Критическая прочность бетона: Критическая прочность бетона это

Содержание

Критическая прочность бетона это

Главная » Статьи » Критическая прочность бетона это


Механизм твердения бетона при отрицательных температурах. Критическая прочность бетона

Понятие «зимние условия» в технологии монолитного бетона и железобетона несколько отличается от общепринятого – календарного. Зимними считаются условия бетонирования при установлении среднесуточной температуры наружного воздуха не выше 5 °С или при опускании в течение суток минимальной температуры ниже 0 °С. Формирование прочностных характеристик бетона в зимних условиях имеет свои особенности. Основной проблемой является замерзание в начальный период структурообразования бетона несвязной воды затворения.

Как известно, бетон является искусственным камнем, получаемым в результате твердения рационально подобранной смеси цемента, воды и заполнителей. Согласно современным представлениям, образование и твердение цементного камня проходят стадии формирования коагуляционной и кристаллических структур.

В стадии образования коагуляционной (связной) структуры вода, обволакивая мелкодисперсные частицы цемента, образует вокруг них, так называемые, сольватные … оболочки, которыми частицы сцепляются друг с другом. По мере гидратации цемента процесс переходит в стадию кристаллизации. При этом в цементном тесте возникают мельчайшие кристаллы, превращающиеся затем в сплошную кристаллическую решетку. Этот процесс кристаллизации и определяет механизм твердения цементного камня и, следовательно, нарастания прочности бетона.

Ускорение или замедление процесса образования и твердения цементного камня зависит от температуры смеси и адсорбирующей способности цемента, определяемой его минералогическим составом.

По мере повышения температуры увеличивается активность воды, содержащейся в бетонной смеси, ускоряется процесс ее взаимодействия с минералами цементного клинкера, интенсифицируются процессы формирования коагуляционной и кристаллической структуры бетона. При снижении температуры, наоборот, все эти процессы затормаживаются, и твердение бетона замедляется.

Для твердения цементного камня наиболее благоприятная температура от 15 до 25 °С, при которой бетон на 28-е сутки практически достигает стабильной прочности. При отрицательных температурах вода, содержащаяся в капиллярах и теле, замерзая, увеличивается в объеме примерно на 9 %. В результате микроскопических образований льда в бетоне возникают силы давления, нарушающие образовавшиеся структурные связи, которые в дальнейшем при твердении в нормальных температурных условиях уже не восстанавливаются. Кроме того, вода образует вокруг крупного заполнителя обволакивающую пленку, которая при оттаивании нарушает сцепление – монолитность бетона. При раннем замораживании по тем же причинам резко снижается сцепление бетона с арматурой, увеличивается пористость, что влечет за собой снижение его прочности, морозостойкости и водонепроницаемости.

При оттаивании замерзшая свободная вода вновь превращается в жидкость и процесс твердения бетона возобновляется. Однако из-за ранее нарушенной структуры конечная прочность такого бетона оказывается ниже прочности бетона, выдержанного в нормальных условиях, на 15…20 %. Особенно вредно попеременное замораживание и оттаивание бетона.

Прочность, при которой замораживание бетона уже не может нарушить его структуру и повлиять на его конечную прочность, называют критической.

Величина нормируемой критической прочности зависит от факторов, включающих тип монолитной конструкции, класс примененного бетона, условия его выдерживания, срока приложения проектной нагрузки к конструкции, условий эксплуатации, и составляет:

для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой – 50 % проектной прочности;

конструкций с предварительно напрягаемой арматурой – 80 % проектной прочности;

конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию или расположенных в зоне сезонного оттаивания вечномерзлых грунтов, – 70 % проектной прочности;

конструкций, нагружаемых расчетной нагрузкой, – 100 % проектной прочности;

для ненесущих конструкций – критическая прочность должна быть не ниже 5 МПа (50 кгс/см2).

Таким образом, при бетонировании в зимних условиях технологическая задача в основном заключается в использовании таких методов ухода за бетоном, которые обеспечили бы достижение предусмотренных проектом конечных физико-механических характеристик (прочность, морозостойкость и др. ) или критической прочности при соответствующем технико-экономическом обосновании принятых решений и при обязательном выполнении следующих мероприятий:

применение бетонных смесей с водоцементным отношением до 0,5;

приготовление бетона на высокоактивных и быстротвердеющих портланд- и шлакопортландцементах, других вяжущих, в частности магнезиальных, обладающих рядом совершенно уникальных свойств, в том числе твердением при отрицательных температурах;

использование добавок-ускорителей твердения бетона;

подогрев воды и заполнителей;

в отдельных случаях увеличение расхода цемента или повышение марки цемента относительно проектной.

| следующая лекция ==>
ПРОИЗВОДСТВО БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ РАБОТ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ | Особенности приготовления бетонной смеси, ее транспортирования и укладки

refac.ru

Зимнее бетонирование: метод термоса, теплый раствор, электрический обогрев и сооружение тепляков

Проблема строительства в зимнее время для нашей страны всегда была актуальной. Проведение бетонных работ в холодное время требует особого подхода. В серьезных строительных компаниях инженеры составляют специальный проект для производства работ или ППР на зимнее бетонирование. Мы же попытаемся рассказать о тонкостях этого процесса более доступным языком.

Фото зимней заливки.

В чем суть проблемы

Изначально следует отметить, что календарное наступление зимы к строительным работам имеет косвенное отношение. Согласно СНиП 3.03.01, холодный сезон наступает при понижении среднесуточной температуры до +5ºС и вероятностью кратковременных заморозков в ночное время суток.

Теперь давайте рассмотрим, чем же опасна для свежей бетонной заливки пониженная температура.

В качестве ориентира принимается оптимальная для застывания массива температура в +20 ºС.

  • При такой температуре, монолит набирает заданную прочность в 70% за 5 – 7 суток, условно считается неделя. При понижении температуры до +5 ºС процессы твердения в бетоне замедляются и та же прочность набирается за 3 – 4 недели.
  • Как известно, катализатором большинства химических реакций является повышенная температура. Процесс бетонирования не является здесь исключением.
  • Так, например, на заводах по производству ЖБИ, в технологическом процессе обязательно используется пропаривание, когда изделие помещается в паровую камеру с температурой 70 – 80 ºС и повышенной влажностью. В результате, пресловутые 70% набираются за 8 – 24 часа.
  • Но если при температурах близких к 0 ºС процесс гидратации в растворе только замедляется, то при замораживании он вообще останавливается. Причина проста и известна из школьной программы, вода замерзает и реакция прекращается. Вода, в жидком ее состоянии, является обязательным условием, при котором способен образовываться цементный камень и соответственно созревать бетон.
  • Согласно существующим строительным нормам, при +20 ºС, регламент на полный набор прочности монолита составляет 28 суток. В зимний период инструкция по заливке может сильно отличаться от традиционной. В настоящее время существует несколько путей для решения этой проблемы.

Влияние температуры на набор прочности.

Важно: принято считать, что критическая прочность бетона при зимнем бетонировании составляет не менее 50%. Иными словами, если монолит наберет крепость в 50% или более и после этого замерзнет, то при оттаивании процессы созревания в нем продолжаться, без потери качества.

В противном случае характеристики бетона могут значительно поменяться в худшую сторону.

Распространенные пути решения проблемы

Как известно данная проблема существует с момента появления самого бетона, и решить ее пытались всегда. Современные методы зимнего бетонирования развиваются по нескольким направлениям.

Выбор способа защиты монолита.

Теплый раствор

При разумном подходе начинать следует с приготовления раствора, потому как температуру легче сохранить, чем впоследствии заново разогревать монолит.

  • Распространенной ошибкой неопытных строителей является использование для приготовления раствора кипятка. В этом случае состав просто «заваривается».
  • Оптимальная температура воды для приготовления теплого раствора 60 — 70ºС. Для некоторых видов портландцемента и быстротвердеющего цемента может использоваться вода с температурой +80ºС. Остальные составляющие также следует разогреть примерно до такой же температуры.
  • Важным моментом здесь является технология замешивания раствора. Если в теплое время года все ингредиенты засыпаются в наполненную водой бетономешалку одновременно. То в зимнее время, при загрузке своими руками, после того как вы залили теплую воду, в нее засыпается щебень или иной крупный наполнитель и делается несколько оборотов. Только после этого можно добавлять цемент, песок и доводить раствор до нужной кондиции.

Схема газовой пушки для обогрева.

Совет: в холодное время года, время вымешивания раствора в бетономешалке рекомендуется увеличить минимум на четверть.

  • Приготовить теплый состав правильно это конечно важно, но не менее важно его быстро доставить на стройку. Сейчас для этой цели применяются современные машины, оборудованные электрическим или газовым подогревом изнутри. Некоторые компании монтируют мини-заводы ЖБИ непосредственно на стройке.
Метод термоса

Утепленная опалубка.

  • Порядка 50 лет назад гениальный Советский ученый И.А.Кириенко разработал метод термоса при зимнем бетонировании. Несмотря на столь преклонный возраст, данная технология с успехом используется до сего дня.
  • Суть технологии заключается в обустройстве особой опалубки из теплоизоляционных материалов. В классическом варианте в теплоизолированную опалубку заливается раствор и по возможности герметизируется. Процесс гидратации цемента сопровождается активным тепловыделением и за счет выделенного тепла монолит дозревает.
  • Но на протяжении длительного времени технология совершенствовалась и в настоящий момент в специальную опалубку для бетона заливается предварительно разогретый состав. Плюс в него добавляются специальные присадки активизирующие процесс теплоотдачи. Замечено, что самое высокое выделение тепла в быстротвердеющих составах, например в портландцементе.
  • Кроме этого появился так называемый метод горячего термоса. Суть его в том, что раствор на короткое время доводят до температуры порядка 70ºС, после чего заливают в термоопалубку, оборудованную электроподогревом, и уплотняют. В результате за короткое время, до 3 суток, бетон созревает на 70%.
Электрические методы обогрева

Промышленный тепловентилятор.

  • На данный момент бетонирование в зимнее время с обогревом разного рода электроприборами получило широкое распространение. Этому способствует относительно небольшая энергоемкость, а также доступность и простота метода.
  • Хотя здесь есть один существенный минус, не каждый хозяин может позволить себе приобрести соответствующей мощности трансформатор и сопутствующую аппаратуру к нему.
  • Чаще всего к электродам различной конфигурации подводится напряжение, а сам бетонный монолит выступает как большое сопротивление, благодаря чему нагревается. Самыми эффективными для этого считаются пластинчатые электроды, которые закрепляются непосредственно на опалубку.

Трансформатор для прогрева.

  • Также распространен способ подведения напряжения к арматурному каркасу, где он исполняет роль индукционной катушки или натягивание нескольких нагревающих нитей внутри монолита.
  • В последние несколько лет широкое распространение получил разогрев разного рода конструкций, в том числе и бетонных, при помощи инфракрасного излучения. Цена на инфракрасные лампы невелика, плюс энергии они потребляют намного меньше, нежели традиционные обогреватели. Достаточно защитить конструкцию от ветра и желательно покрасить в черный цвет.

Электрическое одеяло для монолита.

Сооружение тепляков

В прошлом этот метод был самым распространенным.

Но, несмотря на появление множества новых технологий, он по-прежнему пользуется большой популярностью.

  • Технологию смело можно назвать самой простой, суть ее в том, что вокруг залитого монолита сооружается каркас и закрывается техническим полиэтиленом или брезентом.
  • После чего в такую палатку устанавливается электрическая или газовая тепловая пушка и нагнетается горячий воздух. С точки зрения энергоемкости способ едва ли не самый затратный. В настоящее время он больше используется для обогрева конструкций в закрытых, не отапливаемых зданиях, новостройках.

Принцип действия парогенератора.

Важно: таким образом можно легко организовать пропаривание конструкции, что на порядок ускорит сроки созревания бетона, но для этого вам понадобится парогенератор. Плюс могут возникнуть проблемы с замерзанием конденсата вытекающего из-под тепляка.

Морозостойкие добавки в раствор

Присадка для раствора.

Среди специалистов данный метод носит название холодного бетонирования. Как говорилось ранее, без воды гидратация цемента невозможна. Но, кроме того что воду можно разогреть, еще можно использовать добавки для зимнего бетонирования которые снизят температуру замерзания воды и ускорят процессы созревания монолита.

На рынке в данный момент присутствуют 3 направления создания подобного рода присадок.

Мы не беремся утверждать, что какие-то из них лучше или хуже, просто каждое направление разрабатывалось для узко определенных целей.

  1. Данная группа призвана слегка ускорять или замедлять процессы созревания раствора. Больше всего в ней применяются разного рода электролиты, но встречаются и многоатомные спирты, карбамиды и органические составы.

Важно: электролитические присадки запрещено использовать при создании фундаментов под электроприборы или электропроводные конструкции. В виду их повышенной электропроводности и наличия вихревых токов.

Сухие присадки.

  1. Следующая группа ориентирована на усиление антифризных качеств состава, она значительно ускоряет процессы схватывания и созревания раствора. Широкое распространение здесь получили соединения и производные от хлорида кальция.
  2. В данной группе антифризные свойства выделены меньше, но она значительно ускоряет процессы созревания. Отличительной особенностью здесь является то, что эти добавки способствует увеличению температуры раствора, что нашло свое применение при использовании «термоса».
Распространенные присадки

Монокарбоновая соль.

  • Из-за приемлемой стоимости и простоты использования, наиболее распространенным в данной нише считается «Поташ». Это не что иное, как некоторые виды солей монокарбоновой кислоты. Они хороши еще тем, что при условии правильного дозирования можно делать составы выдерживающие температуру до -30 ºС.
  • Но в этом случае нужно строго соблюдать пропорции и помнить, что больше не значит лучше, при усилении одних свойств раствора вы можете понизить другие.
  • Крупные строительные организации, при возведении новостроек часто используют нитрит натрия. Цена здесь также вполне доступна, но для его применения нужно обладать определенными профессиональными знаниями. Дело в том, что данный состав легко воспламеняется, плюс при контакте с пластификаторами может активно выделять токсичные газы. Сам он также обладает резким запахом.
  • Нитрит натрия показывает самые лучшие результаты в быстротвердеющих растворах, основанных на портландцементе или шлакопортландцементе.

Упаковка с нитритом натрия.

Важно: специалисты категорически не рекомендуют использовать нитрит натрия для глиноземных видов цемента.

  • Присадки типа морозо-пласт или морозо-бет, относятся к составам с комплексным действием. Кроме увеличения коэффициента морозостойкости, они придают раствору хорошую пластичность и прочие полезные качества.

Какие могут быть последствия

Зачастую иногда бывает так, что во второй половине осени приходят заморозки на несколько дней и дальше стоит теплая погода еще целый месяц. Если вы не успели утеплить монолит и его, все-таки прихватило, не отчаивайтесь.

Глубоко бетон не промерзнет, изнутри монолит будет подогреваться естественным путем, а кратковременное замораживание верхних слоев большого вреда не нанесет.

  • Естественно при подмораживании будет иметь место незначительная потеря прочности по сравнению с лабораторными характеристиками, но наши растворы, как правило, на это рассчитаны.
  • В свежем растворе вода является самым легким компонентом и по всем законам физики поднимается вверх, особенно это характерно для составов, которые дополнительно разбавлялись водой. В этом случае кратковременное замораживание будет даже полезно. Впоследствии монолит облупится как старая краска, пыль обметается и все.
  • В случае, когда время все же упущено, ударили крепкие морозы и потепление предвидится только весной, попытайтесь спасти то, что можно. Мы рекомендуем укутать бетон полиэтиленом, это спасет от снега и ветров.
  • Весной, когда снег начнет таить и оттепели снова начнут чередоваться с ночными заморозками, укрытый монолит сохранится, и не будет дополнительно напитываться водой и разрушаться. Конечно проектной крепости вы уже не получите, но потери могут быть не настолько болезненны.

Прогрев бетона.

Важно: резка железобетона алмазными кругами, равно как и алмазное бурение отверстий в бетоне в подмороженном массиве не рекомендуется, нужно дать бетону полностью созреть и только после этого производить все дальнейшие работы.

На видео в этой статье показаны нюансы зимнего бетонирования.

загрузка…

masterabetona.ru


Смотрите также

  • Толщина бетонного перекрытия между этажами
  • Гравий для бетона
  • Как сделать бетонный пол в гараже
  • Сколько надо бетона расчет
  • Гарант бетон истра
  • Бетонный завод мытищинский
  • Бетонная ткань
  • Бетон для опалубки
  • Балясины из бетона своими руками
  • Клей для паркета на бетонную стяжку
  • Как положить природный камень на бетон

Критическая прочность бетона

Главная » Статьи » Критическая прочность бетона


Влияние различных параметров на прочность и стойкость бетонов

Долговечность бетона можно описать, как его способность сохранять все свои характеристики на протяжении всего периода эксплуатации. Срок эксплуатации любого сооружения, построенного с использованием бетонных растворов или ЖБИ, зависит от таких свойств, как прочность и стойкость бетона.

Чем различаются эти характеристики и можно ли их увеличить, тем самым улучшая эксплуатационные характеристики бетонных изделий?

Прочность бетона

Бетон относится к каменному материалу, поэтому лучше всего оказывает сопротивление напряжению на сжатие, именно это свойство наиболее важно для строительства различного рода фундаментов и опорных элементов.

Поэтому предел прочности бетона на сжатие и принят, как основной критерий прочностных характеристик. По классу бетона по прочности его делят на несколько марок от М35 до М800.

Прочность бетона обуславливается:

  • объемом воды для затворения бетона: если требуется получить бетон высокой плотности, важно, чтобы в самой смесине было много воды;
  • возрастом;
  • прочностью заполнителей: заполнители должны состоять из фракций разного диаметра, объем песчано-цементной смеси должен на 10 — 15% превышать объем воздушных включений в крупном заполнителе;
  • способом приготовления и уплотнения;
  • режимом твердения.  

При затвердевании бетона на воздухе возникает усадка, что вызвано испарением воды в атмосферу. Снизить усадку можно используя бетоны с небольшим отношением воды к цементу (жесткие бетоны) и обеспечивая правильный уход во время набора прочности бетона.

Какое время твердения бетона или за сколько бетон набирает прочность? Наиболее интенсивно это происходит в первые 5-7 суток после заливки, но проектная прочность достигается не менее чем за 28 дней при температуре созревания равной или выше + 30°С. По каждой марке бетонных смесей имеется свой график набора прочности бетона, где принимается во внимание и температурный режим. Процесс твердения в бетоне проходит не только в первое время, но дальше он оказывает влияние в меньшей мере на прочность, а в большей – на морозостойкость и показатели водопоглощения.

Критическая прочность бетона

Существует и такое понятие, как критическая прочность бетона. Оно определяет минимально необходимую прочность, которую должен набрать бетон до замерзания. Если в зимний период замерзнет бетон, не набравший минимально возможную прочность (критическую) – его структура разрушится и дальнейшее вызревание будет невозможным. 

Для раствора марки М100 бетон набирает прочность на протяжении 5-7 суток (температура +15 — +20°С), после чего достигает критической прочности в 4,9 МПа. Марка М500 достигает этой точки (14,7 МПа) при той же температуре за 1,5-2 суток.

Бетон повышенной прочности

Решение некоторых инженерных задач требует применения бетонов повышенной прочности – с показателями 50-100 МПа, а иногда и особо высокопрочных — с прочностью более 100 МПа. Такие характеристики достигаются несколькими способами:

  • применением высокопрочных цементов и заполнителей с высокой твердостью и не большой пустотностью;
  • введением комплексных добавок и суперпластификаторов;
  • тщательным перемешиванием и скрупулезным уплотнением бетонной смеси;
  • созданием необходимого температурного режима и других условий твердения.

Определение прочности бетона проводится ультразвуковыми и механическими методами неразрушающего контроля с помощью специального оборудования – ультразвуковых дефектоскопов, молотка Кашкарова, пистолета ЦНИИСКа и другого оборудования (ГОСТ 18105-86).

Стойкость бетона

Все бетонные и ЖБ конструкции в процессе эксплуатации испытывают воздействие окружающей среды. Это могут быть погодные условия и факторы, возникающие при запуске производства, находящегося внутри сооружения. Стойкость бетона – это его способность долго сохранять нормальные эксплуатационные свойства под такими видами воздействия. Разрушающий процесс, возникающий в бетоне под действием внешних факторов, называют коррозией.

Причины коррозии

Коррозия бетона вызывается следующими причинами:

  • Физические: неоднократное промерзание и последующее, частое последовательное увлажнение и высыхание при плюсовых температурах, капиллярный подсос с перемещением влаги в бетоне, постоянное или периодическое воздействие на бетон высоких температур.
  • Химические: агрессивное действие химически-активной среды (водной или газовой) на бетон.
  • Биологические: аналогичны химическим.

То есть, бетон должен обладать необходимой морозостойкостью, атмосферостойкостью, огнестойкостью, жаростойкостью и прочими физическими характеристиками, помогающими обеспечить его стойкость в разных условиях, а также химической или коррозийной стойкостью.

Морозостойкость бетона

Морозостойкость – основное свойство бетона, гарантирующее его долговечность. Под ней подразумевается способность бетона противостоять периодическому воздействию отрицательных и положительных температур, сохраняя при этом структурные и механические характеристики. 

Главная причина разрушения бетона — многократное поочередное замораживание/оттаивание, которое сопровождается водонасыщением — прибавлением объема воды в порах на 9-10%. Когда вода внутри превращается в лед — это создает давление на стенки пор изнутри и в бетоне появляются внутренние напряжения. Что приводит при многократном повторении замораживания и оттаивания к постепенному расшатыванию его структуры и к последующему растрескиванию. 

От чего зависит морозостойкость?

В производстве бетона учитываются необходимость повышенной морозостойкости и выпускается продукция с маркировкой от F25 до F1000 (класс бетона по морозоустойчивости). Морозостойкость оценивается по количеству циклов попеременного замораживания/оттаивания, которое бетону необходимо выдержать без потерь прочности более чем на 25% и веса более чем на 5%. На эту характеристику влияет плотность и пористость бетона. Повышение плотности достигается уменьшением первоначального содержания воды в смеси и отношения воды к цементу. Для того чтобы получить бетонное изделие с высокой морозостойкостью, нужны следующие пропорции бетона: вода — 0,45/цемент — 0,55 .

Огнестойкость и жаростойкость бетона

Огнестойкость – это сопротивляемость бетона временному воздействию огня при пожаре. Жаростойкость — это способность сохранять стойкость и показатели прочности при долгом воздействии высоких температур при использовании огневых, высокотемпературных машин и агрегатов. Бетон — огнестойкий материал.

Кратковременное действие больших температур не может вызвать значительного его нагревания и находящейся под ним арматуры за счет малой теплопроводности бетона. Гораздо опаснее полить горячий бетон холодной водой (во время тушения пожара), это неизбежно вызовет появление трещин, разрушение бетонного слоя и освобождение арматуры, которая деформируется под воздействием большой температуры. 

Залив бетона обычной марки на объектах с последующей эксплуатацией в условиях продолжительного действия температуры выше 250°С не допускается. При температуре более +250°С значительно снижается его прочность в результате удаления абсорбционной, кристаллизационной и цеолитной воды. В результате цементный камень дает ощутимую усадку, что приводит к нарушению его структуры и потере монолитности. 

Для строительных работ на объектах с повышенной пожароопасностью лучше купить бетон с жаростойкими свойствами класса И13-И18. Технология и состав бетона с жаростойкими свойствами описаны в «Справочном пособии» к СНиП 3. 09.01-85 и 3.03.01-87.

Влияние условий доставки бетона на его физико-химические характеристики

Доставка бетона должна осуществляться в специальных автобетоносмесителях. Затворенная бетонная смесь может сохранять параметры пластичности несколько часов только при ее постоянном перемешивании. В противном случае происходит быстрое загустение и расслоение смеси, изменение не только ее механических свойств, но также и химического состава (вследствие неравномерной гидратации).

По причине неправильной транспортировки бетон теряет стойкость и не может набрать проектную прочность. Выбирая, где купить бетон в Нижнем Новгороде, обязательно обращайте внимание на условия доставки, так как это, в конечном итоге, влияет на эксплуатационные характеристики возводимого объекта.

beton-trans.ru

Марки и классы бетона: твердение и набор прочности

Наши цены на бетон всех марок >>>

Главные параметры бетонной смеси

Базовые показатели степени качества бетона – это марка или класс бетонной смеси. При покупке продукции на эти параметры следует обратить особое внимание. К второстепенным факторам относят коэффициенты водонепроницаемости, подвижности и морозостойкости. Самое главное – выбрать товар по типу марки или класса: они неизменны в течение всего периода эксплуатации.

А вот прочность бетонной смеси, например, напротив, параметр достаточно изменчивый. Он может варьироваться в течение всего периода терпения, увеличиваясь и нарастая. Так, при соответствующих климатических и погодных условиях прочность наберет расчетный (проектный) показатель только через 28 суток твердения. Вообще процессы твердения бетонной смеси и набора прочности могут идти несколько лет.

Марка бетона определяется в зависимости от количества цемента в общем составе.

Какие диапазоны классов и марок существуют?

Показатель

Диапазоны и пример

марка бетона

Общий диапазон: от М50 до М1000

(например, М200, М400, М450, М500 и т. д.).

Основной диапазон: чаще всего применяют марки от м100 до м500.

класс

Общий диапазон: от В 3,5 до 80

(например, В 10, В 12,5, В 22,5, В 30 и т.д.).

Основной диапазон: в большинстве случаев используют класс от В 7,5 до В 40.

Методы определения основных показателей и контрольные пробы

Выбор и последующая покупка зависят от указанного в проекте типа марки и класса бетонной смеси. Если такой документ отсутствует, следует обратиться за помощью к строителям. Специалисты выдадут соответствующие рекомендации. Однако можно попробовать разобраться в данном деле самостоятельно.

Итак, что обозначают цифры на маркировке? Значения 200, 400 и т.д. (на маркировках м200, м400 и т.д.) – это соотношение предела прочности на сжатие, выраженное в расчете 1 кгс. на 1 кв.см. Показатель указывает среднее значение. Большинство строительных компаний и организаций подобного профиля чаще всего заказывают бетон именно в марках. Однако класс бетона является также довольно часто встречающимся параметром, используемым в современном строительстве. Цифры класса указывают не средний, как цифры марки, а гарантированный показатель прочности.

Как проверить бетонную смесь на соответствие указанным показателям марки и класса?

Для начала во время разгрузки бетона возьмите пробу смеси, отлив два-три кубика размером 15х15х15 см. Чтобы это сделать, достаточно, например, сколотить из дощечек формы такого размера. Кстати, перед взятием пробы полученные ящики следует увлажнить, иначе сухое дерево впитает в себя большое количество влаги (это может негативно повлиять на гидратацию важного компонента – цемента).

Пробу необходимо проверить, прощупав смесь куском арматуры или уплотнив ее ударом молотка по бокам кубиков-ящиков. Отлитую бетонную смесь нужно хранить в течение 28 суток при температуре 20 градусов и влажности 90%.

Затвердевшую смесь по истечению срока необходимо отнести в независимую лабораторию. Специалисты вынесут окончательные вердикт – принадлежит ли данная марка бетона к указанным на маркировке данным. Кстати, 28 дней – срок необязательный. Известно, что основную часть расчетной прочности (70%) бетонная смесь набирает за первые 7 суток.

! Обратите внимание

  • не стоит разбавлять смесь водой в автобетоносмесителе;
  • брать пробу необходимо с самого лотка бетоносмесителя;
  • нужно как можно тщательнее уплотнить бетон штыкованием;
  • хранить кубики с образцами бетонной смеси следует только в соответствующих условиях: оптимальные варианты – прохладный подвал или любое помещение в тени.

Таблица соотношения класса, прочности и марки бетона

Марка бетона

по прочности

на сжатие

Соотношение прочности бетона, соответствующих марок и классов бетона по прочности на сжатие

Класс бетона

по прочности на сжатие

Условная марка бетона*, соответствующая классу бетона по прочности на сжатие

Бетон всех видов, кроме ячеистого

Отличие от марки бетона, %

Ячеистый бетон

Отличие от марки бетона %

М15

В1

14,47

-3,5

М25

В1,5

21,7

-13,2

М25

В2

28,94

15,7

М35

В2,5

32,74

-6,5

36,17

3,3

М50

В3,5

45,84

-8,1

50,64

1,3

М75

В5

65,48

-12,7

72,34

-3,5

М100

В7,5

98,23

-1,8

108,51

8,5

М150

В10

130,97

-12,7

144,68

-3,55

М150

В12,5

163,71

9,1

180,85

М200

В15

196,45

-1,8

217,02

М250

В20

261,93

4,8

М300

В22,5

294,68

-1,8

М300

В25

327,42

9,1

М350

В25

327,42

-6,45

М350

В27,5

360,18

2,9

М400

В30

392,9

-1,8

М450

В35

458,39

1,9

М500

В40

523,87

4,8

М600

В45

589,35

1,8

М700

В50

654,84

-6,45

М700

В55

720,32

2,9

М800

В60

785,81

-1,8

Твердение бетона

В результате процесса взаимодействия воды и цемента общая прочность бетонной смеси возрастает. Такой процесс называют гидратацией цемента. Если в непрочном молодом бетоне вода высыхает или вымерзает, гидратация останавливается. Замерзание, безусловно, очень негативно влияет на эксплуатационные характеристики смеси, ухудшает базовые свойства и снижает показатель прочности. Кстати, молодым бетон называют в течение первых двух-трех недель твердения.

Итак, что делать с потерей влаги? Для положенного твердения и нормальной гидратации необходимо поддерживать оптимальную влагу. Только тогда бетонная смесь будет иметь соответствующие эксплуатационные свойства и характеристики (включая показатель прочности) и прослужит исправно в течение несколько десятков лет.

! Обратите внимание

  • при высоких температурах (в жаркое время года) следует накрыть только что уложенный бетон мокрой мешковиной или пленкой ПВХ;
  • молодые бетонные конструкции (1-5 дневные) нужно периодически поливать водой.

В холодное время хода наблюдается процесс замораживания бетонной смеси. Замерзает здесь не сам бетон, а находящаяся в смеси вода. В данном случае весь процесс взаимодействия воды и цемента – гидратации – затормаживается и останавливается. Об этом можно прочитать в материалах про зимнее бетонирование.

Любопытно, что если всю построенную конструкцию не размоет к весне, процесс гидратации также может расстроиться, когда снег растает. Безусловно, показатели морозостойкости и общей прочности такой бетонной смеси буду существенно ниже показателей при достаточной норме твердения. Разработаны специальные технологии и методики, позволяющие предотвратить негативные последствия. Такие разработки называют методиками раннего замораживания бетонной смеси. С помощью современных технологий и добавления специальных противоморозных добавок бетон твердеет, замерзая, при низких температурных условиях (от -15 до -30 градусов по Цельсию). А весной запускается процесс гидратации воды и цемента.

Какую роль здесь играют противоморозные добавки? Заполнители служат некими стабилизаторами и регуляторами всего процесса гидратации. Например, при температуре заливания бетона в -25 градусов по Цельсию вводятся добавки с расчетом на -10 градусов. Тогда завершается процесс твердения, и бетон замерзает. С помощью добавок бетонная смесь не реагирует на колебания температуры в диапазоне от -5 до +5 градусов, стойко перенося цикличные изменения погодных условий. Бетон не будет замерзать или оттаивать. Однако существует одно ограничение – монолитные конструкции в этот период эксплуатировать нельзя.

Критическая прочность бетона

Этим термином называют допустимый порог показателей прочности. Такой порог – своеобразная грань и для каждой марки он индивидуален. Так, высокие марки обладают более низким процентом критической прочности (в среднем, треть от проектного показателя прочности), а низкие – высоким процентом. Критичные показатели набираются за первые сутки жизни бетонной смеси.

Как бороться с замораживанием бетона?

Способов существует несколько. Перечислим основные, часто используемые и проверенные меры:

  • добавление противоморозных смесей в бетон. Их еще называют ПМД – противоморозные добавки. Такие вещества не позволяют воде замерзнуть, а также увеличивают скорость твердения. Когда-то такие препараты заменялись солями. Однако подобные составы разъедали оболочку арматуры со временем, поэтому их сменили на более щадящие ПМД;
  • электропрогрев бетона. Разработаны специальные электроподогреваемые опалубки, электроды и трансформаторы. Приборы отлично подходят для заливки бетонной смеси в зимнее время года. Однако данный вариант, скорее всего, экономически невыгоден и недоступен частным предприятиям-застройщикам. Оплата услуг монтажа и доставки, аренда, а также оплата электроэнергии (системам необходимо огромное количество кВт в час) формируют конечную стоимость проекта;
  • укрытие конструкции. Авральная мера – укрытие построенной конструкции пленкой. Метод оптимален при температуре в один-два градуса. Однако положительные результаты при данном способе не гарантированы. Весь период гидратации цемента идет параллельно с выделением тепла. Выделяемое тепло можно и нужно сберегать и сохранять. Возможно поставить дизельную или газовую пушки: они будут способствовать задуванию теплого воздуха под специальное укрытие. Важно помнить, что первые дни жизни бетонной смеси – самые ответственные.

Кстати, на предприятиях ЖБК и ЖБИ рассмотренной проблемы не существуют. Все железобетонные материалы (плиты перекрытия, сваи, дорожные плиты и бетонные фундаментные блоки ФБС) проходят специальную обработку. Изделия в течение нескольких часов пропариваются в камерах. После процедуры любая марка бетона может быстро набрать нужную прочность.

www.betontransstroy.ru

Критическая прочность бетона

Последнее обновление энциклопедии: 17.12.2017 — 19:03

Критическая прочность бетона – прочность бетона в процентах от прочности, соответствующей проектному классу бетона после достижения, которой бетон может быть заморожен без снижения его прочности и других показателей в процессе последующего твердения после оттаивания.

[ТСН 12-336-2007. Производство бетонных работ при отрицательных температурах среды на территории Республики Саха (Якутия) ]

Критическая прочность бетона – значение прочности бетона, регламентируемое как           минимально требуемое для восприятия им внешних воздействий без появления в нем структурных дефектов.

[Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А. А. Гвоздева, Москва, 2007 г. 110 стр.]

Правообладателям! В случае если свободный доступ к данному термину является нарушением авторских прав, составители готовы, по требованию правообладателя, убрать ссылку, либо сам термин (определение) с сайта. Для связи с администрацией воспользуйтесь формой обратной связи.

enciklopediyastroy.ru

Марки бетона по прочности — сжатие и набор прочности бетона

Во время приобретения бетонной смеси специалисты обращают внимание на ее марку или класс. Именно эти критерии являются основными показателями качества бетона. Если говорить о других критериях бетонной смеси: морозостойкость, водонепроницаемость, подвижность, то они являются второстепенными. Прочность бетона представляет собой достаточно изменчивый параметр, так как зависит от времени твердения материла. Если бетонная смесь будет затвердевать трое суток, то получим одну прочность, а если неделю – то совсем другую (в этом случае при одинаковой температуре окружающей среды прочность достигнет 70% от проектной).

Содержание:

Стоит отметить, что прочность бетона достигает проектной за 28 дней твердения. Вообще, чем дольше бетон твердеет, тем выше его прочность. Этот параметр регулярно увеличивается. Бетон твердеет годами. Самые популярные марки бетона по прочности: м 100, м 150, м 200, м 250, м 300, м 350, м 400, м 450, м 500. Все возможные марки бетона варьируются от м 50 до м 1000. Наиболее распространенными в использовании являются марки от м 100 до м 500. На маркировку бетона влияет его процентное соотношение в составе раствора. Наиболее популярными классами бетона являются: В 7.5, В 10, В 12.5, В 15, В 20, В 22.5, В 25, В 30, В 35, В 40. Весь диапазон классов бетона варьируется от В 7.5 до В 40.

Марки бетона по прочности и классу

Класс бетона Rb , кгс/кв.см Rb ,МПа Ближайшая марка бетона
В3,5 46 4,6 М50
В5 65 6,5 М75
В7,5 98 9,8 М100
В10 131 13,1 М150
В12,5 164 16,4 М150
В15 196 19,6 М200
В20 262 26,2 М250
В25 327 32,7 М350
В30 393 39,3 М400
В35 458 45,8 М450
В40 524 52,4 М550
В45 589 58,9 М600
В50 655 65,5 М600
В55 720 72 М700
В60 786 78,6 М800

В зависимости от проекта строительства определяются необходимые класс и марка бетонной смеси. Если предварительного проекта нет, то в таком случае можно довериться мнению специалистов. Бывает такое, что строители не всегда разбираются в данном вопросе. В таком случае можно самостоятельно определить подходящий бетон.

Значения марки материала (м 50, м 100 и т.д) соответствуют среднему значению предельной прочности бетона на сжатие (кгс/см2). Для того чтоб проверить соответствие бетона заданным критериям проводят эксперимент: берут выдержанный проектный бетон и с помощью специально пресса сжимают отлитые пробные кубики из этой бетонной смеси.

Сейчас в строительстве в большинстве случаев используют такой показатель бетонной смеси, как ее класс. В общей сложности этот параметр аналогичен марке бетона, но имеет свои отличительные особенности. При определении марки материала используют среднее значение прочности, а при определении класса – берут этот критерий с гарантированной обеспеченностью. Вообще это не столь важно для обычного человека, поэтому не будем вдаваться в подробности. Главное знать, что во всей проектной документации указывается класс бетона. Согласно СТ СЭВ 1406 сегодня все требования к бетону указывают в классах. Правда не все соблюдают этот требование, поэтому большинство строительных организаций использует в своей деятельности марку бетона.

В первую очередь важно получить именно ту марку бетона, которая нужна именно для данного проекта. Есть возможность проверить заказ, но сразу сделать это не получиться. Для этого необходимо при разгрузке отлить парочку пробных форм размером 15х15х15 см. Для отлива можно использовать обычные доски. Перед заливкой смеси в форму, ящик следует обдать влагой, так как сухое дерево забирает влагу из бетона. Этот процесс оказывает негативное влияние на гидратацию цемента. Когда смесь залили в ящик, ее необходимо потыкать куском арматуры. Этот процесс напоминает толчение картофеля. Такая процедура необходима для того, чтоб исключить образование раковин и попадание воздуха. Для уплотнения смеси следует ударить молотком по бокам формы. Отлитые пробные формы следует хранить при температуре 200С и влажности воздуха 90%. После того, как бетонная смесь в формах твердела 28 дней, ее можно отвезти в лабораторию для проведения эксперимента. Его результаты покажут или соответствует марка бетона на упаковке реальным его свойствам. Стоит отметить, что при твердении бетона существуют и промежуточные даты, по которым можно определить марку бетонной смеси (3,7 и 14 дней).

На какие моменты следует обратить внимание при формировании и хранении пробных форм: • не нужно разбавлять бетонную смесь в автобетоносмесителе; • пробы следует брать прямо с лотка бетоносмесителя; • необходимо тщательно штыковать форму;

• хранить формы желательно в подвале или тени.

Это собственно вся информация о пробных кубиках. Если у Вас нет взятых проб, то специалисты экспериментальных лабораторий могут непосредственно на месте определить марку бетона. С этой целью используется прибор, который называется склерометр. Он работает на основе ударного импульса. Можно использовать и ультразвуковые методы определения прочности бетонной смеси.

Набор прочности бетонной смесью

Набор прочности бетона прямо пропорционален взаимодействию воды и цемента. В научной терминологии этот процесс носит название гидратации цемента. Он прекращается в том случае, если молодой бетон теряет жидкость. Замерзание и высыхание молодого бетона приводит к значительному ухудшению его прочностных характеристик. Молодым называют бетон, которому всего несколько недель. Стоит отметить, что если бетон стоит в нормальных условиях, хотя б неделю, то он уже набирает около 70% проектной прочности. Для того чтоб твердение бетона проходило хорошо, необходимо бороться с потерей влаги. Это приводит к остановке набора прочности бетонной смесью. Молодому бетону, как и ребенку, необходим уход и питание. Только для бетонной смеси нужна не молочная каша, а вода. Правильный уход за процессом гидратации будет способствовать долголетнему служению бетона в процессе эксплуатации.

При солнечной погоде свежеуложенный бетон рекомендуется накрыть мешковиной или пленкой ПВХ.

Если бетон только недавно уложили (1-5 дней), то его можно поливать водой. От этого хуже все равно не будет. При температуре ниже нуля возможно замораживание бетона. Это происходит за счет воды в его составе. Из-за этого процесс гидратации приостанавливается. Стоит отметить, что процесс гидратации может продолжиться весной, когда лед растает. Правда прочностные и морозостойкие свойства такого материала уже будут ниже. Если есть необходимость укладки бетона в зимний период, то лучше детально изучить особенности бетонирования в холодное время года. Существуют отдельные методики раннего замораживания бетона. В нее специально внедряют противоморозные добавки и укладывают при температурах до -300С. В этом виде бетон замерзает и ждет потепления. Именно тогда и начинается процесс гидратации.

Противоморозные добавки в этом случае выполняют функцию своеобразного стабилизатора. Это означает, что если бетон заливают при фактической температуре — 250С, а добавки предназначены с учетом температуры — 100С. За счет добавок повышение температуры до отметки — 50С — +50С не приведет к реакции замороженного бетона. Такие колебания температур характерны для начала весны, но бетонная смесь отлично переносит подобные скачки. Единственным моментом, на который следует обратить внимание, это запрет на использование таких конструкций в период колебаний температур. У бетона, как и у всех материалов, есть критическая прочность. Это показатель, после преодоления которого, на эксплуатационные характеристики бетона уже ничто не влияет. Это значение для разных марок бетона – разное. Низкие марки бетона имеют высокий показатель критической прочности, а высокие – наоборот. При нормальных условиях окружающей среды критическая прочность бетонной смеси достигается за сутки. Это значит, что начальный жизненный цикл бетона очень важен для дальнейшей его эксплуатации.

С таким явлением, как заморозка бетона необходимо бороться. Существуют разнообразные способы борьбы с замораживанием бетона:

Применение противоморозных добавок

Их еще называют ПМД. Их наличие не только не дает воде в бетонной смеси мерзнуть, но и способствует ускорению процесса твердения. Еще не так давно в качестве добавок использовали разнообразные соли, которые со временем разъедали арматуру. Сегодня разработали более щадящие смеси и препараты.

Системы электрического подогрева бетона

Разработаны специальные трансформаторы и электроды для подогрева бетонной смеси. Их использование идеально подходит для заливки бетона в зимний период. Но эти системы очень дорогие и практически недоступны частным застройщикам. Возникают проблемы с доставкой, арендой и монтированием подобных установок. Кроме того, такой трансформатор будет потреблять не один десяток КВт в час, что сразу же отбрасывает идею электрообогрева бетона. Ведь в загородных поселках нет таких подстанций, которые могли бы питать подобную систему;

Если средняя температура на улице не опускается ниже -20С, то бетон можно накрыть обычной пленкой ПВХ. Такой подход не всегда помогает, но если других вариантов нет, то попробовать можно. Но здесь бывает такое, что во время укладки температура одна, а потом резко холодает и пленка уже не спасет. Стоит знать, что гидратация проходит с выделением тепла, которое необходимо беречь. В таком случае можно применить дизельную или газовую пушку для того, чтоб закачивать теплый воздух под пленку. Не стоит забывать о том, насколько важны первые жизненные дни бетона.

Применение различных марок бетона

Бетон М-100 (В 7.5)

Главное назначение этой марки бетона состоит в подготовительных работах перед началом заливки цельных плит и фундаментов. В этом случае идет речь о бетонной подготовке. На подушку из песка укладывают тонкий слой бетонной смеси марки м 100 (В 7.5). После того, как бетон засыхает, проводят работы с арматурой.

Бетон М-150 (В 12.5)

Эту марку бетона также используют в подготовительных работах перед заливкой цельных плит и фундаментов. Кроме того, его используют для изготовления полов фундаментов, стяжек, бетонировании дорожек.

Бетон М-200 (В 15)

Эта марка чаще всего используется при изготовлении стяжек полов, отмосток, фундаментов, дорожек. Бетон М-200 (В 15) — один из самых востребованных в строительстве. У этой марки прочность дает возможность решать многие строительные задачи: изготовление плит и свайных фундаментов, лент, бетонных лестниц, площадок, дорожек, подпорных лестниц. Заводы, которые специализируются на изготовлении ЖБИ и ЖБК используют эту марку бетона для производства фундаментных блоков и дорожных плит.

Бетон М-250 (В 20)

Из этой марки бетона изготавливают монолитные фундаменты (плитные, ленточные, свайно-ростверковые), площадки, бетонные отмостки, дорожки, заборы, подпорные стены, лестницы, малонагруженные плиты.

Бетон М-300 (В 22.5)

Из этой марки бетона изготавливают монолитные фундаменты (плитные, ленточные, свайно-ростверковые), площадки, бетонные отмостки, дорожки, заборы, подпорные стены, лестницы.

Бетон М-350 (В 25)

Главное предназначение этой марки бетона заключается в изготовлении монолитных фундаментов, свайно-ростверковых ЖБК, ригелей, плит перекрытий, балок, колонн, чаш бассейнов, монолитных стен и других конструкций повышенной ответственности. Эту марку бетона чаще других используют при изготовлении ЖБИ. Из бетона М-350 (В 25) делают аэродромные плиты ПАГ, которые предназначены для эксплуатации при экстремальных нагрузках. Из этой марки бетона также делают многопустотные плиты для перекрытий.

Бетон М-400 (В 30)

Из этой марки бетона чаще всего изготавливают несущие конструкции для мостов, банковские хранилища, гидротехнические сооружения, специализированные ЖБИ и ЖБК, ригелей, колонны, балки, чаши для бассейнов и конструкции со специальными требованиями. Эту марку бетона используют очень редко. Использование бетона М-400 (В 30) строго регламентировано. Это связано с тем, что дальнейшая эксплуатация конструкций из него имеет повышенное значение.

Бетон М-450 (В 35)

Из этой марки бетона чаще всего изготавливают несущие конструкции для мостов, банковские хранилища, гидротехнические сооружения, специализированные ЖБИ и ЖБК, ригелей, колонны, балки, чаши для бассейнов, конструкции метрополитена, дамбы, плотины и другие ответственные конструкции.

Бетон М-500 (В 40)

Эту марку бетона чаще всего применяют при изготовлении несущих конструкций для мостов, банковских хранилищ, гидротехнических сооружений, специализированных ЖБИ и ЖБК, ригелей, колонн, балок, чаш бассейнов, конструкций метрополитена, дамб, плотин и других ответственных конструкций. Если посмотреть на все сертификаты и техническую документацию, то он будет обозначен, как м 550. Но по неизвестным причинам за этой маркой укрепилось простонародное название м 500.

remontidei.ru


Смотрите также

  • Как закрепить подрозетник в бетонной стене
  • Как укладывается паркетная доска на бетонную стяжку
  • Бетонные ограждения
  • Жидкое стекло в бетон для гидроизоляции пропорции
  • Температурные швы в бетоне
  • Решетка газонная из бетона
  • Сводная спецификация бетонных и железобетонных изделий
  • Сколько бетона из мешка цемента 50 кг
  • Объем бетонного кольца
  • Чем приклеить пеноплекс к бетону
  • Праймер для бетона

67 Критическая прочность бетона.

Условия ее обеспечения.

Прочность, при которой замораживание бетона уже не может нарушить его структуру и повлиять на его конечную прочность, называют критической. Величина нормируемой критической прочности зависит от факторов, включающих тип монолитной конструкции, класс примененного бетона, условия его выдерживания, срока приложения проектной нагрузки к конструкции, условий эксплуатации, и составляет: для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой – 50 % проектной прочности; конструкций с предварительно напрягаемой арматурой – 80 % проектной прочности; конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию или расположенных в зоне сезонного оттаивания вечномерзлых грунтов, – 70 % проектной прочности; конструкций, нагружаемых расчетной нагрузкой, – 100 % проектной прочности; для ненесущих конструкций – критическая прочность должна быть не ниже 5 МПа (50 кгс/см2).

68 Особенности приготовления бетонной смеси в зимних условиях. При отрицательных температурах воздуха бетонные работы следует производить в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01 «Несущие и ограждающие конструкции». При производстве бетонных работ в зимних условиях бетонная смесь должна приготавливаться на стационарных или передвижных бетоноприготовительных установках, располагающихся, как правило, в отапливаемом помещении.

Температура бетонной смеси зимой при выгрузке ее из бетоносмесителя должна быть такой, чтобы после теплопотерь, связанных с перевозкой смеси от завода к объекту, она была не ниже расчетной температуры, необходимой для принятого режима выдерживания бетона. Например, минимально необходимая температура бетонной смеси сразу же после ее укладки в конструкцию при применении электрического прогрева должна быть не менее 5° С, при использовании способа «термос» – не менее 25 °С; при применении бетонов с противоморозными добавками – не ниже 5 °С.

При высокой температуре бетонной смеси снижается ее подвижность. Поэтому при выходе смеси из бетоносмесителя ее температура не должна превышать следующих максимально допустимых значений:

— портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент марок до 600 – 30 °С;

— быстротвердеющий портландцемент и портландцемент марки 600 – 25 °С.

При приготовлении бетонной смеси в зимних условиях ее температуру повышают путем подогрева заполнителей и воды. Такая температура бетона обеспечивается подогревом заполнителей – песка и щебня не свыше 60 °С при помощи паровых регистров, а во вращающихся барабанах, в установках с продувкой дымовых газов через слой заполнителя – горячей водой.

Воду подогревают в бойлерах или водогрейных котлах до 90 °С. Подогрев цемента запрещается, но его рекомендуется хранить в утепленном помещении. Температура приготовленной бетонной смеси при выходе из бетоносмесителя оказывается в этом случае в пределах до + 45 °С.

В летних условиях в барабан смесителя, предварительно заполненного водой, все сухие компоненты загружают одновременно. При приготовлении подогретой бетонной смеси применяют иной порядок загрузки составляющих в бетоносмеситель. Зимой во избежание «заваривания» цемента в барабан смесителя вначале заливают 50 % воды затворения, засыпают крупный заполнитель, а после нескольких оборотов барабана бетономешалки – песок, цемент, заливают оставшееся количество воды.

По сравнению с летним периодом продолжительность перемешивания увеличивается в 1,25…1,5 раза.

69 Особенности транспортирования бетонной смеси в зимних условиях. Принятый способ транспортирования бетонной смеси должен обеспечивать ее доставку к месту укладки в минимальные сроки, которые должны быть меньше начала ее схватывания или времени остывания смеси до температуры, которая требуется для принятого режима выдерживания бетона.

Обычно максимальную дальность перевозки бетонной смеси при температуре наружною воздуха ниже – 15 °С сокращают по сравнению со временем перевозки в летнее время на 30…50 %.

При перевозке бетонной смеси применяют различные способы утепления кузова автомобиля, включая использование тепла отработанных газов, перевозят смесь и в утепленных бункерах, контейнерах и т. д.

Для дальних перевозок целесообразно доставлять, на объект сухую бетонную смесь в автобетоносмесителях, затворять ее горячей водой и перемешивать непосредственно перед укладкой в опалубку.

Места погрузки и выгрузки должны быть защищены от ветра, а средства подачи бетонной смеси в конструкции (хоботы, виброхоботы и др.) утеплены.

70 Особенности укладки бетонной смеси в зимних условиях. Подготовка основания, на которое будут укладывать бетонную смесь, заключается в его отогреве до положительной температуры и предохранении от промерзания. Слой старого или ранее уложенного бетона отогревают на 30 см и предохраняют от промерзания все то время, которое требуется свежеуложенному бетону для приобретения начальной прочности, которая не может быть ниже критической.

Состояние основания, на которое укладывается бетонная смесь, а также температура основания и способ укладки должны исключать возможность замерзания смеси в зоне контакта с основанием. При выдерживании бетона в конструкции методом «термоса», при предварительном разогреве бетонной смеси, а также при применении бетона с противоморозными добавками допускается укладывать смесь на неотогретое непучинистое основание или старый бетон. В этом случае по предварительному расчету в зоне контакта на протяжении расчетного периода выдерживания не должно произойти замерзания укладываемого бетона.

Опалубку и арматуру до бетонирования очищают от снега и наледи. Арматуру диаметром 25 мм и более, жесткие прокатные профили и крупные металлические закладные детали при температуре минус 10 °С и ниже отогревают до положительной температуры.

Распалубливание осуществляют при температуре контактирующего слоя не ниже + 5 °С для избежания примерзания опалубки к бетону и их повреждения при распалубливании.

71 Методы выдерживания бетонов при отрицательных температурах. Методы можно разделить на три группы:

1. Метод «термоса» и его разновидности учитывают начальное теплосодержание бетонной смеси и тепловыделение цемента в процессе его гидратации; он применим для массивных конструкций с модулем поверхности

Мп < 5. Степень массивности конструкций характеризуется модулем ее поверхности, представляющим собой отношение площади охлаждаемых поверхностей конструкции к ее объему

Мп = F/V (17.1)

где F – площадь поверхности охлаждения; V – объем конструкции.

Для колонн, балок и других линейных конструкций модуль поверхности Мп определяют отношением периметра к площади поперечного сечения.

2. Методы искусственного прогрева бетона применимы для менее массивных конструкций (Мп > 5). Для бетона, уложенного в конструкцию, используют электрообогрев, контактный, индукционный и инфракрасный нагрев, конвективный обогрев.

3.

Применение химических добавок в бетонах снижает температуру замерзания воды (противоморозные добавки) и ускоряет твердение бетона (добавки-ускорители).

Указанные методы можно комбинировать. Выбор того или иного метода зависит от вида и массивности конструкции, вида, состава и требуемой прочности бетона, метеорологических условий производства работ, энергетической оснащенности строительной площадки и т. д.

  1. Использование метода термоса при бетонировании конструкций в зимних условиях. Метод «термоса». Возведение монолитных конструкций без искусственного прогрева, наиболее экономичен способ зимнего бетонирования. Сущность его заключается в первоначальном нагревании бетонной смеси за счет подогрева заполнителей и воды, а также использовании теплоты, выделяющейся при твердении цемента, для приобретения бетоном заданной прочности в процессе его медленного остывания в утепленной опалубке. Температура бетонной смеси, уложенной в опалубку, к началу выдерживания при методе «термоса» устанавливается расчетом, и не может быть ниже 5 °С.

Термос с добавками-ускорителями. Некоторые химические вещества: хлористый кальций, углекислый калий, нитрат натрия, введенные в бетон в незначительных количествах (до 2 % от массы цемента), – ускоряют процесс твердения в начальный период выдерживания бетона. Так, бетон с добавкой 2 %-го хлористого кальция от массы цемента уже на третий день достигает прочности в 1,6 раза большей, чем бетон того же состава, но без добавки. Введение в бетон добавок-ускорителей, являющихся одновременно и противоморозными добавками, в указанных количествах понижает температуру замерзания до минус 3 °С, увеличивая тем самым продолжительность остывания бетона, что также способствует приобретению бетоном большей прочности.

Предварительный электроразогрев («горячий термос»). Сущность способа заключается в быстром разогреве бетонной смеси до температуры 60…80 °С вне опалубки путем пропускания через нее электрического тока, укладке разогретой бетонной смеси в утепленную опалубку и уплотнении. Бетон должен достигнуть заданной прочности при термосном выдерживании в процессе медленного остывания.

Во избежание чрезмерного загустения горячей бетонной смеси продолжительность ее разогрева не должна превышать 15 мин, а продолжительность транспортирования и укладки в конструкцию – 20 мин.

Для предварительного разогрева бетонной смеси может применяться алюминиевая пудра.

К достоинствам метода «термоса» необходимо отнести низкие трудоемкость и энергоемкость, обеспечивающие минимальную себестоимость зимних работ. Недостатки метода – большая продолжительность выдерживания бетона и ограничения по степени массивности бетонируемых конструкций. Перспектива применения всех разновидностей метода «термоса» состоит в разработке новых технологичных теплоизоляционных материалов, обеспечивающих простую по устройству и качественную изоляцию свежеуложенного бетона в конструкцию любой формы, а также изоляцию выпусков арматуры.

Критическая прочность бетонов с противоморозными » Ремонт Строительство Интерьер


Учитывая, что структурные нарушения бетона, подвергающегося замораживанию, зависят от уровня температуры, состава бетона (В/Ц) и его прочности до замораживания, E.Н. Ухов определял влияние замораживания при -25 и -40°С на прочность бетона состава 1:1,75:2,25 с В/Ц = 0,35-0,65; твердевшего при расчетной температуре 0-8 суток. Уровни варьирования переменных представлены в табл. 49.

Образцы (10x10x10 см) изготовляли на горнозаводском портландцементе, известняковом щебне фракции 5-20 мм и кварцевом песке, замораживали в течение 24 ч (время выдерживания их при расчетной температуре -10° (составляло 28 суток). Прочность этих образцов сравнивали с прочностью образцов, твердевших 28 суток при -10°С без замораживания.

В результате обработки экспериментальных данных получены зависимости относительной прочности бетона он водоцементного отношения и времени предварительного выдерживания бетона при расчетной температуре.

Из данных рис. 58 видно, что прочность бетона, замороженного сразу после изготовления при -25°С, составляет от 75 до 95% прочности бетона, твердевшего 28 суток при -10°С, и повышается с увеличением В/Ц. Предварительное выдерживание бетона в течение 1,2 суток при -10°C несколько сокращает недобор прочности. При этом в наиболее значительной степени для бетона с низким В/Ц (0,35). Для бетона с высоким В/Ц (0,65), оно напротив, не сократило сколько-нибудь заметно недобор прочности.

С увеличением времени предварительного выдерживают до 4 суток бетонов с низким к средним значениями B/Ц (0,35-0,55) недобор прочности был исключен. Однако для бетона с В/Ц = 0,60 недобор прочности не уменьшился, а недобор с В/Ц = 0,65 — даже несколько увеличился (по сравнению с замораживанием сразу после изготовления).

Аналогичные данные получены и для бетона без добавок и могут быть объяснены тем, что при замораживании свежеуложенного бетона происходит его самоуплотнение вследствие температурного сжатия материалов, миграции и вымораживания влаги, а прочность, приобретаемая бетоном перед замораживанием, может препятствовать (как это наблюдается в случае 4-суточного выдерживания) или способствовать (0 и 1,2-суточного выдерживания) процессу уплотнения.

При увеличении времени предварительного выдерживания до 7 суток замораживание бетона при -25°С не снизило прочности. Лишь у бетона с В/Ц = 0,05 прочность составила 95% прочности эталона, твердевшего 28 суток при -10°С (без замораживания).

При -40°С у бетона с низким В/Ц наблюдались относительно большие потери прочности и, наоборот, у бетонов с высоким В/Ц (0,60-0,65) недобор прочности уменьшился при их замораживании сразу после изготовления. В остальных случаях понижение температуры замораживания привело к тому, что 100%-ная прочность бетона с В/Ц = 0,35 — 0,55 наблюдалась лишь при 7-суточном предварительном выдерживании. Для бетонов с более высоким В/Ц 7-суточное выдерживание оказалось недостаточным, видимо, вследствие введения большого количества нитрита натрия (поскольку назначалось оно от веса воды) и замедленного в связи с этим твердения бетона.

На рис. 59 показано влияние начальной прочности бетона с добавкой нитрита натрия на прочность его после замораживания. Из этих данных видно, что критическая прочность бетонов с противоморозными добавками зависит от их марки и составляет 50-70 кгс/см2. При замораживании бетона при -40°С хотя несколько и увеличиваются потери прочности по сравнению с замораживанием при -25°С, однако это различие в большинстве случаев не превышает 5-7%,

Анализируя данные рис. 60, можно отметить, что резкое увеличение водопоглощения, обусловливающего плотность и морозостойкость бетона, также прекращается при достижении им до замораживания прочности порядка 50-75 кгс/см2. В зависимости от В/Ц замораживание низкомарочного бетона до приобретения им критической прочности увеличивает его водопоглощение, в то время как бетона марки 200 и более — уменьшает.

Установленная на основании этих исследований критическая прочность бетонов с противоморозными добавками в зависимости от марки бетона представлена в табл. 50. Сравнение этих данных с соответствующими показателями для обычного бетона свидетельствует, что бетоны с противоморозными добавками можно замораживать по достижении ими меньших значений прочности, чем для обычного бетона. Объяснить это можно тем, что физические процессы, происходящие при замораживании бетонов с добавками, отличаются от аналогичных процессов, протекающих в обычных бетонах. Прежде всего у бетонов с противоморозными добавками лед, как уже отмечалось, образуется постепенно в процессе понижения температуры, тогда как в обычных бетонах, замораживаемых сразу после укладки, практически вся вода замерзает при температуре от -2 до -4°С. Лед, образующийся в бетоне с противоморозными добавками, менее прочный и плотный, чем лед, образующийся в обычном бетоне. Кроме того, водные растворы солей замерзают с меньшим увеличением объема, чем чистая вода.

Однако в связи с замедленным твердением бетона на морозе для достижения им указанной в табл. 50 критической прочности необходимо более продолжительное его выдерживание при расчетных температурах, чем обычного бетона в нормальных условиях (табл. 51): оно может составлять от 1 до 17 суток в зависимости от вида добавки, марки бетона и температуры твердения.

Поскольку при недостаточном количестве противоморозной добавки бетон может преждевременно замерзнуть, а избыток соли приводит к замедлению твердения и удорожанию его стоимости, в производственных условиях необходимо правильно определить среднюю (расчетную) температуру бетона, по которой следует затем назначить дозировку соли.

Эта расчетная (средняя) температура твердения бетона при изготовлении конструкций с модулем поверхности (Mn) свыше 12 принимается равной минимальной температуре воздуха за период выдерживания бетона (по табл. 51) до достижения им критической прочности. Если же минимальная температура воздуха за период выдерживания бетона до набора критической прочности выше среднемесячной, то количество добавки назначается по последней.

При изготовлении конструкций с Mn не более 12 и утепленных менее массивных расчетную температуру (t1) рекомендуется определять по видоизмененной формуле Б.Г. Скрамтаева.

где t2 — средняя температура воздуха за время T в °С;

t3 — температура свежеуложенного бетона;

y — объемный вес бетона в кг/м ;

с — удельная теплоемкость бетона в ккал/кг.град; в °С; Ц — расход цемента на 1 м бетона в кг; Э — выделение тепла 1 кг цемента за время T в ккал; К — коэффициент теплопередачу теплоизоляции от бетона в окружающую среду в ккал/м2*ч град; T — продолжительность выдерживания бетона до набора им критической, распалубочной или проектной прочности в ч; в — поправочный коэффициент на продуваемость опалубки и утеплителя.

Формула (12) может также применяться для назначения теплоизоляции бетона, если его необходимо выдерживать при низких температурах воздуха или ускорить его твердение за счет температурного фактора. В этом случае расчетную температуру твердения задают исходя из требуемой интенсивности твердения бетона и учитывая удорожание его стоимости за счет утепления.

Марки и классы бетона: твердение и набор прочности

Наши цены на бетон всех марок >>>

Главные параметры бетонной смеси

Базовые показатели степени качества бетона – это марка или класс бетонной смеси. При покупке продукции на эти параметры следует обратить особое внимание. К второстепенным факторам относят коэффициенты водонепроницаемости, подвижности и морозостойкости. Самое главное – выбрать товар по типу марки или класса: они неизменны в течение всего периода эксплуатации.

А вот прочность бетонной смеси, например, напротив, параметр достаточно изменчивый. Он может варьироваться в течение всего периода терпения, увеличиваясь и нарастая. Так, при соответствующих климатических и погодных условиях прочность наберет расчетный (проектный) показатель только через 28 суток твердения. Вообще процессы твердения бетонной смеси и набора прочности могут идти несколько лет.

Марка бетона определяется в зависимости от количества цемента в общем составе.

Какие диапазоны классов и марок существуют?

ПоказательДиапазоны и пример
марка бетонаОбщий диапазон: от М50 до М1000(например, М200, М400, М450, М500 и т.д.).Основной диапазон: чаще всего применяют марки от м100 до м500.
классОбщий диапазон: от В 3,5 до 80(например, В 10, В 12,5, В 22,5, В 30 и т.д.).Основной диапазон: в большинстве случаев используют класс от В 7,5 до В 40.

Методы определения основных показателей и контрольные пробы

Выбор и последующая покупка зависят от указанного в проекте типа марки и класса бетонной смеси. Если такой документ отсутствует, следует обратиться за помощью к строителям. Специалисты выдадут соответствующие рекомендации. Однако можно попробовать разобраться в данном деле самостоятельно.

Итак, что обозначают цифры на маркировке? Значения 200, 400 и т.д. (на маркировках м200, м400 и т.д.) – это соотношение предела прочности на сжатие, выраженное в расчете 1 кгс. на 1 кв.см. Показатель указывает среднее значение. Большинство строительных компаний и организаций подобного профиля чаще всего заказывают бетон именно в марках. Однако класс бетона является также довольно часто встречающимся параметром, используемым в современном строительстве. Цифры класса указывают не средний, как цифры марки, а гарантированный показатель прочности.

Как проверить бетонную смесь на соответствие указанным показателям марки и класса?

Для начала во время разгрузки бетона возьмите пробу смеси, отлив два-три кубика размером 15х15х15 см. Чтобы это сделать, достаточно, например, сколотить из дощечек формы такого размера. Кстати, перед взятием пробы полученные ящики следует увлажнить, иначе сухое дерево впитает в себя большое количество влаги (это может негативно повлиять на гидратацию важного компонента – цемента).

Пробу необходимо проверить, прощупав смесь куском арматуры или уплотнив ее ударом молотка по бокам кубиков-ящиков. Отлитую бетонную смесь нужно хранить в течение 28 суток при температуре 20 градусов и влажности 90%.

Затвердевшую смесь по истечению срока необходимо отнести в независимую лабораторию. Специалисты вынесут окончательные вердикт – принадлежит ли данная марка бетона к указанным на маркировке данным. Кстати, 28 дней – срок необязательный. Известно, что основную часть расчетной прочности (70%) бетонная смесь набирает за первые 7 суток.

! Обратите внимание

  • не стоит разбавлять смесь водой в автобетоносмесителе;
  • брать пробу необходимо с самого лотка бетоносмесителя;
  • нужно как можно тщательнее уплотнить бетон штыкованием;
  • хранить кубики с образцами бетонной смеси следует только в соответствующих условиях: оптимальные варианты – прохладный подвал или любое помещение в тени.

Таблица соотношения класса, прочности и марки бетона

Марка бетона

по прочности

на сжатие

Соотношение прочности бетона, соответствующих марок и классов бетона по прочности на сжатие

Класс бетона

по прочности на сжатие

Условная марка бетона*, соответствующая классу бетона по прочности на сжатие

Бетон всех видов, кроме ячеистого

Отличие от марки бетона, %

Ячеистый бетон

Отличие от марки бетона %

М15

В1

14,47

-3,5

М25

В1,5

21,7

-13,2

М25

В2

28,94

15,7

М35

В2,5

32,74

-6,5

36,17

3,3

М50

В3,5

45,84

-8,1

50,64

1,3

М75

В5

65,48

-12,7

72,34

-3,5

М100

В7,5

98,23

-1,8

108,51

8,5

М150

В10

130,97

-12,7

144,68

-3,55

М150

В12,5

163,71

9,1

180,85

М200

В15

196,45

-1,8

217,02

М250

В20

261,93

4,8

М300

В22,5

294,68

-1,8

М300

В25

327,42

9,1

М350

В25

327,42

-6,45

М350

В27,5

360,18

2,9

М400

В30

392,9

-1,8

М450

В35

458,39

1,9

М500

В40

523,87

4,8

М600

В45

589,35

1,8

М700

В50

654,84

-6,45

М700

В55

720,32

2,9

М800

В60

785,81

-1,8

Твердение бетона

В результате процесса взаимодействия воды и цемента общая прочность бетонной смеси возрастает. Такой процесс называют гидратацией цемента. Если в непрочном молодом бетоне вода высыхает или вымерзает, гидратация останавливается. Замерзание, безусловно, очень негативно влияет на эксплуатационные характеристики смеси, ухудшает базовые свойства и снижает показатель прочности. Кстати, молодым бетон называют в течение первых двух-трех недель твердения.

Итак, что делать с потерей влаги? Для положенного твердения и нормальной гидратации необходимо поддерживать оптимальную влагу. Только тогда бетонная смесь будет иметь соответствующие эксплуатационные свойства и характеристики (включая показатель прочности) и прослужит исправно в течение несколько десятков лет.

! Обратите внимание

  • при высоких температурах (в жаркое время года) следует накрыть только что уложенный бетон мокрой мешковиной или пленкой ПВХ;
  • молодые бетонные конструкции (1-5 дневные) нужно периодически поливать водой.

В холодное время хода наблюдается процесс замораживания бетонной смеси. Замерзает здесь не сам бетон, а находящаяся в смеси вода. В данном случае весь процесс взаимодействия воды и цемента – гидратации – затормаживается и останавливается. Об этом можно прочитать в материалах про зимнее бетонирование.

Любопытно, что если всю построенную конструкцию не размоет к весне, процесс гидратации также может расстроиться, когда снег растает. Безусловно, показатели морозостойкости и общей прочности такой бетонной смеси буду существенно ниже показателей при достаточной норме твердения. Разработаны специальные технологии и методики, позволяющие предотвратить негативные последствия. Такие разработки называют методиками раннего замораживания бетонной смеси. С помощью современных технологий и добавления специальных противоморозных добавок бетон твердеет, замерзая, при низких температурных условиях (от -15 до -30 градусов по Цельсию). А весной запускается процесс гидратации воды и цемента.

Какую роль здесь играют противоморозные добавки? Заполнители служат некими стабилизаторами и регуляторами всего процесса гидратации. Например, при температуре заливания бетона в -25 градусов по Цельсию вводятся добавки с расчетом на -10 градусов. Тогда завершается процесс твердения, и бетон замерзает. С помощью добавок бетонная смесь не реагирует на колебания температуры в диапазоне от -5 до +5 градусов, стойко перенося цикличные изменения погодных условий. Бетон не будет замерзать или оттаивать. Однако существует одно ограничение – монолитные конструкции в этот период эксплуатировать нельзя.

Критическая прочность бетона

Этим термином называют допустимый порог показателей прочности. Такой порог – своеобразная грань и для каждой марки он индивидуален. Так, высокие марки обладают более низким процентом критической прочности (в среднем, треть от проектного показателя прочности), а низкие – высоким процентом. Критичные показатели набираются за первые сутки жизни бетонной смеси.

Как бороться с замораживанием бетона?

Способов существует несколько. Перечислим основные, часто используемые и проверенные меры:

  • добавление противоморозных смесей в бетон. Их еще называют ПМД – противоморозные добавки. Такие вещества не позволяют воде замерзнуть, а также увеличивают скорость твердения. Когда-то такие препараты заменялись солями. Однако подобные составы разъедали оболочку арматуры со временем, поэтому их сменили на более щадящие ПМД;
  • электропрогрев бетона. Разработаны специальные электроподогреваемые опалубки, электроды и трансформаторы. Приборы отлично подходят для заливки бетонной смеси в зимнее время года. Однако данный вариант, скорее всего, экономически невыгоден и недоступен частным предприятиям-застройщикам. Оплата услуг монтажа и доставки, аренда, а также оплата электроэнергии (системам необходимо огромное количество кВт в час) формируют конечную стоимость проекта;
  • укрытие конструкции. Авральная мера – укрытие построенной конструкции пленкой. Метод оптимален при температуре в один-два градуса. Однако положительные результаты при данном способе не гарантированы. Весь период гидратации цемента идет параллельно с выделением тепла. Выделяемое тепло можно и нужно сберегать и сохранять. Возможно поставить дизельную или газовую пушки: они будут способствовать задуванию теплого воздуха под специальное укрытие. Важно помнить, что первые дни жизни бетонной смеси – самые ответственные.

Кстати, на предприятиях ЖБК и ЖБИ рассмотренной проблемы не существуют. Все железобетонные материалы (плиты перекрытия, сваи, дорожные плиты и бетонные фундаментные блоки ФБС) проходят специальную обработку. Изделия в течение нескольких часов пропариваются в камерах. После процедуры любая марка бетона может быстро набрать нужную прочность.

Прочность бетона и газобетона через 7 суток: средняя и критическая

Средняя прочность бетона – это его важнейшая характеристика. Успешней всего он может сопротивляться сжатию. Исходя из этого, большинство конструкций проектируют так, чтобы воспринимать сжимающие нагрузки. Лишь иногда при возведении бетонных сооружений принимается во внимание и их прочность при растяжении либо изгибе.

При оптимальных значениях прочности материал не разрушается.

Характеристики материала при разных типах нагрузок

Прочность при сжатии характеризует класс либо марку бетона. Определяются они после нормативного набора прочности материалом, который происходит через 28 дней.

Прочность на сжатие

Классы и марки растворов.

Исходя из временного периода нагруженности конструкции, данное качество смеси может вычисляться и в другом ее возрасте. Например, часто возникает нужда знать прочность бетона через 7 суток, 18, 60, 180 и т.д.

Обратите внимание! В связи с этим существует такое понятие, как распалубочная прочность бетона. Оно подразумевает такую его твердость, при которой можно изделия без повреждений вынимать из форм и безопасно транспортировать внутри завода на складирование.

Для экономии расхода цемента, величины предела прочности приготавливаемого материала не должны быть выше предела его прочности по марке/классу, больше чем на 15 процентов.

  1. Класс — это гарантированная в 95 случаях из 100 прочность смеси в Мпа. Он имеет значения от Вb-1 до Вb-80.
  2. Марка — это средняя прочность раствора, измеряемая в кгс/см² илиМпа× Тяжелые (общестроительные) бетоны имеют марки от Мb-50 до Мb-800. Прочность газобетона или другого легкого материала может быть до Мb-50.
  3. Меж классом материала и средней его прочностью (при коэффициенте вариаций прочности n=0.135, а также коэффициенте гарантированной обеспеченности t=0.95) есть зависимости: В=R∙778 и R=В:0.778.
  4. Проектируя ответственные конструкции, специалисты, как правило, назначают класс смеси, во всех остальных случаях марку.

Свойства газобетона в зависимости от марки.

Прочность на растяжение

Данная характеристика материала учитывается при создании сооружений, в коих недопустимо трещинообразование: резервуаров для технических жидкостей и воды, гидротехнических конструкций и пр.

                              Классификация бетона по прочности при растяжении
                               Класс                               Марка
                               Вt-0. 8                               Рt-10
                               Bt-1.2                               Рt-15
                               Bt-1.6                               Рt-20
                               Вt-2                               Рt-25
                               Bt-2.4                               Рt-30
                               Вt-2.8                               Рt-35
                               Вt-3.2                               Рt-40

Прочность на растяжение при изгибании

При укладке дорожных покрытий и взлетных аэродромных полос проектировщики назначают марки либо классы раствора на растяжение при изгибании.

        Классификация раствора по прочности на растяжение при изгибании
                               Класс                                  Марка
                               Вbt-0. 4                                  Рbt-5
                               Вbt-0.8                                  Рbt-10
                               Bbt-1.6                                  Рbt-15
                               Вbt-2                                  Рbt-20
                               Вbt-2.4                                  Рbt-25
                               Вbt-2.,8                                  Рbt-30
                               Вbt-3.2                                  Рbt-35
                               Вbt-3.6                                  Рbt-40
                               Вbt-4                                  Рbt-45
                               Bbt-4.4                                  Рbt-50
                               Вbt-4. 8                                  Рbt-55
                               Вbt-5.2                                  Рbt-60
                               Вbt-5.6                                  Рbt-65
                               Вbt-6                                  Рbt-70
                               Вbt-6.4                                  Рbt-75
                               Вbt-6.8                                  Рbt-80
                               Вbt-7.2                                  Рbt-85
                               Вbt-7.6                                  Рbt-90
                               Вbt-8                                  Рbt-100

Факторы, которые влияют на свойства материала

  1. Инструкция предупреждает, что меж прочностью смеси и активностью вяжущего вещества есть линейная зависимость: R=f∙(R∙Ц). Растворы с большей прочностью готовятся на цементе с повышенной активностью.
  2. С увеличением доли цемента прочность материала возрастет до определенных пор. Далее она увеличивается не намного, а прочие качества бетона ухудшаются. Например, повышаются ползучесть и осадка. Исходя из этого, нежелательно, чтобы в 1 кубесмеси было больше 600 кг вяжущего вещества.
  3. Показатели прочности материала очень сильно зависимы от водоцементного отношения смеси. Чем меньше В/Ц, тем данный показатель выше, и наоборот. Это обстоятельство определено физико-химической составляющей создания структуры материала.

Обратите внимание! При отвердении обычного бетона с вяжущим веществом вступает в реакцию 15/25 процентов воды. Чтобы замешать удобоукладываемый раствор, нужно 40/70% жидкости ( т.е. В/Ц составляет 0.4/0.7). При этом избыток воды создает в материале много пор, понижающих его прочность.

Вид и фракционность наполнителей напрямую влияют на свойства смеси.

  1. Неграмотно подобранная фракционность крупных наполнителей, использование их мелких зерен, присутствие глин, пыли, органических примесей – все это понижает прочность материала, замешанного своими руками.
  2. Прочность материала, приготовленного в агрегатах принудительного типа смешивания (турбо- и вибросмесителях), выше, чем аналогов, замешанных в гравитационных типах устройств, примерно на 20/30 процентов.
  3. Уплотнение смеси при помощи специальной техники увеличивает ее прочность. Увеличивая плотность бетона на 1% можно добиться повышения его прочности на 3/5 процентов.
  4. При оптимальном режиме температур прочность материала возрастет продолжительное время. Данный процесс описывает логарифмическая зависимость: Rn=R28∙ lgn: lg28. Тут Rn и R28 указывают предельные значения прочности смеси через n и 28 дней (в Мпа), а lgn и lg28 – это логарифмы (десятичные) возраста материала.

Обратите внимание! Данная формула является усредненной. С ее помощью достигаются приемлемые результаты для смесей на средне-алюминатных видах цемента, которые отвердевают при температурах в 15/20° в возрасте 3/300 дней. Реально же прочность материала на разных видах цемента растет по-разному.

  1. Временной рост прочности раствора зависим от вещественных и минеральных составляющих связующего вещества. По мере интенсивности отвердения цементы делят на 4 типа.
Тип вяжущего Вещественный и минеральный состав портландцемента К=(Rt∙90):Rt28 К=(Rt∙180):Rt28
1 алюминатный (С3А=12 процентов) 1/0.5 1/1.1
2 алитовый (С3S менее 50 процентов, С3А около 8 процентов) 1.05/1.2 1.1/1.3
3 портландцемент сложного состава (пуццолановый аналог, содержащий в клинкере С3А 14% и шлако-портландцемент. содержащий шлак 30/40%) 1.2/1.5 1. 3/1.8
4 белитовый портландцемент и шлако-портландцемент, содержащий шлак больше 50 процентов 1.6/1.7 1.55

На сроки отвердения раствора сильно влияют температура среды и ее влажность. Оптимальной считается температура в 15/20 градусов и относительная влажность воздуха 90%.

При отрицательных значениях температуры отвердение обычной смеси почти прекращается. Понизить порог замерзания воды можно, введя в раствор противоморозные присадки.

Зимой важен критический порог прочности смеси.

С зимними работами связано такое понятие, как критическая прочность бетона. Оно означает минимальное значение данной величины, необходимое для безопасного замораживания смеси и ее последующего размораживания без разрушения структуры материала.

Таблица ниже показывает минимальный уровень прочности материала до его заморозки.

Марка смеси Прочность раствора при замерзании, не меньше
 проценты от R28 кгс на см2
М-100М-150

М-200

М-300

М-400

М-500

5050

40

40

30

30

5075

80

120

120

150

Контролирование свойств и испытания продукции

Чтобы определить описываемую характеристику производимого материала, специалисты в заводских лабораториях используют измеритель прочности бетона. Данные приспособления работают по разным принципам, которые делятся на неразрушающие и разрушающие.

Известны такие способы испытаний.

Проверка куба ультразвуковым бетоноскопом.

  1. Неразрушающие косвенные методы, использующие способ ударного импульса, а также импульсный ультразвуковой аналог.
  2. Не разрушающие прямые способы лишь частично ломают материал образцов. Это может быть принцип отрывания со скалыванием либо методика скола угла. При этом применяются силоизмерители.
  3. Разрушающие способы делятся на проверку бетонных кубиков (по ГоСТу №10180) и разрушение кернов, изъятых из конструкций (по ГоСТу №28570). При этом используются различные гидравлические прессы.

Форма образцов

В ходе испытаний материала специалисты выделяют такие категории, исходя из формы образцов.

  1. Кубиковая прочность бетона – это сопротивление (временное) сжиманию бетонных кубиков, имеющих габариты 20×20×20 см.
  2. Прочность призменная – это предел стойкости к сжиманию призм из бетона, обладающих габаритами 15×15×60 см либо 20×20×

На фото — определение кубиковой прочности.

Обратите внимание! По СНиП №52/01/2003 класс прочности раствора при сжатии равен величине его прочности кубиковой с обеспеченностью в 95%. Иными словами, нормативные документы определяют данный параметр, как основное механическое свойство бетона.

Величина призменная лучше показывает сопротивление материала сжиманию (балки, колонны и пр. по форме более похожи на призму, нежели куб). Однако призменное испытание – процесс дорогой и трудоемкий. Цена же испытания кубов меньше, а сам процесс проще.

Прочные смеси новейшего поколения

Материал с улучшенными качествами дает возможность сооружать мега-здания.

Обычно, в качестве прочного бетона используется его марка М500, но, спрос существует и на аналоги, вплоть до М-1000. Более того, современные строительные технологии испытывают острую нужду в еще более высокомарочных материалах.

Вследствие этого, специалистами был разработан сверхпрочный бетон нового поколения марки М-1500. Для его замешивания требуется в 1. 5/2 раза меньше вяжущего вещества, чем по традиционной технологии.

При этом характеристики материалов будут равны. Такой высокопрочный бетон можно производить на обычном заводе.

Вывод

Долговечность материала напрямую зависит от его характеристик.

Призменная прочность бетона или кубиковая являются главной его характеристикой. Они определяют долговечность возводимого сооружения и успешность его сопротивления различным нагрузкам.

Посмотрите видео в этой статье, в нем содержится много полезной информации.

Добавить в избранное Версия для печати

Поделитесь:

Статьи по теме

Все материалы по теме

Критические свойства бетона: Часть I

Посмотреть полную статью здесь.

Понимание важнейших свойств бетона обеспечивает успех при смешивании, транспортировке, укладке, отделке и уходе за высококачественным дорожным покрытием. Требования могут меняться в зависимости от предполагаемого использования покрытия и необходимых функций участка. Поэтому важно, чтобы подрядчик, поставщик бетона и владелец собственности поддерживали открытое общение о решениях и о том, как эти детали повлияют на результат бетона.

Однородность смеси: что нужно знать

Когда дело доходит до однородности, общая цель состоит в том, чтобы поддерживать однородность поверхности, даже если вы будете использовать различные материалы. Экологические и материальные факторы всегда меняются в зависимости от проекта. Несмотря на то, что эти изменения ожидаются, определенные свойства могут быть сохранены для каждой партии. Эти усилия помогают избежать предотвратимых проблем в конечном продукте.

Свойства материалов необходимо контролировать на каждом этапе, при необходимости корректируя пропорции. Вместо дозирования по объему всегда лучше дозировать по массе.

Вот некоторые факторы, влияющие на однородность:

  • Сырье: Наилучшие результаты достигаются, когда весь цемент поступает из одной партии.
  • Операции дозирования: Отмеривание ингредиентов и добавление их в миксер должно производиться по возможности по массе.
  • Операции смешивания: Этот шаг необходим для обеспечения равномерного распределения ингредиентов смеси.

Для измерения однородности бетона можно использовать различные тесты. Эти тесты могут включать удельный вес, осадку, содержание крупного заполнителя, содержание воздуха, прочность на сжатие и многое другое. Важно оценить репрезентативные образцы для оценки однородности.

Удобоукладываемость бетона

Термин «удобоукладываемость» относится к легкости укладки и уплотнения бетона. Хорошая обрабатываемость не только улучшает способность подрядчика укладывать свежий бетон. Но удобоукладываемость также влияет на плотность после затвердевания бетона. Многие отраслевые эксперты согласны с тем, что работоспособность является важным показателем однородности.

Несколько характеристик влияют на удобоукладываемость свежего бетона:

  • Содержание воды
  • Агрегаты
  • Цемент
  • Дополнительные вяжущие материалы
  • Захваченный воздух
  • Добавки
  • Температура
  • Время

Не только правильная работоспособность необходима для факторов окружающей среды и конечных целей, но также важно оценить, как на работоспособность повлияют используемые инструменты. Если вы испытываете изменения в удобоукладываемости бетона, то это указывает на то, что меняются другие факторы, такие как окружающая среда, пропорции или сырье.

Общие испытания для измерения удобоукладываемости бетона включают испытание на осадку, испытание на коэффициент уплотнения, испытания на проникновение и испытание Вебе.

Проблемы, связанные с расслоением бетонных материалов

Если крупные заполнители в бетоне отделяются от раствора, могут возникнуть общие проблемы. Обычно из-за этой сегрегации бетон имеет низкую долговечность и меньшую прочность. Вполне вероятно, что бетон растрескается и сожмется, или текстура может стать слишком жесткой при укладке бетона.

К счастью, сегрегацию легко предотвратить с помощью правильных профилактических мер. Наиболее важным фактом является использование хорошо отсортированного заполнителя. Кроме того, следите за текстурой бетона при его укладке. Видите ли вы, что крупные заполнители движутся с другой скоростью, чем более мелкие частицы и строительный раствор? Этот видимый сигнал легко определить. При обнаружении этой проблемы необходимо как можно скорее связаться с заводом по производству шихты, чтобы можно было отрегулировать пропорции смеси.

Кровотечение на только что уложенном бетоне

Когда бетон уложен недавно, вы можете увидеть появление воды на поверхности бетона. Более тяжелые частицы оседают, вынося воду на поверхность. Небольшое кровотечение полезно, так как вы можете избежать растрескивания на поверхности из-за быстрого испарения воды, которое вызывает быстрое высыхание бетона.

При чрезмерном кровотечении под крупными частицами заполнителя часто образуются пустоты. Кроме того, поверхность может размягчиться из-за изменения соотношения воды и вяжущих материалов.

В идеальных условиях отверждение и отделка происходят после окончания кровотечения. Эту реакцию кровотечения можно уменьшить, увеличив содержание мелкой фракции, а также используя водоредуцирующие добавки и воздухововлекающие частицы.

Затвердевание бетона

В конце концов, бетон затвердеет, что означает потерю удобоукладываемости из-за затвердевания бетона. Химический состав смеси влияет на скорость схватывания. Например, если вам нужно замедлить схватывание, вы можете выбрать гранулированный доменный шлак или летучую золу класса F. С другой стороны, также возможно ускорение схватывания в зависимости от повышения температуры.

Эти факторы имеют решающее значение для успешного размещения материалов. Временная шкала настройки влияет на график размещения и завершения материалов. График распиловки швов также необходимо корректировать в зависимости от времени схватывания бетона.

Прочность бетона, чтобы выдерживать ожидаемые нагрузки

Одним из ложных предположений в отрасли является то, что прочность бетона является хорошей мерой качества бетона. Но прочность — не единственный фактор, влияющий на долговечность и эксплуатационные характеристики дорожного покрытия.

Прочность – это параметр, определяющий способность бетона противостоять силам или напряжениям и выдерживать ожидаемые нагрузки. Если нужна повышенная прочность, то нужно корректировать соотношение воды и цемента. Кроме того, более высокие температуры ускоряют набор прочности. Увеличение содержания воздуха также может сыграть свою роль, поскольку более высокое содержание воздуха приводит к снижению прочности.

При испытании на прочность важно учитывать изгиб (изгиб) и сжатие бетона. В большинстве случаев прочность бетона на сжатие намного выше прочности на изгиб.

Можно определить начальную прочность на рабочей площадке, оценив измерения как температуры, так и времени. Тестирование необходимо проводить на этапе разработки смеси, а также на месте с полевыми испытаниями. В зависимости от используемой смеси прочность бетона может достигаться от нескольких часов до нескольких дней.

Коэффициент Пуассона и модуль упругости

Как правило, модуль упругости часто коррелирует с количеством и типом заполнителя, а также с прочностью бетона. Измерение модуля упругости (также известного как жесткость) бетона определяет, как материалы будут вести себя под нагрузкой. Эти тесты помогают определить риск растрескивания.

Коэффициент Пуассона — это инструмент, который часто используется для измерения прогиба. На эластичность могут влиять различные факторы, которые являются теми же факторами, перечисленными выше, которые влияют на прочность бетона. Усадка: усадка. Эта проблема обычно возникает из-за механизмов во время смешивания и укладки, которые влияют на потерю влаги бетоном. Часто усадка увеличивается при повышенном содержании воды в бетоне.

  • Температурные воздействия: В результате гидратации бетона выделяется тепло, что увеличивает риск растрескивания. При повышении температуры бетон расширяется. Затем бетон снова дает усадку после охлаждения. Расширение и сжатие варьируются в зависимости от типа используемых заполнителей. Если температура повысится, то это ускорит скорость гидратации и время схватывания. Проблема укладки бетона в климате с холодной водой заключается в предотвращении замерзания, чтобы можно было набрать прочность.
  • Проницаемость: Если вы хотите повысить долговечность, важно контролировать проникновение жидкостей. Необходимо уменьшить проницаемость бетона, что поможет снизить риск растрескивания и других распространенных проблем. Лучшими стратегиями снижения проницаемости являются корректировка соотношения воды и вяжущих материалов, увеличение гидратации, применение передовых методов отверждения и использование дополнительных вяжущих материалов.
  • Морозостойкость: В холодном климате морозостойкость является важным фактором, который следует учитывать. Если дорожное покрытие имеет проблемы с морозостойкостью, то есть риски из-за морозо-оттаивания, D-трещин, солевого накипи, всплывающих окон. Несколько шагов могут помочь улучшить морозостойкость, например, поддержание воздушно-пустотной системы для размещения пространства для расширения воды для перемещения, достижение достаточной прочности, использование качественных материалов, использование передовых методов на каждом этапе смешивания и укладки, а также защита бетона, чтобы обеспечить достаточный прирост прочности перед воздействием низких температур и солей.
  • Сульфатостойкость: Когда сульфаты вступают в контакт с бетоном, может произойти реакция с гидратированным алюминатом трикальция. В результате экспансивные кристаллы проникающих солей могут повредить цементное тесто и вызвать растрескивание. Эти проблемы становятся более серьезными, когда дорожное покрытие подвергается влажным и сухим циклам. Чтобы снизить риск воздействия сульфатов, стремитесь к низкой проницаемости и используйте смесь, включающую низкое соотношение воды и цементирующих материалов.
  • Щелочно-кремнеземная реакция (ASR): Повреждение бетона не всегда совпадает с присутствием геля ASR. Для контроля над растрескиванием и расширением из-за ASR можно сделать несколько вещей, таких как использование нереакционноспособных заполнителей, получение правильной смеси, использование правильных пропорций дополнительных вяжущих материалов и использование смешанных цементов или соединений лития.
  • Сопротивление истиранию: Бетон должен быть устойчивым к поверхностному износу, известному как сопротивление истиранию. Этот фактор важен для обеспечения правильного сопротивления скольжению и текстуры поверхности бетона. Для повышения стойкости к истиранию выбирайте твердые и прочные заполнители, используйте бетон с высокой прочностью на сжатие и применяйте надлежащие методы отделки и отверждения.
  • Обзор раннего растрескивания

    Изменения влажности и температуры влияют на расширение и усадку бетона, что может привести к растрескиванию, когда усадка превышает прочность бетона. Одной из стратегий управления расположением и количеством усадочных трещин является своевременное размещение швов с использованием оптимальной глубины и расстояния.

    При правильном подходе можно снизить риск растрескивания, включая все распространенные типы трещин: продольные трещины, случайные поперечные трещины, трещины от пластической усадки, картографические трещины, краевые и угловые трещины и другие.

    Вот некоторые из стратегий, используемых на этапах планирования и укладки для уменьшения раннего растрескивания:

    • Укладка швов: Большинство бетонных покрытий имеют швы, что помогает контролировать растрескивание. Необходимо предпринять стратегические шаги, чтобы спланировать расположение, количество и размер компенсационных швов. Размещение стыков создает естественную плоскость слабости, если стыки распилены с правильной глубиной, расстоянием и временем.
    • Методы отверждения: Необходимо соблюдать определенные шаги, основанные на контроле температуры и влажности, которые могут повлиять на расположение и серьезность трещин. Эти факторы варьируются в зависимости от материалов и факторов окружающей среды. Отверждение помогает бетону набрать прочность до возникновения напряжений из-за усадки.
    • Выбор материалов: Усадку можно контролировать путем тщательного подбора состава смеси и используемых материалов. Оптимизируйте количество и размер крупного заполнителя и избегайте чрезмерного использования вяжущих материалов. Кроме того, рассмотрите возможность использования водопонижающих добавок для предотвращения усадки при высыхании.
    • Контроль влажности: Растрескивание пластика при усадке можно предотвратить с помощью контроля влажности. Раннее высыхание увеличивает риск коробления, что может привести к усталостному растрескиванию. Контроль влажности всегда является важным шагом для предотвращения растрескивания, и лучшая стратегия заключается в использовании правильных методов отверждения. После того, как бетон готов, нанесите отвердитель как можно скорее. Также замедлитель испарения можно нанести на поверхность бетона до завершения отделки, если вы заметили высокую скорость испарения.
    • Контроль температуры: Изменения температуры бетона влияют на скручивание или усадку, что приводит к случайным поперечным или продольным трещинам. Температурой можно управлять, выбирая вяжущие материалы, которые снижают скорость гидратации и нагрева. Избегайте использования тонких цементных материалов. Рассмотрите возможность использования охлажденной воды или льда для снижения температуры используемого свежего бетона. Кроме того, избегайте укладки бетона в самое жаркое время дня. Когда бетон затвердевает, также важно защитить бетон от значительных изменений температуры окружающей среды. Бетон можно изолировать с помощью полиэтиленовых листов или одеял, чтобы уменьшить потери тепла с поверхности бетона.
    • Равномерная поддержка: Не забывайте о важности равномерной поддержки для предотвращения трещин. Перед укладкой бетона необходимо тщательно подготовить основание и земляное полотно.

    Посмотреть полную статью можно здесь.

    Критические параметры прочности высокопрочного бетона на сжатие

    ScienceDirect

    Корпоративный входВойти / зарегистрироваться

    Посмотреть PDF

    • Доступ через ваше учреждение

    Том 82, сентябрь 2017 г., страницы 202-216

    https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.06.008Get rights and content

    В этом исследовании исследуется влияние нескольких свойств материалов, лежащих в основе механизм разрушения высокопрочного бетона (ВСБ) при одноосном сжатии. Сначала проводится экспериментально-численная характеристика единого блока включения (SIB) — идеализированного композита, состоящего из гранитного цилиндрического ядра, залитого в матрицу из высокопрочного раствора (HSM). Затем проводятся параметрические исследования с калиброванной моделью SIB для определения критических параметров, определяющих разрушение идеализированного композита. Качественное понимание, полученное из SIB, затем используется для разработки серии экспериментов, исследующих степень влияния определенных критических параметров на прочность на сжатие HSC. Дополнительные экспериментальные данные в литературе также рассматриваются. Для диапазона рассмотренных образцов установлено, что способность поперечной деформации матрицы раствора оказывает наибольшее влияние на прочность на сжатие HSC.

    Высокопрочный бетон (ВБК) используется в качестве строительного материала уже несколько десятилетий. Типичные области применения включают высотные здания, мосты, морские платформы и защитные конструкции от ударов. Был проделан значительный объем работы по улучшению прочности на сжатие HSC, чтобы повысить его производительность в этих приложениях.

    Бетон представляет собой композиционный материал с крупными заполнителями, встроенными в растворную матрицу. Как правило, модуль упругости крупнозернистого заполнителя на каменной основе намного выше, чем у цементного раствора. Это несоответствие жесткости вызывает эффект концентрации напряжений в фазах, когда бетон нагружается. В обычном бетоне обычно имеется слабая межфазная переходная зона (ITZ) между крупным заполнителем и матрицей раствора, что обычно объясняется более высокой пористостью и большим количеством ориентированных кристаллов в ITZ. Таким образом, ITZ имеет более низкое сопротивление зарождению и распространению трещин. Следовательно, трещины развиваются вокруг крупных заполнителей через ITZ в обычном бетоне. Соответственно, слабый ITZ и эффект концентрации напряжений являются основными факторами, определяющими разрушение рядового бетона.

    Высокопрочный бетон обычно производится с пониженным водоцементным отношением (В/Ц), а также с добавлением мелких минеральных добавок, таких как микрокремнезем. Это приводит к увеличению прочности на сжатие и модуля упругости раствора. Меньшее несоответствие жесткости между крупным заполнителем и строительным раствором, таким образом, помогает смягчить эффект концентрации напряжений в HSC. Кроме того, ITZ может отсутствовать в HSC из-за комбинированного воздействия низкого водоцемента и включения мелких минеральных примесей [1].

    При воздействии на ГСП одноосного сжимающего нагружения трещины часто проходят через крупные частицы заполнителя [1], [2], [3], что отличается от разрушения в обычном бетоне. Таким образом, прочность на сжатие крупного заполнителя часто рассматривается как ограничивающий фактор, определяющий прочность на сжатие HSC [4], [5], [6]. Основываясь на экспериментальных исследованиях, де Ларрард и Беллок [7] сообщили, что тип крупного заполнителя может влиять на прочность на сжатие HSC, хотя в их исследовании не установлено прямой зависимости между прочностью на сжатие крупного заполнителя и прочностью HSC. Кроме того, есть свидетельства того, что заполнители с более гладкой поверхностью с большей вероятностью вызывают межфазные трещины, что приводит к снижению прочности на сжатие HSC [5], [8]. Текстура поверхности заполнителя также оказывает прямое влияние на прочность сцепления ITZ [9].], [10].

    Размер крупного заполнителя также оказывает большое влияние на прочность HSC. Как упоминалось в отчете ACI по HSC [8], меньший размер крупного заполнителя обычно приводит к более высокой прочности бетона из-за более низкой концентрации напряжений вокруг частиц. Подобное явление также наблюдается Hassan et al. [11] при численном исследовании одного блока включения, где прочность композита снижается с увеличением размера включения. В некоторых сверхвысокопрочных бетонах полностью удаляются крупные заполнители [12], [13].

    После этих наблюдений и исследований текущие рекомендации по дальнейшему повышению прочности на сжатие HSC включают: уменьшение несоответствия модулей упругости фаз, выбор более прочных крупных заполнителей, уменьшение максимального размера заполнителя или устранение крупных заполнителей [8] , [14].

    Также проведен значительный объем работ по улучшению механических свойств матрицы высокопрочного строительного раствора (ВСМ) с целью увеличения прочности на сжатие ВСС. Насколько известно авторам, не проводилось исследований влияния уменьшения несоответствия модулей упругости между фазами, т.е. за счет увеличения модуля упругости матрицы с заданной прочностью на сжатие, на прочность на сжатие ГСП. Следует отметить, что изменение модуля упругости матрицы раствора приводит к соответствующему изменению бетона, что может влиять на деформационную способность бетона [15]. Мехта и Монтейро [16] постулируют, что способность к деформации при растяжении может влиять на прочность на сжатие обычного бетона, хотя это еще предстоит подтвердить экспериментально и / или аналитически, основываясь на знаниях авторов.

    Сообщается, что для применения в защитных конструкциях более высокая прочность на сжатие HSC полезна для его сопротивления проникновению при ударе высокоскоростного снаряда, хотя и только в определенной степени [17]. Чжан и соавт. [17] показывают, что устранение крупного заполнителя и дальнейшее снижение водоцементного отношения может улучшить прочность на сжатие HSC, но не приводит к положительному влиянию на его сопротивление проникновению. Недавно Ван и соавт. [18] показывают, что включение крупных заполнителей, как правило, с более высокой твердостью и модулем упругости, чем у раствора, может привести к лучшему сопротивлению бетона этому типу ударной нагрузки. В целях сопротивления пробитию при ударе высокоскоростного снаряда в HSC должны сохраняться крупные заполнители.

    На практике комбинация различных параметров совместно влияет на прочность на сжатие HSC. В целом трудно экспериментально выделить каждый отдельный параметр для изучения его влияния на прочность HSC. С этой целью численное моделирование обеспечивает альтернативную платформу для облегчения таких исследований. В литературе мезомасштабная модель бетона обычно состоит из раствора, крупного заполнителя и фаз ITZ [19], [20], [21], [22]. Для обычного бетона крупные заполнители обычно считаются линейно-упругими без учета повреждений [19].], [20], [21]. Однако это предположение об отсутствии повреждений неприменимо к HSC, поскольку крупные заполнители разрушаются в процессе разрушения HSC. Некоторые численные исследования объясняют разрушение крупного заполнителя в HSC [23], [24], хотя и для изгибающей, а не сжимающей нагрузки, которая находится в центре внимания данной статьи.

    В целом, численное и/или экспериментальное исследование с высоким разрешением, учитывающее сложное мезоструктурное расположение фаз в бетоне, может быть затруднено. Часто идеализированная мезоструктура используется для получения полезной информации о лежащих в ее основе механизмах. Например, Buyukozturk и Hearing [24] использовали составную балку с одним или двумя включениями, встроенными в матрицу раствора, для численного и экспериментального исследования разрушения HSC при изгибной нагрузке. Акчаоглу и др. [25] использовали сферическое стальное включение, встроенное в центр куба строительного раствора, чтобы экспериментально исследовать влияние размера крупного заполнителя на поведение при сжатии как обычного бетона, так и HSC. Точно так же Han и соавт. [26] использовали цилиндрическое включение заполнителя в центре блока раствора для экспериментального и численного изучения влияния формы и размера включения на поведение цементного композита при сжатии.

    Настоящее исследование пытается лучше понять критические параметры, определяющие прочность на сжатие HSC. Принят комбинированный экспериментально-численный подход с идеализированной трехфазной композитной моделью. Экспериментальные результаты по механическим свойствам гранита и HSM используются в качестве исходных данных для фаз в численной модели, а численные результаты идеализированного композита подтверждаются экспериментальными данными. Затем различные параметры материала выделяются индивидуально при моделировании, чтобы определить их влияние на прочность композита на сжатие. На основе информации, полученной из идеализированного композита, проводится серия экспериментов для дальнейшего изучения степени влияния идентифицированных параметров на прочность на сжатие HSC. Учитывая сложность экспериментальной проверки ITZ в HSC и практичность улучшения его свойств контролируемым образом, влияние ITZ на прочность бетона в настоящем исследовании не исследуется.

    Фрагменты раздела

    Блок-схема стратегии показана на рис. 1. Ниже мы сначала рассмотрим идеализированный композит, а именно блок с одним включением (SIB), состоящий из гранитного цилиндрического ядра, встроенного в матрицу HSM ( шаг а). Простая конфигурация SIB, как показано на рис. 2, облегчает качественное понимание механизма отказа, лежащего в основе HSC, с помощью экспериментально-численного подхода. Экспериментально ответы гранитных цилиндров, кубов HSM и SIB при одноосном

    Первый этап плана исследования, обозначенный как (a) на блок-схеме на рис. 1, включает в себя экспериментальную и численную характеристику трех фаз в SIB, а также общий отклик идеализированного композита. Ниже сначала задокументированы детали эксперимента, после чего следует калибровка параметров и проверка принятой численной модели.

    Теперь перейдем к части (b) блок-схемы на рис. 1, чтобы численно исследовать влияние различных параметров материала на прочность на сжатие SIB. Идентифицированными параметрами, связанными с включением, являются его прочность на сжатие и растяжение, а также модуль упругости. Учитывая, что влияние размера крупного заполнителя на прочность HSC хорошо документировано в литературе, мы не сосредотачиваемся на размере включения в этом вкладе. По общему признанию, это также частично повлияло на

    В этом разделе представлена ​​серия экспериментов с различным составом смеси, чтобы проиллюстрировать влияние идентифицированных параметров на прочность на сжатие HSC. Влияние прочности на сжатие крупного заполнителя также исследовано путем анализа имеющихся экспериментальных данных из литературы, чтобы подтвердить выводы из раздела 4.

    В этой статье исследуется влияние возможных параметров на прочность на сжатие высокопрочного бетона (HSC). Сначала мы рассмотрим идеализированный блок с одним включением (SIB) для простоты численного моделирования и калибровки параметров материала по экспериментальным данным. После этого численно исследуется прямое влияние различных параметров на прочность СИБ на сжатие. Наконец, на основе информации, полученной от SIB, разработана серия экспериментов для дальнейшего

    Первый автор признателен за исследовательскую стипендию, предоставленную Национальным университетом Сингапура и AUN/SEED-Net. Авторы благодарны д-ру Фэн Хуаджун и технологам г-ну Анг Бенг Уну и г-ну Кох Иан Кхэну из структурной лаборатории Департамента гражданского и экологического проектирования за их помощь в экспериментальной работе.

    Ссылки (51)

    • P. Grassl et al.

      Исправление к «Модели пластических повреждений для разрушения бетона» [международный журнал твердых тел и конструкций 43 (2006) 7166–7196]

      Междунар. J. Структура твердых тел.

      (2011)

    • Х. Фэн и др.

      Влияние силанов и силановых производных на гидратацию цемента и механические свойства растворов

      Constr. Строить. Матер.

      (2016)

    • З.П. Бажан и др.

      Статистическое прогнозирование параметров разрушения бетона и влияние на выбор стандарта испытаний

      Cem. Конкр. Рез.

      (2002)

    • А. Турон и др.

      Инженерное решение для учета влияния размера сетки при моделировании расслаивания с использованием моделей когезионных зон

      Eng.

      Фракт. мех.

      (2007)

    • М.Э. Мохамад и др.

      Коэффициенты трения и сцепления композитной связи бетон-бетон

      Cem. Конкр. Композиции

      (2015)

    • М.Г.А. Tijssens и др.

      Моделирование разрушения вяжущих композитов с явным моделированием особенностей микроструктуры

      Инж. Фракт. мех.

      (2001)

    • С. Окубо и др.

      Испытание на одноосное сжатие с использованием линейной комбинации напряжения и деформации в качестве управляющей переменной

      Int. Дж. Рок Мех. Мин. науч. Геомеханика.

      (1985)

    • В. Р. Ваверсик и др.

      Исследование разрушения хрупких горных пород в лабораторных экспериментах на сжатие

      Междунар. Дж. Рок Мех. Мин. науч. Геомеханика.

      (1970)

    • X.Q. Чжоу и др.

      Мезомасштабное моделирование и анализ повреждений и фрагментации бетонной плиты при контактной детонации

      Межд.

      Дж. Импакт Инж.

      (2009)

    • П. Грассл и др.

      Деформационно-пластическая модель разрушения бетона

      Внутр. J. Структура твердых тел.

      (2006)

  • Д. Чансио и др.

    Экспериментальные исследования прочности на сжатие образцов утрамбованного грунта с сердечником и формованных цементно-стабилизированных грунтов

    Constr. Строить. Матер.

    (2012)

  • А.Л. Хан и др.

    Влияние одиночных включений на зарождение, распространение трещин и прочность на сжатие раствора

    Procedia Eng.

    (2014)

  • Т. Акчаоглу и др.

    Влияние размера крупного заполнителя и качества матрицы на ITZ и разрушение бетона при одноосном сжатии

    Cem. Конкр. Композиции

    (2004)

  • О. Буюкозтюрк и др.

    Распространение трещин в бетонных композитах под влиянием параметров разрушения поверхности раздела

    Int.

    J. Структура твердых тел.

    (1998)

  • П. Грассл и др.

    Мезомасштабный подход к моделированию зоны процесса разрушения бетона при одноосном растяжении

    Междунар. J. Структура твердых тел.

    (2010)

  • С. Ван и др.

    Стойкость высокоэффективных фиброцементных композитов к ударам высокоскоростных снарядов

    Межд. Дж. Импакт Инж.

    (2016)

  • М.Х. Чжан и др.

    Стойкость высокопрочного бетона к ударам снарядов

    Межд. Дж. Импакт Инж.

    (2005)

  • С. Хасан и др.

    Трехфазный подход на основе элементарной ячейки для определения механических характеристик квазихрупких цементных композитов

    Конечный элемент. Анализ Des.

    (2015)

  • Г. Джаччо и др.

    Механизм разрушения бетона: комбинированное воздействие крупных заполнителей и уровня прочности

    Доп.

    Цем. На основе Матер.

    (1998)

  • К.-Р. Ву и др.

    Влияние типа крупного заполнителя на механические свойства высокопрочного бетона

    Сем. Конкр. Рез.

    (2001)

  • А. Кылыч и др.

    Влияние типа заполнителя на прочность и сопротивление истиранию высокопрочного бетона

    Цем. Конкр. Композиции

    (2008)

  • М. Ханзади и др.

    Механические свойства высокопрочного бетона, содержащего медный шлак в качестве крупного заполнителя

    Constr. Строить. Матер.

    (2009 г.)

  • шт. Aitcin

    Бетон с высокими эксплуатационными характеристиками

    (2004)

  • R.L. Carrasquillo и др.

    Микротрещины и поведение высокопрочного бетона при кратковременном нагружении

    ACI Mater. J.

    (1981)

  • G. Giaccio и др.

    Высокопрочные бетоны с добавлением различных крупных заполнителей

    ACI Mater.

    Дж.

    (1992)

    • Применение наноматериалов в гражданском строительстве

      2022, Materials Today: Proceedings

      Несколько исследований продемонстрировали потенциал нанотехнологий и родственных наноматериалов в общих инженерных дисциплинах, включая широкий круг тем, таких как геотехническая инженерия, проектирование конструкций, строительные материалы. как армирование и смежные области. Это исследование направлено на то, чтобы предоставить обзор приложений нанотехнологий в гражданском строительстве в целом, с особым акцентом на бетонные конструкции, а также продемонстрировать использование наноматериалов в различных приложениях. Когда дело доходит до наноразмерных подходов, во многих вариантах используются наночастицы, которые оказались полезными в строительных приложениях. Доступны строительные материалы с техническими характеристиками, такими как стойкость к повышенным температурам и влагостойкость, а также легкие бетонные конструкции, достаточно прочные, чтобы выдерживать различные ситуации. Использование наноматериалов в строительной отрасли широко исследуется с различными инновационными приложениями. Это исследование посвящено наноматериалам и их применению в строительстве, нанотехнологиям в бетоне, интеллектуальным бетонным материалам и бетону с самосознанием, наночастицам углеродного происхождения, использованию наноматериалов для повышения прочности, долговечности и параметров устойчивости композитного бетона, применению нанотехнологических решений для деградации. в бетоне и возможные экологические преимущества нанотехнологий и их использования. Это исследование также показало, что добавление определенных наночастиц к жизненно важным материалам, таким как цемент, улучшит их основные свойства, такие как высокая производительность, долговечность и другие характеристики.

    • Влияние бокситового заполнителя в цементных композитах на механические свойства и стойкость к ударам высокоскоростных снарядов

      2021, Цементные и бетонные композиты

      свойства и устойчивость к ударам высокоскоростных снарядов цементных композитов с 28-дневной прочностью на сжатие от 34,2 до 197,2 МПа по сравнению с кремнистым песком и крупным заполнителем гранита. Исследуемые механические свойства включают прочность на сжатие, модуль упругости, поведение при сжатии напряжение-деформация, прочность на разрыв при раскалывании и эффективный индекс твердости. Сопротивление удару оценивали с использованием снарядов с коническим наконечником диаметром 8,0 мм и массой 7,8 г при скорости приблизительно 400 м/с. Результаты показывают, что бокситовый песок и крупный заполнитель улучшают механические свойства и ударопрочность цементных композитов по сравнению с кремнистым песком и крупным заполнителем из гранита. Бетон, содержащий как бокситовый песок, так и крупный заполнитель, обладает прочностью на сжатие около 200 МПа и модулем упругости около 105 ГПа через 28 дней в условиях отверждения при комнатной температуре, а также лучшей ударопрочностью, чем образец гранитной породы. Это исследование даст представление о разработке передовых цементных композитов с превосходными механическими свойствами и ударопрочностью для защитных конструкций.

    • Механические и микроструктурные характеристики геополимерной пасты, раствора и бетона, содержащие местные цеолит и шлак, активированные карбонатом натрия

      2020, Journal of Building Engineering

      содержащих активированный цеолит и молотый гранулированный доменный шлак (ГГШК), исследовали и сравнивали с портландцементом. Кроме того, были оценены микроструктурные результаты эффективных параметров в геополимерной пасте. Были рассмотрены шестнадцать составов смесей из геополимерной пасты и раствора (содержащего только песок) и бетона (содержащего песок и гравий), а также соответствующие образцы, изготовленные из обычного цемента, с двумя режимами отверждения. Результаты испытаний показали, что прочность на сжатие геополимерного раствора через 7 и 28 дней была на 48 и 58% выше, чем у обычного раствора. Прочность на сжатие геополимерного бетона в возрасте 7 и 28 суток увеличилась на 30 и 25 % по сравнению с обычным цементным бетоном. Средняя 28-дневная прочность на растяжение геополимерного раствора и бетона также увеличилась почти в равной степени по сравнению с образцами, изготовленными из обычного цемента. Кроме того, прочность на изгиб геополимерной пасты, раствора и бетона в возрасте 28 сут увеличилась на 25, 2 и 18 % по сравнению с образцами, изготовленными из обычного цемента. Результаты изображений СЭМ показали, что из-за присутствия большего количества исходных химических материалов в образцах с более высокой прочностью затвердевший геополимерный гель имел плотную, однородную структуру без трещин. Кроме того, результаты РФА показали наличие геля C–S–H в качестве связующего в смесях, фазах кальцита, гидроталькита и гайлюссита. Таким образом, геополимер имеет большой потенциал для использования в качестве основного заменителя цемента в проектах гражданского строительства.

    • Свойства свежего и затвердевшего геополимерного бетона на основе летучей золы/шлака: обзор

      2020, Journal of Cleaner Production

      Геополимеры признаны потенциально жизнеспособной альтернативой обычному портландцементу (OPC) вяжущему для снижения содержания углекислого газа выбросы и достижение эффективной переработки отходов. Среди сырья для геополимеров летучая зола (FA) и измельченный гранулированный доменный шлак (GGBFS) предпочтительно применялись для геополимерного бетона (GPC) из-за их доступности и высокого содержания кремнезема и глинозема. GPC на основе FA/GGBFS предлагает чистую технологию для устойчивого развития. Таким образом, специальный обзор GPC на основе FA/GGBFS, используемого для замены традиционного бетона, стал чрезвычайно важным, поскольку соответствующие результаты исследования GPC на основе FA/GGBFS могут способствовать дальнейшему изучению и применению этого экологичного строительного материала. В настоящем обзоре обсуждаются механизм реакции геополимеров, а также свойства и долговечность свежей и отвержденной ГПХ на основе ФА/ГГБФС. Кроме того, представлены последние данные по GPC на основе FA/GGBFS. ГПК обладает отличными свойствами и широким спектром перспектив применения. Однако существуют препятствия для его широкомасштабного применения в технике и промышленности. Следовательно, ученые и инженеры должны провести дальнейшие исследования, чтобы предоставить полный набор теоретических и инженерных приложений системы GPC на основе FA/GGBFS.

    • Роль морфологии частиц в поведении бетона при разрушении: мезомасштабный подход к моделированию

      2020, Исследование цемента и бетона

      Бетон является наиболее часто используемым вяжущим материалом и обычно считается трехфазным композитом с растворной матрицей. , агрегаты и межфазные переходные зоны, все из которых могут разрушаться и даже фрагментироваться. В этой статье комбинированный метод конечных и дискретных элементов (FDEM), проверенный с помощью рентгеновской микрокомпьютерной томографии на месте и дифракционного эксперимента, применяется для устранения этого пробела в поведении разрушения бетона в мезомасштабе. С этой целью разрабатываются алгоритмы для частиц реалистичной формы, упаковки и создания высококачественной сетки МКЭ на основе тесселяции Вороного и сферических гармоник. Используя всестороннее моделирование виртуально созданных образцов бетона мезомасштаба, было обнаружено, что грубые частицы в бетоне могут увеличить его несущую способность за счет расширения путей разрушения внутри заполнителя. Результаты показывают, что иерархическая морфология заполнителя, выраженная фрактальной размерностью, более непосредственно определяет прочность на сжатие. Среди доступных обычных индексов формы выпуклость является наиболее эффективным параметром для корреляции глобального напряжения разрушения бетона.

    • Критические параметры глубины проникновения в материалы на цементной основе, подвергнутые удару недеформируемым снарядом малого калибра

      2020, International Journal of Impact Engineering

      Как обсуждалось в разделе 3.1.2, при воздействии недеформируемого снаряда удара, глубина проникновения в материалы на цементной основе сильно зависит от составляющих их компонентов (например, как заполнителя, так и матрицы), о чем также сообщается в нашей более ранней работе [18] с использованием диаметра 28 мм, 249g массовые снаряды, поражающие материалы на основе цемента с максимальным размером заполнителя 10 мм или 20 мм (такие же, как в этом исследовании). Однако прочность на сжатие материалов на основе цемента определяется самым слабым звеном, т.е. ITZ между крупным заполнителем и растворной матрицей для NSC или крупным заполнителем для HSC [19,39]. Сама по себе прочность на сжатие не может адекватно учитывать вклад как заполнителя, так и матрицы.

      Было признано, что прочность на сжатие сама по себе не может точно описать глубину проникновения в материалы на основе цемента, подвергающиеся удару недеформируемого снаряда с высокой скоростью. В этой статье представлено углубленное исследование с целью определения критических эффективных свойств глубины проникновения в материалы на основе цемента в широком диапазоне составов и свойств материалов для защиты от ударов недеформируемых снарядов малого калибра. При исследовании учитывались прочность на сжатие, модуль упругости, эффективный показатель твердости, плотность, прочность на разрыв при расщеплении и вязкость при изгибе. Исследуемые материалы на основе цемента включают цементные пасты, строительные растворы, бетоны, бетоны со сверхвысокими характеристиками (UHPC) и искусственные цементные композиты (ECC) с прочностью на сжатие через 28 дней от 34,2 до 220,2 МПа и модулями упругости от 17,1 до 80,4 ГПа. Сопротивление проникновению оценивали с использованием 300 × 170 × 150 мм 3 образцы, подвергнутые удару коническими снарядами диаметром 8,0 мм и массой около 7,8 г со скоростью около 400,0 м/с. В диапазоне рассматриваемых эффективных свойств эффективный индекс твердости и модуль упругости оказывают наибольшее влияние на глубину проникновения, поскольку эти два параметра характеризуют общий вклад составляющих компонентов (например, заполнителя и матрицы). Также установлено, что UHPC не обладают лучшей ударопрочностью с точки зрения глубины проникновения по сравнению с высокоэффективными бетонами (HPC) с крупным заполнителем.

    Просмотреть все цитирующие статьи в Scopus
    • Исследовательская статья

      Влияние скорости нагрузки и отношения выемки к глубине зубчатых балок на характеристики изгиба сверхпрочного бетона

      Цементные и бетонные композиты, том 83, 2017, стр. 349-359

      В этом документе рассматривается влияние скорости нагружения и отношения надреза к глубине на изгибные свойства образцов сверхвысокопрочного бетона (UHPC) с надрезом, чтобы можно было использовать стандартные лабораторные испытания. данные для прогнозирования свойств изгиба конструкций UHPC, которые имеют разные размеры и подвергаются воздействию различных скоростей нагрузки. Балки с надрезом UHPC были испытаны на трехточечный изгиб для изучения влияния трех соотношений надреза к глубине 1/6, 1/3 и 1/2 при пяти коэффициентах нагрузки: 0,05, 0,50, 1,25, 2,50 и 5,00. мм/мин при изгибе. Результаты испытаний показывают, что скорость нагрузки и отношение выемки к глубине оказывают существенное влияние на изгибные свойства балок UHPC с надрезом. Показано, что прочность на изгиб увеличивается с увеличением скорости нагрузки и отношения надреза к глубине. Энергия разрушения увеличивается с увеличением скорости нагружения, но уменьшается с увеличением отношения выемки к глубине. Изменения свойств при изгибе в зависимости от скорости нагружения также зависят от отношения выемки к глубине. Регрессионный анализ для корреляции свойств изгиба, связанных со скоростью нагрузки и отношением выемки к глубине, был проведен для получения параметров конструкций UHPC.

    • Исследовательская статья

      Влияние состава смеси на прочность свежего самоуплотняющегося бетона

      Цементные и бетонные композиты, том 82, 2017 г., стр. 190-201 Преимущества по сравнению с вибробетоном. Недостатком является более низкая устойчивость свежего SCC. SCC более чувствителен к небольшим изменениям в составе смеси, свойствах материалов и применяемых методах производства. В экспериментальной программе изучалось влияние важных параметров состава смеси на устойчивость SCC. Во-первых, было исследовано влияние объема пасты и объемного соотношения воды и порошка. В зависимости от механизмов, обеспечивающих стабильность в смеси, наблюдались разные уровни воздействия. Когда предел текучести является основным фактором, обеспечивающим стабильность смеси, изменение содержания воды будет в основном влиять на предел текучести, что делает стабильность предела текучести наиболее важным фактором, определяющим прочность смеси, и может быть улучшена за счет снижения объем пасты. Аналогично, чувствительность пластической вязкости определяет устойчивость смесей, в которых пластическая вязкость в основном обеспечивает стабильность. Прочность такой смеси можно повысить, увеличив объемное отношение воды к порошку. Влияние двух типов модификаторов вязкости (VMA) на устойчивость свежего SCC исследовали на втором этапе. Два используемых VMA (диутановая камедь и аттапульгитовая глина) были особенно эффективны в смесях SCC, имеющих высокий предел текучести и низкую пластическую вязкость. В смесях с низким пределом текучести и высокой пластической вязкостью включение ВМА в состав смеси приводило к снижению прочности.

    • Научная статья

      Микропоромеханическое исследование анизотропии ASR под нагрузкой

      Исследование цемента и бетона, том 63, 2014 г., стр. 143-157

      В этой статье мы вводим новую микромеханическую модель реакции щелочь–кремнезем. . Наша идея состояла в том, чтобы построить модель со следующими характеристиками. Во-первых, модель должна быть достаточно простой, чтобы ее можно было использовать для расчета повреждений при нагрузке и химическом воздействии на уровне каждого элемента кода конструкции. Во-вторых, его параметры должны быть легко идентифицируемы в доступных лабораторных экспериментах по реакции щелочь-кремнезем. Мы решили смоделировать поведение бетона, содержащего заполнители, таким образом, чтобы большая часть повреждений происходила в цементном тесте. Используя микромеханику и энергетический критерий, модель остается аналитической, за исключением минимизации энергии. Параметры были определены в трехосных экспериментах Мултона, и были получены хорошие результаты для сжимающих нагрузок до 10 МПа.

    • Исследовательская статья

      Совместное использование порошка стеклобоя и стеклобоя в строительном растворе

      Цементно-бетонные композиты, том 82, 2017 г., стр. 34-44 В предыдущих работах была доказана возможность использования мелких заполнителей в строительном растворе на основе цемента. В данной статье сообщается о дальнейшем исследовании влияния использования порошка отработанного стекла (WGP) в качестве дополнительного вяжущего материала на свойства архитектурных цементных растворов на основе стекла. Экспериментальные результаты показали хорошую линейную зависимость между размером частиц WGP и значениями текучести свежего строительного раствора, показывая, что размер частиц WGP играет важную роль в контроле удобоукладываемости. Для гидратации белого цемента включение WGP не только повлияло на второй экзотермический пик гидратации, но и изменило третий пик. В частности, результат показал, что использование более тонкого WGP имело преимущество в увеличении прочности на изгиб цементного раствора по сравнению с соответствующей прочностью на сжатие, что было связано с морфологическим и пуццолановым эффектом WGP. Кроме того, очень мелкие WGP могут выступать в качестве микроволокон и микрозаполнителей при заполнении микроструктуры строительного раствора. В 9Через 0 дней отверждения раствор, приготовленный с более мелким WGP, продемонстрировал отчетливое улучшение прочности благодаря улучшенной межфазной переходной зоне и уменьшению размера пор.

    • Исследовательская статья

      Показатели долговечности цементного раствора с добавками УНТ и нанокремнезема

      Строительство и строительные материалы, том 159, 2018 г. , стр. 463-472

      В последние годы разработка и использование наноматериалов приобретает все большее значение в в строительстве благодаря развитию науки и техники. В настоящем исследовании нанокремнезем (NS) был синтезирован из золы рисовой шелухи и охарактеризован с использованием методов XRD, анализа размера частиц и SEM. 1% NS по массе использовался в цементном растворе вместе с углеродными нанотрубками (0,01–0,07%) в качестве материалов для замены цемента, а каменная пыль (RD) использовалась в качестве замены речного песка. Были составлены пять различных комбинаций смесей. Для улучшения удобоукладываемости смеси использовали водоредуцирующую добавку на основе поликарбоксилата. Все комбинации полученных смесей были подвергнуты испытаниям на сжатие, растяжение при разделении и испытания на долговечность, такие как испытание на сорбцию, водопоглощение и проникновение хлоридов. Потенциодинамическое поляризационное исследование было проведено для понимания коррозионных характеристик композитного цементного раствора. Для гидратированных продуктов композитного цементного раствора были проведены исследования РЭМ и РСА. Результаты показали, что НС и УНТ повысили прочность на сжатие на 12–76 % и улучшили свойства коррозионной стойкости по сравнению с контролем.

    • Научная статья

      Особенности деформационного поведения щелочеактивированного зольного бетона при повышенных температурах

      Исследование цемента и бетона, том 60, 2014 г., стр. 24-29 возобновился интерес к технологии щелочеактивированного бетона, также известного как геополимерный бетон (GPC). Тем не менее, для того, чтобы GPC занял свою собственную нишу на строительном рынке, он должен демонстрировать такие же или лучшие свойства при повышенных температурах, чем бетон на обычном портландцементе (OPC). В настоящее время имеется достаточно доказательств того, что GPC обладает лучшей огнестойкостью; однако не все аспекты его поведения при высоких температурах исследованы. Таким образом, целью данного исследования является изучение его деформационного поведения, в частности наличия или отсутствия переходной ползучести, которой OPC, как известно, подвергается при первом нагреве при воздействии сжимающих напряжений. Было обнаружено, что ГПК испытывает не только переходную ползучесть, но и демонстрирует как расширяющиеся, так и сжимающиеся объемные изменения при нагреве. Также было обнаружено, что ГПХ сохраняет свою структурную целостность при температуре 1000 °С.

    Просмотр полного текста

    © 2017 Elsevier Ltd. Все права защищены.

    5 Методы оценки прочности бетона на месте

    Оценка прочности бетона на месте является основной проблемой при оценке состояния существующей инфраструктуры или контроле качества нового строительства. Владельцы, менеджеры по техническому обслуживанию таких существующих бетонных конструкций обычно предпочитают неразрушающие и неинтрузивные методы, чтобы избежать дальнейшего повреждения уже испытывающей трудности конструкции. В строительных проектах переход на неразрушающий контроль означает меньшее вмешательство, сокращение времени простоя и экономию денег. Однако все стороны согласны с тем, что прочность бетона является критическим параметром. В этой статье мы рассмотрим возможные варианты и практические решения для оценки прочности бетона на месте.

    Оценка прочности бетона на месте

    Прочность бетона (прочность на сжатие) является наиболее важным свойством бетона. Он представляет собой механические характеристики бетона; Прочность на сжатие 28 дней бетонных цилиндров или кубических образцов широко принята в качестве минимальной заданной прочности бетона в большинстве норм проектирования (ACI 318-14, CSA A23.3-14). Прочность бетона также считается ключевым фактором в достижении желаемых Показатели долговечности .

    Оценка прочности бетона является важной задачей:

    • Существующие конструкции : Прочность бетона представляет особый интерес для инженеров, занимающихся оценкой структурного состояния бетонных конструкций. Он используется для оценки механических характеристик и долговечности бетона.
    • Новое строительство: Прочность бетона обычно контролируется в процессе строительства. Инженеры-строители, руководители проектов и аудиторы отдела контроля и обеспечения качества зависят от результатов испытаний на прочность на сжатие. Когда испытания на сжатие бетонных цилиндров дают низкие разрывы, инженерам требуются надежные инструменты для оценки фактической прочности бетона.

     

    Неразрушающий контроль (НК) предлагает интересный подход к оценке прочности бетона на сжатие. Методы неразрушающего контроля обеспечивают доступ к свойствам материалов, оставаясь при этом быстрыми и недорогими (Breysse, 2012). В следующей статье будут кратко рассмотрены некоторые из основных решений для неразрушающего контроля для оценки прочности бетона на месте . В первой части мы представим и обсудим методы неразрушающего контроля для оценки прочности бетона в существующих конструкциях. Во второй части мы представим и рассмотрим методы неразрушающего контроля для оценки прочности бетона в раннем возрасте.

    Часть I. Существующие конструкции

    1- Испытание бетонных стержней на сжатие

    Извлечение образцов бетона ( Подробнее: Проблемы бетонного керна ) и испытание на прочность на сжатие часто считается наиболее экономичным и надежным решением. Фактически, многие нормы и правила считают этот метод единственным утвержденным методом оценки прочности бетона. В этом случае бетонное ядро ​​берется из существующей конструкции.

    Стержень нуждается в резке (распиловке) и подготовке поверхности. Затем сердцевину испытывают на прочность при сжатии. Однако реальность далека от этого. Есть определенные вопросы, на которые необходимо ответить: Где брать бетонные стержни? Как правильно обращаться с сердечниками (поддержание влажности, безопасная мобилизация)? Сколько ядер даст достоверную информацию?

    Pros
    •   Это самый надежный метод оценки прочности на сжатие. Метод относительно быстрый.
    Минусы
    •   Это разрушительно. Это не только повреждает целостность бетона, но и может повредить арматурные стержни в железобетонных конструкциях. Чтобы избежать этой проблемы, необходимы инструменты для обнаружения арматуры, такие как георадар – георадар .
    •   Выбор мест проведения испытаний может быть затруднен. Выбор наилучшего расположения ядер относительно субъективен.
    •   Необходимо исправить расположение ядер.
    •   Пробивка керна не подходит для владельцев важных сооружений, особенно когда есть опасения, что они могут быть повреждены еще больше.

    2- Испытание на отрыв

    Концепция испытания на отрыв заключается в том, что сила растяжения, необходимая для отрыва металлического диска вместе со слоем бетона от поверхности, к которой он прикреплен, связана с прочность бетона на сжатие. Испытание на растяжение обычно используется для ранней диагностики проблем с прочностью. Однако его можно использовать для оценки прочности бетона в существующих конструкциях. Испытание на отрыв включает в себя прикрепление небольшого элемента оборудования к внешнему болту, гайке, винту или креплению. Затем его вытягивают до заданного уровня стрессовой нагрузки, чтобы определить, насколько прочным и надежным является крепление.

    Плюсы
    • Относительно прост в использовании
    • Если связь с прочностью установлена, метод может обеспечить надежные результаты испытаний.
    Минусы
    • Испытание на отрыв часто включает дробление и повреждение бетона

    3- Молоток для определения прочности бетона

    Число отскока затвердевшего бетона (см. ASTM C805 ) можно использовать для оценки:

  • для обозначения различий в качестве бетона по всей конструкции и
  • .
  • для оценки прочности на месте, если установлена ​​корреляция ( Подробнее )
  •  

    Молот с отскоком работает по принципу отскока и заключается в измерении отскока массы молота с пружинным приводом после удара о бетон. Новые версии теста были коммерциализированы и используются, чтобы помочь инженерам и инспекторам с более широким диапазоном свойств материалов.

    Благодаря своей простоте и низкой стоимости молот отскока
    является наиболее широко используемым средством неразрушающего контроля бетона. Он часто используется, хотя и по ошибке, как инструмент для оценки прочности бетона. Malhotra (2004) утверждает, что «существует небольшая очевидная теоретическая связь между прочностью бетона и числом отскока молотка. Однако в определенных пределах были установлены эмпирические корреляции между прочностными свойствами и числом отскока. ACI 228.1R описывает стандартную процедуру калибровки результатов испытаний для каждого конкретного проекта и использования корреляции для конкретного проекта для оценки прочности. Это сведет к минимуму количество навязчивых тестов.

    Pros
    • Прост в использовании для большинства полевых работ.
    • Тест можно использовать для изучения однородности бетона
    Минусы
    • Состояние поверхности, наличие арматуры, наличие подповерхностных пустот могут повлиять на результаты испытаний

     

    4- Скорость импульса ультразвука

    Скорость импульса ультразвука (UPV) является эффективным методом контроля качества бетонных материалов и обнаружения повреждений в элементах конструкций.

    Методы УПВ традиционно использовались для контроля качества материалов, в основном однородных материалов, таких как металлы и сварные соединения. Благодаря недавнему прогрессу в технологии датчиков этот тест получил широкое распространение при тестировании бетонных материалов. Процедура испытаний стандартизирована как « Стандартный метод испытаний скорости импульса через бетон» (ASTM C 597, 2016) .

    Концепция технологии заключается в измерении времени прохождения акустических волн в среде и сопоставлении их с упругими свойствами и плотностью материала. Время прохождения ультразвуковых волн отражает внутреннее состояние испытательной зоны. Некоторые исследователи пытались установить связь между силой и скоростью волны.

    Профессионалы
    • УПВ можно использовать для обнаружения других подповерхностных дефектов
    Минусы
    • На метод влияет наличие арматуры, пустот и трещин.
    • Недостаточно результатов для оценки надежности метода в полевых условиях.

    5- Комбинированные методы неразрушающего контроля

    Как уже упоминалось выше, метод рикошетного молота и скорость ультразвукового импульса являются наиболее широко используемыми методами неразрушающего контроля для оценки прочности бетона в существующих конструкциях ( Malhotra, 2004)  

    Комбинированные методы включают комбинацию методов неразрушающего контроля для прогнозирования прочности бетона на месте. Несколько исследователей изучали комбинацию УПВ и молотка отскока. Breysse, 2012 провели всесторонний обзор литературы по комбинированным методам.

    Повышение точности прогноза прочности по данным достигается использованием поправочных коэффициентов, учитывающих влияние типа цемента, содержания цемента, петрологического типа заполнителя, фракции мелкого заполнителя и максимальной крупности заполнителя. Точность сочетания скорости отскока молотка и скорости ультразвукового импульса повышает точность оценки прочности бетона на сжатие (Hannachi and Guetteche, 2012).

    Очень важно учитывать, что точность каждого отношения зависит от калибровки и корреляции, сделанной с разрушающими испытаниями (образцы керна). Хотя комбинированные методы по-прежнему полагаются на интрузивные тесты для получения точного результата, они обладают огромным потенциалом для сокращения количества деструктивных тестов на рабочем месте.

    Часть 2 – Новое строительство

    1 – Метод зрелости

    Метод зрелости – это метод учета комбинированного воздействия времени и температуры на набор прочности бетона». ( Карино и Лью, 2001 ). Метод зрелости обеспечивает простой подход к оценке прочности материалов на основе цемента в режиме реального времени, то есть во время строительства. Процедура испытаний стандартизирована в ASTM C1074 – 19

    Метод зрелости использует историю изменения температуры в бетонных элементах. Термопары (проводные или беспроводные) встраиваются в бетон, а изменение температуры бетона в процессе отверждения отслеживается в режиме реального времени.

    Индекс зрелости используется для сопоставления результатов испытаний на зрелость с прочностью на сжатие, полученной на образцах цилиндров, отвержденных в лабораторных условиях. Соотношение может быть использовано для контроля набора прочности свежего бетона и бетона раннего возраста.

    Отверждение — Основное

    Отверждение — Основное Застывающий бетон нормальный, Жаркая и холодная погода

    Введение Портландцемент
    состоит из нескольких сложных химических соединений (см. состав цемента). в подготовка бетона, цемент действует как клей, который связывает вместе заполнители для получения конечного литого продукта. Бетон достигает его прочность благодаря ряду химических реакций, известных как гидратация, которые инициируются добавлением воды в смесь. Скорость реакции влияют на свойства затвердевшего бетона, такие как прочность, проницаемость, долговечность, стойкость к истиранию и сопротивление к замораживанию и оттаиванию. Пока вода присутствует, гидратация будет продолжаться много лет. Окончательная прочность бетона, сформированного в процесс будет зависеть от компонентов в исходной смеси, и среды, в которой протекают реакции.

    Отверждение и его значение
    Отверждение – это процесс поддержания удовлетворительного содержания влаги и температуры в свежезалитом бетоне за определенный период времени сразу после размещения. Этот процесс служит двум основным целям:

      • Предотвращает или восполняет потерю влаги бетоном;
      • Он поддерживает благоприятную температуру для гидратации в течение определенного времени. период.

      Наиболее ответственный момент для набора прочности бетона следующее размещение. В полевых условиях жара и ветер могут высушить влаги из уложенной смеси. На прилагаемом рисунке показано, как бетон Прочность зависит от условий отверждения. Бетон, которому дают высохнуть на воздухе наберет только 50% прочности бетона непрерывного влажного отверждения.

      Недостаток воды также вызывает усадку бетона, что приводит к растяжению. напряжения внутри бетона. В результате на поверхности могут появиться трещины. особенно если напряжения развиваются до того, как бетон достигает предел прочности.

      Гидратация – это экзотермический химический процесс, повышающий температура повысит скорость гидратации и, следовательно, прочность развития, а его понижение будет иметь обратный эффект. Слишком много высокая температура снижает конечную прочность бетона. Выбор подходящего отверждения процесс помогает в контроле температуры во время гидратации

      Методы отверждения
      Бетон можно поддерживать влажным и часто при благоприятной температуре с помощью любым из трех способов:

      • Сохранение наличия перемешивания водой в период раннего закаливания. Используемые методы включают обдумывание или погружением, распылением (или распылением) и мокрыми покрытиями. Эти методы будут также охлаждайте бетон по мере испарения воды.
      • Предотвращение потерь воды затворения из поверхность путем герметизации. Этого можно добиться с помощью непроницаемой бумаги, пластика. листовым прокатом, нанесением мембранообразующих составов или оставлением форм на месте.
      • Ускорение набора силы путем подвода тепла и дополнительной влаги к бетону. Это может быть осуществляется с использованием острого пара (отверждение паром), изолирующих одеял или покрытий, и различные методы нагрева, включая катушки и формы.
      Выбор метода или комбинации методов будет зависеть от того, какой из Доступны вышеупомянутые отвердители, размер и форма бетона членов, на месте против производства растений, экономики и эстетики.

      Отверждение при различных погодных условиях
      При нормальной погоде ключевыми проблемами при отверждении будет техническое обслуживание. влажной среды вокруг бетона. Колебания температуры не является серьезной проблемой при условии, что температура бетона поддерживается выше 5 градусов Цельсия. Таким образом, отверждение может быть достигнуто либо за счет поддержания смешивание воды с бетоном во время раннего твердения или для предотвращения влаги потери с поверхности при герметизации. Окончательный выбор конкретного Метод, который следует использовать, будет учитывать такие факторы, как экономичность, эстетика, форма члена и т.д.

      В условиях жаркой погоды высокие температуры могут привести к при чрезмерной потере влаги. Поддержание воды затворения в бетоне главная забота. Непрерывное влажное отверждение следует проводить для всего период заживления. Если это невозможно, бетонные поверхности должны быть защищены от высыхания любым из ранее упомянутых способов и поверхности оставались влажными. Поверхности должны медленно высыхать после отверждения чтобы уменьшить вероятность растрескивания поверхности.

      Отверждение в холодную погоду будет отличаться, так как в этом случае беспокойство будет заключаться в поддержании адекватной и благоприятной температуры для увлажнения. Для массивных элементов тепло, выделяемое бетоном во время гидратации будет достаточно для обеспечения удовлетворительной температуры отверждения. Для немассивных элементов хорошей альтернативой является отверждение паром, которое обеспечивает и влаги, и тепла. В любом случае минимальная благоприятная температура в диапазон 10 — 21º C должен поддерживаться в бетоне для минимальный требуемый период отверждения (см. ниже). Там, где влажное отверждение не проводится, очень низких температур можно избежать путем соответствующей изоляции элемента.

      Период отверждения и температура
      Период отверждения зависит от типа используемого цемента, пропорций смеси, требуемая прочность, размер и форма элемента, окружающая погода, воздействие в будущем Условия и способ лечения. Поскольку все желаемые свойства улучшаются при отверждении период должен быть настолько продолжительным, насколько это возможно. Для большинства бетонов конструкций, период отверждения при температуре выше 5ºС (40º F) должно быть не менее 7 дней или до 70% от указанного сжимающего или достигается прочность на изгиб. Срок может быть сокращен до 3 дней, если используется бетон высокой ранней прочности и температура выше 10º С (50º по Фаренгейту).

      Каталожные номера:
      Сидни Миндесс и Дж. Фрэнсис Янг (1981): Бетон, Прентис-Холл, Inc., Englewood Cliffs, NJ, стр. 671. .

      Стив Косматка и Уильям Панарезе (1988): Дизайн и управление Бетонные смеси, Portland Cement Association, Скоки, Иллинойс, стр. 205. .

      Майкл Мамлук и Джон Заневски (1999): Материалы для гражданского и Инженеры-строители, Addison Wesley Longman, Inc.,



      Информация составлена: Чарльз Балина
      Департамент гражданского и экологического строительства
      Университет штата Пенсильвания
      University Park, PA 16802

      Введение в методы определения зрелости бетона температурно-временная история монолитного бетона.

      Создав калибровочную кривую для конкретного состава смеси, можно преобразовать измеренный индекс зрелости в предполагаемую прочность бетона на месте в режиме реального времени. Эта практика по существу заменяет испытательные образцы, отвержденные в полевых условиях, более удобным и, как правило, более точным методом определения прочности бетона. ASTM C1074 обычно используется в качестве стандартной практики.

      Поскольку прочность бетона можно непрерывно оценивать с помощью метода зрелости, метод зрелости особенно полезен при оценке прочности бетона на месте перед выполнением критических операций, таких как:

      • Снятие опалубки
      • Снятие переопалубки
      • Последующее натяжение
      • Прекращение защиты от холода
      • Открытие проезжей части для движения транспорта следующим образом:

        1. Образцы для литья (в лаборатории или на рабочем месте):  Отлить набор образцов для испытаний, используя выбранный состав смеси. Обычно используется комплект из 17 цилиндров. 2 для датчиков + 15 для разрушающего контроля.​
        2. Образцы для отверждения (в лаборатории) : стандартное отверждение образцов для испытаний для определения потенциальной прочности конструкции смеси.
        3. Испытание (в лаборатории) : Периодически (например, 1, 3, 7, 14 и 28 дней) разбивайте испытательные образцы и усредняйте в наборах по 3, и записывайте соответствующие показания зрелости в то время, когда образцы разрушаются. проверено.
        4. Создание калибровочной кривой (в лаборатории) : Создание графика прочности (например, PSI) в зависимости от зрелости (например, C-Hrs). Это калибровочная кривая, или соотношение крепости и зрелости, для состава смеси.
        5. Разместите датчики (на рабочей площадке) : Разместите датчики в монолитном бетоне в критических местах. Эти места обычно выбираются как места, где бетон является самым слабым (например, самым холодным или уложенным последним), и местами, где прочность является наиболее важной.
        6. Заливка (на строительной площадке) : Залить бетонную смесь и изготовить набор контрольных образцов, которые должны пройти стандартное отверждение, чтобы проверить консистенцию бетона. Поместите датчик зрелости в один из образцов и используйте его для отслеживания зрелости самих тестовых образцов. Они должны использоваться на шаге проверки ниже.
        7. Измерение зрелости (на строительной площадке) : Разрешить датчикам накапливать данные о времени и температуре и сообщать соответствующие показания зрелости.
        8. Преобразование в прочность (на строительной площадке) : Используйте калибровочную кривую для преобразования показаний зрелости в расчетную прочность монолитного бетона. Повторяйте шаги 7 и 8 в любое время, когда требуется оценка прочности.
        9. Подтвердить (в лаборатории) : Как только метод зрелости покажет, что целевая прочность была достигнута при размещении, разбейте набор стандартных отвержденных испытательных образцов и убедитесь, что прочность испытательных образцов соответствует калибровочной кривой. Это гарантирует, что монолитный бетон также представлен на калибровочной кривой. Обратите внимание, что зрелость размещения должна отличаться от зрелости испытуемых образцов из-за разницы температурных режимов. Важно, чтобы интервалы валидации соответствовали калибровочной кривой, чтобы гарантировать постоянное соответствие потенциальной прочности калибровочной кривой от партии к партии и во времени.​

        ​Обратите внимание, что не существует совершенного метода определения фактической прочности бетона на месте, включая (и, возможно, особенно) испытательные образцы, отвержденные в полевых условиях. Каждый метод оценки силы имеет свой собственный набор ограничений и компромиссов. Ниже приведены некоторые преимущества и ограничения метода созревания бетона:

        Ограничения методов созревания бетона

        • Влажность бетона на месте необходимо поддерживать для обеспечения надлежащей гидратации цемента.
        •  Смягчение: защита от потери влаги  всегда  важна для обеспечения высококачественной укладки бетона.
        • Метод зрелости не учитывает все эффекты ранней температуры бетона на долговременную прочность.
        •  Смягчение: методы оценки зрелости обычно используются для определения прочности бетона на раннем этапе старения.0022
        •  Смягчение: показатели критической прочности должны быть «подкреплены» вторичным методом испытаний, чтобы убедиться, что потенциальная прочность уложенного бетона соответствует калибровке. Этот процесс часто называют этапом «проверки», который следует проводить перед выполнением критических операций.


        ​Преимущества методов определения зрелости бетона

        • Прочность бетона можно оценивать непрерывно, не разрушая и не заканчивая образцы для испытаний.
        • Зрелость обычно обеспечивает более точную оценку прочности бетона, чем испытательные образцы, отвержденные в полевых условиях, поскольку она учитывает фактическую температурную историю монолитного бетона
          • Бетонные работы часто можно ускорить, имея точные показания прочности бетона на месте которые часто намного выше, чем прочность сопутствующих испытательных образцов в раннем возрасте из-за более высоких температур на месте.
          • Безопасность критических операций может быть повышена, особенно в холодную погоду, когда набор прочности замедляется из-за низких температур укладки бетона, что часто приводит к более низкой прочности укладки по сравнению с сопутствующими испытательными образцами.
        • Оценки прочности могут быть экстраполированы для оценки того, когда в будущем будет достигнута предписанная прочность.
        • Графики температурной истории часто могут выявить конкретные проблемы с качеством на ранней стадии путем выявления различий в профилях температуры в раннем возрасте.
        • Минимальные и максимальные значения температуры, а также различия могут быть одновременно определены путем стратегического размещения регистраторов данных зрелости.

        РЕСУРСЫ

        CIP 39 – МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА ПО СОВЕРШЕННОСТИ

        ASTM C1074 – Стандартная практика оценки прочности бетона по методу зрелости

        < Вернуться к оглавлению

        Прочность дорожного покрытия на сжатие

        Прочность дорожного покрытия на сжатие обычно указывается в спецификациях бетонных дорог и покрытий. Это, однако, немного странно, поскольку прочность на сжатие не является критическим параметром для характеристик дорожного покрытия, прочность на изгиб гораздо важнее с точки зрения конструкции. Другие параметры, такие как проницаемость, также гораздо более важны для долговечности дорожного покрытия, чем прочность на сжатие. Так почему же часто указывается прочность на сжатие?

        Основная причина, по которой указана прочность на сжатие, хотя она сама по себе не является критической, заключается в том, что испытания куба бетона, определяющие прочность на сжатие, просты, точны и хорошо понятны. Испытание на прочность на изгиб является дорогостоящим, сложным и не особенно точным. Хотя прочность на сжатие сама по себе не важна, она коррелирует с прочностью на изгиб, а также дает представление о плотности и проницаемости. По этой причине прочность на сжатие по-прежнему указывается и измеряется в бетонных покрытиях.

        Инструмент преобразования прочности на сжатие в прочность на изгиб

        Электронная таблица прочности бетона на изгиб CivilWeb включает полезный инструмент, который можно использовать для преобразования прочности на сжатие в прочность на изгиб с использованием двух опубликованных методов. Этот полезный калькулятор доступен для покупки всего за 5 фунтов стерлингов в нижней части этой страницы. Более подробная информация включена в нашу публикацию о преобразовании прочности на сжатие в прочность на изгиб.

        Расчетная прочность на сжатие бетонных дорожных покрытий

        Важнейшим расчетным параметром для проектирования бетонного покрытия обычно является прочность бетона на изгиб, иногда называемая модулем разрыва. Однако прочность бетона на изгиб является сложным и дорогим параметром для измерения, а тест не очень точен. По этой причине общепринятой практикой является указание требуемой прочности на изгиб, измерение прочности бетона на сжатие, а затем использование калиброванного соотношения между двумя параметрами для проверки соответствия.

        Это дает то преимущество, что прочность на сжатие относительно легко определить, но вносит элемент сомнения относительно правильного соотношения между прочностью на сжатие и прочностью на изгиб, которая немного отличается для каждой бетонной смеси.

        Прочность бетона на сжатие измеряет его способность противостоять силам, пытающимся сжать бетон. Прочность бетона на сжатие сама по себе не важна для характеристик бетонного покрытия, поскольку нагрузки на бетонное покрытие приводят к его изгибу. Хотя этот изгиб создает как сжимающие, так и растягивающие напряжения в дорожном покрытии, бетон намного прочнее на сжатие, чем на растяжение, поэтому дорожное покрытие никогда не выходит из строя из-за недостаточной прочности на сжатие.

        Прочность дорожного покрытия на сжатие никогда не является критическим расчетным параметром. Он используется только как показатель прочности бетона на изгиб. Действительно, прочность бетона на сжатие не является хорошим показателем характеристик бетонных дорожных покрытий или качества бетона, поскольку ни одна из вероятных критических проблем долговечности или качества бетонных покрытий не может быть оценена непосредственно только по прочности на сжатие. Это правда, что клиенты часто зациклены на результатах прочности на сжатие, даже если они сами по себе не критичны. Несмотря на это, часто указывается прочность на сжатие, потому что она используется как простой показатель прочности бетона на изгиб.

        Также часто предъявляются повышенные требования к прочности на сжатие, чтобы улучшить устойчивость бетона к циклам замораживания-оттаивания, антиобледенителям, хлоридам, сульфатам, морской воде и другим химическим веществам, которые могут повредить бетон. В этом случае прочность на сжатие используется как показатель проницаемости. Опять же, это часто считается разумным, поскольку более плотный и менее проницаемый бетон обычно получают за счет увеличения содержания цемента, что также повышает прочность на сжатие. В некоторых стандартах указаны минимальные требования к прочности на сжатие для определенных условий, таких как приведенная ниже таблица, взятая из PCA в США. В Великобритании рекомендуется использовать минимальный класс прочности на сжатие C32/40 для достижения приемлемой долговечности, независимо от требований к прочности конструкции.

        Характеристическая прочность дорожных покрытий на сжатие

        Бетонные дорожные покрытия обычно определяются и рассчитываются с использованием характеристической прочности на сжатие через 28 дней. Это относится к значению прочности, которое превысит 95% образцов после 28 дней отверждения в лабораторных условиях. Обратите внимание, что любые стержни, взятые из дорожного покрытия после 28 дней отверждения на месте, обычно достигают гораздо более низких значений прочности.

        Как объяснялось выше, прочность на сжатие не важна для проектирования дорожного покрытия, но используется в качестве показателя прочности на изгиб. По этой причине используется характерная 28-дневная прочность бетона на сжатие вместе с определенным соотношением между прочностью на сжатие и прочностью на изгиб для данной конкретной бетонной смеси.

        Калькулятор для определения взаимосвязи между средней прочностью на сжатие, измеренной на месте, и заданной нормативной прочностью на сжатие включен в электронную таблицу калькулятора прочности бетона на сжатие CivilWeb. Это можно использовать для анализа результатов испытаний на прочность на сжатие, чтобы увидеть, соответствуют ли они заданной характеристической прочности. Эта таблица стоит всего 5 фунтов стерлингов, и ее можно приобрести внизу этой страницы.

        Стандартные характеристики прочности на сжатие дорожного покрытия

        В Великобритании обычно измеряют прочность бетона на сжатие путем дробления кубического образца размером 150 мм, взятого на месте и отвержденного в лаборатории. В США и большей части Европы более распространено дробление цилиндрического образца. Во избежание путаницы прочность на сжатие указывается с использованием двух чисел: нижнего цилиндрического значения и соответствующего более высокого кубического значения с префиксом C, который обозначает бетон нормальной плотности. Это показано в приведенной ниже таблице, взятой из BS EN 1992. Более подробная информация включена в нашу публикацию об испытаниях бетонных кубов.

        Типичные классы прочности бетона на сжатие, используемые для дорожных покрытий, составляют от 20 Н/мм 2 до 40 Н/мм 2 . Иногда используются более прочные материалы, но это может привести к более высокой усадке и более высоким затратам. Обычно это оправдано только в экстремальных условиях, таких как высокоабразивные операции или когда требуется высокая ударопрочность. В противном случае пагубные последствия более высокой усадки обычно перевешивают любые преимущества более высокой прочности. Также часто наблюдается снижение корреляции между высокой прочностью на сжатие и прочностью на изгиб, что приводит к уменьшению отдачи.

        Факторы, влияющие на прочность дорожных покрытий на сжатие

        Факторы, влияющие на прочность бетона дорожных покрытий, аналогичны факторам, влияющим на любой конструкционный бетон, как описано в нашем сообщении о прочности бетона на сжатие . Особенно важно, чтобы влияние воздухововлечения на снижение прочности учитывалось для бетонных покрытий. Дополнительная информация включена в наш пост о бетоне с воздухововлекающими добавками.

        В то время как требуемая прочность дорожного покрытия на сжатие должна соответствовать требованиям конструкции и долговечности, дополнительная прочность может отрицательно сказаться на характеристиках бетонного покрытия. Это связано с тем, что более прочный бетон имеет тенденцию приводить к большей усадке при высыхании, увеличению скручивания, увеличению раскрытия швов и потере передачи нагрузки, а большее растрескивание может сократить срок службы дорожного покрытия. По этой причине необходимо следить за тем, чтобы ни одно из технических требований, таких как содержание цемента или минимальное водоцементное отношение, не приводило непреднамеренно к укладке сверхпрочного бетона с сопутствующими проблемами.

        Испытание бетона на прочность на сжатие

        Прочность на сжатие дорожных покрытий обычно измеряется так же, как и в любом бетонном проекте. Образцы бетонных кубов берутся во время заливки бетона, а затем отверждаются в лаборатории и измельчаются в определенное время, часто через 7, 14 или 28 дней после заливки. Более подробная информация включена в наш пост о тестировании бетонного куба.

        Альтернативным методом может быть проведение испытаний на прочность бетонных стержней, как описано в BS EN 13877-2. Этот метод учитывает качество изготовления и условия отверждения на месте, поэтому его можно считать более надежной мерой прочности бетона на сжатие на месте. Эти стержни также можно использовать для проверки толщины дорожного покрытия методом, описанным в стандарте BS EN 13863-3.

        Однако этот метод является более дорогим, и стержни должны быть заполнены подходящим высокопрочным безусадочным раствором. Результаты по этим ядрам обычно ниже, чем по кубическим тестам. Даже самое лучшее качество изготовления и отверждение на месте не смогут воспроизвести отвержденные в лаборатории образцы. Прочность на сжатие кернов, взятых на месте, обычно составляет около 70–85 % лабораторных образцов. Этот метод часто используется, когда результаты кубических испытаний падают ниже требуемого значения, чтобы проверить качество бетона на месте в случае ошибки с лабораторными результатами.

        Прочность дорожных покрытий на сжатие – зрелость

        Требования к прочности бетонных дорожных покрытий обычно приводятся для 28-дневной прочности, поскольку это удобное круглое число (в неделях), а бетонные дорожные покрытия часто остаются без движения в течение примерно через месяц после постройки. Однако в целях контроля качества бетон обычно тестируют через 7, а иногда и через 3 дня, чтобы достаточно быстро выявить любые потенциальные проблемы.

        Хотя некоторые методы проектирования и строительные программы могут позволить проектировщику использовать более высокую возрастную прочность для проектирования, следует соблюдать осторожность. Относительно мало исследований было проведено в отношении долгосрочной прочности бетонных дорожных покрытий в эксплуатации, и достигнутая прочность будет зависеть от условий отверждения в конкретном месте. В США значения 20-летней прочности бетона ограничены соотношением 1,20 по сравнению с 28-дневной прочностью в засушливых районах и 1,35 в других районах. Соотношение 1,19часто используется для 90-дневной прочности по сравнению с 28-дневной прочностью, и там, где программа строительства позволяет, эту 90-дневную прочность можно использовать для проектирования.

        Калькулятор прочности бетона CivilWeb через 7 дней можно использовать для оценки прочности бетона на сжатие в любом возрасте на основе любой спецификации.