Зависимость марки бетона от класса: Класс бетона и марка. Класс и марка бетона таблица, соотношение класса бетона и марки соответствие.

Содержание

Какой бетон выбрать. Марка и класс бетона

Содержание статьи

Ведущую позицию среди строительных материалов вот уже много лет подряд удерживает бетон. Такой популярностью он обязан своим уникальным эксплуатационным качествам, в т.ч. высокой прочности, морозостойкости и влагостойкости. Более того, варьирование соотношения составляющих компонентов бетона позволяет получать материал с несколько отличающимися свойствами, что разрешает использовать его практически в любых условиях. Вопрос выбора подходящего бетона остается самым важным и сложным, ведь от этого зависят дальнейшие свойства конструкции.

Не менее сложно выбрать и подходящего производителя бетона. Растущий спрос на этот строительный материал привел к появлению огромного количества предложений, сориентироваться в которых достаточно непросто. Чтобы потенциальный покупатель бетона смог быстро найти оптимальное для себя предложение, была разработана бетонная тендерная система «М350». Она представлена на странице http://m350. ru/price/m350/ и позволяет пользователю быстро ознакомиться со всеми предложениями по продаже бетона М350 и других марок в Московском регионе и выбрать для себя наиболее подходящее, исходя из цены, расположения завода или режима работы производителя. Система позволяет

экономить время и деньги.  

Чтобы уметь выбрать правильную бетонную смесь для конкретных целей, необходимо знать, на какие показатели обращать внимание. Среди самых важных марка и класс бетона, характеристики влаго- и морозостойкости, а также подвижность бетона.

Марка бетона

Самая важная характеристика бетона – это его способность выдерживать нагрузки на сжатие. Этот параметр обозначают буквой М, а стоящий за ней индекс говорит о том, какую нагрузку может выдерживать каждый квадратный сантиметр бетона. Точное значение определяют в лабораторных условиях, испытывая бетон, твердевший в течение 28 дней, а в маркировку записывают округленное значение. Например, бетон, который выдерживает 98 кгс/м2, обозначается как М100, а бетон, выдерживающий 196 кгс/см2, — М200. Проще говоря, цифровой индекс говорит о том количестве килограмм, которое может давить на 1 см

2 бетона, не разрушая его.

На сегодняшний день производятся бетоны от М50 до М1000, но наибольшим спросом стабильно пользуются бетоны марок М100-М500. Разный уровень прочности бетона объясняется отличиями в составе: влияют пропорции используемых компонентов и их качество. В состав бетона входит песок, цемент, щебень или гравий. Песок вместе с щебнем (так называемый скелет) отвечают за несущую способность будущей конструкции, а цемент, соединяясь с водой, отвечает за прочность молекулярных связей. Чем выше доля цемента в составе бетона, тем выше прочность самого бетона.

Играет роль и качество компонентов. Песок может быть как речным, так и карьерным – важно, чтобы он был крупным и с минимальным количеством глинистых примесей. Оптимальный размер щебня – 20-25 мм, он должен быть из крепких пород. Марка цемента также влияет на прочность бетона. Как правило, используется цемент М400 и М500, последнего для приготовления бетона заданной прочности понадобится меньше.

Наименее прочные марки бетона используются при возведении самых легких и менее ответственных конструкций. Фундаменты частных и многоэтажных домов, промышленных зданий создают при использовании более прочных составов (М200 и выше). С ростом прочности повышается и цена состава, поэтому использовать излишне прочные составы ни к чему, как и экономить.

Класс бетона

Класс бетона также говорит о прочности материала, это современная производная от марки бетона. Если при определении марки используется среднее значение прочности материала, то класс прочности предполагает определение прочности с гарантированной обеспеченностью. Это более точное значение, которое выражается с учетом коэффициента вариации 13%. Несмотря на то, что класс более точно определяет характеристики бетона, сегодня большинство специалистов пользуются понятием марки.

Классы определяют буквой B и числом от 3,5 до 60: чем он выше, тем более прочный перед вами состав. Между классами и марками существует прямая связь: например, марке М100 соответствует класс B7,5, марке М200 – B15 и т.д.

Соотношение между классом и марками бетона по прочности

Водонепроницаемость бетона

Под водонепроницаемостью бетона понимают его способность не пропускать воду. Раньше эту характеристику обозначали русской буквой В, теперь используют W, а числовое обозначение рядом с ней может начинаться от 2 и достигать 20, равняясь давлению водяного столба в кгс/см2, при котором цилиндрический образец бетона стандартной высоты не пропускает воду.

Если из бетона возводится фундамент в условиях повышенного уровня грунтовых вод, то имеет смысл выбирать состав с высоким значением водонепроницаемости, в которые добавлены специальные гидрофобные добавки. Кстати, использование такого материала позволит сократить расходы на полноценную гидроизоляцию фундамента.

Самыми высокими показателями водонепроницаемости и водостойкости обладает гидротехнический бетон. Для его производства используют гидрофобный либо пластифицированный портландцемент, песок и щебень более высокого качества, чем для обычных бетонов. Высокие показатели водонепроницаемости достигаются также за счет монтажа с максимальным уплотнением.

Морозостойкость бетона

Морозостойкость бетона обозначится буквой F с числовым значением от 25 до 1000: чем он выше, тем большее количество циклов замораживания и размораживания сможет выдержать бетон, не теряя при этом своих прочностных свойств. Выбор будет зависеть от тех условий, в которых будет эксплуатироваться готовая конструкция, от особенностей климата, количества периодов замораживания и оттаивания в течение холодного периода года.

Для строительства гидротехнических сооружений, аэродромных покрытий и мостовых опор лучше выбирать максимально морозостойкие составы. В частном строительстве для сооружения фундамента подойдет бетон класса F100 или F200. Ориентироваться можно и на плотность: чем ее значение выше, тем более морозостойким будет состав.

Подвижность бетона

Подвижность бетона (П) говорит о степени его текучести

, отчего напрямую зависит удобство работы с составом. Числовой коэффициент выражается в диапазоне от 1 до 5: чем он выше, тем более жидким будет состав. В частном строительстве при обустройстве фундамента используется бетон П2 и П3. Более текучие составы применяются только в тех случаях, когда нужно залить плотно армированную основу, или когда бетон подается с помощью бетононасосов.

С более текучим составом работать, конечно же, удобнее, но в уже готовый бетон нельзя добавлять воду для увеличения подвижности состава. В этом случае марка раствора сразу же понижается, уменьшая итоговую прочность.

Области использования разных марок бетона

Бетон получил повсеместное распространение, используется для создания фундаментов и множества прочих конструкций. В зависимости от цели использования подбирают бетон той или иной марки. Вот основные сферы использования самых распространенных марок бетона:

  • М100 используют для создания дорожных бордюров и перед заливкой ленточного фундамента;
  • М150 подходит для заливки полов, фундамента под забор, а также для организации стоянки для легковых автомобилей;
  • М200 используется при реставрации зданий, заливки дорожек, а также для создания отмостков и фундамента легких зданий;
  • М250 подходит для создания разных типов фундамента, а также для площадок и дорожек;
  • М300 используется для создания фундамента кирпичных домов, тротуарных плит и дорог, подверженных сильным нагрузкам;
  • М350 подходит для создания монолитных фундаментов и фундаментов для многоэтажных домов;
  • М400 может применяться как для создания фундаментов жилых домов, так и при строительстве мостов и сооружений на воде;
  • М450 и М500 подходят для строительства туннелей, канализации, мостов.

Выбор бетона для фундамента

Так как бетон используется при организации абсолютного большинства фундаментов, вопрос его выбора именно для данных целей требует более подробного рассмотрения. Чтобы подобрать необходимую марку, нужно знать вес, который будет возлагаться на конструкцию, условия ее эксплуатации, учитывать тип грунта, уровень грунтовых вод и т.д. Все это должно упоминаться в проектной документации, а для тех, кто ведет строительство самостоятельно, приведем информация о сфере использования разных марок бетона.

Чем меньше нагрузка от возводимой постройки, тем менее прочный бетон понадобится. Если будет строиться каркасный дом, то можно обойтись бетоном М200, для деревянного дома фундамент лучше устраивать из бетона М250. Для двухэтажных деревянных домов, домов из газосиликатных и керамзитобетонных блоков лучше выбрать бетон М300. Если будут использоваться железобетонные стеновые панели или в планах постройка кирпичного дома, то для фундамента используют бетон М350, М400 и выше.

Влияет на выбор марки бетона и тип грунта. Чем почва более пучинистая, тем большие перепады в нагрузке оказываются на фундамент. Так, для глинистых почв лучше не использовать бетон ниже М350, а для песчаных и скальных грунтов подойдет и М200. Если уровень грунтовых вод в месте постройки дома высокий, то лучше выбирать бетон с повышенной водонепроницаемостью: даже если по нагрузкам подходит М250, лучше использовать М350, для которого W почти в два раза выше.

Какой бы марки бетон ни использовался бы, на характеристики готовой конструкции во многом влияет еще и правильность разбавления смеси водой, а также процесс заполнения формы бетоном и равномерность распределения бетона.

Статья написана для сайта remstroiblog.ru.

Марки и классы бетона - показатели прочности

Главными показателями степени качества бетона являются его марка и класс. Именно на них акцентируется внимание покупателя при выборе бетона. Эти два показателя описывают ключевую характеристику бетона — прочность.

Класс бетона обозначается латинской литерой В. Класс описывает величину допустимой нагрузки (сжатия) для бетона. Нагрузка в данном случае измеряется в мегапаскалях (МПа). Класс бетона принимается с принимаемая с гарантированной обеспеченностью (в статистике этот показатель называется доверительной вероятностью) 0,95. Что значит эта цифра? 0,95 описывает 95-процентную надежность класса, то есть не менее чем в 95 случаях из ста бетон будет выдерживать заявленную прочность. В остальных же пяти возможно несоответствие указанному параметру В. То есть, если на упаковке стоит маркировка «В25», это значит, что в 95 случаях из ста этот бетон выдержит давление в 25 мегапаскалей.

Характеристика, называемая маркой бетона, описывает его среднюю прочность на сжатие. Обозначается латинской литерой М и измеряется в килограммах на квадратный сантиметр (кг/см²). Величина М лежит в интервале от 50 до 1000 кг/см² и показывает усредненный предел прочности на сжатие.

То есть, обе характеристики используются для описания прочности бетона. Различие марки бетона и класса бетона в том, что марка — это просто усредненное значение прочности, а класс — прочность с гарантированной обеспеченностью.

В соответствии с СТ СЭВ 1406, показатель марки бетона перестали использовать в проектировании. В современной проектной документации требования к бетону указываются только в классах. Но несмотря на то, что любой современный проект содержит информацию о классе бетона, многие строительные организации по старой привычке заказывают бетон в марках.

В таблице соответствия марок и классов бетона приведено соответствие различный марок и классов бетона.

Условия выбора бетона по прочности в зависимости от вида работ

ГОСТом 26633-91 определено соотношение между классом и маркой бетона, указана его граничная прочность в кгс/кв.см. Также необходимо при выборе учесть рекомендации по применению различных классов бетона в строительстве.

  1. М100 — относится к классу В7,5, его средняя прочность 98 кгс/кв.см. Считается легким видом бетона. Предназначен для проведения предварительных строительных работ, большие нагрузки выдержать не способен, для несущих конструкций не подходит. Сфера применения: дорожки, отмостки, бордюры, предварительная заливка пола.
  2. М150 — относится к классу В10 и В12,5, его средняя прочность 131 кгс/кв.см или 164 кгс/кв.см. По свойствам аналогичен марке М100. Основное отличие — обладает большей прочностью, прослужит на порядок дольше, однако стоимость его выше аналога.
  3. М200 — относится к классу В15, его средняя прочность 196 кгс/кв.см. Незаменим при заливке ж/б плит перекрытий, обустройстве подпорных стен, подходит для лестничных конструкций, площадок и дорожных покрытий, рассчитанных на невысокие нагрузки.
  4. М250 — относится к классу В20, его средняя прочность 262 кгс/кв.см. В соответствии со строительными нормами и правилами именно с этой марки бетона разрешается заливать фундаменты для одноэтажных зданий и хозпостроек: гаражи, бани, небольшие склады. По свойствам бетон идентичен марке М200, но характеризуется более высоким показателем прочности и долговечности.
  5. М300 — относится к классу В22,5, его средняя прочность 294,7 кгс/кв.см. Одна из самых востребованных на строительном рынке марок. Подходит для обустройства монолитных фундаментов, стоянок, площадок и лестничных пролетов в многоэтажных зданиях, а также используется при изготовлении инженерных коммуникаций.
  6. М350 — относится к классу В25, его средняя прочность 327 кгс/кв.см. Высокая прочность позволяет применять данную марку при заливке фундаментов, строительстве дорог и автомагистралей, различных дорожных элементов. Высокая прочность находит применение в несущих конструкциях с большими нагрузками.
  7. М400 — относится к классу В30, его средняя прочность 393 кгс/кв.см. Дорогостоящая марка бетона, которая используется в случаях возведения комплексов большой этажности, а также объектов, к которым предъявляются особые требования по надежности, прочности и быстроте схватывания самого бетона. Он незаменим при заливке свай, строительстве заводов, аквапарков, ТРЦ, банковских хранилищ.

Кроме прочностных характеристик при выборе следует также учесть показатели морозостойкости, водонепроницаемости, подвижности массы и т.д. Итоговая стоимость бетона напрямую зависит от всех перечисленных параметров.

 

Источник: https://beton24.ru/articles/vse-o-betone/marki-i-klassy-betona/

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Выбор бетона для строительных конструкций

Если коротко, то для следующих строительных конструкций рекомендуют следующие марки бетона:

— подбетонка или подготовка основания для монолитной конструкции — В7,5;

— фундаменты — не ниже В15, но в ряде случаев марка по водонепроницаемости должна быть не ниже W6 (бетон В22,5). Также, согласно еще не принятому приложению Д к СП 28.13330.2012, класс бетона для фундаментов должен быть не ниже В30. Я рекомендую использовать бетон с маркой по водонепроницаемости не ниже W6, что позволит обеспечить долговечность конструкции;

— стены, колонны и другие конструкции расположенные на улице — марка по морозостойкости не ниже F150, а для района с расчетной температурой наружного воздуха ниже -40С — F200.

— внутренние стены, несущие колонны — по расчету, но не ниже В15, для сильно сжатых не ниже В25.

Возможно я не охвачу все нормативы, где может быть прописаны требования к выбору марки бетона, поэтому прошу в комментариях отписаться если есть неточности.

Основными нормируемыми и контролируемыми показателями качества бетона являются:

— класс по прочности на сжатие B;

— класс по прочности на осевое растяжение Bt;

— марка по морозостойкости F;

— марка по водонепроницаемости W;

— марка по средней плотности D.

Класс бетона по прочности на сжатие B

Класс бетона по прочности на сжатие B соответствует значению кубиковой прочности бетона на сжатие в МПа с обеспеченностью 0,95 (нормативная кубиковая прочность) и принимается в пределах от B 0,5 до B 120.

Это основной параметр бетона, который определяет его прочность на сжатие. Например, класс бетона В15 означает, что после 28 дней при температуре застывания 20°С прочность бетона будет 15 МПа. Однако в расчетах используют другую цифру. Расчетное сопротивление бетона (Rb) сжатию можно найти в таблице 5.2 СП 52-101-2003

Таблица 5.2 СП 52-101-2003

Вид сопротивления Расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний первой группы Rbи Rbt, МПа, при классе бетона по прочности на сжатие
В10 В15 В20 В25 В30 В35 В40 В45 В50 В55 В60
Сжатие осевое (призменная прочность) Rb 6,0 8,5 11,5 14,5 17,0 19,5 22,0 25,0 27,5 30,0 33,0
Растяжение осевое Rbt 0,56 0,75 0,9 1,05 1,15 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8

Почему прочность замеряют именно через 28 дней? Потому, что бетон набирает прочность всю жизнь, но после 28 дней прирост прочности уже не такой большой. Через одну неделю после заливки прочность бетона может быть 65% от нормативной (зависит от температуры твердения), через 2 недели будет 80%, через 28 дней прочность достигнет 100%, через 100 суток будет 140% от нормативной. При проектировании есть понятие прочности через 28 дней, и оно принимается за 100%.

Также известна классификация по марке бетона M и цифрами от 50 до 1000. Цифра обозначает предел прочности на сжатие в кг/см². Различие в классе бетона B и марке бетона M заключается в методе определения прочности. Для марки бетона это средняя величина силы сжатия при испытаниях после 28 дней выдержки образца, выраженная в кг/см². Данная прочность обеспечивается в 50% случаях. Класс бетона B гарантирует прочность бетона в 95% случаях. Т.е. прочность бетона варьируется и зависит от многих факторов, не всегда можно добиться нужной прочности и бывают отклонения от проектной прочности. Например, марка бетона М100 обеспечивает прочность бетона после 28 дней в 100 кг/см² в 50% случаев. Но для проектирования это как-то слишком мало, поэтому ввели понятие класс бетона. Бетон B15 гарантирует прочность в 15 МПа после 28 дней в 95% случаях.

В проектной документации бетон обозначается только классом B, но в строительной практике марка бетона всё еще применяется.

Определить класс бетона по марке и наоборот можно по следующей таблице:

Класс бетона по прочности на сжатие Средняя прочность бетона данного класса, кгс/см² Ближайшая марка бетона по прочности на сжатие Отклонения ближайшей марки бетона от средней прочности бетона этого класса, %

В3,5

45,84

М50

+9,1

В5

65,48

М75

+14,5

В7,5

98,23

М100

+1,8

В10

130,97

М150

+14,5

В12,5

163,71

М150

-8,4

В15

196,45

М200

+1,8

В20

261,94

М250

-4,6

В22,5

294,68

М300

+1,8

В25

327,42

+6,9

В27,5

360,16

М350

-2,8

В30

392,90

М400

+1,8

В35

458,39

М450

-1,8

В40

523,87

М500

-4,6

Класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt соответствует значению прочности бетона на осевое растяжение в МПа с обеспеченностью 0,95 (нормативная прочность бетона) и принимается в пределах от Bt 0,4 до Bt 6.

Допускается принимать иное значение обеспеченности прочности бетона на сжатие и осевое растяжение в соответствии с требованиями нормативных документов для отдельных специальных видов сооружений (например, для массивных гидротехнических сооружений).

Марка бетона по морозостойкости F соответствует минимальному числу циклов попеременного замораживания и оттаивания, выдерживаемых образцом при стандартном испытании, и принимается в пределах от F 15 до F 1000.

Марка бетона по водонепроницаемости W соответствует максимальному значению давления воды (МПа · 10-1), выдерживаемому бетонным образцом при испытании, и принимается в пределах от W 2 до W 20.

Марка по средней плотности D соответствует среднему значению объемной массы бетона в кг/м3 и принимается в пределах от D 200 до D 5000.

Также встречается маркировка бетона по подвижности (П) или указывается осадка конуса. Чем выше число П, тем бетон более жидкий и с ним легче работать.

Для напрягающих бетонов устанавливают марку по самонапряжению.

Подбор марки бетона по прочности

Минимальный класс бетона для конструкций назначается согласно СП 28.13330.2012 и СП 63.13330.2012.

Для любых железобетонных строительных конструкций класс бетона должен быть не ниже В15 (п.6.1.6 СП 63.12220.2012).

Для предварительно напряженных железобетонных конструкций класс бетона по прочности на сжатие следует принимать в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры, но не ниже В20 (п.6.1.6 СП 63.12220.2012).

Железобетонный ростверк из сборного железобетона должен быть выполнен из бетона не ниже кл. В20 (п. 6.8 СП 50-102-2003)

Класс бетона для конструкций назначают согласно прочностному расчету по технико-экономическим соображениям, например, на нижних этажах здания монолитные колонны имеют большую прочность т.к. нагрузка на них выше, на верхних этажах класс бетона уменьшается, что позволяет использовать колонны одного сечения на всех этажах.

Также есть рекомендации СП 28.13330.2012. Согласно постановлению 1521 от 26.12.2014 приложения А и Д СП 28.13330.2012 не входят в обязательный перечень, т.е. рекомендуются, но рекомендую обратить своё внимание на эти приложения  т.к., возможно, скоро они будут обязательными для применения. Прежде всего необходимо сделать классификацию конструкцию по среде эксплуатации согласно таблице А.1 СП 28.13330.2012:

Таблица А.1 — Среды эксплуатации

Индекс Среда эксплуатации Примеры конструкций
  1. Среда без признаков агрессии
ХО Для бетона без арматуры и закладных деталей: все среды, кроме воздействия замораживания — оттаивания, истирания или химической агрессии.Для железобетона: сухая Конструкции внутри помещений с сухим режимом эксплуатации
  1. Коррозия арматуры вследствие карбонизации
ХС1 Сухая и постоянно влажная среда Конструкции помещений в жилых домах, за исключением кухонь, ванных, прачечных.Бетон постоянно под водой
ХС2 Влажная и кратковременно сухая среда Поверхности бетона, длительно смачиваемые водой. Фундаменты
ХС3 Умеренно влажная среда (влажные помещения, влажный климат) Конструкции, на которые часто или постоянно воздействует наружный воздух без увлажнения атмосферными осадками. Конструкции под навесом. Конструкции внутри помещений с высокой влажностью (общественные кухни, ванные, прачечные, крытые бассейны, помещения для скота)
ХС4 Переменное увлажнение и высушивание Наружные конструкции, подвергающиеся действию дождя
  1. Коррозия вследствие действия хлоридов (кроме морской воды)
В случае, когда бетон, содержащий стальную арматуру или закладные детали, подвергается действию хлоридов, включая соли, применяемые как антиобледенители, агрессивная среда классифицируется по следующим показателям:
XD1 Среда с умеренной влажностью Конструкции, подвергающиеся воздействию аэрозоля солей хлоридов
XD2 Влажный и редко сухой режим эксплуатации Плавательные бассейны. Конструкции, подвергающиеся воздействию промышленных сточных вод, содержащих хлориды
XD3 Переменное увлажнение и высушивание Конструкции мостов, подвергающиеся обрызгиванию растворами противогололедных реагентов. Покрытие дорог. Перекрытия парковок
  1. Коррозия, вызванная действием морской воды
В случае, когда бетон, содержащий стальную арматуру или закладные детали, подвергается действию хлоридов из морской воды или аэрозолей морской воды, агрессивная среда классифицируется по следующим показателям:
XS1 Воздействие аэрозолей, но без прямого контакта с морской водой Береговые сооружения
XS2 Под водой Подводные части морских сооружений
XS3 Зона прилива и отлива, обрызгивания Части морских сооружений в зоне переменного уровня воды
Примечание — Для морской воды с различным содержанием хлоридов требования к бетону указаны в таблице Г.1
  1. Коррозия бетона, вызванная попеременным замораживанием и оттаиванием, в присутствии или без солей противообледенителей
При действии на насыщенный водой бетон переменного замораживания и оттаивания агрессивная среда классифицируется по следующим признакам:
XF1 Умеренное водонасыщение без антиобледенителей Вертикальные поверхности зданий и сооружений при действии дождя и мороза
XF2 Умеренное водонасыщение с антиобледенителями Вертикальные поверхности зданий и сооружений, подвергающиеся обрызгиванию растворами антиобледенителей и замораживанию
XF3 Сильное водонасыщение без антиобледенителей Сооружения при действии дождей и мороза
XF4 Сильное водонасыщение растворами солей антиобледенителей или морской водой Дорожные покрытия, обрабатываемые противогололедными реагентами. Горизонтальные поверхности мостов, ступени наружных лестниц и др. Зона переменного уровня для морских сооружений при действии мороза
  1. Химическая и биологическая агрессия
При действии химических агентов из почвы, подземных вод, коррозионная среда классифицируется по следующим признакам:
ХА1 Незначительное содержание агрессивных агентов — слабая степень агрессивности среды по таблицам В.1 — В.7, Г.2 Конструкции в подземных водах
ХА2 Умеренное содержание агрессивных агентов — средняя степень агрессивности среды по таблицам В.1 — В.7, Г.2 Конструкции, находящиеся в контакте с морской водой. Конструкции в агрессивных грунтах
ХА3 Высокое содержание агрессивных агентов — сильная степень агрессивности среды по таблицам В.1 — В.7, Г.2 Промышленные водоочистные сооружения с химическими агрессивными стоками. Кормушки в животноводстве. Градирни с системами газоочистки
  1. Коррозия бетона вследствие реакции щелочей с кремнеземом заполнителей
В зависимости от влажности среда классифицируется по следующим признакам:
WO Бетон находится в сухой среде Конструкции внутри сухих помещений. Конструкции в наружном воздухе вне действия осадков, поверхностных вод и грунтовой влаги
WF Бетон часто или длительно увлажняется Наружные конструкции, не защищенные от воздействия осадков, поверхностных вод и грунтовой влаги.Конструкции во влажных помещениях, например, бассейнах, прачечных и других помещениях с относительной влажностью преимущественноболее 80 %.Конструкции, часто подвергающиеся действию конденсата, например, трубы, станции теплообменников, фильтровальные камеры,животноводческие помещения.Массивные конструкции, минимальный размер которых превосходит 0,8 м, независимо от доступа влаги
WA Бетон, на который помимо воздействий среды WF действуют часто или длительно щелочи, поступающие извне Конструкции, подвергающиеся воздействию морской воды.Конструкции, на которые воздействуют противогололедные соли без дополнительного динамического воздействия (например, зона обрызгивания).Конструкции промышленных и сельскохозяйственных зданий (например, шламонакопители), подвергающиеся воздействию щелочных солей
WS Бетон с высокими динамическими нагрузками и прямым воздействием щелочей Конструкции, подвергающиеся воздействию противогололедных солей и дополнительно высоким динамическим нагрузкам (например, бетон дорожных покрытий)
Примечание — Агрессивное воздействие должно быть дополнительно изучено в случае:действия химических агентов, не указанных в таблицах Б.2, Б.4, В.3;высокой скорости (более 1 м/с) течения воды, содержащей химические агенты по таблицам В.3, В.4, В.5.

В зависимости от выбранной среды эксплуатации назначаем класс бетона для конструкции по таблице Д.1 СП 28.13330.2012.

Таблица Д.1 — Требования к бетонам в зависимости от классов сред эксплуатации

Требования к бетонам Классы сред эксплуатации
Неагрессивная среда Карбонизация Хлоридная коррозия Замораживание — оттаивание1) Химическая коррозия
Морская вода Прочие хлоридные воздействия
Индексы сред эксплуатации
ХО ХС1 ХС2 ХС3 ХС4 XS1 XS2 XS3 XD1 XD2 XD3 XF1 XF2 XF3 XF4 ХА1 ХА2 ХА3
Минимальный класс по прочности В 15 25 30 37 37 37 45 45 37 45 45 37 37 37 37 37 37 45
Минимальный расход цемента, кг/м3 260 280 280 300 300 320 340 300 300 320 300 300 320 340 300 320 360
Минимальное воздухо-содержание, % 4,0 4,0 4,0
Прочие требования Заполнитель с необходимой морозостойкостью Сульфатостойкий цемент2)
Приведенные в колонках требования назначаются совместно с требованиями, указанными в следующих таблицах Д.2, Ж.5 Г.1, Д.2 Г.1, Д.2 Ж.1 В.1 — В.5, Д.2
1) Для эксплуатации в условиях попеременного замораживания — оттаивания бетон должен быть испытан на морозостойкость.2) Когда содержание  соответствует ХА2 и ХА3, целесообразно применение сульфатостойкого цемента.3) Значения величин в данной таблице относятся к бетону на цементе класса СЕМ 1 по ГОСТ 30515 и заполнителе с максимальной крупностью 20 — 30 мм.

Если посмотреть на эти требования, то для фундамента нужно принимать бетон минимум В30 (среда XC2). Однако пока это рекомендуемые требования, которые в перспективе станут обязательными (или не станут, кто его знает?)

Подбор марки бетона по водонепроницаемости

Марки бетона по водонепроницаемости подбирается согласно таблицам В.1-В.8 СП 28.13330.2012 в зависимости от степени агрессивности среды. Данные по агрессивности грунтов указываются в инженерно-геологических изысканиях и там же обычно пишут рекомендуемую марку по водонепроницаемости.

Для свай и необходимо применять бетон марки по водонепроницаемости не ниже W6 (п.15.3.25 СП 50-102-2003). Такую марку имеет бетон В22,5, поэтому нужно это учитывать при подборе класса бетона.

Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха выше минус 40 °С, а также для наружных стен отапливаемых зданий марку бетона по водонепроницаемости не нормируют (п.6.1.9 СП 63.13330.2012).

Подбор марки бетона по морозостойкости

Подбор марки бетона по морозостойкости производится согласно таблицам Ж.1, Ж.2 СП 28.13330.2012 в зависимости от расчётной температуры наружного воздуха.

Таблица Ж.1 — Требования к бетону конструкций, работающих в условиях знакопеременных температур

Таблица Ж.2 — Требования к морозостойкости бетона стеновых конструкций

Условия работы конструкций Минимальная марка бетона по морозостойкости наружных стен отапливаемых зданий из бетонов
Относительная влажность внутреннего воздуха помещения jint, % Расчетная зимняя температура наружного воздуха, °C легкого, ячеистого, поризованного тяжелого и мелкозернистого
jint > 75 Ниже -40 F100 F200
Ниже -20 до -40 включ. F75 F100
Ниже -5 до -20 включ. F50 F70
— 5 и выше F35 F50
60 < jint £ 75 Ниже -40 F75 F100
Ниже -20 до -40 включ. F50 F50
Ниже -5 до -20 включ. F35
— 5 и выше F25
jint £ 60 Ниже -40 F50 F75
Ниже -20 до -40 включ. F35
Ниже -5 до -20 включ. F25
— 5 и выше F15*
* Для легких бетонов марка по морозостойкости не нормируется.

Примечания

1. При наличии паро- и гидроизоляции конструкций марки бетонов по морозостойкости, указанные в настоящей таблице, могут быть снижены на один уровень.

2. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается согласно СП 131.13330 как температура наиболее холодной пятидневки.

3. Марка ячеистого бетона по морозостойкости устанавливается по ГОСТ 25485.

Расчетная зимняя температура наружного воздуха для расчета железобетонных конструкций принимается по средней температуре воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,98 в зависимости от района строительства согласно СП 131.13330.2012.

В грунтах с положительной температурой, ниже уровня промерзания на 0,5 м, морозостойкость не нормируется (СП 8.16 СП 24.13330.2011)

Например, для Москвы температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,98 равна минус 29 °С. Тогда марка бетона по морозостойкости равна F150 (Характеристика режима — Возможное эпизодическое воздействие температуры ниже 0 °C а) в водонасыщенном состоянии, например, конструкции, находящиеся в грунте или под водой).

Защитный слой бетона

Чтобы арматура не оголилась со временем существуют требования по минимальной толщине слоя бетона для защиты арматуры. Согласно пособию по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры СП 52-101-2003 минимальная толщина защитного слоя определяется по таблице 5.1 Пособия к СП 52-101-2003:

Таблица 5.1 Пособия к СП 52-101-2003

№ п/п Условия эксплуатации конструкций здания Толщина защитного слоя бетона, мм, не менее
1. В закрытых помещениях при нормальной и пониженной влажности 20
2. В закрытых помещениях при повышенной влажности (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий) 25
3. На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий) 30
4. В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий), в фундаментах при наличии бетонной подготовки 40
5. В монолитных фундаментах при отсутствии бетонной подготовки 70

Для сборных железобетонных элементов толщину защитного слоя можно уменьшить на 5 мм от данных таблицы 8.1 СП 52-101-2003 (п.8.3.2).

Для буронабивных свай защитный слой бетона составляет не менее 50 мм (п. 8.16 СП 24.13330.2011), для буронабивных свай фундаментов мостов 100 мм.

Для буронабивных свай, используемых как защитные ограждения, защитный слой бетона принимается 80-100 мм (п. 5.2.12 Методического пособия по устройству ограждений из буронабивных свай).

Также во всех случаях толщина защитного слоя не может быть меньше толщины арматуры.

Защитный слой бетона считается от наружной поверхности до поверхности арматуры (не до оси арматуры).

Защитный слой бетона обычно обеспечивается использованием фиксаторов:

Расчетные значения сопротивления бетона

СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения

Расчетные значения сопротивления бетона осевому сжатию Rb определяют по формуле 6.1 СП 63.13330.2012:

Расчетные значения сопротивления бетона осевому растяжению Rbtопределяют по формуле 6.2 СП 63.13330.2012:

Значения коэффициента надежности по бетону при сжатии γbпринимают равными:

для расчета по предельным состояниям первой группы:

1,3 — для тяжелого, мелкозернистого, напрягающего и легкого бетонов;

1,5 — для ячеистого бетона;

для расчета по предельным состояниям второй группы: 1,0.

Значения коэффициента надежности по бетону при растяжении γbtпринимают равными:

для расчета по предельным состояниям первой группы при назначении класса бетона по прочности на сжатие:

1,5 — для тяжелого, мелкозернистого, напрягающего и легкого бетонов;

2,3 — для ячеистого бетона;

для расчета по предельным состояниям первой группы при назначении класса бетона по прочности на растяжение:

1,3 — для тяжелого, мелкозернистого, напрягающего и легкого бетонов;

для расчета по предельным состояниям второй группы: 1,0.

(п. 6.1.11 СП 63.13330.2012)

В необходимых случаях расчетные значения прочностных характеристик бетона умножают на следующие коэффициенты условий работы γbt, учитывающие особенности работы бетона в конструкции (характер нагрузки, условия окружающей среды и т.д.):

а) γb1 — для бетонных и железобетонных конструкций, вводимый к расчетным значениям сопротивлений Rbи Rbtи учитывающий влияние длительности действия статической нагрузки:

γb1 = 1,0 при непродолжительном (кратковременном) действии нагрузки;

γb1 = 0,9 при продолжительном (длительном) действии нагрузки. Для ячеистых и поризованных бетонов γb1 = 0,85;

б) γb2 — для бетонных конструкций, вводимый к расчетным значениям сопротивления Rbи учитывающий характер разрушения таких конструкций, γb2 = 0,9;

в) γb3 — для бетонных и железобетонных конструкций, бетонируемых в вертикальном положении при высоте слоя бетонирования свыше 1,5 м, вводимый к расчетному значению сопротивления бетона Rb, γb3 = 0,85;

г) γb4 — для ячеистых бетонов, вводимый к расчетному значению сопротивления бетона Rb:

γb4 = 1,00 — при влажности ячеистого бетона 10 % и менее;

γb4 = 0,85 — при влажности ячеистого бетона более 25 %;

по интерполяции — при влажности ячеистого бетона свыше 10 % и менее 25 %.

Влияние попеременного замораживания и оттаивания, а также отрицательных температур, учитывают коэффициентом условий работы бетона γb5 £ 1,0. Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период минус 40 °С и выше, принимают коэффициент γb5 = 1,0. В остальных случаях значения коэффициента принимают в зависимости от назначения конструкции и условий окружающей среды согласно специальным указаниям.

(п. 6.1.12 СП 63.13330.2012)

Для свайных фундаментов согласно СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты, п. 7.1.9

7.1.9 При расчете набивных, буровых свай и баретт (кроме свай-столбов и буроопускных свай) по прочности материала расчетное сопротивление бетона следует принимать с понижающим коэффициентом условий работы γcb = 0,85, учитывающим бетонирование в узком пространстве скважин и обсадных труб, и дополнительного понижающего коэффициента γ’cb, учитывающего влияние способа производства свайных работ:

а) в глинистых грунтах, если возможны бурение скважин и бетонирование их насухо без крепления стенок при положении уровня подземных вод в период строительства ниже пяты свай, γ’cb = 1,0;

б) в грунтах, бурение скважин и бетонирование в которых производят насухо с применением извлекаемых обсадных труб или полых шнеков, γ’cb = 0,9;

в) в грунтах, бурение скважин и бетонирование в которых осуществляют при наличии в них воды с применением извлекаемых обсадных труб или полых шнеков, γ’cb = 0,8;

г) в грунтах, бурение скважин и бетонирование в которых выполняют под глинистым раствором или под избыточным давлением воды (без обсадных труб), γ’cb = 0,7.

Параметры для расчета железобетонных конструкций:

Параметры для расчета железобетонных конструкций приведены в СП 63.13330.2012:

Таблица 6.7

Вид Бетон Нормативные сопротивления бетона Rb,n, Rbt,n, МПа, и расчетные сопротивления бетона для предельных состояний второй группы Rb,serи Rbt,ser, МПа, при классе бетона по прочности на сжатие
В1,5 В2 В2,5 В3,5 В5 В7,5 В10 В12,5 В15 В20 В25 В30 В35 В40 В45 В50 В55 В60 В70 В80 В90 В100
Сжатие осевое (призменная прочность) Rb,n, Rb,ser Тяжелый, мелкозернистый и напрягающий 2,7 3,5 5,5 7,5 9,5 11 15 18,5 22 25,5 29 32 36 39,5 43 50 57 64 71
Легкий 1,9 2,7 3,5 5,5 7,5 9,5 11 15 18,5 22 25,5 29
Ячеистый 1,4 1,9 2,4 3,3 4,6 6,9 9,0 10,5 11,5
Растяжение осевое Rbt,n и Rbt,ser Тяжелый, мелкозернистый и напрягающий 0,39 0,55 0,70 0,85 1,00 1,10 1,35 1,55 1,75 1,95 2,10 2,25 2,45 2,60 2,75 3,00 3,30 3,60 3,80
Легкий 0,29 0,39 0,55 0,70 0,85 1,00 1,10 1,35 1,55 1,75 1,95 2,10
Ячеистый 0,22 0,26 0,31 0,41 0,55 0,63 0,89 1,00 1,05
Примечания

1 Значения сопротивлений приведены для ячеистого бетона средней влажностью 10 %.

2 Для мелкозернистого бетона на песке с модулем крупности 2,0 и менее, а также для легкого бетона на мелком пористом заполнителе значения расчетных сопротивлений Rbt,n, Rbt,serследует принимать с умножением на коэффициент 0,8.

3 Для поризованного бетона, а также для керамзитоперлитобетона на вспученном перлитовом песке значения расчетных сопротивлений Rbt,n, Rbt,serследует принимать как для легкого бетона с умножением на коэффициент 0,7.

4 Для напрягающего бетона значения Rbt,n, Rbt,serследует принимать с умножением на коэффициент 1,2.

Таблица 6.8

Вид Бетон Расчетные сопротивления бетона Rb, Rbt, МПа, для предельных состояний первой группы при классе бетона по прочности на сжатие
В1,5 В2 В2,5 В3,5 В5 В7,5 В10 В12,5 В15 В20 В25 в30 B35 В40 В45 В50 В55 В60 В70 В80 В90 В100
Сжатие осевое (призменная прочность) Тяжелый, мелкозернистый и напрягающий 2,1 2,8 4,5 6,0 7,5 8,5 11,5 14,5 17,0 19,5 22,0 25,0 27,5 30,0 33,0 37,0 41,0 44,0 47,5
Легкий 1,5 2,1 2,8 4,5 6,0 7,5 8,5 11,5 14,5 17,0 19,5 22,0
Ячеистый 0,95 1,3 1,6 2,2 3,1 4,6 6,0 7,0 7,7
Растяжение осевое Тяжелый, мелкозернистый и напрягающий 0,26 0,37 0,48 0,56 0,66 0,75 0,90 1,05 1,15 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,10 2,15 2,20
Легкий 0,20 0,26 0,37 0,48 0,56 0,66 0,75 0,90 1,05 1,15 1,30 1,40
Ячеистый 0,09 0,12 0,14 0,18 0,24 0,28 0,39 0,44 0,46

 

Таблица 6.11

Бетон Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении Eb, МПа × 10-3, при классе бетона по прочности на сжатие
В1,5 В2 В2,5 В3,5 В5 В7,5 в10 В12,5 B15 B20 B25 в30 В35 В40 В45 В50 В55 В60 В70 В80 В90 В100
Тяжелый 9,5 13,0 16,0 19,0 21,5 24,0 27,5 30,0 32,5 34,5 36,0 37,0 38,0 39,0 39,5 41,0 42,0 42,5 43
Мелкозернистый групп:
А — естественного твердения 7,0 10 13,5 15,5 17,5 19,5 22,0 24,0 26,0 27,5 28,5
Б — автоклавного твердения 16,5 18,0 19,5 21,0 22,0 23,0 23,5 24,0 24,5 25,0
Легкий и порисованный марки по средней плотности:
D800 4,0 4,5 5,0 5,5
D1000 5,0 5,5 6,3 7,2 8,0 8,4
D1200 6,0 6,7 7,6 8,7 9,5 10,0 10,5
D1400 7,0 7,8 8,8 10,0 11,0 11,7 12,5 13,5 14,5 15,5
D1600 9,0 10,0 11,5 12,5 13,2 14,0 15,5 16,5 17,5 18,0
D1800 11,2 13,0 14,0 14,7 15,5 17,0 18,5 19,5 20,5 21,0
D2000 14,5 16,0 17,0 18,0 19,5 21,0 22,0 23,0 23,5
Ячеистый автоклавного твердения марки по средней плотности:
D500 1,4
D600 1,7 1,8 2,1
D700 1,9 2,2 2,5 2,9
D800 2,9 3,4 4,0
D900 3,8 4,5 5,5
D1000 5,0 6,0 7,0
D1100 6,8 7,9 8,3 8,6
D1200 8,4 8,8 9,3
Примечания

1 Для мелкозернистого бетона группы А, подвергнутого тепловой обработке или при атмосферном давлении, значения начальных модулей упругости бетона следует принимать с коэффициентом 0,89.

2 Для легкого, ячеистого и поризованного бетонов при промежуточных значениях плотности бетона начальные модули упругости принимают по линейной интерполяции.

3 Для ячеистого бетона неавтоклавного твердения значения Еbпринимают как для бетона автоклавного твердения с умножением на коэффициент 0,8.

4 Для напрягающего бетона значения Еb принимают как для тяжелого бетона с умножением на коэффициент α = 0,56 + 0,006 В.

С этой таблицей нужно быть внимательнее – данные даны не в 10-3 МПа, а в МПа х 10-3, т.е. в ГПа или 1000 МПа. Например, модуль упругости для бетона В25 равен 30 ГПа = 30*1000 МПа. Не знаю зачем составители данной таблицы так намудрили, но новички ловятся на этом.

Обозначение бетона на чертежах

В спецификации бетон маркируется согласно ГОСТ 26633-2012. Например: Бетон В25 F200 W8 означает, что бетон принят по прочности класса B25, по морозостойкости марки 200, по водонепроницаемости W8.

На разрезах и сечениях бетон обозначается штриховкой согласно ГОСТ 2.306-68, но там нет штриховки железобетона. Тем не менее в строительных чертежах применяют штриховку согласно ГОСТ Р 21.1207-97 (стандарт отменен, но тем не менее штриховки используют эти).

Литература:

  1. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры (pdf);
  2. Пособие к СП 52-101-2003 Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (pdf)
  3. СП 63.13330.2012 (Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003) Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения (pdf);
  4. СП 24.13330.2011 (Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85) Свайные фундаменты (pdf);
  5. СП 28.13330.2012 (Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85) Защита строительных конструкций от коррозии (pdf);
  6. СП 52-105-2009 Железобетонные конструкции в холодном климате и на вечномерзлых грунтах (pdf).

Классы и марки бетона по прочности

Главным показателем, по которому определяются класс и марка бетона, выступает предел прочности на сжатие. Причем гарантированную прочность с допустимой погрешностью в 13,5% (так называемым коэффициентом вариации) отражает класс материала, марка необходима для указания среднего значения прочности.

Согласно СНиП 2.03.01-84 первый показатель измеряется в мегапаскалях (Мпа) и обозначается буквой латинского алфавита «B». Например, обозначение «В25» говорит, что материал в 95% случаев выдерживает давление в 25Мпа. Полный диапазон В – от 3,5 до 80, при этом к основному диапазону относят значения B 7.5-B40. Прочность бетона задается маркой «М» и цифрами в пределах 50-1000, отражающими усредненный предел  прочности на сжатие (измеряется в кгс/см²). В основной диапазон входят составы М100-М500.

От чего зависит класс бетона

  • содержание цемента. Чем выше содержание цемента в смеси, те выше прочность конечного изделия;
  • активность цемента. Из цементов повышенной прочности производятся более надежные конструкции.
  • водоцементное соотношение. С уменьшением отношения В/Ц растет прочность. Объясняется это структурой состава: избыточная вода способствует образованию излишних пор в бетоне, ухудшающих его технические характеристики.
  • качество заполнителей. Снижению прочности состава  способствует использование мелкозернистых наполнителей, мелких пылевых фракций, глины, органических примесей.
  • степень уплотнения бетонной массы и качество ее перемешивания. Повысить эксплуатационные характеристики состава можно с помощью турбо- и вибросмешивания и уплотнения смеси.

Таблица соотношения классов и марок бетона

 

При повышении марки прочности бетона при сжатии растет предел прочности при растяжении, но увеличение сопротивления растяжению становится менее значительным в области высокопрочных типов. Прочность материала при растяжении  - 1:10 – 1:17 к предельной прочности при сжатии, при этом предел прочности при изгибе равняется 1:6 – 1:10.

Максимально допустимый порог прочности состава для каждой марки индивидуален.

Составы с более высокими показателями М обладают самым низким показателем критической прочности. Достигаются критические показатели в первый сутки после заливки смеси.

Контрольные пробы

Прочность на сжатие проверяется в лабораториях по изготовленным образцам согласно требованиям ГОСТ. Однако проверить соответствие марки можно самостоятельно на стройплощадке.

Для этого нужно:

  • приготовить деревянные формы с размерами внутренних граней 100х100х100 мм;
  • взять пробу бетонной смеси с лотка миксера и отлить несколько кубиков в приготовленные заранее формы;
  • уплотнить состав, проштыковав его в нескольких местах либо по стукав по форме молотком. Данная мера позволяет устранить пузырьки воздуха, образовавшиеся в смеси;
  • выдержать полученные кубики при влажности 90% и температуре +20°С, исключая прямое воздействие лучей солнца;
  • через 28 дней передать пробы бетона на лабораторию на экспертизу. Можно передать некоторые образцы на промежуточных стадиях затвердевания (на 3-ем, 7-ом и 14-ом дне) для проведения предварительной экспертизы.

Проведение этих мероприятия позволит определить соответствие марки и класса бетона, который привезли на стройплощадку, тому, что вы заказывали.

определение и испытание бетона, марки по прочности

Прочность бетона – одна из важнейших характеристик этого строительного материала. Бетон лучше всего сопротивляется усилиям на сжатие. Поэтому проектирование осуществляется таким образом, чтобы на конструкцию действовали в основном силы сжатия. Если конструкция будет испытывать усилия на растяжение и изгиб, то при расчете проекта учитывают прочность на растягивающие усилия и растяжение при изгибе.

Характеристики прочности бетона

Порочность бетона на сжатие характеризуют марка или класс прочности, которые определяются в стандартном варианте в возрасте 28 суток. В зависимости от эксплуатационных особенностей строительной конструкции, момент определения прочности материала на сжатие может устанавливаться индивидуально. Это могут быть 3,7, 60, 90, 180 суток.

 

Определение! Класс прочности характеризует гарантированную прочность строительного материала, выраженную в МПа, с обеспеченностью 95%. Маркой называют нормируемое значение средней прочности бетона. Единица измерения – кгс/см2.

В проекте на строительную конструкцию пользуются понятием класса прочности и только в особых случаях – марки.

Таблица зависимости между классами и марками бетонов

Класс

Марка

Класс

Марка

В3,5

М50

В25-В27,5

М350

В5

М75

В30

М400

В7,5

М100

В35

М450

В10-В12,5

М150

В40

М500

В15

М200

В45

М600

В20

М250

В50-В55

М700

В22,5

М300

В60

М800

Технологические факторы, влияющие на прочность бетона

Прочность бетона зависит от ряда факторов, среди которых:

  • Активность цемента. Между прочностными характеристиками бетонного продукта и активностью вяжущего существует линейная зависимость. Чем выше активность, тем лучше прочностные показатели.
  • Количество вяжущего. Повышение содержания вяжущего положительно влияет на прочностные характеристики только до определенного процентного содержания. Выше – прочностные показатели растут незначительно, а другие технические параметры ухудшаются – растут усадка и ползучесть.
  • Водоцементное соотношение. Оптимальная величина определяется необходимой маркой удобоукладываемости. Обычно в смеси содержится 40-70% воды. Превышение оптимального количества жидкости инициирует образование пор, снижающих прочность конечного продукта.
  • Гранулометрический и минералогический состав заполнителей. На прочность бетонного продукта отрицательно влияют: неоптимальный состав мелкого и крупного заполнителей, наличие в них пылевидных и глинистых частиц.
  • Качество воды. Вода, используемая для затворения смеси, берется из водопровода питьевого назначения или проверяется в лаборатории на присутствие в ней примесей, отрицательно влияющих на качество конечного продукта.
  • Вибрирование бетонной смеси при укладке. При вибрировании из смеси выходит лишний воздух, снижающий прочностные характеристики. Однако излишнее вибрирование приводит к расслаиванию смеси.
  • Соблюдение оптимальных условий твердения.

Способы определения прочности

ГОСТ 10180-2012 регламентирует правила подготовки образцов и проведения испытаний прочности на сжатие в лабораторных условиях

В соответствии со стандартом образцами могут быть:

  • куб с длиной ребра 100, 150, 200, 250, 300 мм;
  • цилиндр с диаметром основания 100, 150, 200, 250, 300 мм, высотой не менее диаметра основания.

Образцы изготавливают с соблюдением условий, соответствующих реальным условиям твердения смеси. Твердение продукта может происходить в нормальных условиях или с использованием тепловой обработки. Испытания проводят на испытательной машине-прессе. Образец нагружают со стабильной скоростью нарастания усилия до его разрушения.

Существуют неразрушающие способы контроля прочности бетона, позволяющие контролировать этот параметр в уже готовой конструкции:

  • Механические. Эти испытательные технологии основаны на показаниях приборов. Основные методы – упругий отскок, ударный импульс, отрыв, скалывание, отрыв со скалыванием.
  • Ультразвуковой. Основой этого способа является зависимость скорости прохождения ультразвуковых волн через материал от его прочностных характеристик. Технология востребована для определения прочностных характеристик длинномерных строительных конструкций – ригелей, колонн, балок.

Области применения бетона различных классов прочности

  • В7,5. Такие бетоны содержат малое количество вяжущего и относятся к категории «тощих». Применяются в основном при проведении подготовительных строительных работ. С их помощью изготавливают подбетонки, на которых устраивается железобетонный фундамент. Такой подготовительный бетонный слой не допускает протекания цементного молочка из фундаментной бетонной смеси в грунт.
  • В10-В12,5. Такие материалы также обладают невысокой прочностью. Применяются для устройства подбетонного слоя, тонкослойных стяжек, фундаментов легких строительных конструкций.
  • В15-В20. Бетонные смеси этих классов прочности востребованы в малоэтажном индивидуальном строительстве при возведении небольших строений, для устройства внутренних перегородок, лестничных маршей.
  • В22,5. Широко востребованы в малоэтажном жилом и промышленном строительстве, при производстве ЖБИ.
  • В25-В22,7. Применяются при сооружении высоконагружаемых строительных конструкций – несущих балок, плит, колонн в многоэтажных зданиях.
  • В30 и выше. Такие бетоны, обладающие высокой прочностью, применяют в промышленном строительстве и для сооружения объектов высокой опасности и ответственности. Из-за высокой схватываемости применяются с добавками, регулирующими скорость твердения смеси.

Соотношение между классом и марками бетона по прочности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Классы и марки товарного бетона.

Соотношение между классом и марками бетона по прочности .

Класс бетона

Средняя прочность , кгс/кв.см

Ближайшая марка бетона

В3,5
В5
В7,5
В10
В12,5
В15
В20
В25
В30
В35
В40
В45
В50
В55
В60

46
65
98
131
164
196
262
327
393
458
524
589
655
720
786

М50
М75
М100
М150
М150
М200
М250
М350
М400
М450
М550
М600
М600
М700
М800

Марка бетона по прочности на сжатие характеризует сопротивление осевому сжатию (кгс/см2) эталонных образцов-кубов.

Марка бетона по прочности на осевое растяжение характеризует сопротивление осевому растяжению (кгс/см2) контрольных образцов.

Марка бетона по морозостойкости характеризуется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают образцы в условиях стандартного испытания.

Марка бетона по водонепроницаемости характеризуется односторонним гидростатическим давлением (кгс/см2), при котором образцы бетона не пропускают воду в условиях стандартного испытания.

Однородность прочности и класс бетона.

Бетон должен быть однородным - это одно из важнейших технических требований. Для оценки однородности бетона данной марки используют результаты контрольных испытаний бетонных образцов за определенный период времени. Прочность бетонных образцов будет колебаться, отклоняясь от среднего значения в большую и меньшую стороны.  На прочность большое влияние оказывают  колебания в качестве цемента и заполнителей, точность дозирования составляющих, тщательность приготовления бетонной смеси.Для повышения однородности бетона необходимо применение цемента и заполнителей гарантированного качества,  автоматизация производства.

Для нормирования прочности необходимо использовать стандартную характеристику, которая гарантировала бы получение бетона заданной прочности с учетом возможных ее колебаний. Такой характеристикой является класс бетона.

Класс бетона - это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в 5-ти случаях можно ожидать его не выполненным.

Бетоны подразделяются на классы: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60.

Твердение бетона.

Прочность бетона нарастает в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой, которые нормально проходят в теплых и влажных условиях. Взаимодействие цемента с водой прекращается, если бетон высыхает или замерзает. Раннее высыхание и замерзание бетона непоправимо ухудшает его строение и свойства.

Бетон нуждается в уходе, создающем нормальные условия твердения, в особенности в начальный период после укладки (до 15-28 суток). В теплое время года влагу в бетоне сохраняют путем поливки и укрытия. Бетон при нормальных условиях твердения имеет низкую начальную прочность и только через 7-14 сут приобретает 60-80% марочной прочности

За марку бетона по морозостойкости

принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое при испытании выдерживают образцы установленных размеров без снижения прочности на сжатие более 5% по сравнению с прочностью образцов, испытанных в эквивалентном возрасте, а для дорожного бетона, кроме того, без потери массы более 5%. Установлены марки по морозостойкости: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500.

По водонепроницаемости

бетон делят на марки W2, W4, W6, W8 и W12, причем марка обозначает давление воды (кгс/см2), при котором образец-цилиндр высотой 15 см не пропускает воду в условиях стандартного испытания.

Марку цемента назначают в зависимости от проектной марки бетона по прочности при сжатии:

 

Марка

бетона

М150

М200

М250

М300

М350

М400

М450

М500

М600

выше

Марка

цемента

М300

М300

М400

М400

М400

М500

М400

М500

М500

М600

М550

М600

М600

М600

 

Бетон марки М 100 (B 7.5)

Товарный бетон марки М 100 применяется при проведении подготовительных работ,  перед заливкой монолитных плит и лент фундаментов, малозаглубленных фундаментов при расположении грунтовых вод ниже глубины промерзания, с дополнительной гидроизоляцией и утеплением фундамента от талых и дождевых вод по периметру зданий (устройства отмостки). Кроме того его применяют в дорожном строительстве, в качестве бетонной подушки и для установки бордюрного камня.

 

Бетон марки М 150 (В10)

Бетон марки М 150 используют на стадии подготовительных работ, а именно при заливке так называемой подушки, так как он является одним из самых недорогих марок бетона, заливке полов с малой истираемостью в отапливаемых и неотапливаемых помещениях (подвальные помещения, гаражи) без воздействия агрессивных сред.Также, бетон этой марки может применяться при изготовлении стяжек, полов, фундаментов под небольшие сооружения, бетонировании дорожек и т.д.

 

Бетон марки М 200 (B15)

Товарный бетон марки М 200 применяется в основном при изготовлении бетонных стяжек полов, фундаментов, отмосток, дорожек и т.д. В индивидуальном строительстве, прочность бетона марки М 200 вполне достаточна для решения большинства строительных задач: ленточные, плитные и свайно-ростверковые фундаменты; изготовление бетонных лестниц, подпорных стен, площадок, дорожек, отмосток и т.д. Одна из наиболее часто используемых марок бетона.

 

Бетон марки М 250 (B20)

Товарный бетон марки М 250 применяется для  строительства монолитных перекрытий, строительства колонн, бетонных фундаментов в заболоченной местности, железобетонных конструкций, фундаментных плит, полов, плит перекрытий, балок и т.д., к которым предъявляются высокие требования по прочности.

 

Бетон марки М 300 (B22.5)

Бетон марки М 300 применяется при заливке лестничных площадок, отливке тротуарных плит, строительстве бордюров, дорог, подверженных сильным нагрузкам, при производстве плит перекрытия, различных колодцев и труб, а также многих других ответственных конструкций.

 

Бетон марки М 350 (B25)

Товарный бетон марки М 350 используется для изготовления монолитных фундаментов, свайно-ростверковых ЖБК, плит перекрытий и иных ответственных конструкций. Так же бетон марки М 350 используют для объектов, способных выдержать большие нагрузки.

 

 

 

< Предыдущая   Следующая >

Прочность бетона на сжатие, изгиб и растяжение. Справочная информация

Показатели прочности бетона

Прочность бетона на сжатие

Прочность бетона (способность сопротивляться разрушению) на сжатие – основной параметр, определяющий выбор конкретной марки этого стройматериала. При основных нагрузках на бетон в ходе эксплуатации конструкций зданий и сооружений — вертикально направленных, предел прочности бетона именно на сжатие должен иметь максимально высокие значения среди всех рассматриваемых вариантов.

Марочная (проектная) прочность бетона доводиться искусственным камнем по истечении 28 дней (4 недели). Достижение прочности бетона во времени существенно зависит от внешних условий твердения, таких как влажность и температура: чем выше температура, тем быстрее бетон достигает отметки нормативной прочности.

Прочность бетона и его состав

Зависимость прочности бетона на сжатие от его состава в основном определяется рациональным подбором заполнителей, причем учитывается не только их прочностные характеристики, но и размер зерна. В итоге, для строительства наиболее ответственных объектов (мосты, гидротехнические сооружения, высотные здания) для формирования смеси используются дорогостоящие крупнозернистые твердые породы (диаметр зерна 80-100 мм), обеспечивающие максимальную (нормативную) прочность бетона в МПа.

Средняя прочность бетона на сжатие достигается применением в качестве заполнителя смеси гравия со средним размером зерна (5-20 мм), желательно еще и с предварительной очисткой заполнителя струей воды. В качестве мелкого заполнителя для таких марок бетона применяется смесь крупного и мелкого песка, повышающих плотность цементного теста и одновременно предел прочности бетона при сжатии за счет снижения количества полостей. Кроме этого, снижение размеров и числа полостей в застывающей смеси существенно продлевает срок службы бетона.

Прочность бетона на растяжение

Проектная прочност бетона на растяжение существенно меньше, чем на сжатие, и зачастую случаев при проектировании не учитывается, так как ее важность ограничивается рассмотрением возможности растрескивания материала при перепадах температуры. Значение прочности бетона на растяжение варьируется в пределах от 1/20 его нагрузочной способности у «молодого» бетона до 1/8 у «старого» бетона. Наибольшее значение прочность бетона на растяжение имеет при подборе материала для дорожного строительства, производимого без дополнительного армирования. В данных случаях при неверном выборе марки материала вполне реальна деформация бетона и быстрое разрушение дорожного покрытия.

Прочность бетона на изгиб

Показатель прочности бетона на изгиб, которая тоже существенно меньше прочности на сжатие, имеет значение на стадии начального возведения несущего контура конструкции. Применение металлической арматуры при формировании несущего каркаса существенно повышает коэффициент прочности бетона на изгиб. Заказать бетон с любыми прочностными и эксплуатационными характеристиками по самой выгодной цене в Нижнем Новгороде можно у компании «Первый Бетонный Завод» - непосредственного производителя широкого спектра марок этого стройматериала.

Таблица «Зависимость марки и класса бетона от прочности»

Класс бетона Средняя прочность, кгс/кв.см Ближайшая марка бетона
В3,5 46 М50
B7,5 698 M100
В10 121 М150
В12,5 164 M150
В15 196 М200
В20 262 M250
В25 327 М350
В30 393 M400

Более подробную консультацию по характеристикам бетона и способах его оптимального применения вы можете получить, позвонив нашему специалисту по тел.: 8 953 415-95-41. Для вашего объекта будет подобрана оптимальная смесь бетона, доставка до места в Нижнем Новгороде и области, способ заливки.

Влияние совокупных свойств на бетон

Влияние совокупных свойств на бетон Эффект агрегата Недвижимость на бетоне



Бетон представляет собой смесь цементного материала, заполнителя и воды. Агрегат обычно считается инертным наполнителем, на долю которого приходится от 60 до 80 процентов объема и от 70 до 85 процентов веса бетона. Хотя заполнитель считается инертным наполнителем, он является необходимым компонентом что определяет термические и упругие свойства бетона и стабильность размеров.Агрегат классифицируется как два разных типы, грубые и мелкие. Крупный заполнитель обычно больше 4,75 мм. (остается на сите № 4), а размер мелкого заполнителя менее 4,75 мм. (проходя через сито № 4). Прочность заполнителя на сжатие является важным фактор при выборе агрегата. При определении силы обычный бетон, большинство заполнителей бетона в несколько раз прочнее, чем другие компоненты в бетоне и, следовательно, не являются фактором прочности из бетона нормальной прочности.Бетон на легком заполнителе может быть больше зависит от прочности агрегатов на сжатие.

Необходимо знать другие физические и минералогические свойства заполнителя. перед замешиванием бетона, чтобы получить желаемую смесь. Эти свойства включают форму и текстуру, градацию размера, содержание влаги, удельный вес, реакционная способность, прочность и насыпной вес. Эти свойства вместе с соотношением вода / вяжущий материал определяют прочность, удобоукладываемость и долговечность из бетона.

Форма и текстура заполнителя влияют на свойства свежего бетона. больше, чем затвердевший бетон. Бетон более податливый, когда он гладкий и округлый заполнитель используется вместо грубого угловатого или удлиненного заполнителя. Большинство природных песков и гравия с русел рек или берегов моря гладкие и округлые и являются отличными агрегатами. Щебень дает гораздо больше угловатые и удлиненные агрегаты, которые имеют большую площадь поверхности к объему соотношение, лучшие характеристики сцепления, но требуется больше цементного теста для производства работоспособная смесь.

Фактура поверхности заполнителя может быть как гладкой, так и шероховатой. Гладкий поверхность может улучшить обрабатываемость, но более грубая поверхность создает более прочную связь между пастой и заполнителем, создающая более высокую прочность.

Сортировка или гранулометрический состав заполнителя является важной характеристикой потому что он определяет потребность в пасте для обрабатываемого бетона. Этот потребность в пасте является фактором, контролирующим стоимость, так как цемент - это самый дорогой компонент.Поэтому желательно минимизировать количество пасты, подходящей для производства бетона, который можно обрабатывать, уплотненный и законченный, обеспечивая необходимую прочность и долговечность. Требуемое количество цементного теста зависит от количества пустот. пространство, которое необходимо заполнить, и общая площадь поверхности, которую необходимо покрыть. Когда частицы имеют одинаковый размер, интервал наибольший, но когда используется диапазон размеров, пустоты заполняются и паста требование снижено.Чем больше заполнены эти пустоты, тем менее работоспособны бетон становится компромиссом между удобоукладываемостью и экономичностью является необходимым.

Влагосодержание заполнителя является важным фактором при разработке правильного водно-вяжущего материала. соотношение. Все агрегаты содержат некоторую влагу в зависимости от пористости частицы и влажность складского помещения. Влажность содержание может варьироваться от менее одного процента в гравии до 40 процентов в очень пористом песчанике и вспученном сланце.Агрегат можно найти в четыре различных состояния влажности, включая сушку в печи (OD), сушку на воздухе (AD), насыщенная поверхность, сухая (SSD) и влажная. Из этих четырех состояний только OD и SSD соответствует определенному состоянию влажности и может использоваться в качестве эталона. состояния для расчета влажности. Чтобы рассчитать количество воды, которую агрегат будет либо добавлять, либо вычитать из пасты, следующие необходимо рассчитать три величины: абсорбционная способность, эффективное всасывание, и поверхностная влажность.

Большая часть складируемого крупного заполнителя находится в состоянии AD с абсорбцией. менее одного процента, но наиболее мелкий заполнитель часто находится во влажном состоянии с поверхностной влажностью до пяти процентов. Эта поверхностная влага на мелкозернистый заполнитель образует толстую пленку на поверхности толкающих частиц их врозь и увеличивая кажущийся объем. Это широко известно как набухание и может вызвать значительные ошибки при дозировании объема.

Плотность заполнителей требуется в смеси в пропорции установить соотношение веса и объема.Удельный вес легко рассчитывается путем определения плотности по вытеснению воды. Все агрегаты содержат некоторую пористость, а значение удельного веса зависит от того, эти поры учитываются при измерении. Есть два термина, которые используется для различения этого измерения; абсолютный удельный вес и объем удельный вес. Абсолютный удельный вес (ASG) относится к твердому материалу. исключая поры, и насыпной удельный вес (BSG), иногда называемый кажущийся удельный вес включает объем пор.С целью дозирования смеси важно знать пространство, занимаемое агрегатные частицы, включая поры внутри частиц. В BSG заполнителя не имеет прямого отношения к его характеристикам в бетоне, хотя спецификация BSG часто делается для соответствия минимальной плотности требования.

Для дозирования смеси, насыпная масса единицы (также известная как насыпная плотность) требуется. Насыпная плотность измеряет объем отсортированного заполнителя. займет в бетоне, включая твердые частицы заполнителя и пустоты между ними.Поскольку вес агрегата зависит от влажность заполнителя, требуется постоянная влажность. Это достигается за счет использования агрегата OD. Дополнительно насыпная плотность требуется для объемного метода дозирования смеси.

Самая распространенная классификация агрегатов по насыпному удельному весу легкий, нормальные и тяжеловесные агрегаты. В обычном бетоне заполнитель весит 1520 1680 кг / м 3 , но иногда конструкции требуют легкий или тяжелый бетон.Легкий бетон содержит натуральный или синтетический заполнитель с массой менее 1100 кг / м 3 и тяжелый бетон содержит натуральные или синтетические заполнители которые весят более 2080 кг / м 3 .

Хотя заполнители чаще всего являются инертным наполнителем в бетоне, различные свойства заполнителя имеют большое влияние на прочность, долговечность, удобоукладываемость и экономичность бетона. Эти разные свойства совокупности позволяют проектировщикам и подрядчикам максимально гибко выполнять их требования к конструкции и конструкции.

Список литературы 1. Мехта и Монтейро. (1993) Бетонная конструкция, свойства и Материалы , Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ
  1. Mindess and Young (1981) Concrete , Prentice-Hall, Inc., Энглвуд Скалы, Нью-Джерси
  2. Косматка и Панарезе (1994) Проектирование и контроль бетонных смесей , Портлендская цементная ассоциация, Скоки, Иллинойс,

Важность проектирования бетонной смеси

Зачем нужен хороший товарный бетон

Хорошая конструкция бетонной смеси создает основу для надежной инфраструктуры.

Конструирование бетонной смеси включает в себя процесс приготовления, в котором смесь ингредиентов создает необходимую прочность и долговечность бетонной конструкции. Поскольку каждый ингредиент в смеси имеет разные свойства, создать отличную бетонную смесь - непростая задача. Крайне важно, чтобы все ингредиенты были протестированы для определения их физических свойств и несущей способности в месте расположения проекта.

Проверяемые ингредиенты: вода, мелкий заполнитель (песок), крупный заполнитель, цемент, химикаты, арматура и почва.

Значения физических свойств, полученные после испытаний, будут использоваться в качестве основы для всех соображений по проектированию бетонной смеси. Это обеспечит звук конструкции и предотвратит сбой микса. Важно отметить, что ингредиенты смеси могут отличаться от одного места проекта к другому, поэтому физические свойства должны быть проверены на соответствие требованиям, указанным для каждого места.

Виды бетонных смесей

Два типа бетонной смеси - это бетон с нормальными эксплуатационными характеристиками и бетон с высокими эксплуатационными характеристиками, и они характеризуются своей прочностью на сжатие:

Бетон нормальных характеристик

Бетонная смесь с нормальными эксплуатационными характеристиками имеет прочность в диапазоне от 20 до 40 МПа.Это наиболее используемая смесь из двух. Бетон с нормальными эксплуатационными характеристиками обладает хорошей удобоукладываемостью, если все ингредиенты смеси находятся в точных пропорциях. Свежеприготовленный бетон должен быть пластичным или полужидким, чтобы его можно было формовать.

Высокоэффективный бетон

Высокопроизводительная бетонная смесь имеет эксплуатационную прочность выше 40 МПа. Основная цель использования высококачественного бетона - снизить вес, ползучесть или проницаемость, а также повысить долговечность конструкции.Как и обычная бетонная смесь, эта смесь должна быть пластичной или полужидкой в ​​свежем виде, чтобы ее можно было формовать.

Поскольку высококачественный бетон имеет высокое содержание цемента, он часто липкий, и его трудно обрабатывать и укладывать. Тем не менее, это не приводит к растеканию цемента, с чем может столкнуться бетон с нормальными эксплуатационными характеристиками.

Факторы, влияющие на расчет бетонной смеси

Прочность и долговечность бетонной смеси зависят от следующих факторов:

Обозначение: Прочность бетона измеряется в Н / мм2 при испытании после отверждения в любой отвердевшей среде.Выбор марки бетона зависит от его использования.

Выбор цемента: Выбор цемента зависит от использования. Цемент должен быть испытан на эксплуатационные характеристики, требуемые для его использования, прежде чем быть испытанным в проектной смеси.

Выбор размера заполнителя: Количество заполнителей, необходимых для каждой смеси, зависит от физических свойств, необходимых для конструкции. Перед использованием все заполнители должны пройти качественную калибровку.

Тип воды: Любая вода, используемая для создания бетонной смеси, должна быть проверена перед использованием, чтобы убедиться, что она находится в диапазоне воды, необходимой для бетона.Практически вся расходуемая вода подходит для бетонных работ, но ее все же следует проверить.

Отношение воды к цементу: Отношение воды к цементу должно быть проверено на консистенцию, начальную и конечную схватывание, прочность цемента, удобоукладываемость, осадку бетона и коэффициент уплотнения.

Технологичность: Это показатель легкости перемешивания бетона без расслоения или просачивания. Во многом это зависит от рассчитанной осадки бетона.

Прочность: Это мера необходимой прочности (Н / мм2) любой марки бетона после 28 дней отверждения.Прочность следует проверять на месте.

Качественный дизайн бетонной смеси имеет решающее значение для успешного строительства. В Concrete Supply Co. мы лучше спим по ночам, зная, что наш готовый комплексный бетонный раствор соответствует высочайшим характеристикам бетона, и наша честность в этом не имеет себе равных.

Мы предлагаем руководство, которое поможет вам найти идеальный микс для чтения. Если вы ищете долговечность и качество бетонной смеси, ознакомьтесь с нашим руководством, и мы обязательно поможем вам создать лучшую смесь для вашего проекта.

Свяжитесь с нами, если вам нужен поставщик или у вас есть вопросы о наших смесях.

Свойства бетона при повышенных температурах

Огнестойкость бетонных конструктивных элементов зависит от тепловых, механических и деформационных свойств бетона. Эти свойства значительно зависят от температуры, а также от состава и характеристик бетонной смеси, а также от скорости нагрева и других условий окружающей среды.В этой главе описаны основные характеристики бетона. Обсуждаются различные свойства, которые влияют на характеристики огнестойкости, а также роль этих свойств в огнестойкости. Представлено изменение термических, механических, деформационных и откольных свойств в зависимости от температуры для различных типов бетона.

1. Введение

Бетон широко используется в качестве основного конструкционного материала в строительстве благодаря многочисленным преимуществам, таким как прочность, долговечность, простота изготовления и негорючие свойства, которыми он обладает по сравнению с другими строительными материалами.Бетонные конструктивные элементы при использовании в зданиях должны удовлетворять соответствующим требованиям пожарной безопасности, указанным в строительных нормах [1–4]. Это связано с тем, что пожар представляет собой одно из самых тяжелых условий окружающей среды, которым могут подвергаться конструкции; поэтому обеспечение соответствующих мер противопожарной безопасности для элементов конструкции является важным аспектом проектирования здания.

Меры пожарной безопасности конструктивных элементов измеряются с точки зрения огнестойкости, которая представляет собой продолжительность, в течение которой конструктивный элемент проявляет сопротивление в отношении структурной целостности, устойчивости и передачи температуры [5, 6].Бетон обычно обеспечивает лучшую огнестойкость из всех строительных материалов [7]. Эта превосходная огнестойкость обусловлена ​​материалами, составляющими бетон (например, цемент и заполнители), которые при химическом соединении образуют материал, который по существу инертен и имеет низкую теплопроводность, высокую теплоемкость и более медленное ухудшение прочности с температурой. Именно эта низкая скорость теплопередачи и потери прочности позволяют бетону действовать как эффективный противопожарный щит не только между соседними помещениями, но и защищать себя от повреждений от огня.

Поведение бетонного конструктивного элемента, подверженного воздействию огня, частично зависит от термических, механических и деформационных свойств бетона, из которого он состоит. Подобно другим материалам, теплофизические, механические и деформационные свойства бетона существенно изменяются в диапазоне температур, связанных с пожарами в зданиях. Эти свойства меняются в зависимости от температуры и зависят от состава и характеристик бетона. Прочность бетона существенно влияет на его свойства как при комнатной, так и при высоких температурах.Свойства высокопрочного бетона (HSC) изменяются в зависимости от температуры иначе, чем свойства бетона нормальной прочности (NSC). Это изменение более выражено для механических свойств, на которые влияют прочность, влажность, плотность, скорость нагрева, количество микрокремнезема и пористость.

На практике огнестойкость конструктивных элементов оценивалась в основном с помощью стандартных огнестойких испытаний [8]. Однако в последние годы использование численных методов для расчета огнестойкости конструктивных элементов получает все большее распространение, поскольку эти методы расчета гораздо менее затратны и требуют много времени [9].Когда элемент конструкции подвергается определенному температурно-временному воздействию во время пожара, это воздействие вызовет предсказуемое распределение температуры в элементе. Повышенные температуры вызывают деформации и изменение свойств материалов, из которых изготовлен элемент конструкции. Зная о деформациях и изменениях свойств, обычные методы строительной механики могут применяться для прогнозирования характеристик огнестойкости конструктивного элемента. Наличие свойств материала при повышенной температуре позволяет использовать математический подход для прогнозирования огнестойкости элементов конструкции [10, 11].

Очевидно, общая информация о свойствах бетона при комнатной температуре редко применима для расчета огнестойкости [12]. Поэтому крайне важно, чтобы специалист по пожарной безопасности знал, как расширить, исходя из априорных соображений, полезность скудных данных о свойствах, которые могут быть собраны из технической литературы. Кроме того, знание уникальных характеристик, таких как растрескивание бетона в результате пожара, имеет решающее значение для определения огнестойкости бетонных элементов конструкции.

2. Свойства, влияющие на огнестойкость
2.1. Общие сведения

На огнестойкость железобетонных элементов (ЖБИ) влияют характеристики составляющих материалов, а именно, бетона и арматурной стали. К ним относятся (а) термические свойства, (б) механические свойства, (в) деформационные свойства и (г) специфические характеристики материала, такие как растрескивание бетона. Тепловые свойства определяют степень теплопередачи к элементу конструкции, тогда как механические свойства составляющих материалов определяют степень потери прочности и ухудшения жесткости элемента.Деформационные свойства в сочетании с механическими свойствами определяют степень деформаций и деформаций в элементе конструкции. Кроме того, растрескивание бетона в результате пожара может сыграть значительную роль в пожарных характеристиках элементов RC [13]. Все эти свойства меняются в зависимости от температуры и зависят от состава и характеристик бетона, а также арматурной стали [12]. Изменение свойств бетона, вызванное температурой, намного сложнее, чем изменение свойств арматурной стали из-за миграции влаги, а также значительного изменения ингредиентов в различных типах бетона.Таким образом, основное внимание в этой главе уделяется влиянию температуры на свойства бетона. Влияние температуры на свойства стальной арматуры можно найти в других работах [4, 12].

Бетон доступен в различных формах, и его часто группируют по разным категориям в зависимости от веса (как бетон с нормальным весом и легкий бетон), прочности (как бетон с нормальной прочностью, высокопрочный и сверхвысокопрочный), наличия волокон (как простой бетон). и бетон, армированный фиброй), и эксплуатационные характеристики (как обычный бетон, так и бетон с высокими эксплуатационными характеристиками).Специалисты по пожарной безопасности также подразделяют бетон с нормальным весом на силикатный (кремнистый) и карбонатный (известняковый) бетон, в зависимости от состава основного заполнителя. Кроме того, когда небольшое количество прерывистых волокон (стальных или полипропиленовых) добавляется к бетонной смеси для улучшения характеристик, этот бетон называют фибробетоном (FRC). В этом разделе в основном обсуждаются различные свойства обычного бетона. Подчеркивается влияние прочности, веса и волокон на свойства бетона при повышенных температурах.

Традиционно прочность на сжатие бетона составляла от 20 до 50 МПа, который классифицируется как бетон нормальной прочности (НБК). В последние годы стал широко доступен бетон с прочностью на сжатие в диапазоне от 50 до 120 МПа, который называют высокопрочным бетоном (HSC). Когда прочность на сжатие превышает 120 МПа, его часто называют бетоном со сверхвысокими характеристиками (UHP). Прочность бетона ухудшается с температурой, и скорость деградации прочности сильно зависит от прочности бетона на сжатие.

2.2. Термические свойства

Термическими свойствами, которые влияют на повышение и распределение температуры в бетонном конструктивном элементе, являются теплопроводность, удельная теплоемкость, температуропроводность и потеря массы.

Теплопроводность - это свойство материала проводить тепло. Бетон содержит влагу в различных формах, и тип и количество влаги оказывают значительное влияние на теплопроводность. Теплопроводность обычно измеряется с помощью методов испытаний в «установившемся режиме» или «в переходных режимах» [14].Переходные методы предпочтительнее для измерения теплопроводности влажного бетона, чем стационарные методы [15–17], поскольку физико-химические изменения бетона при более высоких температурах вызывают прерывистое направление теплового потока. В среднем теплопроводность обычного бетона нормальной прочности при комнатной температуре составляет от 1,4 до 3,6 Вт / м- ° C [18].

Удельная теплоемкость - это количество тепла на единицу массы, необходимое для изменения температуры материала на один градус, и часто выражается в терминах тепловой (теплоемкости), которая является произведением удельной теплоемкости и плотности.На удельную теплоемкость сильно влияют влажность, тип заполнителя и плотность бетона [19–21]. До 1980-х годов изменение удельной теплоемкости в зависимости от температуры определялось с помощью адиабатической калориметрии. С 80-х годов прошлого века дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) была наиболее часто используемым методом для построения графика кривой за один проход по температуре при желаемой скорости нагрева [22, 23]. К сожалению, точность метода DSC в определении вклада явной теплоты в кажущуюся удельную теплоемкость может быть не очень хорошей (иногда она может составлять всего ± 20 процентов).Скорость повышения температуры в тестах DSC обычно составляет 5 ° C · мин -1 . При более высоких скоростях нагрева пики на кривых ДСК имеют тенденцию смещаться в сторону более высоких температур и становиться более резкими. Для температур выше 600 ° C также используется высокотемпературный дифференциальный термический анализатор (DTA) для оценки удельной теплоемкости.

Температуропроводность материала определяется как отношение теплопроводности к объемной удельной теплоемкости материала [24]. Он измеряет скорость передачи тепла от открытой поверхности материала к внутренним слоям.Чем больше коэффициент диффузии, тем быстрее поднимается температура на определенной глубине в материале [12]. Подобно теплопроводности и удельной теплоемкости, коэффициент температуропроводности изменяется с повышением температуры в материале. Температуропроводность,, может быть рассчитана с использованием соотношения где - теплопроводность, - плотность, - удельная теплоемкость материала.

Плотность в высушенном в печи состоянии - это масса единицы объема материала, включающего само твердое вещество и поры, заполненные воздухом.При повышении температуры такие материалы, как бетон, которые имеют большое количество влаги, будут испытывать потерю массы в результате испарения влаги из-за химических реакций. Предполагая, что материал изотропен в отношении своего дилатометрического поведения, его плотность (или масса) при любой температуре можно рассчитать по термогравиметрическим и дилатометрическим кривым [24].

2.3. Механические свойства

К механическим свойствам, определяющим огнестойкость элементов RC, относятся прочность на сжатие и растяжение, модуль упругости и реакция на растяжение составляющих материалов при повышенных температурах.

Прочность бетона на сжатие при повышенной температуре имеет первостепенное значение для расчета огнестойкости. Прочность бетона на сжатие при температуре окружающей среды зависит от водоцементного отношения, переходной зоны раздела заполнитель-паста, условий отверждения, типа и размера заполнителя, типов добавок и типа напряжения [25]. При высокой температуре на прочность при сжатии сильно влияют прочность при комнатной температуре, скорость нагрева и связующие вещества в замесе (например, микрокремнезем, летучая зола и шлак).В отличие от термических свойств при высокой температуре, механические свойства бетона хорошо изучены. Снижение прочности в HSC не является постоянным, и, как сообщают различные авторы, наблюдаются значительные различия в потере прочности.

Прочность бетона на растяжение намного ниже прочности на сжатие из-за легкости, с которой трещины могут распространяться под действием растягивающих нагрузок [26]. Бетон является слабым при растяжении, и для NSC предел прочности на разрыв составляет только 10% от его прочности на сжатие, а для HSC коэффициент прочности на растяжение еще больше снижается.Таким образом, предел прочности бетона при растяжении часто не учитывается при расчетах прочности при комнатной и повышенных температурах. Однако это важное свойство, потому что трещины в бетоне обычно возникают из-за растягивающих напряжений, а структурное повреждение элемента при растяжении часто возникает из-за прогрессирования микротрещин [26]. В условиях пожара прочность бетона на растяжение может быть еще более важной в случаях, когда в бетонном элементе конструкции происходит выкрашивание из-за пожара [27]. Прочность бетона на растяжение зависит почти от тех же факторов, что и прочность бетона на сжатие [28, 29].

Еще одно свойство, влияющее на огнестойкость, - это модуль упругости бетона, который уменьшается с температурой. При высокой температуре разрушение гидратированных цементных продуктов и разрыв связей в микроструктуре цементного теста снижает модуль упругости, и степень снижения зависит от потери влаги, ползучести при высокой температуре и типа заполнителя.

2.4. Деформационные свойства

Деформационные свойства, определяющие огнестойкость железобетонных элементов, включают тепловое расширение и ползучесть бетона и арматуры при повышенных температурах.Кроме того, переходная деформация, возникающая при повышенных температурах в бетоне, может усилить деформации в подверженных пожару бетонных конструктивных элементах.

Термическое расширение характеризует расширение (или усадку) материала, вызванное нагревом, и определяется как расширение (усадка) единицы длины материала при повышении температуры бетона на один градус. Коэффициент теплового расширения определяется как процентное изменение длины образца на градус повышения температуры.Расширение считается положительным, когда материал удлиняется, и отрицательным (усадкой), когда он укорачивается. Как правило, тепловое расширение материала зависит от температуры и оценивается с помощью дилатометрической кривой, которая является записью частичного изменения линейного размера твердого тела при постоянно увеличивающейся или понижающейся температуре [24]. Тепловое расширение является важным свойством для прогнозирования тепловых напряжений, возникающих в элементе конструкции в условиях пожара.На тепловое расширение бетона обычно влияют тип цемента, содержание воды, тип заполнителя, температура и возраст [15, 30].

Ползучесть, часто называемая деформацией ползучести, определяется как пластическая деформация материала, зависящая от времени. При нормальных напряжениях и температурах окружающей среды деформации из-за ползучести незначительны. Однако при более высоких уровнях напряжения и повышенных температурах скорость деформации, вызванной ползучестью, может быть значительной. Следовательно, основными факторами, влияющими на ползучесть, являются температура, уровень напряжений и их продолжительность [31].Ползучесть бетона обусловлена ​​наличием воды в его микроструктуре [32]. Удовлетворительного объяснения ползучести бетона при повышенных температурах нет.

Переходная деформация возникает при первом нагреве бетона и не зависит от времени. В основном это вызвано термической несовместимостью заполнителя и цементного теста [6]. Переходная деформация бетона, аналогичная деформации при высокотемпературной ползучести, представляет собой сложное явление, на которое влияют такие факторы, как температура, прочность, влажность, нагрузка и пропорции смеси.

2,5. Выкрашивание

Помимо термических, механических и деформационных свойств, еще одним свойством, которое оказывает значительное влияние на огнестойкость бетонного конструктивного элемента, является выкрашивание [33]. Это свойство уникально для бетона и может быть определяющим фактором при определении огнестойкости структурного элемента RC [34]. Отслаивание определяется как разрыв слоев (кусков) бетона с поверхности бетонного элемента, когда он подвергается воздействию высоких и быстро растущих температур, например, при пожарах.Отслаивание может произойти вскоре после воздействия быстрого нагрева и может сопровождаться сильными взрывами или может произойти на более поздних стадиях пожара, когда бетон стал настолько слабым после нагрева, что при образовании трещин куски бетона отвалятся от поверхности. конкретный член. Последствия ограничены до тех пор, пока степень повреждения невелика, но обширное выкрашивание может привести к ранней потере стабильности и целостности. Кроме того, при растрескивании более глубокие слои бетона подвергаются воздействию высоких температур, что увеличивает скорость передачи тепла внутренним слоям элемента, включая арматуру.Когда арматура подвергается прямому воздействию огня, температура в арматуре повышается с очень высокой скоростью, что приводит к более быстрому снижению прочности (емкости) элемента конструкции. Потеря прочности арматуры в сочетании с потерей бетона из-за растрескивания значительно снижает огнестойкость конструктивного элемента [35, 36].

В то время как растрескивание может происходить во всех типах бетона, HSC более подвержен растрескиванию, вызванному огнем, чем NSC, из-за его низкой проницаемости и более низкого водоцементного отношения по сравнению с NSC.Вызванное огнем растрескивание также зависит от ряда факторов, включая проницаемость бетона, тип воздействия огня и прочность бетона на растяжение [34, 37–40]. Таким образом, информация о проницаемости и прочности бетона на растяжение, которые меняются в зависимости от температуры, имеет решающее значение для прогнозирования вызванного огнем растрескивания бетонных элементов.

3. Термические свойства бетона при повышенных температурах

Термическими свойствами, которые определяют зависящие от температуры свойства бетонных конструкций, являются теплопроводность, удельная теплоемкость (или теплоемкость) и потеря массы.На эти свойства существенно влияют тип заполнителя, влажность и состав бетонной смеси. Существует множество программ испытаний для определения термических свойств бетона при повышенных температурах [16, 41–44]. Подробный обзор влияния температуры на термические свойства различных типов бетона дан Khaliq [45], Kodur et al. [46] и Флинн [47].

3.1. Теплопроводность

Теплопроводность бетона при комнатной температуре находится в пределах 1.4 и 3,6 Вт / м ° К и зависит от температуры [18]. На рисунке 1 показано изменение теплопроводности НБК в зависимости от температуры на основе опубликованных данных испытаний и эмпирических зависимостей. Данные испытаний собраны Халиком [45] из разных источников на основе экспериментальных данных [16, 20, 21, 24, 44, 48] и эмпирических соотношений в различных стандартах [4, 15]. Вариации измеренных данных испытаний показаны заштрихованной областью на Рисунке 1, и это изменение в отчетных данных по теплопроводности в основном связано с содержанием влаги, типом заполнителя, условиями испытаний и методами измерения, используемыми в экспериментах [15, 18–20 , 41].Следует отметить, что существует очень мало стандартизованных методов измерения тепловых свойств. На рисунке 1 также показаны верхняя и нижняя границы значений теплопроводности в соответствии с положениями EC2, и этот диапазон относится ко всем типам заполнителей. Тем не менее, теплопроводность, показанная на Рисунке 1, согласно соотношениям ASCE, применима для бетона с карбонатными заполнителями.


Общая теплопроводность постепенно уменьшается с температурой, и это уменьшение зависит от свойств бетонной смеси, в частности, от влажности и проницаемости.Эта тенденция к снижению теплопроводности может быть объяснена изменением содержания влаги с повышением температуры [18].

Теплопроводность HSC выше, чем у NSC из-за низкого соотношения w / c и использования различных связующих в HSC [49]. Обычно теплопроводность HSC находится в диапазоне от 2,4 до 3,6 Вт / м · К при комнатной температуре. Теплопроводность бетона, армированного фиброй (как стальным, так и полипропиленовым), почти соответствует той же тенденции, что и у обычного бетона, и ближе к теплопроводности HSC.Таким образом, делается вывод об отсутствии значительного влияния волокон на теплопроводность бетона в диапазоне температур 20–800 ° C [27].

3.2. Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость бетона при комнатной температуре варьируется в диапазоне от 840 Дж / кг · К и 1800 Дж / кг · К для различных типов заполнителей. Часто удельная теплоемкость выражается в терминах теплоемкости, которая является произведением удельной теплоемкости и плотности бетона. Свойство удельной теплоемкости чувствительно к различным физическим и химическим превращениям, которые происходят в бетоне при повышенных температурах.Это включает испарение свободной воды при температуре около 100 ° C, диссоциацию Ca (OH) 2 на CaO и H 2 O между 400–500 ° C и кварцевое преобразование некоторых агрегатов при температуре выше 600 ° C [ 24]. Поэтому удельная теплоемкость сильно зависит от содержания влаги и значительно увеличивается с увеличением отношения воды к цементу.

Халик и Кодур [27] собрали результаты измерений удельной теплоемкости различных бетонов из различных исследований [16, 20, 24, 41, 44, 48]. На рисунке 2 показано изменение удельной теплоемкости для NSC в зависимости от температуры, как сообщалось в различных исследованиях, основанных на данных испытаний и различных стандартах.Удельная теплоемкость бетона остается почти постоянной до 400 ° C, затем увеличивается примерно до 700 ° C, а затем остается постоянной в диапазоне от 700 до 800 ° C. Из различных факторов тип заполнителя оказывает значительное влияние на удельную теплоемкость (теплоемкость) бетона. Этот эффект отражен в соотношениях ASCE для удельной теплоемкости бетона [15]. Бетон из карбонатного заполнителя имеет более высокую удельную теплоемкость (теплоемкость) в диапазоне температур 600–800 ° C, и это вызвано эндотермической реакцией, которая возникает в результате разложения доломита и поглощает большое количество энергии [12].Эта высокая теплоемкость в бетоне с карбонатным заполнителем помогает свести к минимуму растрескивание и повысить огнестойкость элементов конструкции.


По сравнению с NSC, HSC демонстрирует несколько меньшую удельную теплоемкость в диапазоне температур 20–800 ° C [41]. Наличие волокон также оказывает незначительное влияние на удельную теплоемкость бетона. Для бетона с полипропиленовыми волокнами при сжигании полипропиленовых волокон образуются микроканалы для выпуска пара; и, следовательно, количество поглощенного тепла меньше при обезвоживании химически связанной воды; таким образом, его удельная теплоемкость снижается в диапазоне температур 600–800 ° C.Однако бетон со стальной фиброй показывает более высокую удельную теплоемкость в диапазоне температур 400–800 ° C, что может быть связано с дополнительным теплом, поглощаемым при обезвоживании химически связанной воды.

3.3. Потеря массы

В зависимости от плотности бетон обычно подразделяют на две основные группы: (1) бетон с нормальным весом с плотностью от 2150 до 2450 кг · м –3 ; и (2) легкие бетоны плотностью от 1350 до 1850 кг · м −3 . Плотность или масса бетона уменьшается с повышением температуры из-за потери влаги.На удержание массы бетона при повышенных температурах сильно влияет тип заполнителя [21, 44].

На рис. 3 показано изменение массы бетона в зависимости от температуры для бетонов, изготовленных из карбонатных и кремнистых заполнителей. Потеря массы минимальна как для карбонатных, так и для кремнистых заполнителей до температуры около 600 ° C. Однако тип заполнителя оказывает значительное влияние на потерю массы бетона при температуре выше 600 ° C. В случае бетона из кремнистого заполнителя потеря массы незначительна даже при температуре выше 600 ° C.Однако при температуре выше 600 ° C бетон с карбонатным заполнителем испытывает больший процент потери массы по сравнению с бетоном с кремнистым заполнителем. Этот более высокий процент потери массы в бетоне с карбонатным заполнителем объясняется диссоциацией доломита в карбонатном заполнителе при температуре около 600 ° C [12].


Прочность бетона не оказывает значительного влияния на потерю массы, и, следовательно, HSC демонстрирует ту же тенденцию в потере массы, что и NSC. Потеря массы для бетона, армированного фиброй, такая же, как и для обычного бетона при температуре до 800 ° C.При температуре выше 800 ° C потеря массы HSC, армированного стальным волокном, немного ниже, чем у простого HSC.

4. Механические свойства бетона при повышенных температурах

Механические свойства, которые имеют первостепенное значение при расчете огнестойкости, включают прочность на сжатие, предел прочности на разрыв, модуль упругости и реакцию на напряжение-деформацию при сжатии. Механические свойства бетона при повышенных температурах широко изучены в литературе по сравнению с термическими свойствами [12, 39, 50–52].Испытания механических свойств при высоких температурах обычно проводятся на образцах бетона, которые обычно представляют собой цилиндры или кубы разных размеров. В отличие от измерений свойств при комнатной температуре, где размеры образцов указаны в соответствии со стандартами, высокотемпературные механические свойства обычно проводятся на широком диапазоне размеров образцов из-за отсутствия стандартизированных спецификаций испытаний для проведения испытаний механических свойств при высоких температурах [53, 54].

4.1. Прочность на сжатие

На рисунках 4 и 5 показано изменение соотношения прочности на сжатие для NSC и HSC при повышенных температурах, соответственно, с верхней и нижней границами (заштрихованной области), показывающими изменение диапазона представленных данных испытаний.На этих рисунках также показано изменение прочности на сжатие, полученное с использованием Еврокода [4], ASCE [15] и Kodur et al. [46] отношения; На рис. 4 показано большое, но равномерное изменение скомпилированных данных испытаний для НБК в диапазоне температур 20–800 ° C. Однако на рис. 5 показано большее изменение прочности на сжатие HSC при температуре в диапазоне от 200 ° C до 500 ° C и меньшее отклонение выше 500 ° C. Это в основном связано с тем, что для HSC при температурах выше 500 ° C было зарегистрировано меньшее количество точек данных испытаний, либо из-за возникновения растрескивания в бетоне, либо из-за ограничений в испытательной аппаратуре.Однако более широкий разброс наблюдается для NSC в этом диапазоне температур (выше 500 ° C) по сравнению с HSC, как показано на рисунках 4 и 5. Это в основном из-за большего количества точек данных испытаний, указанных для NSC в литературе и также из-за меньшей склонности НБК к растрескиванию под огнем. В целом разброс механических свойств бетона при сжатии при высоких температурах довольно велик. Эти отклонения от различных испытаний могут быть объяснены использованием различных скоростей нагрева или нагружения, размера образца и отверждения, условий при испытании (содержание влаги и возраст образца) и использования добавок.



В случае НБК прочность бетона на сжатие незначительно зависит от температуры до 400 ° C. NSC обычно очень проницаемы и позволяют легко рассеивать поровое давление за счет водяного пара. С другой стороны, использование различных связующих в HSC дает превосходную и плотную микроструктуру с меньшим количеством гидроксида кальция, что обеспечивает положительный эффект на прочность на сжатие при комнатной температуре [55]. Такие связующие, как использование шлака и микрокремнезема, дают наилучшие результаты по повышению прочности на сжатие при комнатной температуре, что объясняется плотной микроструктурой.Однако, как упоминалось ранее, компактная микроструктура очень непроницаема и при высокой температуре становится вредной, поскольку не позволяет влаге уйти, что приводит к нарастанию порового давления и быстрому развитию микротрещин в HSC, что приводит к более быстрому ухудшению прочности и возникновению выкрашивания [27, 56, 57]. Наличие в бетоне стальной фибры помогает замедлить потерю прочности при повышенных температурах [44, 58].

Среди факторов, непосредственно влияющих на прочность на сжатие при повышенных температурах, - первоначальное отверждение, содержание влаги во время испытаний, а также добавление примесей и микрокремнезема в бетонную смесь [59–63].Эти факторы не рассматриваются в литературе, и нет данных испытаний, которые показывают влияние этих факторов на высокотемпературные механические свойства бетона.

Еще одной основной причиной значительного различия в высокотемпературных прочностных характеристиках бетона является использование различных условий испытаний (таких как скорость нагрева и скорость деформации) и процедур испытаний (испытание на прочность в горячем состоянии и испытание на остаточную прочность) из-за отсутствия стандартизированных методов испытаний для проведения испытаний свойств [46].

4.2. Прочность на растяжение

Прочность бетона на растяжение намного ниже, чем прочность на сжатие, и, следовательно, предел прочности бетона на растяжение часто не учитывается при расчетах прочности при комнатной и повышенных температурах. Однако с точки зрения огнестойкости это важное свойство, поскольку растрескивание бетона обычно происходит из-за растягивающих напряжений, а структурное повреждение элемента при растяжении часто возникает из-за развития микротрещин [26]. В условиях пожара прочность бетона на растяжение может быть еще более важной в случаях, когда в бетонном элементе происходит выкрашивание из-за пожара [27].Таким образом, информация о прочности на разрыв HSC, которая изменяется в зависимости от температуры, имеет решающее значение для прогнозирования вызванного огнем растрескивания в элементах HSC.

На рисунке 6 показано изменение отношения прочности на разрыв NSC и HSC в зависимости от температуры, как сообщалось в предыдущих исследованиях и положениях Еврокода [4, 64–66]. Отношение прочности на разрыв при данной температуре к прочности при комнатной температуре показано на рисунке 6. Заштрихованная часть на этом графике показывает диапазон изменения прочности на разрыв при расщеплении, полученный различными исследователями для NSC с обычными заполнителями.Снижение предела прочности НБК с температурой может быть объяснено слабой микроструктурой НБК, позволяющей образовывать микротрещины. При температуре 300 ° C бетон теряет около 20% своей начальной прочности на разрыв. Выше 300 ° C прочность на разрыв НБК снижается быстрыми темпами из-за более выраженного термического повреждения в виде микротрещин и достигает примерно 20% от его начальной прочности при 600 ° C.


HSC испытывает быструю потерю прочности на разрыв при более высоких температурах из-за развития порового давления в плотных микроструктурированных HSC [55].Добавление стальной фибры в бетон увеличивает его прочность на разрыв, и это увеличение может быть на 50% выше при комнатной температуре [67, 68]. Кроме того, прочность на разрыв стального фибробетона снижается медленнее, чем у простого бетона, в диапазоне температур 20–800 ° C [69]. Эта повышенная прочность на растяжение может замедлить распространение трещин в конструкционных элементах из стального фибробетона и очень полезна, когда элемент подвергается изгибающим напряжениям.

4.3. Модуль упругости

Модуль упругости () различных бетонов при комнатной температуре варьируется в широком диапазоне, от 5,0 × 10 3 до 35,0 × 10 3 МПа и зависит в основном от водоцементного отношения в смеси. , возраст бетона, метод кондиционирования, а также количество и характер заполнителей. Модуль упругости быстро уменьшается с повышением температуры, и частичное снижение существенно не зависит от типа заполнителя [70].Однако из других исследований [38, 71] выясняется, что модуль упругости бетонов с нормальным весом уменьшается с повышением температуры более быстрыми темпами, чем модуль упругости легких бетонов.

На рисунке 7 показано изменение отношения модуля упругости при заданной температуре к модулю упругости при комнатной температуре для NSC и HSC [4, 19, 72]. Из рисунка видно, что тенденция потери модуля упругости обоих бетонов с температурой аналогична, но есть значительные различия в представленных данных испытаний.Модуль разрушения как в NSC, так и в HSC можно отнести к чрезмерным термическим напряжениям и физическим и химическим изменениям в микроструктуре бетона.


4.4. Реакция на напряжение-деформацию

Механический отклик бетона обычно выражается в виде соотношений напряжение-деформация, которые часто используются в качестве исходных данных в математических моделях для оценки огнестойкости бетонных конструктивных элементов. Как правило, из-за снижения прочности на сжатие и увеличения пластичности бетона наклон кривой напряжения-деформации уменьшается с повышением температуры.Прочность бетона оказывает значительное влияние на деформационную реакцию как при комнатной, так и при повышенных температурах.

Рисунки 8 и 9 иллюстрируют стресс-деформационную реакцию NSC и HSC, соответственно, при различных температурах [72, 73]. При всех температурах и NSC, и HSC демонстрируют линейный отклик, за которым следует параболический отклик до пикового напряжения, а затем быстрый нисходящий участок до отказа. В целом установлено, что HSC имеет более крутые и более линейные кривые растяжения по сравнению с NSC при 20–800 ° C.Температура оказывает значительное влияние на реакцию напряжение-деформацию как NSC, так и HSC, как и скорость повышения температуры. Напряжение, соответствующее пиковому напряжению, начинает увеличиваться, особенно при температуре выше 500 ° C. Это увеличение является значительным, и деформация при пиковом напряжении может в четыре раза превышать деформацию при комнатной температуре. Образцы HSC демонстрируют хрупкую реакцию, о чем свидетельствует постпиковое поведение кривых напряжения-деформации, показанных на рисунке 9 [74]. В случае бетона, армированного фиброй, особенно со стальной фиброй, реакция на напряжение-деформацию более пластичная.



5. Деформационные свойства бетона при повышенных температурах

Деформационные свойства, которые включают тепловое расширение, деформацию ползучести и переходную деформацию, в значительной степени зависят от химического состава, типа заполнителя, а также химических и физических реакций, которые возникают в бетоне при нагревании [75].

5.1. Термическое расширение

Бетон обычно расширяется при воздействии повышенных температур. На рисунке 10 показано изменение теплового расширения НБК в зависимости от температуры [4, 15], где заштрихованная часть указывает диапазон данных испытаний, представленных различными исследователями [46, 76].Тепловое расширение бетона увеличивается от нуля при комнатной температуре до примерно 1,3% при 700 ° C, а затем обычно остается постоянным до 1000 ° C. Это повышение является значительным в диапазоне температур 20–700 ° C и в основном связано с высоким тепловым расширением, возникающим из-за составляющих заполнителей и цементного теста в бетоне. Тепловое расширение бетона осложняется другими факторами, такими как дополнительные изменения объема, вызванные изменением содержания влаги, химическими реакциями (дегидратация, изменение состава), а также ползучестью и микротрещинами в результате неоднородных термических напряжений [18].В некоторых случаях термическая усадка также может быть результатом потери воды из-за нагрева, наряду с тепловым расширением, и это может привести к отрицательному изменению общего объема, то есть к усадке, а не к расширению.


Еврокоды [4] учитывают влияние типа заполнителя на изменение теплового расширения, чем у бетона, в зависимости от температуры. Бетон из кремнистого заполнителя имеет более высокое тепловое расширение, чем бетон из карбонатного заполнителя. Тем не менее, положения ASCE [15] предоставляют только один вариант как для кремнистого, так и для карбонатного заполнителя бетона.

Прочность бетона и наличие фибры умеренно влияют на тепловое расширение. Скорость расширения HSC и фибробетона снижается между 600–800 ° C; однако скорость теплового расширения снова увеличивается выше 800 ° C. Замедление теплового расширения в диапазоне 600-800 ° C объясняется потерей химически связанной воды в гидратах, а увеличение расширения выше 800 ° C объясняется размягчением бетона и чрезмерным развитием микро- и макротрещин [77 ].

5.2. Ползучесть и переходные деформации

Зависящие от времени деформации в бетоне, такие как ползучесть и переходные деформации, значительно усиливаются при повышенных температурах под действием сжимающих напряжений [18]. Ползучесть бетона при высоких температурах увеличивается из-за выхода влаги из матрицы бетона. Это явление еще больше усиливается из-за рассеивания влаги и потери сцепления в цементном геле (C – S – H). Следовательно, процесс ползучести вызывается и ускоряется в основном двумя процессами: (1) движением влаги и обезвоживанием бетона из-за высоких температур и (2) ускорением в процессе разрыва сцепления.

Переходная деформация возникает при первом нагреве бетона, но не возникает при повторном нагреве [78]. Воздействие высоких температур на бетон вызывает комплексные изменения влажности и химического состава цементного теста. Более того, существует несоответствие в тепловом расширении между цементным тестом и заполнителем. Следовательно, такие факторы, как изменения химического состава бетона и несоответствия в тепловом расширении, приводят к внутренним напряжениям и микротрещинам в компонентах бетона (заполнителя и цементного теста) и приводят к переходным деформациям в бетоне [75].

Обзор литературы показывает, что имеется ограниченная информация о ползучести и неустановившейся деформации бетона при повышенных температурах [46]. Некоторые данные о ползучести бетона при повышенных температурах можно найти в работах Круза [70], Маречаля [79], Гросса [80] и Шнайдера и др. [81]. Андерберг и Теландерссон [82] провели испытания для оценки переходных деформаций и деформаций ползучести при повышенных температурах. Они обнаружили, что предварительно высушенные образцы при уровне напряжения нагрузки 45 и 67,5% были менее подвержены деформации в «положительном направлении» (расширению) под нагрузкой.При предварительном натяжении 22,5% образцы не показали значительной разницы в деформациях. Они также обнаружили, что влияние водонасыщенности не было очень значительным, за исключением свободного теплового расширения (предварительная нагрузка 0%), которое оказалось меньше для водонасыщенных образцов.

Khoury et al. [78] изучали деформацию ползучести изначально влажного бетона при четырех уровнях нагрузки, измеренную во время первого нагрева со скоростью 1 ° C / мин. Важной особенностью этих результатов было то, что наблюдалось значительное сжатие под нагрузкой по сравнению со свободными (ненагруженными) тепловыми деформациями.Это сжатие называется «термической деформацией, вызванной нагрузкой», и считается, что фактическая термическая деформация состоит из общей термической деформации за вычетом термической деформации, вызванной нагрузкой.

Шнайдер [75] также исследовал влияние переходных процессов и ограничения ползучести на деформацию бетона. Он пришел к выводу, что испытание на переходные процессы для измерения общей деформации или прочности бетона в наибольшей степени связано с пожарами в зданиях и, как предполагается, дает наиболее реалистичные данные, имеющие прямое отношение к пожару.Важные выводы из исследования заключаются в том, что (1) соотношение воды и цемента и исходная прочность не имеют большого значения для деформаций ползучести в переходных условиях, (2) соотношение заполнителя и цемента имеет большое влияние на деформации и критические температуры: чем тверже агрегат тем ниже тепловое расширение; поэтому общая деформация в переходном состоянии будет ниже; и (3) условия отверждения имеют большое значение в диапазоне 20–300 ° C: отвержденные на воздухе и высушенные в печи образцы имеют более низкие переходные процессы и деформации ползучести, чем образцы, отвержденные водой.

Андерберг и Теландерссон [82] разработали основные модели ползучести и переходных деформаций в бетоне при повышенных температурах. Эти уравнения ползучести и переходной деформации при повышенных температурах, предложенные Андербергом и Теландерссоном [82], имеют следующий вид: где = деформация ползучести, = переходная деформация, = 6,28 × 10 −6 с −0,5 , = 2,658 × 10 −3 K −1 , = температура бетона (° K) за время (с), = прочность бетона при температуре, = напряжение в бетоне при текущей температуре, = константа находится в диапазоне от 1.8 и 2.35, = термическая деформация и = прочность бетона при комнатной температуре.

Обсуждаемая выше информация о высокотемпературной ползучести и переходной деформации в основном разработана для НБК. По-прежнему отсутствуют данные испытаний и модели влияния температуры на ползучесть и переходную деформацию в HSC и фибробетоне.

6. Выкрашивание в результате пожара

Обзор литературы представляет противоречивую картину возникновения выкрашивания в результате пожара, а также точного механизма выкрашивания в бетоне.В то время как некоторые исследователи сообщали о взрывных растрескиваниях в бетонных конструктивных элементах, подвергшихся воздействию огня, в ряде других исследований сообщалось о незначительном или отсутствии значительных отслаиваний. Одним из возможных объяснений этой запутанной тенденции наблюдений является большое количество факторов, влияющих на скалывание, и их взаимозависимость. Тем не менее, большинство исследователей согласны с тем, что основными причинами возникновения растрескивания бетона в результате пожара являются низкая проницаемость бетона и миграция влаги в бетоне при повышенных температурах.

Есть две общие теории, с помощью которых можно объяснить явление откола [83].

(i) Повышение давления. Считается, что отслаивание вызвано увеличением порового давления во время нагрева [83–85]. Чрезвычайно высокое давление водяного пара, образующееся при воздействии огня, невозможно избежать из-за высокой плотности и компактности (и низкой проницаемости) более прочного бетона. Когда эффективное поровое давление (пористость, умноженная на поровое давление) превышает предел прочности бетона на разрыв, куски бетона отваливаются от элемента конструкции. Считается, что это поровое давление приводит к прогрессирующему разрушению; то есть, чем ниже проницаемость бетона, тем больше выкрашивание из-за пожара.Это падение бетонных кусков часто может быть взрывоопасным в зависимости от пожара и характеристик бетона [38, 86].

(ii) Сдержанное тепловое расширение. Эта гипотеза предполагает, что отслаивание является результатом ограниченного теплового расширения вблизи нагретой поверхности, что приводит к развитию сжимающих напряжений, параллельных нагретой поверхности. Эти сжимающие напряжения снимаются хрупким разрушением бетона (отслаиванием). Поровое давление может сыграть значительную роль в возникновении нестабильности в виде взрывного термического выкрашивания [87].

Хотя отслаивание может происходить во всех бетонах, считается, что высокопрочный бетон более подвержен растрескиванию, чем бетон нормальной прочности из-за его низкой проницаемости и низкого водоцементного отношения [88, 89]. Высокое давление водяного пара, возникающее из-за быстрого повышения температуры, не может исчезнуть из-за высокой плотности (и низкой проницаемости) HSC, и это повышение давления часто достигает давления насыщенного пара. При 300 ° С поровое давление может достигать 8 МПа; такое внутреннее давление часто бывает слишком высоким, чтобы ему могла противостоять смесь HSC, имеющая предел прочности на разрыв примерно 5 МПа [84].Осушенные условия на нагретой поверхности и низкая проницаемость бетона приводят к сильным градиентам давления у поверхности в виде так называемого «засора влаги» [38, 86]. Когда давление пара превышает предел прочности бетона на разрыв, куски бетона отваливаются от элемента конструкции. В ряде тестовых наблюдений на колоннах HSC было обнаружено, что скалывание часто носит взрывной характер [19, 90]. Следовательно, отслаивание является одной из основных проблем при использовании HSC в строительстве и должно быть должным образом учтено при оценке противопожарных характеристик [91].Выкрашивание в колоннах NSC и HSC сравнивается на Рисунке 11 с использованием данных, полученных в результате натурных испытаний на огнестойкость нагруженных колонн [92]. Видно, что в колонне HSC, подвергшейся воздействию огня, растрескивание является весьма значительным.


Степень отслаивания зависит от ряда факторов, включая прочность, пористость, плотность, уровень нагрузки, интенсивность возгорания, тип заполнителя, относительную влажность, количество микрокремнезема и других примесей [34, 93, 94]. Многие из этих факторов взаимозависимы, и это делает прогноз выкрашивания довольно сложным.Изменение пористости в зависимости от температуры является наиболее важным свойством, необходимым для прогнозирования откольных характеристик HSC [33]. Noumowé et al. провели измерения пористости образцов НСК и ГСК с помощью ртутного порозиметра при различных температурах [88, 95].

Основываясь на ограниченных испытаниях на огнестойкость, исследователи предположили, что растрескивание в HSC может быть минимизировано путем добавления полипропиленовых волокон в смесь HSC [85, 96–101]. Полипропиленовые волокна плавятся, когда температура в бетоне достигает примерно 160–170 ° C, и это создает в бетоне поры, достаточные для снижения давления пара, возникающего в бетоне.Другой альтернативой для ограничения образования сколов, вызванных возгоранием, в колоннах HSC является использование изогнутых стяжек, при которых стяжки загнуты под углом 135 ° в бетонную сердцевину [102].

7. Соотношения высокотемпературных свойств бетона

Существуют ограниченные определяющие соотношения высокотемпературных свойств бетона в нормах и стандартах, которые могут использоваться для пожарного проектирования. Эти отношения можно найти в руководстве ASCE [15] и в Еврокоде 2 [4]. Kodur et al. [46] собрали различные соотношения, которые доступны для термического, механического и деформирования бетона при повышенных температурах.

Существуют некоторые различия в определяющих соотношениях для высокотемпературных свойств бетона, используемых в европейских и американских стандартах. Конституционные отношения в Еврокоде применимы к NSC и HSC, в то время как отношения в практическом руководстве ASCE применимы только к NSC. Основные соотношения для высокотемпературных свойств бетона, указанные в Еврокоде и руководстве ASCE, приведены в Таблице 1. В дополнение к этим основным моделям, Kodur et al.[93] предложили определяющие отношения для HSC, которые являются расширением отношений ASCE для NSC. Эти отношения для HSC также включены в Таблицу 1.


NSC — ASCE Manual 1992 HSC — Kodur et al. 2004 [10] NSC и HSC - EN1992-1-2: 2004 [4]

Соотношение напряжение-деформация

.


,
.
.
Для Еврокод допускает использование как линейной, так и нелинейной нисходящей ветви в численном анализе.
Параметры этого уравнения см. В таблице 2.

Теплоемкость Бетон на кремнистом заполнителе

Бетон на карбонатном заполнителе
Бетон на кремнистом заполнителе

Бетон на карбонатном заполнителе
Дж / кг C)
, для 20 ° C ≤ ° C,
, для 100 ° C <≤ 200 ° C,
, для 200 ° C <° C,
, для 400 ° C <≤ 1200 ° C.
Изменение плотности (кг / м 3 )
= Контрольная плотность
для 20 ° C ≤ ≤ 115 ° C,

для 115 ° C <≤ 200 ° C,

для 200 ° C <≤ 400 ° C,

для 400 ° C <≤ 1200 ° C,
Тепловая мощность =.

Теплопроводность Бетон из кремнистого заполнителя

Бетон из карбонатного заполнителя
Бетон из кремнистого заполнителя
.
Бетон с карбонатным заполнителем
Все типы:
Верхний предел:,
для 20 ° C ≤ ≤ 1200 ° C.
Нижний предел:
,
для 20 ° C ≤ ≤ 1200 ° C.

Термическая деформация Все типы:
.
Все типы:
.
Кремнистые заполнители:
, для 20 ° C ≤ ≤ 700 ° C.
, для 700 ° C <≤ 1200 ° C,
Известняковые заполнители:
, для 20 ° C ≤ ≤ 805 ° C.
, для 805 ° C <≤ 1200 ° C.

45 0,038

Темп.° F Темп. ° C NSC HSC
Кремнеземист. Известняковая агг.
Класс 1 Класс 2 Класс 3



1 0,0025 0,02 1 1 1
212 100 1 0.004 0,0225 1 0,004 0,023 0,9 0,75 0,75
392 200 0,95 0,0035 0,95 0,0035 0,95 0,0035 0,9 0,75 0,70
572 300 0,85 0,007 0,0275 0,91 0,007 0.028 0,85 0,75 0,65
752 400 0,75 0,01 0,03 0,85 0,01 0,035 0,03 0,035 500 0,6 0,015 0,0325 0,74 0,015 0,033 0,60 0,60 0,30
1112 0,025 0,035 0,6 0,025 0,035 0,45 0,45 0,25
1292 700 0,3 700 0,3 0,0352 0,0352 0,30 0,30 0,20
1472 800 0,15 0,025 0,04 0,27 0.025 0,04 0,15 0,15 0,15
1652 900 0,08 0,025 0,0425 0,15
1832 1000 0,04 0,025 0,045 0,06 0,025 0,045 0,04 0,075 0.04
2012 1100 0,01 0,025 0,0475 0,02 0,025 0,048 0,01 0,038 - 0 - - 0 0 0

В зависимости от прочности на сжатие Еврокод подразделяет HSC на три класса *.
(i) класс 1 для бетона с прочностью на сжатие между C55 / 67 и C60 / 75,
(ii) класс 2 для бетона с прочностью на сжатие между C70 / 85 и C80 / 95,
(iii) класс 3 для бетона с сжатием прочность выше, чем C90 / 105.
Обозначение прочности C55 / 67 относится к марке бетона с характеристической прочностью цилиндра и куба 55 Н / мм 2 и 67 Н / мм 2 соответственно.
* Примечание: если фактическая характеристическая прочность бетона, вероятно, будет более высокого класса, чем указанный в проекте; относительное снижение прочности для более высокого класса следует использовать для пожарного расчета.

Основное различие между европейскими соотношениями высокотемпературных составляющих и ASCE для бетона заключается во влиянии типа заполнителя на свойства бетона.Еврокод специально не учитывает влияние типа заполнителя на теплоемкость бетона при высоких температурах. В Еврокоде такие свойства, как удельная теплоемкость, изменение плотности и, следовательно, теплоемкость, считаются одинаковыми для всех типов заполнителей, используемых в бетоне. Для теплопроводности бетона Еврокод предлагает верхнюю и нижнюю границы без указания того, какой предел использовать для данного типа заполнителя в бетоне. Кроме того, Еврокод классифицирует HSC на три класса в зависимости от его прочности на сжатие, а именно: (i) класс 1 для бетона с прочностью на сжатие от C55 / 67 до C60 / 75, (ii) класс 2 для бетона с прочностью на сжатие между C70 / 85. и C80 / 95, (iii) класс 3 для бетона с прочностью на сжатие выше, чем C90 / 105.

8. Резюме

Бетон при повышенных температурах претерпевает значительные физико-химические изменения. Эти изменения вызывают ухудшение свойств при повышенных температурах и создают дополнительные сложности, такие как растрескивание HSC. Таким образом, термические, механические и деформационные свойства бетона существенно изменяются в диапазоне температур, связанных с пожарами в зданиях. Кроме того, многие из этих свойств зависят от температуры и чувствительны к параметрам (методам) испытаний, таким как скорость нагрева, скорость деформации, температурный градиент и т. Д.

На основании информации, представленной в этой главе, очевидно, что высокотемпературные свойства бетона имеют решающее значение для моделирования реакции железобетонных конструкций на пожар. Существует много данных о термических, механических и деформационных свойствах НБК и ГСК при высоких температурах. Однако данные о свойствах новых типов бетона при высоких температурах, таких как самоуплотняющийся бетон и зольный бетон, при повышенных температурах очень ограничены.

Обзор свойств материалов, представленный в этой главе, представляет собой общий обзор имеющейся в настоящее время информации.Дополнительные подробности, относящиеся к конкретным условиям, на которых развиваются эти свойства, можно найти в цитированных ссылках. Кроме того, при использовании свойств материала, представленных в этой главе, должное внимание следует уделять свойствам замеса партии и другим характеристикам, таким как скорость нагрева и уровень загрузки, поскольку свойства при повышенных температурах зависят от ряда факторов.

Заявление об ограничении ответственности

Некоторые коммерческие продукты указаны в этом документе, чтобы надлежащим образом описать экспериментальную процедуру.Ни в коем случае такая идентификация не подразумевает рекомендаций или одобрения со стороны автора, а также не подразумевает, что идентифицированный продукт или материал является наилучшим из доступных для этой цели.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов относительно публикации данной статьи.

Прочность бетона - обзор

15.6.4 Износостойкость бетона

Во многих случаях долговечности бетона угрожают естественные погодные условия или даже химическое воздействие (Раздел 15.6.8), но только в определенных местах или областях применения бетон подвергается механическому износу, включая истирание, истирание и эрозию бетонных поверхностей. В таких местах очевидно, что именно качество и свойства обнаженного поверхностного слоя бетона определяют сопротивление износу, поэтому факторы, связанные с характером укладки, отделки и отверждения бетона, играют важную роль, независимо от присущих свойств. бетонного материала и его составляющих, которые также важны.

Иногда утверждают, что износостойкий бетон требует использования прочных заполнителей с хорошими характеристиками стойкости к истиранию. Мердок и Брук, 113 , например, советуют, что «лучшая страховка» от истирания бетона - это «хороший плотный бетон, сделанный из твердого вязкого заполнителя». BS 882: 1992 73a используется для определения превосходных значений 10% -ной мелочи и AIV для изнашиваемых поверхностей дорожного покрытия, и тем более для полов из тяжелых материалов. Национальное руководство Великобритании к EN 12620 76 продолжает рекомендовать более низкие пределы значений Лос-Анджелеса для таких приложений, хотя в документе признается, что рабочие характеристики не полностью зависят от совокупных свойств.Highways England 178 устанавливает ограничения на содержание растворимого в кислоте материала для бетона дорожного качества, содержащего известняковый песок. Это связано с тем, что такой материал склонен к полировке при движении и, следовательно, может снизить сопротивление скольжению.

Исследования показали, что степень прочности бетона на сжатие является наиболее значимым параметром, предполагающим высокое качество укладки и отделки бетона, хотя использование крупных крупных заполнителей также является полезным. Например, исследования устойчивости бетонных дорожных покрытий к движению военных танков, проведенные Дорожной исследовательской лабораторией 126 , показали, что для бетонов с прочностью на сжатие более 40 МПа тип заполнителя имел незначительное влияние (рис.15.24). Однако при более низкой прочности тип заполнителя имел ярко выраженный эффект: бетон из кремневого гравия сильно разрушался из-за разрыва сцепления, а в противном случае более твердые и прочные заполнители гранита и роговика изнашиваются медленнее, чем заполнители известняка.

Рис. 15.24. Влияние различных типов заполнителей на взаимосвязь между прочностью бетона на сжатие и износостойкостью, измеренной с помощью испытательной машины для испытания на износ резервуаров военного времени в Дорожной исследовательской лаборатории (модифицированной из имперского оригинала, RRL 126 ).Пропорции бетонной смеси составляли 1: 1½: 3 по весу, а нагрузка на изнашивающийся элемент составляла 3000 фунтов (1361 кг).

На практике износостойкий бетон, вероятно, наиболее надежно достигается за счет комбинированного использования высокопрочной бетонной смеси и заполнителя, обладающего соответствующими классификационными и механическими свойствами (ACI 178a ). В некоторых случаях, например, на некоторых бетонных дорожных покрытиях, истирание и PSV (раздел 15.5.8) крупных заполнителей могут считаться важными параметрами.

Металлические и другие промышленные мелкие заполнители иногда вводятся в бетонную изнашиваемую поверхность, особенно в полы, подверженные интенсивному перемещению, хотя их истинная эффективность не определена, особенно если общее качество отделки пола оставляет желать лучшего. Частицы чугуна широко используются, и, хотя такой материал не такой твердый, как частицы кварца в большинстве заполнителей природного песка, он менее хрупкий и может помочь противостоять ударному износу. С другой стороны, появление пятен и разрушение из-за ржавчины может быть проблематичным.Также использовались карбид кремния («Карборунд»), стальной шлак и даже промышленный синтетический корунд. Такие материалы могут быть тверже, чем частицы кварцевого песка, но не обязательно иметь ударопрочность и могут быть полезны только для предотвращения полировки там, где полы подвергаются необычно тяжелому движению ног. Иногда возникают проблемы из-за использования некачественного стального шлака в изделиях для «встряхивания» для улучшения износостойкости поверхности бетонных покрытий и полов (опыт автора со шлаком, содержащим остаточную свободную известь и / или периклаз).

Различные типы бетона и их применение

Вы можете найти бетон практически везде, включая здания, мосты, стены, бассейны, дороги, взлетно-посадочные полосы аэропорта, полы, внутренние дворики или даже цементный дом. Все эти структуры зависят от искусственного материала с простой формулой. Как делается весь этот бетон?

Бетон состоит из цемента, воды и крупных заполнителей. При смешивании они создают строительный материал, который со временем затвердевает.Количество используемой воды и цемента определяет свойства бетона, например:

  • Прочность
  • Прочность
  • Устойчивость к нагреву или излучению
  • Технологичность

Свежий бетон находит множество применений: его можно заливать кругами, прямоугольниками, квадратами и т. Д. Его также можно использовать для лестниц, колонн, дверей, балок, чечевицы и других привычных конструкций. Бетон бывает нормального, стандартного и высокопрочного марок, которые указывают, насколько прочен бетон и как он будет использоваться в строительстве.Какие тебе нужны? Наш гид может помочь вам принять решение, исходя из требований вашего проекта.

Как сделать бетон?

Когда вы делаете бетон, независимо от того, для чего вы планируете его использовать, вы должны смешать правильные пропорции, чтобы достичь желаемого качества. Для изготовления бетона можно использовать две разные смеси:

  • Номинальная смесь : Эта смесь используется для обычного строительства, такого как небольшие жилые постройки.В большинстве номинальных смесей используется пропорция 1: 2: 4. Первое число - это соотношение цемента, второе число - соотношение песка, а третье число - соотношение необходимого заполнителя в зависимости от веса или объема материалов.
  • Расчетная смесь : Расчетная смесь, или дизайн смеси, основывается на пропорциях, окончательно согласованных с помощью лабораторных испытаний для определения прочности смеси на сжатие. Это определит необходимую вам прочность на основе конструктивного решения бетонного компонента.

Наряду с пропорциями смеси, существуют также два метода замешивания бетона:

  • Машинное смешивание : Здесь используются разные типы машин. Ингредиенты помещаются в машину и перемешиваются. Результат - свежий бетон.
  • Смешивание вручную : При ручном смешивании ингредиенты помещаются на плоскую поверхность. Затем рабочие добавляют воду и вручную перемешивают цемент с помощью специальных инструментов, предназначенных для этой задачи.

Тип смешивания, который вы используете, зависит от количества и качества бетона, который вы хотите.

Типы бетона

Есть много разных типов бетона, некоторые из которых можно использовать для тех же целей. Это зависит от цели, которую вы хотите достичь. Вы можете выбрать подходящую форму бетона для выполнения поставленной задачи.

1. Бетон нормальной прочности

Этот бетон сочетает в себе все основные ингредиенты - бетон, песок и заполнитель - в соотношении 1: 2: 4.Таким образом получается бетон нормальной прочности. Для схватывания требуется от 30 до 90 минут, но это зависит от погодных условий на бетонной площадке и свойств цемента.

Обычно используется для тротуаров или зданий, которым не требуется высокая прочность на разрыв. Это не очень хорошо для многих других конструкций, так как не очень хорошо выдерживает нагрузки, создаваемые ветровой нагрузкой или вибрациями.

2. Обычный или обычный бетон

Это еще один бетон, в котором используется обычная смесь 1: 2: 4 с компонентами цемента, песка и заполнителей.Вы можете использовать его для изготовления тротуаров или зданий, где нет высоких требований к прочности на разрыв. Он сталкивается с теми же проблемами, что и бетон нормальной прочности - он не очень хорошо выдерживает вибрации и ветровые нагрузки. Обычный или обычный бетон также используется при строительстве плотин. Рейтинг прочности этого вида бетона очень удовлетворительный.

3. Железобетон

Бетон этой формы широко используется в промышленности и современном строительстве. Прочность железобетона повышается за счет размещения в бетоне проволоки, стальных стержней или тросов до его схватывания.Более привычное название для этих предметов - арматура. В последнее время люди использовали волокна для армирования этого бетона.

Эти арматуры противостоят растягивающим силам, в то время как сам бетон помогает противостоять сжимающим силам. Они создают прочную связь, и в результате два материала противостоят различным приложенным силам. По сути, они становятся единым структурным элементом.

Изобретенный в 19 годах, он коренным образом изменил строительную отрасль. Здания, мосты и проезжие части опираются на железобетон.Когда вы путешествуете по строительной площадке, вы, скорее всего, увидите железобетон с арматурой.

4. Предварительно напряженный бетон

Во многих крупных бетонных проектах используются предварительно напряженные бетонные блоки. Предварительно напряженный бетон создается в специальной технике. Как и железобетон, он включает стержни или арматуру. Но эти стержни или связки подвергаются нагрузке перед нанесением бетона.

Когда бетон смешивается и укладывается, эти стержни размещаются на каждом конце структурной единицы, где они используются.Когда бетон схватывается, эта единица подвергается сжатию.

Этот процесс делает нижнюю часть устройства более устойчивой к растягивающим усилиям. Однако это требует тяжелого оборудования и квалифицированной рабочей силы. Обычно предварительно напряженные элементы создаются и собираются на месте. Предварительно напряженный бетон используется для строительства мостов, тяжеловесных конструкций или крыш с длинными пролетами.

5. Сборный железобетон

Этот бетон создается и отливается на заводе в соответствии с точными спецификациями.Затем сборные железобетонные блоки доставляются на площадку и собираются.

Вы часто видите, как эти агрегаты перевозят на рабочие места, когда вы едете по шоссе. Сборный бетон используется для:

  • Бетонные блоки
  • Сборные стены
  • Лестничные клетки
  • Поляки

Преимущество сборного железобетона заключается в его быстрой сборке. Поскольку агрегаты производятся на заводе, они отличаются очень высоким качеством.

6. Легкий бетон

Легкий бетон - это любой бетон с плотностью менее 1920 кг / м. 3 . Легкий бетон создается с использованием легких заполнителей. Заполнители - это ингредиенты, которые увеличивают плотность бетона. Эти легкие заполнители включают натуральные материалы, такие как шлак или пемза, искусственные материалы, такие как глины и вспученные сланцы, или обработанные материалы, такие как вермикулит и перлит. Его важнейшее свойство - очень низкая теплопроводность.

Обычное использование легкого бетона включает создание длинных пролетных мостовых настилов и строительных блоков.Также его можно использовать для защиты стальных конструкций.

7. Бетон высокой плотности

Бетон высокой плотности имеет очень конкретное назначение. Его часто используют при строительстве атомных электростанций. Тяжелые заполнители, используемые при создании бетона высокой плотности, помогают конструкции противостоять радиации.

Обычно используется щебень. Барит, бесцветный или белый материал, состоящий из сульфата бария и являющийся основным ингредиентом бария, представляет собой наиболее часто используемый щебень.

8. Бетон с воздухововлекающими добавками

Некоторые виды бетона содержат миллиарды микроскопических ячеек с воздухом на каждый кубический фут. Эти крошечные воздушные карманы снижают внутреннее давление на бетон. В них есть крошечные камеры, в которых вода может расширяться при замерзании.

Воздух захватывается бетоном за счет добавления в процессе смешивания различных пенообразователей, таких как спирты, смолы или жирные кислоты. Это должно выполняться под тщательным техническим надзором, поскольку бетон смешивается на строительной площадке.Вовлеченный воздух составляет от 3% до 6% от объема бетона. Почти весь бетон, используемый в условиях замерзания или при циклах замораживания-оттаивания, содержит воздух.

9. Готовый бетон

Бетон, приготовленный и залитый на центральном заводе, известен как товарный бетон. Этот бетон смешивается, поскольку он доставляется к месту на знакомых цементовозах, которые часто можно увидеть на дорогах и шоссе. Как только грузовики прибывают на место работы, цемент можно использовать немедленно, потому что он не требует дополнительной обработки.Товарный бетон - это специальный бетон, который смешивается с высокой точностью в соответствии со спецификациями, разработанными.

Для производства товарного бетона требуется централизованное место, где можно приготовить бетон. Эти места необходимо размещать на регулируемом расстоянии от рабочего места. Если бетон достигает рабочего места слишком долго, он бесполезен. В большинстве случаев рабочее место находится далеко от подготовительного завода. Иногда используются замедлители схватывания, чтобы замедлить схватывание бетона.

Готовый бетон предпочтительнее, чем бетон, смешанный на месте, потому что смесь имеет более высокую точность, а готовность бетона к заливке снижает беспорядок на рабочем месте. Товарный бетон можно использовать для строительства зданий, проезжей части, стен и т. Д.

10. Объемный бетон

Этот бетон был создан как альтернатива товарному бетону для решения проблемы больших расстояний между бетонным заводом и строительными площадками. Для этого требуются специализированные грузовики, известные как объемные мобильные миксеры.Они несут бетонные ингредиенты и воду, которая будет смешиваться на строительной площадке.

Объемный бетон чрезвычайно полезен, когда строителю требуется бетонная смесь двух разных типов на одном участке. Поскольку бетон можно смешивать и доставлять по мере необходимости, это позволяет одному грузовику производить две разные смеси бетона. Это очень удобно на больших участках, в подвальных помещениях и в многопроектах, где требуются разные типы бетона.

11. Бетон декоративный

Декоративный бетон создает визуально и эстетически привлекательные бетонные смеси.Декоративный бетон может пройти несколько процессов, например:

  • Окраска
  • Багет
  • Полировка
  • Офорт
  • Нанесение декоративной начинки

Идеально подходит для любого проекта, в котором вы хотите заявить о себе с эстетической точки зрения. Это также отличный способ добавить немного индивидуальности тусклым поверхностям или структурам. Например, для бассейнов и полов можно использовать декоративный бетон.

12. Бетон быстрого схватывания

Спешите? Тогда вам понадобится быстротвердеющий бетон.Это идеальный вариант, когда у вас мало времени на выполнение проекта. Он имеет более быстрое время схватывания и очень устойчив к низким температурам, поэтому его можно использовать в любое время года. Это особенно полезно зимой, когда холода не позволяют использовать многие другие виды бетона.

13. Умный бетон

Это бетонная технология будущего. Он предлагает другой способ наблюдения за состоянием железобетонных конструкций. Короткие углеродные волокна добавляют в бетон с помощью обычной бетономешалки.Это влияет на электрическое сопротивление бетона, когда он сталкивается с деформацией или напряжением. Этот вид бетона можно использовать для обнаружения возможных проблем до его разрушения.

Он очень хорошо обнаруживает крошечные структурные дефекты. Хотя он еще не широко доступен, он обещает стать строительным материалом будущего для городов, которые столкнутся с риском повторных землетрясений. Умный бетон позволяет инженерам в этих городах проверять состояние конструкций после землетрясений, обеспечивая гораздо лучшую оценку их состояния, чем визуальный осмотр.

14. Проницаемый бетон

Это один из наиболее распространенных видов бетона, который используется для строительства дорог и тротуаров. Он разработан для решения проблем, связанных с ливневым стоком, лужами и лужами на дорогах или взлетно-посадочных полосах аэропортов.

Другой бетон впитывает воду. На дорогах, где используется проницаемый бетон, меньше проблем с аквапланированием, распылением покрышек и накоплением снега. Это также снижает потребность в бордюрах и ливневой канализации.

Состоит из смеси цемента, воды и крупных заполнителей.Он не содержит песка, что создает открытую пористую структуру. Это позволяет воде легче проходить через слои. Некоторые виды проницаемого бетона пропускают через свою поверхность несколько галлонов воды в минуту.

15. Накачиваемый бетон

Если вы когда-нибудь задумывались, какие типы цементных смесей используются для полов в очень высоких зданиях, ответ, вероятно, - бетон с помощью насоса. Секрет перекачиваемого бетона в том, что он очень удобен в использовании, поэтому его можно легко транспортировать по трубе на верхний этаж.Эта труба будет гибким или жестким шлангом, по которому бетон выводится на необходимую площадь.

Также можно использовать перекачиваемый бетон:

  • Для создания суперплоских перекрытий на нижних конструкциях
  • В строительных проектах, таких как дороги и мосты
  • Для личных вещей, например бассейнов

Это надежный, эффективный и экономичный способ укладки бетона и часто единственный способ укладки бетона в определенных местах. В перекачиваемом бетоне используются очень мелкие заполнители.Чем мельче заполнитель, используемый в смеси, тем свободнее вытекает бетон из трубы.

16. Лимебетон

В этом бетоне вместо цемента используется известь, а также легкие заполнители, такие как стекловолокно или острый песок. В основном он используется для устройства полов, сводов и куполов. Limecrete имеет множество экологических преимуществ, поскольку его легко чистить и его можно возобновлять. Его также можно использовать с лучистым теплым полом.

17. Рулонный уплотненный бетон

Это знакомое зрелище на многих американских автомагистралях - тяжелый каток, уплотняющий слой бетона.Рулонный бетон - это прочный плотный бетон, используемый на автомагистралях с интенсивным движением транспортных средств, перевозящих большие грузы. Этот бетон выделяет меньше выбросов в процессе производства, что приносит пользу окружающей среде.

Рулонный уплотненный бетон можно найти на дорожных работах, взлетно-посадочных полосах аэропортов, автостоянках, тротуарах и при промышленном обслуживании.

18. Стеклобетон

Другой, более современный вид бетона - стеклобетон, в котором используется переработанное стекло. Эта форма бетона используется, когда эстетическая привлекательность является важным элементом конструкции бетона.

Обычно используемый в широкоформатных плитах для полов или на декоративных фасадах, этот бетон может иметь блестящее или цветное стекло, встроенное в процессе смешивания, чтобы придать ему характерный всплеск цвета или блеск.

19. Асфальтобетон

Более известный как «асфальт» или «асфальт», это форма бетона, часто используемая на дорогах, взлетно-посадочных полосах аэропортов, на автомагистралях, на стоянках, для тротуаров - практически везде, где требуется тротуар. Асфальт - это темный минерал, состоящий из смеси углеводородов, называемых битумами.

Потребность в асфальте росла вместе с автомобильной промышленностью. Известный своей долговечностью, удобоукладываемостью, сопротивлением скольжению, стабильностью, сопротивлением усталости, гибкостью и проницаемостью, он по-прежнему требует правильно разработанной смеси. Это композитная смесь заполнителей и асфальта. Различные смеси асфальта используются для разных целей.

20. Торкрет-бетон

Торкрет-бетон отличается от других видов бетона прежде всего способом его нанесения. Торкретбетон впрыскивается через сопло на раму или опалубку.Поскольку это приложение требует более высокого давления воздуха, процесс уплотнения происходит одновременно с укладкой.

Торкрет-бетон можно использовать для ремонта поврежденных деревянных, бетонных или стальных конструкций. Он также часто используется, когда доступ к рабочей зоне затруднен, или когда опалубка непрактична или является непозволительной по стоимости.

Нужен надежный источник для бетононасоса? Свяжитесь с Dynamic Concrete Pumping, Inc.

Обладая более чем 40-летним опытом работы в районе Калгари, наши специалисты могут предоставить вам услуги по бетононасосу, необходимые для повышения вашей производительности и улучшения результатов.Если вам потребуется бетононасос на всей территории Альберты, вы можете доверить нам предоставление эффективных, доступных и безопасных решений, которые помогут вам улучшить вашу прибыль и решить самые сложные задачи.

Если вы хотите поговорить о том, как мы можем помочь вам с бетононасосом, вы можете позвонить нам по телефону 403-236-9511 или по бесплатному телефону 1-877-236-9511. Вы также можете посетить нашу страницу контактов. Член нашей команды свяжется с вами в ближайшее время.

-Обновлено 25.09.2020

Роль отверждения бетона

Отверждение играет важную роль в повышении прочности и долговечности бетона.Отверждение происходит сразу после укладки и отделки бетона и включает поддержание желаемых условий влажности и температуры как на глубине, так и у поверхности в течение продолжительных периодов времени. Правильно затвердевший бетон имеет достаточное количество влаги для постоянной гидратации и развития прочности, стабильности объема, устойчивости к замерзанию и оттаиванию, а также устойчивости к истиранию и образованию накипи.

Продолжительность адекватного времени отверждения зависит от следующих факторов:

  • Пропорции смеси
  • Заданная прочность
  • Размер и форма бетонного элемента
  • Окружающие погодные условия
  • Условия будущего воздействия

Плиты на земле ( е.грамм. тротуары, тротуары, автостоянки, проезды, полы, облицовка каналов) и конструкционный бетон (например, настилы мостов, опоры, колонны, балки, плиты, небольшие опоры, монолитные стены, подпорные стены) требуют минимального периода отверждения, составляющего семь дней для температуры окружающей среды выше 40 градусов по Фаренгейту 1 .

Комитет 301 Американского института бетона (ACI) рекомендует минимальный период выдержки, соответствующий достижению бетоном 70 процентов указанной прочности на сжатие. 2 .Часто указываемое семидневное отверждение обычно соответствует примерно 70 процентам указанной прочности на сжатие. 70-процентный уровень прочности может быть достигнут раньше, когда бетон затвердевает при более высоких температурах или при использовании определенных комбинаций цемента и добавок. Точно так же может потребоваться больше времени для различных комбинаций материалов и / или более низких температур отверждения. По этой причине Комитет 308 ACI рекомендует следующие минимальные периоды выдержки 3 :

  • Цемент ASTM C 150 Тип I семь дней
  • Цемент ASTM C 150 Тип II десять дней
  • Цемент ASTM C 150 Тип III три дня
  • Цемент ASTM C 150 типа IV или V 14 дней
  • Цемент ASTM C 595, C 845, C 1157 переменный

Влияние продолжительности отверждения на развитие прочности на сжатие представлено на Рисунке 1.

Рис. 1. Время отверждения во влажном состоянии и увеличение прочности на сжатие

Более высокие температуры отверждения способствуют раннему увеличению прочности бетона, но могут снизить его 28-дневную прочность. Влияние температуры отверждения на развитие прочности на сжатие представлено на рисунке 2.

Рисунок 2. Влияние температуры отверждения на прочность на сжатие

Существует три основных функции отверждения :

1) Сохранение воды для затворения в бетоне на начальном этапе его затвердевания

Пруд и погружение
Пруд обычно используется для отверждения плоских поверхностей на небольших работах.Следует соблюдать осторожность, чтобы поддерживать температуру воды для отверждения не более чем на 20 градусов по Фаренгейту ниже, чем у бетона, чтобы предотвратить растрескивание из-за термических напряжений. Погружение в основном используется в лаборатории для отверждения испытательных образцов бетона.

Распыление и туманообразование
Распыление и туманообразование используются, когда температура окружающей среды значительно выше точки замерзания, а влажность низкая. Запотевание может минимизировать растрескивание из-за пластической усадки до тех пор, пока бетон не достигнет окончательного схватывания.

Пропитанные влажные покрытия
Влажные покрытия, пропитанные водой, следует использовать после того, как бетон достаточно затвердеет, чтобы предотвратить повреждение поверхности.Их нужно держать постоянно влажными.

Формы, оставленные на месте
Формы, оставленные на месте, обычно обеспечивают удовлетворительную защиту формованных бетонных поверхностей от потери влаги. Формы обычно оставляют на месте до тех пор, пока это позволяет график строительства. Если формы изготовлены из дерева, их следует поддерживать во влажном состоянии, особенно в жаркую и сухую погоду.

2) Снижение потерь воды при смешивании с поверхности бетона

Покрытие бетона непроницаемой бумагой или пластиковыми листами
На тщательно увлажненный бетон можно наносить непроницаемые бумажные и пластиковые листы.Бетонная поверхность должна быть достаточно твердой, чтобы предотвратить повреждение поверхности при укладке.

Нанесение мембранообразующих отвердителей
Мембранообразующие отвердители используются для замедления или уменьшения испарения влаги из бетона. Они могут быть прозрачными или полупрозрачными с белой пигментацией. Составы с белыми пигментами рекомендуются для жарких и солнечных погодных условий для отражения солнечного излучения. Отвердители следует наносить сразу после окончательной отделки.Отвердитель должен соответствовать ASTM C309 4 или ASTM C1315 5 .

3) Ускорение набора прочности за счет тепла и дополнительной влаги

Острый пар
Острый пар при атмосферном давлении и пар высокого давления в автоклавах - это два метода отверждения паром. Температура пара для острого пара при атмосферном давлении должна поддерживаться на уровне около 140 градусов по Фаренгейту или ниже, пока не будет достигнута желаемая прочность бетона.

Нагревательные змеевики
Нагревательные змеевики обычно используются в качестве закладных элементов вблизи поверхности бетонных элементов. Их назначение - защитить бетон от промерзания при бетонировании в холодную погоду.

Электрообогреваемые формы или опоры
Электрообогреваемые формы или опоры в основном используются производителями сборного железобетона.

Бетонные покрытия
Бетонные изоляционные покрытия используются для покрытия и изоляции бетонных поверхностей, подверженных отрицательным температурам в период отверждения.Бетон должен быть достаточно твердым, чтобы предотвратить повреждение поверхности при покрытии бетонными покрытиями.

Другие формы отверждения включают внутреннее влажное отверждение с использованием легких заполнителей или абсорбирующих полимерных частиц. Для массивных бетонных элементов (обычно толщиной более 3 футов) обычно разрабатывается план терморегулирования, помогающий контролировать термические напряжения. Дополнительную информацию можно найти в отчете комитета 308 ACI «Руководство по отверждению бетона 3 ». Для специальных бетонов рекомендуется обращаться к другим отчетам ACI следующим образом:

  • Огнеупорный бетон ACI 547.1R
  • Огнеупорный бетон ACI 547.1R
  • Изоляционный бетон ACI 523.1R
  • Расширяющийся цементный бетон ACI 223
  • Валковый бетон ACI 207.5R
  • Архитектурный бетон ACI 303R
  • Торкретбетон ACI 506.2
  • Фибробетон ACI 544.34 R
  • Вертикальная скользящая форма ACI 313

Отверждение в холодную или жаркую погоду требует дополнительного внимания. В холодную погоду некоторые процедуры включают в себя отапливаемые помещения, средства для уменьшения испарения, отвердители и изолирующие одеяла.Температура свежего бетона должна быть выше 50 градусов по Фаренгейту. Период отверждения бетона для холодной погоды больше стандартного периода из-за снижения скорости набора прочности. Ожидается, что прочность на сжатие бетона, выдерживаемого и поддерживаемого при температуре 50 градусов по Фаренгейту, возрастет вдвое быстрее, чем у бетона, выдержанного при температуре 73 градуса по Фаренгейту. В жаркую погоду отверждение и защита имеют решающее значение из-за быстрой потери влаги из свежего бетона. Фактически отверждение начинается до укладки бетона путем смачивания поверхности основания водой.Для укладки бетона в жаркую погоду можно использовать солнцезащитные и ветровые стекла, а также замедлители запотевания и испарения. Поскольку в жаркую погоду бетон набирает прочность быстрее, период отверждения может быть сокращен. Дополнительную информацию можно найти в стандартах ACI 306.1, для бетонирования в холодную погоду , ACI 306R, для бетонирования в холодную погоду , ACI 305.1, Спецификации для бетонирования в жаркую погоду и ACI 305R, для бетонирования в жаркую погоду

Отверждение бетонных образцов для испытаний

Отверждение бетонных образцов для испытаний обычно отличается от отверждения бетона, заложенного во время строительства.Американское общество испытаний и материалов (ASTM) разработало два стандарта для изготовления и выдержки бетонных образцов. ASTM C192 6 предназначен для лабораторных проб, а ASTM C31 7 - для полевых проб. Оба документа содержат стандартизированные требования к изготовлению, отверждению, защите и транспортировке бетонных образцов для испытаний в полевых или лабораторных условиях, соответственно.

ASTM C192 предоставляет процедуры для оценки различных смесей в лабораторных условиях.Обычно его используют на начальном этапе проекта или в исследовательских целях.

ASTM C31 используется для приемочных испытаний, а также может использоваться в качестве инструмента принятия решения при снятии формы или опоры. В зависимости от предполагаемого назначения стандарт определяет два режима отверждения: стандартное отверждение для приемочных испытаний и отверждение в полевых условиях для снятия опалубки / опалубки. Изменение стандартного отверждения образцов для испытаний может существенно повлиять на измеренные свойства бетона. Согласно данным Национальной ассоциации готовых бетонных смесей 8 (NRMCA), прочность бетона, отвержденного на воздухе в течение одного дня с последующими 27 днями влажного отверждения, будет примерно на 8 процентов ниже, чем для бетона с влажным отверждением в течение всего периода.Снижение прочности составляет 11 процентов и 18 процентов для образцов бетона, первоначально отвержденных на воздухе в течение трех и семи дней, соответственно. Для тех же комбинаций отверждения воздух / влажность, но температура отверждения на воздухе 100 градусов по Фаренгейту, 28-дневная прочность будет примерно на 11%, 22% и 26% соответственно.

Ссылки

Стив Косматка и др., Проектирование и контроль бетонных смесей, 15-е издание, EB001, Технический бюллетень PCA EB 001, Portland Cement Association, Скоки, Иллинойс, 2002

Спецификации для конструкционного бетона , ACI 301 (www.конкретный. )

ASTM C1315, Стандартные технические условия для жидких мембранообразующих смесей, обладающих особыми свойствами для отверждения и герметизации бетона (www.astm.org)

ASTM C192 / C192M, Стандартная практика изготовления и отверждения бетонных образцов для испытаний в Лаборатория (www.astm.org)

ASTM C31 / C31M, Стандартная практика изготовления и отверждения бетонных образцов для испытаний в полевых условиях (www.astm.org)

Модуль упругости бетона

Что такое модуль упругости?

Модуль упругости (также известный как модуль упругости , коэффициент упругости ) материала - это число, которое определяется отношением приложенного напряжения к соответствующей деформации в пределах упругости.Физически это указывает на сопротивление материала деформации при приложении к нему напряжения. Модуль упругости также указывает на жесткость материала. Значение модуля упругости выше для более жестких материалов.

\ [\ text {Модуль упругости,} \; E = \ frac {f} {s} \]

Здесь f = приложенное напряжение к телу
s = деформация, соответствующая приложенному напряжению

Определение модуля упругости бетона. Источник: http://civilarc.com

Единицы модуля упругости

Единицы модуля упругости следующие:

  • В единицах СИ МПа или Н / мм 2 или кН / м 2 .
  • В единицах FPS psi или ksi, psf или ksf.

Модуль упругости бетона

Модуль упругости бетона можно определить как наклон линии, проведенной от нулевого напряжения до сжимающего напряжения 0,45 f ’ c . Ведь бетон - это неоднородный материал. Прочность бетона зависит от относительной доли и модуля упругости заполнителя.

Чтобы узнать точное значение модуля упругости бетонной смеси, можно провести лабораторные испытания.Кроме того, существует несколько эмпирических формул, предоставленных другим кодом для получения модуля упругости бетона. Эти формулы основаны на соотношении между модулем упругости и прочностью бетона на сжатие. Можно легко получить приблизительное значение модуля упругости бетона, используя 28-дневную прочность бетона ( f ’ c ) по этим формулам.