. Значения, полученные для бруса одного размера, не могут быть одинаковыми при использовании изделия с другими габаритами. Именно поэтому и применяются стандартизированные размеры.
Если нагрузки в здании являются напряженными и распределяются на значительную площадь, рекомендуется использовать такое значение, как прочность бетона на сжатие, при осуществлении проектирования. Как правило, в условиях стройки применяется брус размерами 400X100X100 мм. Когда он разрушается, то его половинки могут быть применены для исследования прочности на сжатие. Такой подход способствует экономии не только материалов, но и человеческого ресурса.
Вам также может понравиться
Прочность бетона на сжатие Прочность бетона на сжатие — это характеристика определяющая, какую нагрузку может выдержать материал, если на…
Прочность бетона на изгиб При испытаниях бетона используются многочисленные параметры и отдельного внимания заслуживает прочность бетона на…
Неразрушающий контроль прочности бетона Неразрушающий контроль бетона, как следует из названия, обеспечивает сохранение целостности и…
Определение прочности бетона Определение прочности бетона проводится с целью выявления прочностных характеристик бетонной смеси. Эталонный…
Набор прочности бетона Основной набор прочности бетона в обычных условиях происходит в течении 28 дней. Сюда относится температура в…
мая 09, 2017
3248
Методы контроля прочности бетона
Контроль прочности бетона Контроль прочности бетона подразумевает подразделение на два больших класса. В первом случае, выполнение работ требует создания эталонных конструкций. Они проходят испытания, в ходе которых…
Источник
Прочность бетона на сжатие, изгиб, растяжение
- Главная
- Справочник
Показатели прочности бетона
Прочность бетона на сжатие
Прочность бетона (способность сопротивляться разрушению) на сжатие – основной параметр, определяющий выбор конкретной марки этого стройматериала. При основных нагрузках на бетон в ходе эксплуатации конструкций зданий и сооружений — вертикально направленных, предел прочности бетона именно на сжатие должен иметь максимально высокие значения среди всех рассматриваемых вариантов.
Марочная (проектная) прочность бетона доводиться искусственным камнем по истечении 28 дней (4 недели). Достижение прочности бетона во времени существенно зависит от внешних условий твердения, таких как влажность и температура: чем выше температура, тем быстрее бетон достигает отметки нормативной прочности.
Прочность бетона и его состав
Зависимость прочности бетона на сжатие от его состава в основном определяется рациональным подбором заполнителей, причем учитывается не только их прочностные характеристики, но и размер зерна. В итоге, для строительства наиболее ответственных объектов (мосты, гидротехнические сооружения, высотные здания) для формирования смеси используются дорогостоящие крупнозернистые твердые породы (диаметр зерна 80-100 мм), обеспечивающие максимальную (нормативную) прочность бетона в МПа.
Средняя прочность бетона на сжатие достигается применением в качестве заполнителя смеси гравия со средним размером зерна (5-20 мм), желательно еще и с предварительной очисткой заполнителя струей воды. В качестве мелкого заполнителя для таких марок бетона применяется смесь крупного и мелкого песка, повышающих плотность цементного теста и одновременно предел прочности бетона при сжатии за счет снижения количества полостей. Кроме этого, снижение размеров и числа полостей в застывающей смеси существенно продлевает срок службы бетона.
Прочность бетона на растяжение
Проектная прочност бетона на растяжение существенно меньше, чем на сжатие, и зачастую случаев при проектировании не учитывается, так как ее важность ограничивается рассмотрением возможности растрескивания материала при перепадах температуры. Значение прочности бетона на растяжение варьируется в пределах от 1/20 его нагрузочной способности у «молодого» бетона до 1/8 у «старого» бетона. Наибольшее значение прочность бетона на растяжение имеет при подборе материала для дорожного строительства, производимого без дополнительного армирования. В данных случаях при неверном выборе марки материала вполне реальна деформация бетона и быстрое разрушение дорожного покрытия.
Прочность бетона на изгиб
Показатель прочности бетона на изгиб, которая тоже существенно меньше прочности на сжатие, имеет значение на стадии начального возведения несущего контура конструкции. Применение металлической арматуры при формировании несущего каркаса существенно повышает коэффициент прочности бетона на изгиб. Заказать бетон с любыми прочностными и эксплуатационными характеристиками по самой выгодной цене в Нижнем Новгороде можно у компании «Первый Бетонный Завод» — непосредственного производителя широкого спектра марок этого стройматериала.
Таблица «Зависимость марки и класса бетона от прочности»
| Класс бетона | Средняя прочность, кгс/кв.см | Ближайшая марка бетона |
|---|---|---|
| В3,5 | 46 | М50 |
| B7,5 | 698 | M100 |
| В10 | 121 | М150 |
| В12,5 | 164 | M150 |
| В15 | 196 | М200 |
| В20 | 262 | M250 |
| В25 | 327 | М350 |
| В30 | 393 | M400 |
Более подробную консультацию по характеристикам бетона и способах его оптимального применения вы можете получить, позвонив нашему специалисту по тел.: 8 953 415-95-41. Для вашего объекта будет подобрана оптимальная смесь бетона, доставка до места в Нижнем Новгороде и области, способ заливки.
Источник
Фактическая прочность цементного камня или аналогичных хрупких материалов, таких, как, например, естественный камень, намного ниже теоретической прочности, установленной на основе молекулярного сцепления и вычисленной из энергии поверхности твердого вещества, предполагаемого совершенно однородным и без дефектов. Установлено, что теоретическая прочность составляет 1,05X105 кгс/см2. Это несоответствие можно объяснить наличием трещин (теория Гриффитса), которые ведут к концентрации напряжений в материале под нагрузкой, так что очень высокие напряжения достигаются в очень небольших объемах образца с последующим образованием микроскопических трещин, в то время как среднее (номинальное) напряжение во всем образце остается относительно низким. Трещины различны по своим размерам, и только некоторые, самые крупные, вызывают разрушение. Прочность бетона, таким образом, является проблемой статистической вероятности, а размер образца влияет на возможное номинальное напряжение, при котором происходит разрушение.
Известно, что цементный камень содержит большое количество несплошностей — пор, трещин, пустот, однако точный механизм их влияния на прочность неизвестен. В нерасслоившемся бетоне пустоты расположены произвольно, что является необходимым условием применения гипотезы Гриффитса. Хотя мы не знаем точного механизма разрушения бетона, однако он, возможно, связан с внутренним сцеплением цементного камня и сцеплением между камнем и заполнителем.
Теория Гриффитса исходит из возникновения микроразрушений в местах разрыва материала, и обычно по ней допускается, что «единица объема», содержащая слабейшую трещину, определяет прочность всего образца. Под этим подразумевается, что любой излом распространяется по всему участку образца, подвергнутого данному напряжению, или, другими словами, то, что происходит в элементарном объеме, идентично тому, что происходит во всей массе.
Несмотря на то что локальное разрушение начинается в точке и определяется условиями в этой точке, знание напряжения в точке тела, которая подвергалась самому высокому напряжению, недостаточно дл’я предсказания разрушения. Необходимо знать также распределение напряжения в достаточно большом объеме вокруг данной точки, поскольку деформативность материала, особенно вблизи разрушения, зависит от состояния материала вокруг критической точки, а возможность распределения разрушения зависит от данного состояния. Этим можно объяснить, например, почему максимальные фибровые напряжения в изгибаемых образцах в момент начального разрушения выше прочности, установленной при чистом растяжении: в последнем случае распределение излома не блокируется окружающим материалом.
Можно видеть, что в данном образце различные напряжения производят разрушения в различных точках, но невозможно физически испытать прочность элементарного образца, не изменив при этом напряжения в остальных частях образца. Если прочность образца определяется его наименее прочным элементом, то решение сводится к общеизвестной задаче слабейшего звена в цепи. В статистических терминах мы должны определить наименьшую величину (т.е. сопротивление наиболее значимого дефекта) в образце размера п, где п — число дефектов в образце. Цепная аналогия может не быть абсолютно правильной, так как в бетоне звенья расположены как параллельно, так и последовательно. Однако вычисления на основе допуска слабейшего звена могут дать результаты правильного порядка. Из этого следует, что прочность такого хрупкого материала, как бетон, не может характеризоваться только средней величиной: должны быть указаны возможные вариации прочности так же, как данные о величине и форме образцов.
Источник
ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА
Прочность — главное свойство бетона
Важнейшим свойством бетона является прочность. Лучше всего бетон сопротивляется сжатию. Поэтому конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал сжимающие нагрузки. И только в некоторых конструкциях учитывается прочность на растяжение или на растяжение при изгибе.
Прочность при сжатии. Прочность бетона при сжатии характеризуется классом или маркой (которые определяют в возрасте 28 суток). В зависимости от времени нагружения конструкций прочность бетона может определяться и в другом возрасте, например 3; 7; 60; 90; 180 суток.
В целях экономии цемента, полученные значения предела прочности не должны превышать предел прочности, соответствующей классу или марке, более чем на 15%.
Класс представляет собой гарантированную прочность бетона в МПа с обеспеченностью 0,95 и имеет следующие значения: Вb1; Вb1,5; Вb2; Вb2,5; Вb3,5; Вb5; Bb7,5; Вb10; Вb12,5; Вb15; Вb20; Вb25; Вb30; Вb35; Вb40; Вb50; Вb55; Вb60. Маркой называется нормируемое значение средней прочности бетона в кгс/см2 (МПах10).
Тяжелый бетон имеет следующие марки при сжатии: Мb50; Мb75; Мb100; Мb150; Мb200; Мb250; Мb300; Мb350; Мb400; Мb450; Мb500; Мb600; Мb700; Мb800.
Между классом бетона и его средней прочностью при коэффициенте вариации прочности бетона n = 0,135 и коэффициенте обеспеченности t = 0,95 существуют зависимости:
Вb = Rbх0,778, или Rb = Вb/ 0,778.
Соотношение классов и марок для тяжелого бетона
При проектировании конструкций обычно назначают класс бетона, в отдельных случаях — марку. Соотношение классов и марок для тяжелого бетона по прочности на сжатие приведены в табл. 1.
Прочность при растяжении. С прочностью бетона на растяжение приходится иметь дело при проектировании конструкций и сооружений, в которых не допускается образование трещин. В качестве примера можно привести резервуары для воды, плотины гидротехнических сооружений и др. Бетон на растяжение подразделяют на классы: Вt0,8; Bt1,2; Bt1,6; Вt2; Bt2,4; Вt2,8; Вt3,2 или марки: Рt10; Bt15; Bt20; Bt25; Bt30; Bt35; Вt40.
Прочность на растяжение при изгибе. При устройстве бетонных покрытий дорог, аэродромов назначают классы или марки бетонов на растяжение при изгибе.
Классы: Вbt0,4; Вbt0,8; Вbt1,2; Bbt1,6; Вbt2,0; Вtb2,4; Вbt2,8; Вbt3,2; Вbt3,6; Вbt4,0; Bbt4,4; Вbt4,8; Вbt5,2; Вbt5,6; Вbt6,0; Вbt6,4; Вbt6,8; Вbt7,2; Вbt8.
Таблица 1. Соотношение классов и марок при сжатии для тяжелого бетона
Класс | Rb ,МПа | Марка | Класс | Rb, МПа | Марка |
BbЗ,5 | 4,5 | Mb 50 | Bb30 | 39,2 | Mb 400 |
Bb5 | 6,5 | Mb 75 | Bb35 | 45,7 | Mb 450 |
Bb7,5 | 9,8 | Mb 100 | Bb40 | 52,4 | Mb 500 |
Bb10 | 13 | Mb 150 | Bb45 | 58,9 | Mb 600 |
Bb12,5 | 16,5 | Mb 150 | Bb50 | 65,4 | Mb 700 |
Bb15 | 19,6 | Mb 200 | Bb55 | 72 | Mb 700 |
Bb20 | 26,2 | Mb 250 | Bb60 | 78,6 | Mb 800 |
Bb25 | 32,7 | Mb 300 |
Марки: Рbt5; Рbt10; Рbt15; Рbt20; Рbt25; Рbt30; Рbt35; Рbt40; Рbt45; Рbt50; Рbt55; Рbt60; Рbt65; Рbt70; Рbt75; Рbt80; Рbt90; Рbt100.
Технологические факторы, влияющие на прочность бетона.
Технологические факторы, влияющие на прочность бетона. На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, отношение воды к цементу по массе (В/Ц), качество заполнителей, качество перемешивания и степень уплотнения, возраст и условия твердения бетона, повторное вибрирование.
Активность цемента. Между прочностью бетона и активностью цемента существует линейная зависимость Rb = f(RЦ). Более прочные бетоны получаются на цементах повышенной активности.
Содержание цемента. С повышением содержания цемента в бетоне его прочность растет до определенного предела. Затем она растет незначительно, другие же свойства бетона ухудшаются. Увеличивается усадка, ползучесть. Поэтому не рекомендуется вводить на 1 м3 бетона более 600 кг цемента.
Водоцементное отношение. Прочность бетона зависит от В/Ц. С уменьшением В/Ц она повышается, с увеличением — уменьшается. Это определяется физической сущностью формирования структуры бетона. При твердении бетона с цементом взаимодействует 15-25% воды. Для получения же удобоукладываемой бетонной смеси вводится обычно 40-70% воды (В/Ц = — 0,4…0,7). Избыточная вода образует поры в бетоне, которые снижают его прочность.
При В/Ц от 0,4 до 0,7 (Ц/В = 2,5… 1,43) между прочностью бетона Rв , МПа, активностью цемента Rц, МПа, и Ц/В существует линейная зависимость, выражаемая формулой:
Rb = A Rц (Ц/В – 0,5).
При В/Ц 2,5) линейная зависимость нарушается. Однако в практических расчетах пользуются другой линейной зависимостью:
Rb = A1 Rц (Ц/В + 0,5).
Ошибка в расчетах в этом случае не превышает 2-4 % вышеприведенных формулах: А и А1 — коэффициенты, учитывающие качество материалов. Для высококачественных материалов А = 0,65, А1 = 0,43, для рядовых — А = 0,50, А1 = 0,4; пониженного качества — А = 0,55, А1 = 0,37.
Прочность бетона при изгибе Rbt, МПа, определяется по формуле:
Rbt =A` R` ц (Ц/В — 0,2),
где Rц — активность цемента при изгибе, МПа;
А’ — коэффициент, учитывающий качество материалов.
Для высококачественных материалов А’ = 0,42, для рядовых — А’ = 0,4, материалов пониженного качества — А’ = 0,37.
Качество заполнителей. Не оптимальность зернового состава заполнителей, применение мелких заполнителей, наличие глины и мелких пылевидных фракций, органических примесей уменьшает прочность бетона. Прочность крупных заполнителей, сила их сцепления с цементным камнем влияет на прочность бетона.
Качество перемешивания и степень уплотнения бетонной смеси существенно влияют на прочность бетона. Прочность бетона, приготовленного в бетоносмесителях принудительного смешивания, вибро — и турбосмесителях выше прочности бетона, приготовленного в гравитационных смесителях на 20-30%. Качественное уплотнение бетонной смеси повышает прочность бетона, так как изменение средней плотности тонной смеси на 1% изменяет прочность на 3-5%.
Влияние возраста и условий твердения. При благоприятных температурных условиях прочность бетона растет длительное время и изменяется по логарифмической зависимости:
Rb(n) = Rb(28) lgn / lg28,
где Rb(n) и Rb(28) — предел прочности бетона через n и 28 суток, МПа; lgn и lg28 — десятичные логарифмы возраста бетона.
Эта формула осредненная. Она дает удовлетворительные результаты для бетонов, твердеющих при температуре 15-20 °С на рядовых среднеалюминатных цементах в возрасте от 3 до 300 суток. Фактически же прочность на разных цементах нарастает поразному.
Рост прочности бетона во времени зависит, в основном, от минерального и вещественного составов цемента. По интенсивности твердения портландцементы подразделяют на четыре типа (табл. 2).
Интенсивность твердения бетона зависит от В/Ц. Как видно из данных, приведенных в табл. 3, более быстро набирают прочность бетоны с меньшим В/Ц.
На скорость твердения бетона большое влияние оказывает температура и влажность среды. Условно-нормальной считается среда с температурой 15-20 °С и влажностью воздуха 90-100%.
Таблица 2. Классификация портландцементов по скорости твердения
Тип цемента | Минеральный и вещественный составы портландцементов | К = Rbt(90) / Rbt(28) | К =Rbt(180) / Rbt(28) |
I | Алюминатный (С3А = 1 2%) | 1-0,5 | 1,0-1,1 |
II | Алитовый (С3S> 50%, С3А =8) | 1,05-1,2 | 1,1-1,3 |
III | Портландцемента сложного минерального и вещественного состава (пуццолановый портландцемент c содержанием в клинкере С3А = 1 4%, шлакопортландцемент с содержанием шлака 30-40%) | 1,2-1,5 | 1,3-1,8 |
IV | Белитовый портландцемент и шлакопортландцемент с содержанием шлака более 50% | 1,6-1,7 | 1,55 |
Для сравнения предел прочности бетона, определенный по формуле:Rb(n) = Rb(28) lgn / lg28 | 1,35 | 1,55 |
Таблица 3. Влияние В/Ц и возраста на скорость твердения бетона на цементе III типа
В/Ц | Относительная прочность через сут. | |||||
1 | 3 | 7 | 28 | 90 | 360 | |
0,4 | 0,24 | 0,48 | 0,70 | 1 | 1,15 | 1,38 |
0,5 | 0,17 | 0,43 | 0,66 | 1 | 1,19 | 1,47 |
0,6 | 0,11 | 0,37 | 0,64 | 1 | 1,21 | 1,55 |
0,7 | 0,08 | 0,33 | 0,64 | 1 | 1,35 | 1,67 |
По формуле | — | 0,33 | 0,58 | 1 | 1,35 | 1,77 |
Как видно из графика, приведенного на рис. 1, прочность бетона в 28-суточном возрасте, твердевшего при 5 °С, составила 68%, при 10°С — 85%, при 30 °С — 115% от предела прочности бетона, твердевшего при температуре 20 °С. Те же зависимости наблюдаются и в более раннем возрасте. То есть интенсивнее набирает прочность бетон при более высокой температуре и, напротив, медленней — при ее понижении.
При отрицательной температуре твердение практически прекращается, если не снизить температуру замерзания воды введением химических добавок.
Рис. 1. Рост прочности бетона при разной температуре
Твердение ускоряется при температуре 70-100 °С при нормальном давлении или при температуре около 200 °С и давлении 0,6-0,8 МПа. Для твердения бетона требуется среда с высокой влажностью. Для создания таких условий бетон укрывают водонепроницаемыми пленочными материалами, покрывают влажными опилками и песком, пропаривают в среде насыщенного водяного пара.
Повторное вибрирование увеличивает прочность бетона до 20%. Оно должно выполняться до конца схватывания цемента. Повышается плотность. Механические воздействия срывают пленку гидратных новообразований и ускоряют процессы гидратации цемента.
Поделитесь ссылкой в социальных сетях
Источник