Главная / Про Бетон / Влияние марки цемента на прочность бетона

Влияние марки цемента на прочность бетона

Прочность бетона – это техническая характеристика, определяющая его способность противостоять механическому и химическому воздействию.

Практически при любом строительстве, будь то жилые здания, или хозяйственные постройки, используется бетон. В зависимости от вида и этапа строительства, требования, предъявляемые к строительным материалам, могут существенно изменяться. Так, например, для заливки фундаментов и возведения стен используются различные марки бетона. Марка бетона в свою очередь определяется его прочностью.
Прочность бетона – это наиболее важная характеристика, определяющая свойства и эксплуатационные качества бетонных конструкций и элементов строительных сооружений.

Знание показателей прочности бетона позволит избежать многих нежелательных последствий для строительных сооружений. Например, использование бетона, имеющего недостаточный уровень прочности, может привести к снижению эксплуатационных качеств постройки, появлению трещин, преждевременному разрушению и досрочному выходу здания из строя.
Определение прочности бетона является также обязательной процедурой для застройщиков перед сдачей здания в эксплуатацию.

Прочность бетона определяется в лабораторных условиях при помощи специальных приборов на отобранных пробах и контрольных образцах. Все испытания регламентируются строительными ГОСТами, принятыми для определенного вида бетона.
Прочность бетона также можно определить непосредственно в процессе строительства на строительной площадке. Подобные испытания проводятся для контроля качества возведенных элементов сооружения.

Существует несколько методов определения прочности бетона. В зависимости от характера воздействия различают следующие способы:

Разрушающие методы предполагают разрушение образца, изготовленного из контрольной пробы бетонной смеси, а также взятого из бетонной поверхности при помощи алмазного бура.

При этом методе исследования происходит раздавливание кубиков или выпиленных цилиндров бетона под испытательным прессом. Нагрузка увеличивается непрерывно и равномерно до момента разрушения контрольного образца. Полученная в результате цифра критической нагрузки фиксируется и по ней происходит дальнейший расчет прочности бетона.

Разрушающий метод считается наиболее точным для определения прочности бетона. Обследование здания методом раздавливания бетонных проб, определяет прочность бетона на сжатие. Согласно действующим в настоящее время СНиПам, он является обязательным перед сдачей здания в эксплуатацию.

Неразрушающие методы не требуют получения образцов и их последующего разрушения. Испытания проводятся при помощи различных приборов и инструментов.

В зависимости от используемых приспособлений различают следующие неразрушающие методы исследований:

частичного разрушения;
ударного воздействия;
ультразвукового обследования.

Метод частичного разрушения основан на местном воздействии на бетонную поверхность и приводит к незначительному ее повреждению.

Различают следующие методы частичного разрушения:

на отрыв;
скалыванием;
отрыв со скалыванием.

Метод отрыва состоит в закреплении на участке бетонной поверхности металлического диска при помощи специального клея и последующего его отрыва. Усилие, необходимое для разрушения бетона при подобном методе фиксируется и используется в дальнейших вычислениях прочности.
Метод скалывания заключается в механическом воздействии скользящего характера на ребро конструкции и регистрации усилия, при котором происходит откалывание его участка.

Метод отрыва со скалыванием характеризуется большей точностью, по сравнению с остальными методами частичного разрушения. Суть его состоит в закреплении на участке бетонной конструкции анкерных устройств и последующего их отрыва от поверхности.
Методы ударного воздействия основаны на применении к бетонной поверхности силового воздействия ударного типа.

Различают 3 метода определения прочности ударом:

метод ударного импульса;
упругого отскока;
пластической деформации.

Метод ударного импульса достаточно прост в использовании и состоит в регистрации силы удара и возникающей при этом энергии.

Метод упругого отскока не менее прост и заключается в определении величины отскока бойка ударника от бетонной поверхности.

Метод пластической деформации состоит в силовом воздействии на исследуемую область приборов с закрепленными на их ударной поверхности штампов шарикового или дискового типа. По глубине полученных в результате удара или давления отпечатков определяется прочность бетона.

Метод ультразвукового обследования подразумевает использование прибора, испускающего ультразвуковые волны. При этом определяется скорость ультразвука, проходящего сквозь бетонную конструкцию. Преимущество подобного метода – в возможности исследования не только поверхности бетона, но и его глубинных слоев. Недостаток – в большом проценте погрешности при расчетах.

В результате химических процессов, происходящих при взаимодействии бетонной смеси с водой прочность бетона в процессе его застывания увеличивается. Под влиянием различных факторов скорость химических реакций может замедляться и ускоряться. От этого же будет зависеть показатель прочности бетона.

Выделяют следующие основные факторы, влияющие на прочность бетона:

активность цемента;
процентное содержание цемента;
соотношение цемента и воды в растворе;
технические характеристики и качество наполнителей;
качество смешивания составляющих бетонной смеси;
степень уплотнения;
время, затраченное на застывание раствора;
внешние условия (температура воздуха и влажность среды);
применение повторного вибрирования.

Наиболее важным фактором, определяющим прочность бетона, является активность цемента. Выяснена и определена прямая зависимость между активностью цемента и прочностью бетона. Чем выше активность, тем более прочными получаются бетонные изделия и наоборот, чем она ниже, тем меньше прочность и качество бетона.

Процентное содержание цемента не менее важная величина, определяющая показатели прочности. Увеличение количества цемента в смеси ведет к повышению прочности бетонных конструкций. Уменьшение – к ее снижению. При этом существует следующая закономерность: увеличение прочности происходит лишь до определенного момента. В дальнейшем показатели прочности бетона возрастают незначительно, а вот его нежелательные качества – усадка и ползучесть, увеличиваются.

Соотношение цемента и воды влияет на прочность вследствие физических особенностей застывающей бетонной смеси. Одной из них является способность бетона связывать лишь 15-25% входящей в его состав воды. В бетонном же растворе, как правило, присутствует от 40 до 70% воды, необходимой для облегчения укладывания бетона в форму. Излишек воды приводит к образованию пор в толще бетона, что ведет к снижению его прочности. Отсюда вытекает следующая закономерность: при возрастании величины водоцементного соотношения В/Ц, прочность бетона уменьшается, а при ее уменьшении – увеличивается.

Качество и свойства наполнителей также играют немалую роль в формировании прочности бетона. Наличие органических и глинистых веществ, использование мелкофракционных наполнителей, приводит к снижению прочности. Крупные фракции имеют лучшее сцепление с цементным связующим, и их использование увеличивает прочность бетона.

Качество смешивания и применение вибрирования влияет на степень уплотнения бетонного раствора. От плотности бетона зависит его прочность. Чем плотнее улеглись частицы бетонного состава, тем выше будет прочность бетона.

Внешние условия и время отвердевания бетона – еще один из факторов, определяющих показатели его прочности. Наиболее благоприятной считается температура от 15 до 20С0. Влажность воздуха при этом должна составлять от 90 до 100%. При таких параметрах среды происходит быстрое возрастание прочности бетона и увеличивается время его отвердевания. С течением времени, показатель прочности увеличивается. Его рост прекращается лишь после полного высыхания бетона или его замерзания.

Давно выяснена и рассчитана закономерность, при которой происходит возрастание прочности бетона в зависимости от времени его застывания. В соответствии с ней наибольший показатель предела прочности – 100%, бетон набирает на 28-е сутки застывания. На 7-е сутки бетон показывает 60-80% своей потенциальной прочности. На 3-и сутки соответственно 30%. По ГОСТу, именно в эти дни рекомендовано производить испытания бетонных кубиков.

Изменение прочности бетона с течением времени происходит по следующей логарифмической зависимости:
Rb(n) = Rb(28) lgn / lg28, где Rb – прочность бетона, n-количество дней, а lg-десятичный логарифм возраста бетона.
Расчет прочности по формуле дает лишь приблизительные показатели прочности. Важно учесть также, что подобным образом можно определить прочность бетона начиная с 3-х дневного возраста.

Марка бетона указывает предел его прочности на сжатие и выражается в кгс/см2 (килограмм-силы на см2). Обозначается она буквой М, а цифра после буквы указывает среднее, приблизительное значение прочности.
В строительстве чаще всего используются бетоны следующих марок: М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500.

Показатели прочности бетона по маркам:

М100 — показатель прочности равен 98,23 кгс/см2
М150 – от 130,97 до 163,71 кгс/см2
М200 – 196,45 кгс/см2
М250 – 261,93 кгс/см2
М300 – от 294,68 до 327,42 кгс/см2
М350 – от 327,42 до 360,18 кгс/см2
М400 – 392,9 кгс/см2
М450 – 458,39 кгс/см2
М500 – 523,87 кгс/см2

Марка бетона и его прочность зависит от количества цемента, входящего в его состав. Чем больше содержание цемента, тем выше будет марка и наоборот, чем ниже марка, тем меньше цемента содержит бетонная смесь.

Наиболее важной характеристикой бетона является его прочность на сжатие, определяемая маркой бетонной смеси. Для каждого вида строительных работ используются свои марки бетона.

Бетон марки М100 – разновидность легких бетонов. Применяется на начальных этапах строительства, для подготовки основания под фундамент, заливкой монолитных стен, перед арматурными работами, а также в дорожном строительстве при устройстве бордюров.

М150 – имеет несколько более высокую прочность, поэтому помимо подготовительных работ, может использоваться для стяжки пола, устройства пешеходных дорог. Возможно его применение в качестве фундамента при строительстве малоэтажных построек. Так же, как и марка М100, является одним из видов легких бетонов.

М200 – наиболее часто используемая в строительстве марка. Обладает достаточно высоким показателем прочности и применяется практически на всех этапах строительных работ. Бетоном, имеющим такую марку, заливают фундаменты, площадки, пешеходные дорожки. Используют его и для устройства лестниц и лестничных пролетов, а также возведения несущих стен. При строительстве дорог, бетоном марки М200 формируют подушку под бордюр.

М250 – охватывает сферу применения предыдущей марки. Однако вследствие более высокой прочности может также применятся в производстве плит для перекрытий при возведении малоэтажных зданий.

М300 – не менее популярная марка в строительстве, чем бетон марки М200. Из него изготавливаются блоки несущих стен, плиты перекрытий, лестницы, заборы. М300 используется для заливки монолитных фундаментов, площадок и в других подобных работах.

М350 – имеет достаточно высокую прочность. Область применения – изготовление фундаментных плит при возведении многоэтажных зданий, плит перекрытий и опорных балок. Используют марку М350 в монолитном строительстве, при изготовлении аэродромных плит, опорных колонн, бассейнов и подобных изделий.

М400 – сфера применения — изготовление ЖБИ, строительство гидротехнических сооружений и зданий, несущих повышенную, по сравнению с жилыми постройками, нагрузку. Это могут быть многоэтажные торгово-развлекательные комплексы, аквапарки и так далее.

М450 – применяется при возведении плотин, строительстве дамб и метро.

М500 – основная сфера применения – гидротехнические сооружения и железобетонные конструкции.

источник

На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, водоцементное отношение, качество заполнителей, качество перемешивания и степень уплотнения,

возраст и условия твердения бетона.

Активность цемента. Более прочные бетоны получаются на цементах повышенной активности.

Содержание цемента. С повышением содержания цемента прочность бетона увеличивается до определенного предела. Затем она растет незначительно, другие же свойства бетона ухудшаются. Увеличивается усадка, ползучесть. Поэтому не рекомендуется вводить на 1 м 3 бетона более 600кг цемента.

Водоцементное отношение. С уменьшением В/Ц она повышается, с увеличением — уменьшается. Для получения удобоукладываемой бетонной смеси вводится обычно 40 — 70% воды (В/Ц = 0,4 — 0,7). Избыточная вода испаряется, образуя в бетоне поры, снижающие его прочность.

Качество перемешивания и степень уплотнения бетонной смеси. Эти характеристики существенно влияют на прочность бетона. Качественное уплотнение бетонной смеси повышает прочность бетона, так как изменение средней плотности бетонной смеси на 1% изменяет прочность на 3 — 5%.

Возраст и условия твердения бетона. При благоприятных температурных условиях прочность бетона увеличивается длительное время и изменяется по логарифмической зависимости.

Дать определение мелкого заполнителя для тяжелого бетона.

Мелким заполнителем для бетонов является песок.

Песок представляет собой зерновую смесь с размерами зерен от 0,16 до 5мм.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8517 — | 7041 — или читать все.

178.45.150.72 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

источник

Прочность бетона – ключевой показатель его качества, определяющий назначение и параметры использования ЖБИ. Процесс проектировки конструкций осуществляется таким образом, чтобы изделия могли выдерживать соответствующие нагрузки на сжатие. Этот показатель определяется классом и маркой бетона, которые могут быть определены через 28 суток после заливки.

Динамика роста прочности за указанный период позволяет оценить его характеристики, в то время, как окончательное затвердение смеси происходит в течение нескольких лет. Качественный бетон спустя 28 суток должен обеспечить прочностный показатель при сжатии с усилием 200кгс/см2. Наряду с технологией, влияющей на прочность бетона, присутствует ряд объективных факторов, определяющих качество железобетонных изделий.

К основным технологическим факторам, определяющим прочность бетона, относят:

соотношение цемента и воды;

тип и качество наполнителей;

применение повторного вибрирования.

Цементы повышенной активности, которая определяется зависимостью R_b= f(R_Ц), традиционно обладают большей прочностью и применяются в строительстве многоэтажных, промышленных зданий, в дорожном и инженерном строительстве. Такие марки обладают большим сроком эксплуатации, надежны и не подвержены механическим и биологическим повреждениям. Марочная прочность определяется видом используемых легких или тяжелых бетонов. Использование сульфастойких цементов позволяет получить высокую прочность бетона при воздействии внешних факторов, в качестве которых выступают различные агрессивные среды. Практическая сфера применения легирующих добавок актуальна при формировании на основе смеси для конструкций, задействованных при строительстве домов, несущих конструкций гражданского или промышленного назначения, мостов.

Тяжелый бетон характеризуется повышенным показателем объемного веса, который изменяет свое значение в пределах 2200 – 2800 кг/м3 в зависимости от вида заполнителя. В качестве последнего могут применяться карбонатные, кварцевые, гранитные породы. При формировании опор в виде фундаментов находит применение бетон марки 100, для монолитных конструкций в виде колонн, перекрытий и балок — марки 150, обычнее сборные конструкции формируются на основе марок 200-250. Монолитные конструктивы с предварительным напряжением могут армироваться марками от 300 до 600, в то время как наиболее высокие марки редко находят практическое применение.

Количественный показатель содержания цемента в бетонной смеси также определяет ее прочностные характеристики — он растет до определенного уровня с повышением концентрации цемента. Следует помнить, что излишек цемента в составе смеси снижает ее устойчивость к усадке и увеличивает ползучесть. Максимально допустимым количеством считается до 600 кг цемента в 1 кубометре товарного бетона.

Соотношение воды и цемента в составе смеси также влияет на ее прочностные характеристики – чем оно выше, тем ниже прочность. При правильной технологии для затвердения и обеспечения прочности требуется воды в объеме 20% от массы цемента. Однако в случае с ЖБИ расход воды увеличен, поскольку смесь не должна быть слишком пересушенной для формирования равномерной и плотной смеси.

Бетон тем прочнее, чем более крупные наполнители использованы в процессе его приготовления. Не рекомендуется превышать рекомендованное количество песка, исходное сырье необходимо максимально очистить от глины и мелкозернистых фракций. Крупнозернистый заполняющий состав способствует лучшему проникновению цементного теста в образовавшиеся пустоты и обеспечению лучших параметров сцепления всех составляющих будущего изделия. Форма заполнителя играет определяющую роль. Сцепление обеспечивается намного лучше с заполнителями неправильной геометрии, в то время как округленность либо загрязнение заполнителя оказывает обратный эффект.

Тщательность вымешивания смеси также отражается на прочностных показателях. Для ЖБИ важен также порядок укладки бетонных смесей, который подразумевает промывку и обработку стыков, от чего зависит прочность, предотвращающая сколы и появление трещин.

Показатели прочности бетона оцениваются в возрасте 28 суток и зависят от температуры, при которой происходило отверждение смеси в соотношении с пределом достигаемой прочности при застывании при температуре +20 о С:

Повторное вибрирование, выполненное до завершения процесса полного схватывания, позволяет увеличить показатели прочности до 20%, это единственный технологический процесс, способный качественно повлиять на эксплуатационные характеристики. Технология производства может предусматривать разнообразные методики виброштампования, вибрирования под нагрузкой или вибропроката, которые направлены на усовершенствование прочностных показателей бетона.

В результате повторного вибрирования повышается плотность и увеличивается скорость процесса гидратации входящего в состав смеси цемента.

источник

Класс бетона по прочности	С 12/15	С 20/25	С 30/37	С 35/45	С 40/50	С 50/60
Марка цемента:
рекомендуемая
допускаемая	500-600	500-550

Применение цемента ниже рекомендуемой марки приводит к значительному перерасходу цемента. Увеличение содержания цементного камня в бетоне, обладающего такими отрицательными свойствами, как повышенная усадка, ползучесть, пониженная трещиностойкость, высокая капиллярная пористость, вызывает снижение строительно-технических свойств бетонов и конструкций из него. Поэтому максимальная норма расхода ограничена 600 кг/м 3 бетона.

Использование высокомарочных цементов в бетоне низких классов, с одной стороны, не позволяет полностью использовать их активность,
с другой – расход цемента, рассчитанный по формуле, настолько мал, что полученного цементного теста не хватает для обволакивания и скрепления зерен заполнителя, получения однородной удобоукладываемой смеси.
В связи с этим минимальный расход цемента составляет для бетонных конструкций 180 кг/м 3 , железобетонных – 220 кг/м 3 .

Большое влияние на прочность бетона оказывает качество применяемых заполнителей. Так, недостаточная прочность заполнителя, повышенное содержание слабых включений (лещадных, игловатых), увеличение объема пылевидных и глинистых частиц, низкий модуль крупности песка приводят не только к перерасходу воды и цемента, но и к снижению прочности бетона в целом. Поэтому для получения бетонов высоких классов необходимо применять крупноразмерный многофракционный щебень, марка которого в 2 раза превышает класс проектируемого бетона, обладающего за счет шероховатости поверхности повышенной прочностью сцепления с цементным камнем, средние и крупные пески с пониженной водопотребностью. Жесткие требования предъявляют по ограничению содержания пылевидных, илистых и глинистых частиц, уменьшающих прочность сцепления заполнителей с цементным камнем и требующих для получения заданной удобоукладываемости повышенного расхода воды. Высокая водопотребность приводит к формированию дефектной структуры бетона, снижению его долговечности. Таким образом, высокопрочные бетоны можно получить, используя комплекс технологических приемов. Основными из них являются следующие: максимальное снижение водоцементного отношения с одновременным введением пластификаторов и суперпластификаторов, применение эффективных способов уплотнения бетонной смеси в формах, использование высокомарочных цементов и мытых фракционированных заполнителей высоких марок.

Если рассмотреть в общем виде работу строительной конструкции, например, простейшей балки, то можно сделать вывод, что в процессе эксплуатации она воспринимает как сжимающие напряжения в верхних слоях бетона, так и растягивающие в нижних. Следовательно, выполнение этой конструкции только из бетона высокого класса не обеспечит ее надежную работу в целом, т.к. в нижней зоне бетона начнется процесс трещинообразования. Для компенсации этих напряжений и создания условий долговременной эксплуатации конструкции в растягиваемую зону бетона при изготовлении конструкций и изделий вводят стальную или стеклопластиковую арматуру – в случае изготовления специальных кислотостойких бетонов. Бетон и арматура вследствие высокой прочности сцепления обеспечивают монолитность конструкции и ее работу как единого целостного материала. Защиту стальной арматуры от коррозии при действии окружающей среды обеспечивает защитный слой бетона, который должен быть не менее 2-3 см. Так как бетон является относительно пористым материалом, пропускающим влагу, то его основное защитное действие по отношению к металлу арматуры определяется не надежной изоляцией от внешних воздействий, а содержанием в порах бетона насыщенного раствора щелочи – гидроксида кальция, продукта гидратации алита, которая обеспечивает сохранность стальной арматуры. Снижение ее концентрации в результате фильтрации воды или взаимодействия с агрессивными средами приводит сталь в неустойчивое состояние, при котором возможна коррозия с накоплением объемных продуктов взаимодействия (ржавчины) на поверхности контакта сталь – бетон. В этом случае наблюдается отслоение защитного слоя бетона и, как следствие, разрушение конструкции в целом.

С целью повышения сопротивляемости искусственного камня растягивающим и изгибающим напряжениям применяют также дисперсное армирование, представляющее собой равномерное распределение по всему объему эластичных, коротких (10 – 50 мм), тонких (диаметром 0,1 – 0,5 мм) волокон-фибр, которые могут быть стеклянными, металлическими, базальтовыми, полимерными. Фибробетон– так называют этот материал – обладает также повышенной прочностью на удар и истирание.

Деформативныесвойства бетона зависят от его структуры, состава, свойств составляющих, условий твердения бетона и эксплуатации конструкций. Деформации в бетоне условно можно разделить на собственные, механические и температурные. Собственные деформации наблюдаются в бетоне при твердении и изменении его влажности. Уменьшение объема затвердевшего бетона происходит в результате испарения воды и химического взаимодействия минералов цемента с водой, т.к. кристаллические продукты гидратации занимают меньший объем, чем сумма объемов веществ, вступающих в реакцию (контракционная усадка).Вследствие взаимодействия в поверхностных слоях бетона гидроксида кальция, продукта гидратации трехкальциевого силиката, с углекислым газом воздуха в порах бетона образуется крупнокристаллический карбонат кальция, вызывающий карбонизационную усадку. Влажностныеизменения могут сопровождаться расширением цементного камня при насыщении водой и усадкой – в результате ее испарения.

Контракционная и карбонизационная деформацииувеличиваются с повышением содержания цемента и воды в бетонной смеси, при
применении высокоактивных цементов, гидратация которых проходит
в более короткие сроки с большим тепловыделением.

Определяющее влияние на величину контракционной усадки оказывают условия твердения бетона. Снижение влажности окружающей среды менее 90 % в первые сутки твердения вызывает появление поверхностных микротрещин, ухудшающих эксплуатационные свойства бетона. Деформации можно уменьшить за счет обеспечения нормальных температурно-влажностных условий твердения бетона в первые 7 суток при получении монолитных конструкций на строительной площадке или соблюдения режимов ТВО особенно в период предварительной выдержки, подъема температуры и остывания бетона при изготовлении сборных конструкций. Влажностные деформациизависят отсодержания цементного камня
в бетоне, так как именно он при насыщении водой склонен к набуханию
в отличие от жесткого плотного заполнителя и последующей усадке при ее испарении. Для повышения трещиностойкости бетона в конструкциях эффективна их пропитка на определенную глубину высокомолекулярными горячими смолами в специальных герметичных камерах под давлением (получение бетонополимерных конструкций) и применение дисперсного армирования. В первом случае заполнение капиллярных пор полимерным пластичным материалом по отношению к хрупкому искусственному камню позволяет поверхностному слою бетона воспринимать собственные деформации без нарушения его целостности; во втором – изгибающие и растягивающие напряжения берет на себя равномерно распределенная по всему объему бетона эластичная дисперсная арматура.

В зависимости от длительности действия нагрузки бетон ведет себя по-разному. При небольшом кратковременном нагружениион проявляет свойства упругого тела.Если напряжение превосходит 0,2 предела прочности на сжатие, то наблюдаются остаточные пластические деформации,связанные с появлением микротрещин, как в самом цементном камне, так и в контактном слое. На характер нарастания деформаций под действием нагрузки влияют скорость ее приложения, размеры образца, температурно-влажностное состояние бетона и окружающей среды. Чем меньше скорость подачи нагрузки, тем больше деформации в бетоне, увеличение деформаций на 10 % наблюдается при испытании горячего бетона и бетона
в водонасыщенном состоянии. С уменьшением размера образцов, вследствие повышения их однородности, снижается скорость нарастания деформаций, поэтому при испытании в этом случае вводят поправочные коэффициенты, величина которых меньше единицы.

Длительное действие нагрузки, постоянной по величине и направлению, вызывает в бетоне увеличивающиеся деформации, которые затухают только через несколько лет эксплуатации конструкции. Это явление называется ползучестью.Основная причина ползучести объясняется пластическими свойствами цементного камня в начальные сроки твердения, когда он еще не полностью закристаллизовался, не приобрел достаточной прочности и жесткости. Поэтому ползучесть увеличивается при повышении расхода цемента, водоцементного отношения, уменьшении крупности заполнителя и повышении его деформативности (легкий заполнитель). Снизить ползучесть бетона можно путем ограничения расхода цемента и увеличения объема крупного плотного заполнителя в составе бетонной смеси. С увеличением времени твердения бетона процесс этот стабилизируется.

Температурные деформации в бетоне возникают вследствие разных коэффициентов температурного расширения его составляющих. Температура от 0 до 50°С не вызывает значительных деформаций в сухом бетоне. Колебания температуры особенно при наличии влаги в порах приводят к микроразрушениям. Рост деформаций связан при отрицательной температуре с льдообразованием, сопровождающимся увеличением объема льда по отношению к замерзающей воде, и переходом воды в пар с увеличением объема последнего при нагревании. В первом случае используют технологические приемы по повышению морозостойкости бетона: увеличение плотности, создание микропористой замкнутой структуры. Во втором, касающемся в большей степени технологии получения сборного железобетона с использованием термообработки, – применение мягких режимов с медленным нарастанием и снижением температуры. Для уменьшения температурных деформаций в бетонных конструкциях с большим модулем поверхности устраивают температурные швы, которые заполняют герметизирующими упругими прокладками или мастиками, воспринимающими и гасящими возникающие деформации.

Для таких изделий, как напорные железобетонные трубы, емкости для хранения жидких продуктов, а также гидротехнических сооружений – дамб, мостов, условия эксплуатации которых связаны с односторонним действием жидкостей под давлением, проницаемость является важнейшим свойством бетона. Основное влияние на проницаемость оказывают показатели структуры: общий объем пор, содержание замкнутых и капиллярных пор, их форма и размер. Чем больше возраст бетона, тем проницаемость ниже, так как образующиеся в процессе гидратации кристаллические продукты заполняют пустоты и поры, повышая его плотность (см. рис. 6.6). Водоотделение и недоуплотнение бетонной смеси, появление микротрещин вследствие усадки бетона при действии нагрузки, попеременного увлажнения с последующим замораживанием или высыханием могут существенно снизить непроницаемость бетона. Свойство это оценивают по коэффициенту фильтрации, который равен количеству воды, прошедшей через бетон толщиной 1 м, площадью в 1 м 2 в течение одного часа при постоянном перепаде давления

где V_B – количество прошедшей воды, м 3 ; S – площадь поверхности, м 2 ;
t – время, ч; (р₁ – р₂) – перепад давления, Па.

В строительстве проницаемость бетонов оценивают маркой по водонепроницаемостиW2, W4…W20 (ГОСТ 12730). Цифры обозначают наибольшее давление в атмосферах, при котором бетон не фильтрует воду. Повысить водонепроницаемость бетона можно за счет подбора состава заполнителей, обеспечивающих их плотную упаковку с минимальным объемом пустот, заполняемых для обеспечения монолитности цементным тестом; сокращения расхода воды в сочетании с применением добавок пластификаторов, суперпластификаторов и интенсивным способом уплотнения бетонной смеси; использования расширяющегося цемента и уплотняющих добавок; пропитки и защиты бетонной поверхности полимерными составами.

Способность бетона сохранять свою прочность при попеременном замораживании и оттаивании в воде называют морозостойкостью(ГОСТ10060). Это свойство оценивают маркой F15, F25. F1000, в которой цифры показывают количество циклов замораживания при температуре минус 16°С и оттаивания в воде при плюс 18 ± 2°С без снижения прочности на сжатие более 5% и потери массы более 3%. Время выдерживания в воде и на морозе примерно одинаково, зависит от размеров испытываемых образцов и составляет от 2,5 до 5 часов. Основными причинами, вызывающими разрушение бетона, являются давление замерзающей и увеличивающейся в объеме воды на стенки пор и микротрещин, а также различные коэффициенты температурного расширения цементного камня, заполнителей и льда. Повторяемость замерзания и оттаивания приводит к постепенному разупрочнению структуры бетона, его разрушению и оголению арматуры
в железобетонных конструкциях. Сначала начинают крошиться углы и выступающие грани изделий, концентрирующие напряжения, затем поверхностные слои покрываются сетью волосяных трещин и постепенно разрушение распространяется по всему объему материала. Испытания бетона на морозостойкость проводят на образцах кубах. Недостаток стандартных базовых испытаний (ГОСТ 10060.1-95), методика которых была в основном разработана профессором Н.А. Белелюбским в 1887 г., – их длительность. В настоящее время применяют ускоренные методы (ГОСТ 10060.2-95, ГОСТ 10060.4-95), которые можно классифицировать следующим образом:

1. Методы, основанные на ускорении развития деструктивных процессов в бетоне за счет использования вместо воды раствора сульфата и хлорида натрия или путем замораживания водонасыщенных образцов при температуре минус 50°С. Ускорение разрушения в первом случае достигается за счет дополнительного образования при замораживании кристаллов соли и увеличения за счет этого суммарного кристаллического давления. Во втором случае вода дополнительно замерзает в микропорах, увеличивая тем самым общее напряжение в бетоне.

2. Расчетные методы, основанные на взаимосвязи между показателями структуры бетона и его морозостойкостью.

3. Белорусскими учеными под руководством проф. Н.П. Блещика на основании результатов исследований была установлена взаимосвязь межу морозостойкостью бетона и температурными деформациями цементного камня в первый цикл замораживания-оттаивания. По величине деформаций, замеряемых специальным индикатором, рассчитывают деформационный критерий морозостойкости, который является основной экспериментальной величиной в эмпирической формуле. Проведенные сравнительные испытания по основному (базовому) циклическому методу и разработанному структурно-механическому по деформационному критерию показали хорошую сходимость результатов, ускорив определение морозостойкости в 20 раз, значительно сократив при этом энерго- и трудозатраты. Основы метода заложены в разработанный стандарт РБ «Бетоны. Ускоренный структурно-механический метод определения морозостойкости при однократном замораживании и оттаивании».

Контроль морозостойкости экспресс-методом особенно важен для таких изделий и конструкций, как наружные стены, покрытия дорог и аэродромов, тротуарные плиты, бордюрные элементы, стойки систем наружного освещения и линий электропередач, у которых морозостойкость является основным фактором долговечности.

Повысить морозостойкость можно или за счет повышения его плотности и снижения объема открытых капиллярных пор, или путем увеличения замкнутых воздухонаполненных резервных пор до 4 – 6%, которые гасят возникающее при замерзании воды давление льда (рис. 6.10). Для повышения объема закрытых пор применяют воздухововлекающие добавки, пенящую способность которых используют при перемешивании бетонной смеси. В качестве добавки этого типа наиболее широкое применение нашла смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ), получаемая из древесной смолы, которую вводят в бетон
в количестве 0,01 – 0,03% от массы цемента. С этой целью могут быть использованы также побочные продукты нефтеперерабатывающей промышленности.

От состава и характера структуры бетона зависит его коррозионная стойкость, так как чем больше пористость материала, тем глубже проникают жидкие и газообразные агрессивные среды, вызывая серьезные разрушения в бетоне, приводящие к потере несущей способности конструкции. При твердении и эксплуатации в бетоне протекают как процессы, повышающие его прочность, – гидратация цемента, так и снижающие ее в результате перекристаллизации и разрушения уже образованных соединений. С учетом временного фактора была спрогнозирована прочность бетона в 100-летнем возрасте (рис. 6.11). Из графика видно, что твердение бетона после достижения им марки в условиях действия кислых агрессивных сред разной степени активности приводит к снижению прочности уже в год эксплуатации, к десяти годам этот процесс интенсифицируется, и в возрасте 100 лет бетон фактически теряет свои конструктивные свойства.

Агрессивные среды могут быть жидкими, газообразными и твердыми. Степень агрессивности по отношению к бетонным конструкциям для жидких сред определяется наличием и концентрацией агрессивных веществ, температурой, величиной напора или скоростью движения жидкости по отношению к бетонной поверхности; для газовых сред – концентрацией газов, растворимостью их в воде, влажностью и температурой окружающей среды. К твердым агрессивным средам относятся химические удобрения, гербициды, краски. Коррозионные процессы в твердых средах не происходят, поэтому опасность по отношению к конструкциям порошкообразных веществ определяется степенью их увлажнения, растворимостью и зависит от влажности воздуха в помещении. Агрессивность воздействия на бетон оценивают специальными нормами по антикоррозионной защите строительных конструкций (СНиП 2.03.11-85). В зависимости от глубины разрушения бетона при коррозии различают слабо-, средне- и сильноагрессивные среды (табл. 6.4).

Дата добавления: 2016-04-22 ; просмотров: 1045 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

источник

Цель работы. Изучить влияние расхода цемента на прочность бетона при постоянных технологических свойствах (подвижности) бетонной смеси.

Основное влияние на прочность бетона оказывают активность цемента и водоцементное отношение. Кроме этого, прочность бетона существенно зависит от качества заполнителей, состава, структуры и технологических факторов.

С увеличением расхода цемента в бетонной смеси прочность затвердевшего бетона возрастает. При изменении расхода цемента в пределах 200 — 400 кг/м водопотребность бетонной смеси изменяется мало, расход воды для получения смеси постоянной консистенции почти не меняется и цементно-водное отношение растет пропорционально расходу цемента.

Если считать справедливым закон водоцементного отношения, то прочность затвердевшего бетона должна увеличиваться пропорционально расходу цемента.

С дальнейшим увеличением расхода цемента (свыше 400 кг/м 3 ) становится заметным увеличение тонкодисперсной фазы в смеси, проявляющееся повышением водопотребности смеси. Для получения бетонной смеси заданной подвижности требуется вводить в нее дополнительные порции воды, по величине превышающие рост расхода цемента. Водоцементное отношение, диктующее прочность бетона, растет быстрее, чем расход цемента увеличение прочности замедляется. При высоких расходах цемента (более 600 кг/м 3 ) прирост прочности может отсутствовать, а в некоторых случаях наблюдается даже снижение последней.

В настоящей работе необходимо установить указанные закономерности на конкретных материалах.

Аппаратура и оборудование. Весы технические, весы торговые, стандартный конус, технический вискозиметр, бетономешалка емкостью 25 л, формы кубов 100 х 100 х 100 мм, лабораторная виброплощадка, мерная металлическая посуда емкостью I и 2 л, стенд для хранения образцов, гидравлический пресс мощностью 500 kN , измерительный инструмент (металлическая линейка).

Задания и методические указания по выполнению работы.

Работа выполняется шестью бригадами по 3 — 4 человека. Используя данные лабораторной работы №I, каждая бригада рассчитывает состав бетонной смеси с заданным расходом цемента и подвижностью, причем величина удобоукладываемости бетонной смеси для всех бригад назначается преподавателем постоянной, расход цемента на 1 м 3 бетона задается каждой бригаде индивидуально в пределах от 250 до 750 кг/м 3 .

По расчетным данным каждая бригада готовит замес объемом 15 л, корректирует его состав по технологическим требованиям и из смеси заданной удобоукладываемости формуют образцы-кубы. После 7 -28 — дневного хранения, согласно методики описанной в предыдущей работе, образцы испытывают и определяют среднюю плотность бетона и его прочность при сжатии.

Данные всех шести бригад обобщаются и строится графическая зависимость изменения прочности бетона от величины расхода цемента.

Работа выполняетя в следующем порядке.

1-предварительный расчет весового количества составляемых компонентов на I м 3 бетонной смеси;

2-приготовление замеса и корректирование его состава;

3-изготовлеяие и испытание образцов;

4-об общение полученных результатов.

1 этап. Предварительный расчет состава бетонной смеси

Учитывая, что каждая бригада имеет заданное значение расхода цемента Ц, то по заданной подвижности бетонной снеси назначают по табл. 5 расход воды В, учитывая качество используемого крупного заполнителя. При этом не следует забывать об увеличении расхода воды при использовании мелкого песка на 10 л/м 3 .

Вычислив водоцементное отношение (В/Ц), по графику зависимости Rб = f(В/Ц),полученному в результате выполнения работы №1, определяют ожидаемую марку бетона Rб.

Рассчитав количество цементного теста, устанавливают конкретную величину коэффициента раздвижки зерен αр ( см.табл.7). Если расход цементного теста превышает данные табл.7, то рекомендуется построить кривую αр = f(Vц.т) и получить примерное значение αр путем экстраполяции.

Пользуясь формулами (5) и (6), а также данными предыдущей работы, где установлены основные характеристики используемых материалов (ρщ, ρощ, ρn, ρц и Vn), вычисляют расход щебня Щ и песка П для лабораторного замеса. С помощью формул (8) — (11) определяют расход материалов на один кубометр смеси с учетом реальной влажности заполнителя.

Расход материалов на 15-литровый замес устанавливают по формулам (12)-(15).

2 этап. Приготовление замеса и корректирование его состава

Методика приготовления пробного замеса описана в этапе 3 лабораторной работы №1.

По методике ГОСТ 10181.1-81 определяют подвижность ОК или жесткость Ж бетонной смеси. Корректирование состава смеси несколько отличается от методики лабораторной работы №1.

Если смесь чересчур жесткая, ее разжижают добавлением воды ΔВ, не меняя расхода цемента, так как условие сохранения постоянного водоцементного отношения здесь не ставится.

Если смесь более пластична, чем задано, состав корректируется введением в смесь дополнительных порций песка ΔП, щебня ΔЩ, и цемента ΔЦ в той же пропорции, которая получилась при расчете полевого состава смеси. Такая коррекция, связанная с изменением объема замеса, мало влияет на расход цемента на 1 м 3 бетонной смеси.

После достижения рабочей подвижности вычисляют окончательно водоцементное отношение:

и по графику, полученному в работе №1 уточняют ожидаемую прочность бетона Rб.

После выполнения работы по корректированию состава смеси вычисляют по формуле (16) величину объема замеса, предварительно определив среднюю плотность уплотненной бетонной смеси ρсм.

Методика определения ρсм изложена в этапе 3 лабораторной работы №1.

Рассчитав коэффициент выхода бетонной смеси βпо формуле (17) устанавливают по уравнениям (27)-(30) расход всех материалов на I м 3 бетонной смеси.

3этап.Изготовление и испытание образцов.

Для выполнения этого этапа пользуются методикой этапа 4 лабораторной работы №1. Результаты испытаний образцов записывают в таблице 14.

Полученную фактическую прочность бетона сопоставляют с ожидаемой прочностью бетона, определенной по графику ранее.

Близкое совпадение ожидаемой, проектируемой величины R и фактической величины является критерием корректного выполнения всей работы.

4 этап. Обобщение результатов.

Все шесть бригад заносят свои результаты в общую таблицу 17. Допускается анализ только тех данных, которые являются достоверными и проверенными по совпадению R (проектируемой) и фактической величиной

№ бригады

Ц, кг/ м 3

В/Ц

, кг/м 3

кг/ см 2

Примечание

По данным табл.17 строят график Rб = f(Ц) при постоянной подвижности бетонной смеси ОК = сonst. Графику дают условное пояснение.

1.Основные факторы, влияющие на прочность бетона.

2.За счет каких технологических приемов можно повысить класс бетона по прочности.

3.Какая существует зависимость между классом и маркой бетона.

4.Какие экспериментальные данные необходимо иметь для расчета предела прочности при сжатии бетона.

5.Назовите рациональную область использования бетонов на плотных заполнителях.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

источник

14 Июл 2019 admin 15