б) на пористых заполнителях (естественных – пемза, перлит, ракушечник; искусственных – керамзит, шлак);
в) на специальных заполнителях.
4. По зерновому составу:
а) крупнозернистые;
б) мелкозернистые.
5. По условиям твердения:
а) бетоны естественного твердения;
б) бетоны, подвергнутые тепловлажностной обработке при атмосферном давлении;
в) бетоны, подвергнутые автоклавной обработке при высоком давлении и температуре.
Структура бетона оказывает большое влияние на прочность и деформативность бетона. Существенным фактором является количество воды, применяемой для приготовления бетонной смеси, оцениваемое водоцементным отношением В/Ц. Для химического соединения воды с цементом необходимо, чтобы В/Ц ≈ 0,2; однако для достижения достаточной подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси В/Ц=0,5…0,6 (подвижные бетонные смеси); В/Ц=0,3…0,4 (жесткие бетонные смеси). Избыточная химически несвязанная вода образует поры и капилляры в цементом камне, а затем, испаряясь, освобождает их. Таким образом, с уменьшением В/Ц уменьшается пористость цементного камня и прочность бетона увеличивается.
Структура бетона представляет собой пространственную решетку из цементного камня, заполненную зернами песка и щебня различной крупности и формы, пронизанную большим числом микропор и капилляров, которые содержат химически несвязанную воду, водяные пары и воздух.
3.4. Собственные деформации бетона
Бетон обладает свойством уменьшаться в объеме при твердении в обычной воздушной среде – усадка бетона. Она связана с физико-механическими процессами твердения и уменьшением объема цементного геля, потерей избыточной воды в результате испарения и гидратации с непрореагировавшими частицами цемента.
Усадке бетона препятствуют заполнители, которые становятся внутренними связями, вызывающими в цементном камне начальные растягивающие напряжения.
Неравномерное высыхание бетона, снаружи больше, а внутри меньше, приводит к неравномерной усадке, что ведет к возникновению начальных усадочных напряжений. Открытые, быстро высыхающие слои бетона испытывают растяжение; внутренние более влажные оказываются сжатыми. В бетоне появляются усадочные трещины.
Уменьшить начальные усадочные напряжения можно:
- конструктивными мерами (армирование, устройство усадочных швов);
· технологическими мерами (подбор состава, увлажнение среды, увлажнение поверхности бетона).
Прочность бетона зависит от многих факторов, как-то:
- структура бетона; марка цемента; водоцементное отношение В/Ц; вид мелкого и крупного заполнителя; условия твердения; вид напряженного состояния; форма и размеры сечения; длительность действия нагрузки.
Для определения прочности бетона на осевое сжатие обычно испытывают в прессе бетонные кубы с размером ребра 150 мм, характер разрушения которых обусловлен наличием или отсутствием сил трения, возникающих на контактных поверхностях между подушками пресса и гранями куба.
Несмазанный куб (рис. 2, а).Силы трения между подушками пресса и гранями куба препятствуют свободным поперечным деформациям куба и соответственно упрочняют бетон сверху и снизу. По мере удаления от торцевых граней куба влияние сил трения уменьшается, поэтому после разрушения куб приобретает форму 2-х пирамид сверху и снизу.
Если устранить силы трения смазкой контактных поверхностей, прочность бетонного куба будет меньше, поперечные деформации проявляются свободно, трещины разрыва становятся вертикальными. Временное сопротивление сжатию бетона для куба с ребром 150 мм равно R, с ребром 200 мм - 0,93 R, с ребром 100 мм – 1,1R. Это объясняется изменением эффекта обоймы с изменением размеров куба.
а) б)
Рис. 2. Характер разрушения бетонных кубов:
а – несмазанный куб; б – смазанный куб;
Δ – поперечные деформации бетона.
Так как железобетонные конструкции по форме отличаются от кубов, основной характеристикой прочности бетона сжатых элементов является призменная прочность Rb – временное сопротивление осевому сжатию бетонных призм. Призменная прочность меньше кубиковой, и она уменьшается с увеличением отношения h/a. Влияние сил трения на среднюю часть призмы уменьшается с увеличением ее высоты и при h/a=4 значение Rb становится стабильным и равно приблизительно 0,75R.
Рис. 3. Характер разрушения бетонной призмы.
3.5.3. Прочность бетона на осевое растяжение
Прочность бетона на растяжение в 15…20 раз меньше, чем при сжатии. Повышение прочности бетона на растяжение может быть достигнуто увеличением расхода цемента, уменьшением В/Ц, применением щебня с шероховатой поверхностью. Временное сопротивление бетона осевому растяжению Rbt определяют испытаниями:
1) на разрыв – образцов в виде восьмерки (рис. 4, а);
2) на раскалывание – образцов в виде цилиндров (рис. 4, б);
3) на изгиб – бетонных балок (рис. 4, в): 
,
где χ – учитывает криволинейный характер эпюры напряжений в бетоне растянутой зоны.
а) б)
в)
Рис. 4. Схемы испытания образцов для определения прочности бетона
при осевом растяжении: а - на разрыв; б – на раскалывание; в – на изгиб.
3.5.4. Прочность бетона на срез и скалывание
Срез – разделение элемента на 2 части по сечению, к которому приложены перерезывающие силы (рис. 5, а). Временное сопротивление бетона на срез: 
.
Сопротивление бетона скалыванию (рис. 5, б) возникает при изгибе балок до появления в них наклонных трещин: 
.
а) б)
Рис. 5. Схемы испытания образцов на срез (а) и скалывание (б).
Качество конструкционного бетона характеризуется классами и марками в зависимости от назначения железобетонных конструкций и условий эксплуатации. Строительные нормы устанавливают следующие показатели качества бетона:
- класс бетона по прочности на осевое сжатие B; класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt; марка по морозостойкости F; марка по водонепроницаемости W; марка по средней плотности D; марка по самонапряжению Sp.
Классом бетона по прочности на осевое сжатие B (МПа) называется временное сопротивление сжатию бетонных кубов с размерами ребра 150 мм, испытанных в соответствии со стандартом через 28 суток хранения при температуре 20±2оС с учетом статистической изменчивости прочности (рис. 6).
Рис. 6. Кривые распределения прочности,
как случайной величины:
n и R – соответственно количество кубов, имеющих одинаковую прочность, и величина прочности; 1 – опытные значения n и R; 2 – теоретическая кривая, характеризующая разброс прочности с учетом статистической изменчивости (кривая Гаусса)
Среднее значение временного сопротивления бетона сжатию, установленное при испытании партии стандартных кубов:
,
где n1, n2, …, nk – число случаев, в которых было установлено временное сопротивление соответственно R1, R2, …, Rk, n – общее число испытаний.
Среднее квадратичное отклонение прочности бетона в партии, характеризующее изменчивость прочности:
,
где Δ1=R1-Rm; Δ2=R2-Rm; …; Δk=Rk-Rm – отклонения.
Коэффициент вариации прочности бетона в партии:
.
Наименьшее контролируемое значение – временное сопротивление B – расположено на расстоянии χSm влево от значения Rm, т. е.:
,
где χ – число, показатель надежности.
Исходя из значения χVm оценивают обеспеченность гарантируемых значений прочности бетона не менее B. В нормах на проектирование установлена обеспеченность (доверительная вероятность) 0,95. Это имеет место при χ=1,64.
Для тяжелых бетонов установлены классы B 7,5 ÷ B 60.
Аналогичным образом определяют класс бетона по прочности на осевое растяжение.
Класс бетона по прочности на осевое растяжение: Bt 0,8 ÷ Bt 3,2
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 |
