Прочностные и качественные характеристики бетона

Глава 2. Свойства материалов желœезобетонных и каменных конструкций

7.1. Классификация.Под бетоном понимают комплексный строительный материал, в котором крупные и мелкие каменные заполнители, соединœенные вяжущим (цемент, жидкое стекло, полимерцемент), сопротивляются нагрузкам как одно монолитное тело. Хотя бетон представляет собой материал грубо неоднородной структуры, ему можно придавать вполне определœенные наперед заданные прочностные, деформативные и физические свойства.

Под прочностными свойствами бетона принято понимать нормативные и расчетные характеристики бетона при сжатии и растяжении, сцепление бетона с арматурой.

Под деформативными свойствами бетона понимают сжимаемость и растяжимость бетона под нагрузкой, ползучесть и усадку, набухание и температурные деформации.

К физическим свойствам бетона относят водонепроницаемость, морозожаростойкость, коррозионную стойкость, огнестойкость, тепло- и звукопроводность, кислотостойкость и др.

Физико-механические свойства бетона зависят от способа его изготовления и материалов: вяжущего, крупного и мелкого заполнителя и воды. Οʜᴎ определяются структурой бетона и условиями его твердения.

‣‣‣ Учитывая зависимость оттребований морозостойкости, водонепроницаемости, огнестойкости, жаростойкости, коррозионной стойкости при агрессивном воздействии среды бетоны классифицируют по:

1) структуре -плотный бетон, в котором пространство между зернами заполнителя полностью занято затвердевшим вяжущим; крупнопористый (малопесчаный и беспесчаный) – с частично заполненным пространством между зернами заполнителя; поризованный, в котором вяжущее между зернами заполнителя поризовано с помощью специальных добавок; ячеистый – с искусственно созданными замкнутыми порами; повышение плотности структуры бетона ведет к повышению его прочности. Необходимую плотность бетона достигают посредством подбора зернового состава, механического уплотнения бетонной смеси при формировании, применение достаточного количества цемента͵ снижения водо-цементного отношения. Чем выше марка цемента по отношению к требуемой прочности бетона, тем меньше требуется цемента;

2) средней плотности(кг/м3): особо тяжелые со средней плотностью более 2500; тяжелые – 2200…2500; облегченные – 1800…2200; легкие – 500…1800;

3) виду вяжущего -цементные, полимерцементные, на известковом вяжущем (селикатные), гипсовом вяжущем, смешанных и специальных вяжущих;

4) виду заполнителœей -на плотных естественных заполнителях (гравий или щебень горных пород, кварцевый песок);

на пористых естественных (перлит, пемза, ракушечник) или искусственных (керамзит, шлак) заполнителях; на специальных заполнителях, удовлетворяющих требованиям биологической защиты, жаростойкости, химической стойкости.

Обычно щебень предпочитают гравию, так как он позволяет дешевле и быстрее обеспечивать оптимальный зерновой состав бетона заданной плотности и прочности. Учитывая зависимость отвида пористых заполнителœей различают керамзитобетон, шлакобетон, перлитобетон, пемзобетон и т. д.;

5)зерновому составу -крупнозернистый с крупными и мелкими заполнителями; мелкозернистый с мелкими заполнителями;

6) условиям твердения -бетон естественного твердения; бетон, подвергнутый тепловлажностной обработке при атмосферном давлении или автоклавной обработке при высоком давлении.

Бетоны, применяемые для несущих желœезобетонных конструкций, сокращенно называют:

тяжелый бетон -бетон плотной структуры, на плотных заполнителях, крупнозернистый на цементном вяжущем, при любых условиях твердения; средней плотностью 2200…2500 кг/м3;

мелкозернистый бетон -бетон плотной структуры, тяжелый, на мелких заполнителях, на цементном вяжущем, при любых условиях твердения; средней плотностью более 1800 кг/м3;

легкий бетон- бетон плотнойи поризованной структуры, на пористых заполнителях, крупнозернистый, на цементном вяжущем, при любых условиях твердения; при равной прочности, морозостойкости и водонепроницаемости применяют в конструкциях наравне с тяжелым бетоном;

ячеистый бетонавтоклавного и неавтоклавного твердения;

специальный напрягающий бетон.

Основные преимущества облегченных и особенно легких бетонов (включаются в возможности понизить (до 25% и более) массу желœезобетонных конструкций, а следовательно, уменьшить их стоимость, улучшить звукоизолирующие и теплозащитные свойства, повысить сейсмостойкость и огнестойкость.

Бетоны легкие, ячеистые и поризованные со средней плотностью 1400 кг/м3и менее применяют преимущественно для ограждающих конструкций. Плотные мелкозернистые бетоны используют наравне с тяжелыми и для заполнения швов сборных конструкций. При строительстве атомных реакторов (для биологической защиты от излучений) применяют специальные особо тяжелые бетоны со средней плотностью более 2500 кг/м3.

Под морозостойкостью понимают способность материала в увлажненном состоянии сопротивляться разрушающему воздействию попеременного замораживания и оттаивания. Бетон является морозостойким, в случае если он выдерживает 50…500 и более циклов попеременного замораживания и оттаивания. Решающее влияние на морозостойкость бетона оказывают водоцементное отношение и структура.

Под водонепроницаемостью понимают способность материала не пропускать воду.

Тяжелый бетон и бетонна пористых заполнителях фильтруют воду. Это обусловлено тем, что при водоцементном отношении В/Ц > 0,2 свободная вода, не связанная химически с цементом, при испарении образует в бетоне поры. Значение коэффициента фильтрации возрастает с увеличением градиента напора.

По этой причине в напорных сооружениях применяют плотные бетоны с ограниченным коэффициентом фильтрации. Плотность бетона повышают посредством разнообразных добавок. Водопроницаемость желœезобетона существенно может увеличиться в результате дефектов его структуры под горизонтально расположенными стержнями, образуя там сквозные каналы.

Под огнестойкостью понимают способность материала сохранять прочность при пожаре (1000…1100 °С).

Бетон является более огнестойким материалом, чем сталь, так как при температурах пожара он практически сохраняет свои прочностные и деформативные свойства. Конструкции из стали обрушиваются уже при температуре 600…700°С. Повышение огнестойкости желœезобетонных конструкций достш ают увеличением защитного слоя бетона до 3…4 см.

Под жаростойкостью понимают способность бетона сохранять прочность при длительном воздействии высоких температур (выше 200 °С). Длительное воздействие высоких температур разрушает обычный тяжелый бетон и бетон на пористых заполнителях вследствие обезвоживания цементного камня, деформаций цементного камня и заполнителœей. По этой причине нормы запрещают применять обычный бетон при длительном воздействии температур свыше 50° С.

В целях увеличения жаростойкости бетона применяют специальные заполнители: базальт, хромит, шамот, доменные шлаки и вяжущее: глиноземистый цемент, портландцемент с добавками, жидкое стекло. В охлажденном состоянии сцепление бетона с арматурой периодического профиля сохраняется. Жаростойкий бетон применяют для фундаментов доменных печей и разнообразных тепловых агрегатов, туннельных печей.

Под коррозионной стойкостью понимают способность материала не вступать в химическую реакцию с окружающей средой. Эксплуатационные условия большинства зданий и сооружений являются нормальными для бетона, в связи с этим в нем не происходит никаких коррозионных процессов. В агрессивных средах (жидких или газообразных) коррозионная стойкость бетонов снижается.

Прочностные характеристики бетона – понятие и виды. Классификация и особенности категории “Прочностные характеристики бетона” 2014, 2015.

– Прочностные характеристики бетона.Прочность твердого тела – способность сопротивляться внешним воздействиям не разрушаясь.

Прочность на сжатие явл важнейшим классификационным показателем, характеризующим технические с-ва б-на. В СНБ она обозначается fс и определяется как максимальное сжимающее… [читать подробнее].

– Прочностные характеристики бетона.Прочность твердого тела – способность сопротивляться внешним воздействиям не разрушаясь.

Прочность на сжатие явл важнейшим классификационным показателем, характеризующим технические с-ва б-на. В СНБ она обозначается fс и определяется как максимальное сжимающее… [читать подробнее].

Дата: 01-02-2015Просмотров: 208Комментариев: Рейтинг: 37

Для многих не секрет, что бетон — это строительный материал, который изготавливается из определенной смеси, включающей в себя вяжущее вещество, зерна-наполнители с жидкостью. Можно выразиться иначе, бетон — это искусственно, созданный камень из определенных строительных материалов, взятых в необходимых пропорциях.

Схема составляющих компонентов бетона.

Многих интересует вопрос прочности предопределенного состава, от каких свойств она зависит, как приготовить раствор так, чтобы сооружение, которое построено с его использованием было надежным убежищем.

Состав бетона чаще всего определяют по следующим компонентам:

Следует рассмотреть, как влияют эти компоненты на его прочность и их процентное содержание в соединении. Начинающие строители ошибочно полагают, что большое количество воды в растворе облегчит их работу и никак качественно не скажется на физических параметрах приготовляемого раствора.

Иногда, чтобы понять суть вещей, удобнее начать объяснение несколько отклонившись от традиционного мнения.

Зернистые заполнители в бетоне

При приготовлении бетонанужно использовать только крупный песок в сочетании с мелким или средним, иначе будет большой объем пустот.

В качестве этого компонента раствора обычно используют песок или гравий и щебенку. Сначала о песке.

Очень важно, чтобы в песке не было глинистых добавлений. Прочностные характеристики будущей, затвердевающей смеси сильно ухудшаются при наличии глины и ее следов.

После проверки песка на факт содержания глины, в случае ее отсутствия песок промывают, просушивают, иногда сортируют по размеру.

Таким образом, получают компонент пригодный для использования. Его содержание в растворе не должно быть высоким. Состав из цемента, песка и воды с большим содержанием обсуждаемого материала у строителей называется смесью для штукатурки помещений.

Используемый заполнитель может различаться по диаметру, если речь идет о песке эта величина колеблется от 0,16 мм до 5 мм, если это гравий или щебенка, размеры крупинок могут достигать 1,5 см.

Последний вид добавлений используется при строительстве сложных, тяжелых конструкций, к примеру, ступеней. Чтобы приготовить обычный бетон, зернистые наполнители не должны обладать никакими удивительными свойствами. Достаточно того, что они не имеют сторонних примесей и просеяны через сито соответствующего размера.

Вернуться к оглавлению

Виды цемента.

Вяжущими свойствами цемента пользуются строители всего мира, благодаря своим особенностям он может соединять зернистые наполнители в каменистые соединения при условии добавления воды.

Поскольку именно цемент является основным компонентом затвердевающей смеси, велика зависимость прочностных характеристик бетонаот качества именно вяжущего вещества. На самом деле ошибочно думать, что только цемент имеет свойство объединять вещества в монолитную поверхность, это могут быть следующие материалы:

гипсовые;шлакощелочные;силикатные.

Вернуться к оглавлению

Таблица соотношения классов и марок бетона.

Маркировка бетона, пожалуй, одна из самых основных тем, которую надо освоить начинающему строителю. Бетон градируют по нескольким сеткам, которые имеют табличные соответствия.

Различают:

класс бетона по прочности;марку бетона по его содержанию цемента.

С маркой бетона все легко: например, М100, М200, М1000. Чем выше цифра, стоящая с буквой М, тем больше процентное содержание цемента в исходной смеси.

Класс бетона обозначают буквенно-числовой величиной, например, В12, В 34. Она определяет прочность раствора на сжатие для эталонного образца.

Проще говоря, это сопротивление материала возможным разрушениям. Само по себе понятие не имеет смысла без знания, некоторых величин, как то площадь поверхности, давление. Это важно для ученых и экспериментаторов, выполняющих расчеты.

Схема образцов бетонного раствора.

Для строителей важно, чтобы характеристики с пометкой М подбирались под требуемые значения с буквой В. Если же говорить конкретнее о понятии прочности на сжатие, достаточно привести, к примеру, класс бетона В34, который выдерживает нагрузку 34 МПа, ей соответствует, определенная марка бетонированной смеси, предположительно М450. Для строителей рекомендуется использовать табличные данные, которые доступны в литературе, соответствующей тематики.

Чем меньше цифра, стоящая с буквой, тем меньшую нагрузку выдерживает затвердевшая смесь. В связи с последним утверждением, бетон различают по легкости, подразумевая под этим понятием плотность вещества. Как известно, будут определять прочность материала характеристики вещества: плотность, пластичность, водонепроницаемость, морозоустойчивость.

Вернуться к оглавлению

Вода является компонентом раствора. Используя свойство воды растворяться, очень легко объяснить, почему ее количество в растворе должно быть не на глаз, а иметь вполне конкретные цифры.

При застывании раствора, бетон еще долго удерживает излишки воды в своей структуре, но со временем она все равно испаряется. Таким образом, в монолитном слое образуется дефект, который так и называется «пора», заполнить ее по понятным причинам ничем уже невозможно. С другой стороны, недостаток воды приведет к другому виду дефекта, в результате чего монолитный пласт, возможно, не образуется или рассыплется, как мокрый песок после высыхания.

Вернуться к оглавлению

Схема приготовления бетонной смеси.

Используя уже описанные характеристики веществ, можно сформировать мнение о том, как же приготовить жидкое тело будущей монолитной поверхности.

Дело за малым. Процентное содержание всех составляющих бетона будет во многом зависеть от того, для чего данный раствор готовится. Это может быть кирпичная кладка, смесь для стяжки швов и ступеней на приусадебном участке.

Бетон может быть приготовлен:

вручную;в бетономешалке.

Если подготовка к кладке или заливке выполняется при помощи современного оборудования, особых вопросов не возникает. При ручном приготовлении бетонаингредиенты добавляются в воду, и каждый этап перемешивания происходит поочередно:

После каждого добавления жидкую смесь следует тщательно перемешивать до получения однородной массы. В итоге получится вязкий или даже тягучий состав, который остается только правильно заложить, залить или использовать по назначению.

Раствор редко готовят сразу весь, обычно это делают постепенно. Еще одна причина соблюдать пропорции, чтобы застывший бетон был однородным, имел одинаковые по всей площади использования следующие характеристики:

прочность;пористость;цвет.

При изготовлении смеси для заливки пола, к примеру, чаще всего используют марки цемента М 500 и М 400, используя их в определенных пропорциях с песком можно получить смесь для приготовления застывшего каменистого соединения, которым соответствует бетон марок М200 и М150. Кроме того, в смесь последнее время стали добавлять пластификаторы, в качестве которых используют, к примеру, фибропропиленовые волокна. Они гарантируют избегание трещин и изломов.

Вернуться к оглавлению

Схема заливки бетона на пол.

Важно заметить, что для слоя полов больше 4 см лучше раствор приготовить самостоятельно. Например, для распространенного класса бетона В15, используют цемент — песок — щебень — вода, в следующих соотношениях 1:2:5:около 1, принимая долю цемента за 1. Для таких целей используется речной песок и гравий размером до 1 см.

Сюда же можно добавить пластификатор. Если вдруг полученная масса оказалась недостаточно жидкой, потому как понятие «приблизительно 1» имеет разбег по значениям 0.8 — 1.2, надо знать, что нельзя добавить воду в уже готовый раствор. Разбавление следует произвести добавлением жидкого, приготовленного теста с такими же пропорциями, как исходный продукт, но с чуть большим порогом текучего вещества.

В квартирах все чаще прибегают к другим способам выравнивания и укрепления полов.

Заливать бетон стало невыгодно и неудобно по многим причинам. Прежде всего потому, что данный процесс имеет жидкую фазу, есть вероятность затопить соседей, застывание происходит не быстро, создать уклон или идеально ровную поверхность весьма непросто. К тому же, если спрятать под такой монолитной поверхностью водопроводные трубы, сильно затрудниться их ремонт в случае необходимости.

Сделать бетонводонепроницаемым возможно, но теплопроводящим вряд ли. Таким образом, вырисовываются некоторые минусы для создания полов из смеси «цемент — песок — вода».

Вернуться к оглавлению

Схема водонепроницаемого бетона.

Соблюдая все нормативы в приготовлении бетона, можно добиться того, чтобы практически все характеристики затвердевшей смеси имели необходимые показатели. Очень важно соблюдать условия заливки и последующего застывания пластической массы.

Они могут меняться в зависимости от целевого использования, к примеру, сразу видна их неодинаковость для кирпичной кладки и для заливки полов. Если изготовляемый раствор будет применяться для кладки кирпичей, следует соблюдать принцип вибраций в процессе укладывания, при выполнении работ вручную это может быть элементарное постукивание по кирпичу. Таким способом прогоняются излишние поры, воздух и вода, это способствует тому, что застывший бетон будет иметь достаточно прочные и надежные характеристики.

Некоторые строительные компании для повышения водонепроницаемости добавляют в смесь стекловолокно и другие примеси. Которые улучшают именно этот параметр цемента, но их присутствие, не соответствует ГОСТам и некоторым образом являются примером нарушения закона.

Если уж есть такая большая необходимость создать водонепроницаемый бетон, лучше воспользоваться инструкциями для приготовления материала с большей плотностью. Возможно, чисто экономически это не так выгодно, как если добавить в менее плотный раствор улучшители свойств бетона сомнительного происхождения.

Вернуться к оглавлению

Состав качественного бетона.

В свете затронутой темы необходимо отметить, что применение всех инструкций подобной этой, и ее в частности, надо рассматривать лишь как небольшой экскурс в понятие о том, как свойства бетона влияют на способность образовывать монолитные поверхности. Для выполнения любого законного строительства необходимо производить точные расчеты, указывая марку и класс используемых материалов.

А также такие характеристики бетона, как предполагаемые толщины слоев и поверхностей, которые ожидаются в готовом виде. Для этого есть специальные организации, они утверждают или отклоняют предлагаемые проекты. Исключением, пожалуй, может стать загородное строительство, но не все, а такие детали, как ступени возле загородного дома или заливка полов в собственной квартире, хотя даже это надо уточнять в соответствующих инстанциях.

Поэтому для того чтобы самостоятельно выполнить работы по изготовлению бетона, необходимо заказать нужный расчет соответствия требуемого класса В и его маркированный аналог М. В расчеты должны входить все добавляемые примеси.

Обязательно указывать предполагаемые сроки твердения цемента, как уже было указано это следующие характеристики: время, температура, влажность. Даже для разнящихся данных есть определенные допустимые интервалы. Мгновенное застывание будет соответствовать быстрому разрушению образованной поверхности.

Низкая температура говорит практически о том же самом. Проверка подтвердит или опровергнет возможность применения именно такой конфигурации, какую сделал заказчик. Придерживаться ли на деле своих же собственных расчетов, остается на совести строителя.

Нельзя не отметить появление на рынке европейского цемента и его смесей. У него имеется своя сетка стандартизации. Маркировка смесей из зарубежного материала формируется по несколько отличным понятиям, чем в России.

К тому же и отношение к готовым видам бетона имеет несколько принципиальных отличий. Здесь появляется совершенно новое слово «сверхпрочный» бетон. Он изготавливается с использованием особо мелкого песка, чем собственно и достигается высокая плотность, получаемого материала.

Если попробовать привести его в соответствие к маркировке российского бетона, это будет примерно класс В50 и выше, для изготовления которого используют ближайшую марку бетона М800.

Напоследок надо сказать, что для каких бы целей ни использовался бетон, соблюдать правила подборки его компонент соответствии с ГОСТами лучше, чем экономя средства использовать сомнительные добавки. Экономия на строительных необходимых компонентах может в итоге дорого стоит тем, кто будет пользоваться сооружениями, воздвигнутыми с их использованием.

Статические методыопределения прочности:

fc1,fc2,fcm…

– средняя величинапрочности бетона (далее марка бетона).

Df– дисперсия, распределения значенияпрочности

– среднее квадратичноеотклонение

t-число характеризующее площадь ограниченнуюосью и кривой распределения при заданныхзначениях ∆fcк полной площади кривой распределения.Приt1 = 1 площадьравна 0.63 %.

Для обеспеченияпрочности бетона с вероятностью 0.95 t= 1.64

Определениепрочности по контрольным образцам:

Размеры испытуемыхобразцов при прочих равных параметрахиспытания существенно влияют на прочностьобразца.

fccube–гарантированная прочность бетона наосевое сжатие. Установлена на испытаниикубов с ребрами 150 мм с учетом статическойизменчивости с обеспеченностью 0.95.

fck– нормативное сопротивление бетона наосевое сжатие установленное по результатамиспытаний призм или цилиндров, с учетомстатической изменчивости.

Определениепрочности бетона на растяжение:

Восьмерка

Изгиб балочки

Раскалывание кубовРаскалывание цилиндров

fctk- нормативное значение прочности бетонана растяжение установленное с учетомстатической изменчивости.

, где fm– ср. кубиковая.

Классы тяжелыхи мелкозернистых бетонов по прочностина осевое сжатие с (СНБ 5.03.01-02):

С 8/10, С 16/20, С 20/25, С25/30, С30/37, с 35/45, С 40/50, С 45/55, С 50/60, С 60/70,С 70/85, С 80/95, С 90/105.

Начиная с С 60/70 –высокопрочные.

Классы бетона попрочности на растяжение:

Марки поморозостойкости:

– тяжелые бетоныF50,F75,F100…F500

– легкие бетоныF25,F35…F500.

Марка поводонепроницаемости W2,4,6,8,10,12(самонапряженныхW12).

Для легких и средних– марка по средней плотности.

Д800 – легкиеД500– Д1400 – поризованные.

Марки бетонов посамонапряжению Н10,20,40 изготовленных насамонапрягающих бетонах.

Марки посамонапряжению: Sp0.6,0.8, 1, 1.2, 1.5,Sp2,Sp3,Sp4.

5. Виды деформаций бетона. Деформативные характеристики бетона.

6. Виды арматуры, физико-механические хар-ки.

Классы и марки сталей. Виды арм. Изделий.

Стержневая ар-рав виде АРМ. изделий, пред\напряжённыхконструкций в виде унифицированныхнапрягаемых элементов.

Гибкая – в видестержней горячекатаных, проволоки –холоднотянутой и в виде канатов

– механ. прочностьравна пределу текучести

– упругие свойства

– высокая вязкость– способность сохранять свои св-ва принеоднократных деформациях (в том числезагиб и разгиб в холодном состоянии)

– значительныепластичные деформ. ар-ры при её разгружении(для исключения хрупкого разрушенияконстр.)

– хорошее сцеплениеар-ры с бетоном

– хорошая свариваемость

– высокий пределвыносливости при действии динамическихнагрузок

– высокая стойкостьк хрупкому разрушению при отрицат.температурах

Осн.

мех. св-ваар-ры опред. при растяжении образцов.Для стали возможны 2 вида диаграммдеформирования:

fp– предел прочности;fp=σ0.02для твёрдыхсталейfe– предел упругостиfy– предел текучестиДля мягких сталейfe–0.8fyft– временное сопротивление разрывуfyk– нормативное сопротивление ар-ы –контролируемые величины физ.

илиусловного предела текучести.Марки стали:1. – <0.25% -малоуглеродистые стали СТ3, СТ5- 0.25-0.6% – среднеугл.- >0.6% – высокоугл.2. Низколегированныестали 2БГ2С (0.25% углерода)По способуизготовления:- горячекатаная(период. профиля)- холоднотянутая(гладкая)С – индекссвариваемостиХолоднотянутаяпроволока d= 3…5 мм.Стержневая ар-ра:А240(гладкая), 300(лег.), 400, 500, 600, 800, 1000, 1200.Проволочная: В,Вр1, В1.Высокопрочная:{ВII, ВрII} –d= 3…8мм.Канаты: К7 – D=6,9, 12, 15, 18мм; К19 –d= 14.2мм.A240 – S240 d=5.5…40.Aт500c– S500 d=6…40.B500 – S500 d=3…5.B-I, Bp-I – S500 d=3…5.Aт800,Aт800к, Ат800ск– S800/.S1200 d=10…28.B-II – S1200 d=5.0, 6.0.Bp-II – S1200 d=4; 5.K7 – d=9; 12; 15.Арматурные изделия– отдельные стержни при выполненииарматурой в монолитных конструкцияхили для предварительного напряжения;плоские или рулонные арм.

сетки: лёгкиеили тяжелые; плоские арм. каркасы.Ар-ру для ЖБК ввиде каркасов и сеток следует приниматьиз классов прочности S240,S500.В вязанных изделияхпродольную ар-ру след. применять классаS500, а поперечную ар-ру ввиде хомутовS240.Свариватьвысокопрочную проволоку в пучки и канатызапрещается.Продольные гнутыестержни должны иметь крюки или лопаткипериодического профиля S500: