Прочность на сжатие прочность на растяжение при изгибе
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
Предел прочности бетона при сжатии определяют на гидравлическом прессе. Перед установкой образца пресс тщательноочищают и протирают сухой тканью рабочие поверхности плитпресса и образца. Образец устанавливают так, чтобы направление нагрузки было параллельно слоям укладки бетонной смеси(цилиндры и призмы устанавливают вертикально, а кубы обычно вверх боковой гранью), центрируя рисками, нанесенными наплите пресса. Включив пресс, образец нагружают непрерывнои равномерно со скоростью (0,6±0,2) МПа/с до разрушенияобразца. Разрушающая нагрузка Рр фиксируется на силоизмерительной шкале пресса по показанию пассивной стрелки, которая после уменьшения разрушающего усилия РР остается на
месте. Предел прочности при сжатии
где α — переводной коэффициент к эталонному кубу (15x15x15 см) принимают по данным, приведенным ниже:
| Форма образца | кубическая | Цилиндрическая | ||||||
| Размер образца (ребро или диаметр), см | 7,07 | 10 | 20 | 30 | 7,14 | 10 | 15 | 20 |
| Коэффициент α | 0,85 | 0,91 | 1,05 | 1,1 | 1,16 | 1,17 | 1,20 | 1,24 |
Площадь сечения образца определяют как полусумму площадей опорных граней.
При трех образцах в серии получают три значения (меньшее, большее и промежуточное). Если и меньшее и большее значения отличаются от промежуточного не более чем на 15%, то прочность бетона принимают по среднему арифметическому из трех значений Rсж При большей разнице пределом прочности при сжатии будет промежуточное значение Rсж
Прочность бетона на изгиб определяют на образцах-призмах квадратного сечения размерами10X10X40, 15X15X60 и 20Х Х20Х80 см.
Испытание на изгиб проводят по схеме (рис. 43); Испытательное устройство состоит из стола 4 с двумя цилиндрическими опорами 5 для установки на них испытуемого образца/и жесткой верхней траверсы 2 с двумя цилиндрическими опорами 3 для передачи нагрузки от пресса на образец. Нужно следить, чтобы призма на опоры и опоры на призму опирались плотно по всей ширине, все опоры были перпендикулярны оси призмы, а оси призмы и траверсы находились в одной плоскости. Призмы должны быть установлены так, чтобы плоскостьизгиба была параллельна слоям укладки бетонной смеси. Нагрузка на образец должна возрастать равномерно со скоростью (0,05±0,02) МПа/с до разрушения образца. Предел прочности при изгибе
где Рр — разрушающая нагрузка, Н; l — расстояние между опорами, см; а — сторона квадратного сечения балочки, см.
Предел прочности бетона при осевом растяжении
Предел прочности бетона на изгиб вычисляют как среднее арифметическое значение Rри для всех образцов данной серии, прочность которых отличается не более чем на 15%, а разрушение произошло в средней трети испытательного пролета. При испытаниях «призмы размерами 20X20X80 см «эталонная» прочность образца размерами 15x15x60 см определяется увеличением полученных значений на 5%, а для призм 10Х10Х40см — уменьшением на 5%.
Прочность бетона на растяжение определяют прямым способом (испытание на осевое, растяжение) и косвенным (испытание на раскалывание). На осевое растяжение испытывают образцы-восьмерки квадратного сечения с утолщениями к концам (рис. 44), в которых расположены арматурно-монтажные петли из стали диаметрам 6 мм, выступающие за торцы образца ислужащие для закрепления в разрывной машине. При растяжении образец разрушается (разрывается) в средней, более тонкой рабочей части, которая может иметь сечение. 10Х10, 15Х15 или 20X20 см.
На раскалывание испытывают образцы-кубы или цилиндры, как и при испытании на сжатие (кубы должны иметь на двух противоположных ребрах фаски шириной 14 мм). Образцы устанавливают в пресс так, чтобы усилие сжатия было направлено вдоль оси, а цилиндр опирался по образующей (усилие сжатия направлено по диаметру — рис. 45). Образец раскалывается от поперечных растягивающих деформаций, поэтому усилие раскалывания является косвенной характеристикой прочности бетона при растяжении.
Предел прочности бетона на растяжение при раскалывании
, или
где Pр — разрушающая нагрузка, Н; а—размер ребра куба, см; d-—диаметр цилиндра, см; l — длина цилиндра, см.
Таблица 24
Назначение бетона | Предел прочности бетона, МПа, при | |
| сжатии | растяжении и изгибе | |
| Однослойное покрытие и верхний слой двухслойного покрытия | 30, 35, 40, 50 | 4; 4,5; 5; 5,5 |
| Нижний слой двухслойного покрытия | 25, 30, 35. | 3,5; 4; 4,5 |
| Основание усовершенствованного капитального покрытия | 7,5; 10; 15; 20; 25 | 1,5;, 2,2;. 2,5; 3; 3,5 |
Цементобетон, применяемый для дорожного строительства, в зависимости от предела прочности при сжатии подразделяется на следующие классы: В7,5; В10; В 12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40 и В50:
В зависимости от предела прочности при растяжении бетон для дорожного строительства подразделяется на классы: Вt1,2; Вt1,6; Вt2; Вt2,4; Вt2,8; Вt3,2.
Для дорожных и аэродромных покрытий и оснований различных видов прочность бетона при сжатии и растяжении при изгибе должна соответствовать требованиям ГОСТ 8424—72 (табл. 24).
ДРЕВЕСИНА
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