АНАЛИЗ ФОРМУЛ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА. Формула прочности бетона


АНАЛИЗ ФОРМУЛ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

СМЕШАННЫЕ ГИПСЫ

В современной технологии бетона принято считать, что. проч­ность бетона Rf,, твердеющего в нормальных условиях, зави­сит, главным образом, от активности цемента Яц и от водоце - ментного отношения В/Ц. Эта зависимость выражается форму­лой общего вида:

Проф. Н. М. Беляев на основе экспериментальных данных выразил зависимость прочности бетона от активности цемента и водоцементного отношения в виде следующих формул:

3» (1)

3,5 (B/Z/F

Для щебеночного бетона; а для бетона с гравийным заполнением

3

4 (В/Ц)

Где /?28—предел прочности бетона при сжатии в возрасте 28 дней.

Как можно видеть, формулы (1 и 2) отличаются лишь коэ - фициентами в знаменателе и при том эмпирически получен­ными.

Для определения прочности бетона, приготовленного по стандартной методике, предложено пользоваться формулами (1) и (2).

По формулам проф. Н. М. Беляева прочность бетона зави­сит только от активности цемента и водоцементного1 отношения с поправкой на вид заполнителя.

Формулы проф. Н. М. Беляева в том виде, как они предло­жены их автором, позволяют выяснить, в каких случаях воз­можно получить прочность бетона, равную активности цемента.

Для формулы (1) В/Ц принимается равным 0,43. Подстав­ляя это значение в формулу (1), получают:

F? = __ __ Г)

28 ~~ 3,5(0,43)1-5 3,5-0,286 ~ ц'

Для формулы (2) при В/Ц=0,40 получается:

Г) ____ ^?Ц28 __________ Кц28 ___ Г>

^ 4(0,4)1,5 ~ 4-0^25 _

Оказывается, прочность бетона во всех без исключения слу­чаях будет равна активности цемента, если бетон на щебеноч­ном заполнении будет затворяться при В/Ц=0,43, а бетон на гравийном заполнении будет затворяться на В/Ц=0,40.

Отсюда можно сделать следующие выводы.

1) При указанных водоцементных отношениях (0,40 и 0,43) прочность бетона любого возраста равна активности цемента, определенной для соответствующего возраста. С увеличением активности цемента пропорционально возрастает прочность бе­тона.

2) Ррочность бетона равна активности цемента независимо от нормальной густоты, характеризующей цемент. Разница меж­ду величинами нормальной густоты портландцементов практи­чески равна 20—30%, а для пуццолановых портландцементов еще более, но формулами Н. М. Беляева это не учитывается.

3) Прочность бетона зависит в данном случае только от прочности цементного камня, так как влияние, прочности - за­полнителя никак не учитывается, если только прочность само­го заполнителя не ниже прочности получаемого бетона.

В какой мере эти выводы являются справедливыми как в данном случае, так и в смежных с ним случаях?

Первый вывод, что возраст, при котором определена актив­ность вяжущего, должен быть в соответствии с возрастом и с условиями твердения приготовляемого из него бетона, не вы­зывает сомнения, так как иначе должны быть подобраны до­полнительные коэфицйенты, причем для различных цементов различные.

Положение, что прочность бетона зависит от активности вя­жущего f(Re) правильно, но для цементов, имеющих разную нормальную густоту, как установлено, имеются отклонения.

Второй вывод, что прочность бетона находится в полном соответствии с положением R6=f(B/Ll) независимо от его нор­мальной густоты, не подтверждается экспериментальными дан­ными; так, например, цементы одной и той tee активности, но с разными нормальными густотами, будучи затворены при од­ном, и том же В/Ц, дают цементные камни неодинаковой проч­ности: у цемента с меньшей нормальной густотой прочность получается меньше. Следовательно, второе положение либо не подтверждается, либо это есть частный случай.

Частный случай возможен только один: водоцементное от­ношение при затворении соответствует нормальной густоте це­мента, при которой определена его активность. Этот, единст­венно возможный частный случай может быть рассмотрен по формуле Н. М. Беляева:

Что собой представляет эмпирический коэфициент 4 и дей­ствительно ли он характеризует собой влияние крупного запол­нителя? Для ответа на этот вопрос необходимо математическое выражение гиперболы преобразовать в новое математическое выражение параболы, чтобы установить зависимость прочности от отношения нормальной густоты к водоцементному отношению

Где N — нормальная густота цементного теста;

W — водоцементные отношения.

В последней формуле ясно видно, что прочность цементного камня у одного и того же цемента зависит от расхода вяжуще­го. При равных расходах, т. е. когда вода затворения равна нормальной густоте, прочности равны; при уменьшении расхода цемента прочность падает и наоборот. Показатель степени ха­рактеризует вяжущее и, по нашему мнению, зависит от его удельного веса.

Совершенно очевидно, что коэфициент 4 не есть характери­стика влияния крупного заполнителя, а является характеристи­кой нормальной густоты вяжущего, при котором определена его активность. Если это так, то при изменившемся водоцемент - ном отношении должна, как было указано выше, изменяться и прочность бетона. Это положение может быть проверено на формуле Н. М. Беляева также и для щебеночного заполнителя:

*б== ^(зда^5)R«' где Ra равно предыдущей активности цемента.

В данном случае получается то же самое, что и для гра­вийного щебня: нормальная густота вяжущего соответствует водоцементному отношению, т. е. расходы цемента одинаковые; только в этом случае прочность бетона будет равна активно­сти вяжущего.

Но в обоих случаях был принят цемент один и тот же, а следовательно, и его нормальная густота осталась без измене­ния как для гравийного, так и для щебеночного бетона. В фор­мулах же получается изменение нормальной густоты, т. е. как будто получается противоречие. Однако противоречие это толь­ко кажущееся, и оно имело бы место, если бы не было постав­лено условие, что вода учитывается только свободная, не по­глощенная заполнителями.

Следовательно, как для гравийного заполнителя, так и для щебеночного определенная нормальная густота не является дей­ствительной, а условной и соответствующей полному количеству воды затворения без учета поглощения ее заполнителем. Дей­ствительно же воды, пошедшей на гидратацию цемента, мень­ше, и она теоретически должна соответствовать именно тому количеству воды, при котором была определена активность це­мента.

Весьма существенным является вопрос, какое же количест­во ВОДЫф должно пойти при определении активности цементов по стандарту при разной нормальной густоте; так, например, если нормальная густота в одном случае измерялась 20%, а во втором — 30%, то задача эта решается следующим образом: 20 30

— + 1 %=6% от веса навески и----------- 1% =8,5%; значит, в

4 4 первом случае ВЩ = =" 0,24, а во втором

• 200-100

Как видно, диапазон в водоцементном отношении очень ве­лик, и свободной воды на гидратацию остается различное ко­личество. При допущении, что на молекулярное смачивание песка тратится 6% воды от его веса, получается в первом слу­чае 800-0,06—600-0,06=12 г, во втором — 800 • 0,085—600Х Х0,06=32 г. Таким образом, в первом случае имеется нехватка воды на гидратацию, а во втором—избыток, что не позволяет считать цементы равноценными при условии их затворения на большем В/Ц.

Все проведенные экспериментальные работы, использован­ные учеными для вывода формул, очевидно, были основаны на цементах со средней нормальной густотой 0,25—0,26, а следо­вательно, на среднем водоцементном отношении В/Ц^0,29—0,30.

Необходимо рассмотреть случай, когда прочность бетона равна активности цемента, т. е. /?б=#ц для случаев на гравии и на каменном щебне.

Пусть расход материалов на 1 м3 гравийного бетона вы­ражается в следующих количествах: 1 350 кг гравия, 450 кг пес­ка и 450 кг цемента при ВЩ—0,40; следовательно, воды на за - творение взято: 450 - 0,4=180 л. Поглощается воды заполнение* 450- 0,06 + 1 350 • 0,015=47,3 л.

Свободной воды останется 180—47,3=132,7 л, что составит ВЩ= -^-=0,296.

1 450

Это как раз то количество, при котором примерно опреде­лена активность цемента.

Для щебеночного бетона ВЩ—0,43, т. е. расход воды соста­вит 450 • 0,43=193,5 л, или на 193,5—180=13,5 л больше, чем при гравийном бетоне. Эта разница составляется из увеличен­ного расхода песка и увеличения поверхности смачивания щеб­ня в сравнении с гравием. Таким образом, потребность воды на смачивание смеси увеличилась на 0,7%, что бесспорно, и это практически всегда наблюдается.

Из изложенного выше становится совершенно очевидным, что прочность бетона зависит исключительно от прочности це­ментного камня, зависящей в свою очередь от водоцементного отношения, активности цемента н нормальной густоты, при ко­торой определена активность цемента. Заполнитель, если его прочность не менее заданной марки бетона, не оказывает влия­ния на прочность последнего при условии, что количество це­ментного теста достаточно, и удобообрабатываемость бетона обеспечена.

С этой точки зрения следует рассмотреть формулы, выра­жающие зависимость прочности бетона от активности цемента и В/Ц отношения при гравийном заполнении:

Яб = 0,50 Яц (Ц/В-0,5) и при щебеночном: R6 = 0,55 Rn(Ц/В—0,5).

Решая формулы попрежнему из условия, что прочность бе­тона равна активности цемента, получаем, что в формуле (3) при В/Ц=0,4 и в формуле (4) при В1Ц=0,43 прочность бетона. равна активности цемента; т. е. и в этом случае имеется пол­ное соответствие с уже рассмотренными выше формулами Бе­ляева (1) и (2).

Весьма существенным является вопрос, в каком случае воз­можно равенство прочности бетона и активности цемента? Очевидно, что это возможно только в том случае, если цемент затворен в идентичных условиях, так как кривые прочности це­ментного камня и бетона следуют одному и тому же закону и не могут иметь точек пересечения. Если имеется равенство, то совершенно очевидно должно быть только совпадение кривых; а если это так, то в формулах необходимо отразить и нормаль­ную густоту затворения, при которой определена активность цемента.

Необходимо проверить это положение на формулах (3) и (4). Примем для простоты, так же как обычно без изменения, за начало координат на оси абсцисс Ц! В=0,5. Значит, при ВЩ=2 прочность Rб, а также и Ra =0. В общем виде эта фор­мула представляется так:

Тде W — водоцементное отношение; N — нормальная густота.

Решая эту формулу с теми же числовыми величинами, как и для формул (3) и (4), получают также R6=Rn.

Я р-М

2,5 — 0,5/

ИЛИ

Во всех предыдущих рассуждениях было установлено, что при стандартном методе исследования для некоторых цементов активность определялась при В/Ц=0,24, а для других ВЩ—0,34, т. е. у различных цементов была установлена одна и та же ак­тивность при разном водоцементном отношении если количест­во песка остается постоянным.

При пользовании формулой (3) (а также и Н. М. Беляева) для случая цементов одинаковой активности, но разной N при заданной марке бетона. получается одинаковое ЦІВ; значит для гравийного бетона решение приобретает следующий вид:

W/B=oj|;+c'5'

А для щебня:

ЩВ=—+0,5.

1 0,55 Дц т '

При пользовании (преобразованной) формулой (5)

------------ __________

Яб(^-о,5|+о,5;?ц

■будет разное, так как зависит от нормальной густоты цемента.

Насколько существенно отличаются между собой эти форму­лы, можно судить по следующему примеру.

Если Ящ = &ц=300 кг! см2, но для одного цемента Nі =20%, для другого N=30%, то при стандартном определении актив­ности получается Rn = Rn == 300 кгісм2:

IVi=0,24; /V=0,34.

Требуется, например, определить ВЩ для бетона марки

°00

200. Для гравийного бетона по формуле (3) Ц/В =■ " — +■

/, о * оии

+ 0,5=1,83; и соответственно В/Ц = 0,546 для обоих цемен­тов. Определяя В/Ц = W по преобразованной формуле (5), получим:

^ = -______________ ^_____________ = ^ = 0,34,

1 /1 884 ' '

200 ---- —0,5 +0,5-300

W=___________ ^___________ = ^ = 0,47.

/1 638

200 [----- 0,5 +0,5-300

msd.com.ua

АНАЛИЗ ФОРМУЛ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

СМЕШАННЫЕ ГИПСЫ ПРОИЗВОДСТВО

В современной технологии бетона принято считать, что. проч­ность бетона Rf,, твердеющего в нормальных условиях, зави­сит, главным образом, от активности цемента Яц и от водоце - ментного отношения В/Ц. Эта зависимость выражается форму­лой общего вида:

Проф. Н. М. Беляев на основе экспериментальных данных выразил зависимость прочности бетона от активности цемента и водоцементного отношения в виде следующих формул:

3» (1)

3,5 (B/Z/F

Для щебеночного бетона; а для бетона с гравийным заполнением

3

4 (В/Ц)

Где /?28—предел прочности бетона при сжатии в возрасте 28 дней.

Как можно видеть, формулы (1 и 2) отличаются лишь коэ- фициентами в знаменателе и при том эмпирически получен­ными.

Для определения прочности бетона, приготовленного по стандартной методике, предложено пользоваться формулами (1) и (2).

По формулам проф. Н. М. Беляева прочность бетона зави­сит только от активности цемента и водоцементного1 отношения с поправкой на вид заполнителя.

Формулы проф. Н. М. Беляева в том виде, как они предло­жены их автором, позволяют выяснить, в каких случаях воз­можно получить прочность бетона, равную активности цемента.

Для формулы (1) В/Ц принимается равным 0,43. Подстав­ляя это значение в формулу (1), получают:

F? = __ __ Г)

28 ~~ 3,5(0,43)1-5 3,5-0,286 ~ ц'

Для формулы (2) при В/Ц=0,40 получается:

Г) ____ ^?Ц28 __________ Кц28 __ Г>

^ 4(0,4)1,5

Оказывается, прочность бетона во всех без исключения слу­чаях будет равна активности цемента, если бетон на щебеноч­ном заполнении будет затворяться при В/Ц=0,43, а бетон на гравийном заполнении будет затворяться на В/Ц=0,40.

Отсюда можно сделать следующие выводы.

1) При указанных водоцементных отношениях (0,40 и 0,43) прочность бетона любого возраста равна активности цемента, определенной для соответствующего возраста. С увеличением активности цемента пропорционально возрастает прочность бе­тона.

2) Ррочность бетона равна активности цемента независимо от нормальной густоты, характеризующей цемент. Разница меж­ду величинами нормальной густоты портландцементов практи­чески равна 20—30%, а для пуццолановых портландцементов еще более, но формулами Н. М. Беляева это не учитывается.

3) Прочность бетона зависит в данном случае только от прочности цементного камня, так как влияние, прочности - за­полнителя никак не учитывается, если только прочность само­го заполнителя не ниже прочности получаемого бетона.

В какой мере эти выводы являются справедливыми как в данном случае, так и в смежных с ним случаях?

Первый вывод, что возраст, при котором определена актив­ность вяжущего, должен быть в соответствии с возрастом и с условиями твердения приготовляемого из него бетона, не вы­зывает сомнения, так как иначе должны быть подобраны до­полнительные коэфицйенты, причем для различных цементов различные.

Положение, что прочность бетона зависит от активности вя­жущего f(Re) правильно, но для цементов, имеющих разную нормальную густоту, как установлено, имеются отклонения.

Второй вывод, что прочность бетона находится в полном соответствии с положением R6=f(B/Ll) независимо от его нор­мальной густоты, не подтверждается экспериментальными дан­ными; так, например, цементы одной и той tee активности, но с разными нормальными густотами, будучи затворены при од­ном, и том же В/Ц, дают цементные камни неодинаковой проч­ности: у цемента с меньшей нормальной густотой прочность получается меньше. Следовательно, второе положение либо не подтверждается, либо это есть частный случай.

Частный случай возможен только один: водоцементное от­ношение при затворении соответствует нормальной густоте це­мента, при которой определена его активность. Этот, единст­венно возможный частный случай может быть рассмотрен по формуле Н. М. Беляева:

Что собой представляет эмпирический коэфициент 4 и дей­ствительно ли он характеризует собой влияние крупного запол­нителя? Для ответа на этот вопрос необходимо математическое выражение гиперболы преобразовать в новое математическое выражение параболы, чтобы установить зависимость прочности от отношения нормальной густоты к водоцементному отношению

= f)1S=/?«'

Где N — нормальная густота цементного теста;

W — водоцементные отношения.

В последней формуле ясно видно, что прочность цементного камня у одного и того же цемента зависит от расхода вяжуще­го. При равных расходах, т. е. когда вода затворения равна нормальной густоте, прочности равны; при уменьшении расхода цемента прочность падает и наоборот. Показатель степени ха­рактеризует вяжущее и, по нашему мнению, зависит от его удельного веса.

Совершенно очевидно, что коэфициент 4 не есть характери­стика влияния крупного заполнителя, а является характеристи­кой нормальной густоты вяжущего, при котором определена его активность. Если это так, то при изменившемся водоцемент - ном отношении должна, как было указано выше, изменяться и прочность бетона. Это положение может быть проверено на формуле Н. М. Беляева также и для щебеночного заполнителя:

*б== ^(зда^5)R«' Где Ra равно предыдущей активности цемента.

В данном случае получается то же самое, что и для гра­вийного щебня: нормальная густота вяжущего соответствует водоцементному отношению, т. е. расходы цемента одинаковые; только в этом случае прочность бетона будет равна активно­сти вяжущего.

Но в обоих случаях был принят цемент один и тот же, а следовательно, и его нормальная густота осталась без измене­ния как для гравийного, так и для щебеночного бетона. В фор­мулах же получается изменение нормальной густоты, т. е. как будто получается противоречие. Однако противоречие это толь­ко кажущееся, и оно имело бы место, если бы не было постав­лено условие, что вода учитывается только свободная, не по­глощенная заполнителями.

Следовательно, как для гравийного заполнителя, так и для щебеночного определенная нормальная густота не является дей­ствительной, а условной и соответствующей полному количеству воды затворения без учета поглощения ее заполнителем. Дей­ствительно же воды, пошедшей на гидратацию цемента, мень­ше, и она теоретически должна соответствовать именно тому количеству воды, при котором была определена активность це­мента.

Весьма существенным является вопрос, какое же количест­во водыФ должно пойти при определении активности цементов по стандарту при разной нормальной густоте; так, например, если нормальная густота в одном случае измерялась 20%, а во втором — 30%, то задача эта решается следующим образом: 20 30

—- + 1 %=6% от веса навески и--------- Ь 1 % = 8,5%; значит, в

4 4 Первом случае ВЩ = =~ 0,24, а во втором

= 80w =034 • 200-100

Как видно, диапазон в водоцементном отношении очень ве­лик, и свободной воды на гидратацию остается различное ко­личество При допущении, что на молекулярное смачивание песка тратится 6% воды от его веса, получается в первом слу­чае 800-0,06—600-0,06=12 г, во втором — 800 • 0,085—600Х Х0,06=32 г. Таким образом, в первом случае имеется нехватка воды на гидратацию, а во втором—избыток, что не позволяет считать цементы равноценными при условии их затворения на большем В/Ц.

Все проведенные экспериментальные работы, использован­ные учеными для вывода формул, очевидно, были основаны на цементах со средней нормальной густотой 0,25—0,26, а следо­вательно, на среднем водоцементном отношении В/Ц***0,29—0,30.

Необходимо рассмотреть случай, когда прочность бетона равна активности цемента, т. е. /?б=#ц Для случаев на гравии и на каменном щебне.

Пусть расход материалов на 1 м3 гравийного бетона вы­ражается в следующих количествах: 1 350 кг гравия, 450 кг пес­ка и 450 кг цемента при В/Ц—0,40; следовательно, воды на за- творение взято: 450 - 0,4=180 л. Поглощается воды заполнение* 450- 0,06 + 1 350 • 0,015=47,3 л.

Свободной воды останется 180—47,3=132,7 л, что составит ВЩ= -^-=0,296.

1 450

Это как раз то количество, при котором примерно опреде­лена активность цемента.

Для щебеночного бетона ВЩ—0,43, т. е. расход воды соста­вит 450 • 0,43=193,5 л, или на 193,5—180=13,5 л больше, чем при гравийном бетоне. Эта разница составляется из увеличен­ного расхода песка и увеличения поверхности смачивания щеб­ня в сравнении с гравием. Таким образом, потребность воды на смачивание смеси увеличилась на 0,7%, что бесспорно, и это практически всегда наблюдается.

Из изложенного выше становится совершенно очевидным, что прочность бетона зависит исключительно от прочности це­ментного камня, зависящей в свою очередь от водоцементного отношения, активности цемента н нормальной густоты, при ко­торой определена активность цемента. Заполнитель, если его прочность не менее заданной марки бетона, не оказывает влия­ния на прочность последнего при условии, что количество це­ментного теста достаточно, и удобообрабатываемость бетона обеспечена.

С этой точки зрения следует рассмотреть формулы, выра­жающие зависимость прочности бетона от активности цемента и В/Ц отношения при гравийном заполнении:

Яб = 0,50 Яц (Ц/В-0,5) и при щебеночном: R6 = 0,55 Rn(ЩВ—0,5).

Решая формулы попрежнему из условия, что прочность бе­тона равна активности цемента, получаем, что в формуле (3) при В/Ц=0,4 и в формуле (4) при В1Ц=0,43 прочность бетона. равна активности цемента; т. е. и в этом случае имеется пол­ное соответствие с уже рассмотренными выше формулами Бе­ляева (1) и (2).

Весьма существенным является вопрос, в каком случае воз­можно равенство прочности бетона и активности цемента? Очевидно, что это возможно только в том случае, если цемент затворен в идентичных условиях, так как кривые прочности це­ментного камня и бетона следуют одному и тому же закону и не могут иметь точек пересечения. Если имеется равенство, то совершенно очевидно должно быть только совпадение кривых; а если это так, то в формулах необходимо отразить и нормаль­ную густоту затворения, при которой определена активность цемента.

Необходимо проверить это положение на формулах (3) и (4). Примем для простоты, так же как обычно без изменения, за начало координат на оси абсцисс Ц! В=0,5. Значит, при ВЩ=2 прочность RБ, а также и Ra =0. В общем виде эта фор­мула представляется так:

Тде W — водоцементное отношение; N — «нормальная густота.

Решая эту формулу с теми же числовыми величинами, как и для формул (3) и (4), получают также R6=Rn.

Я р-М

2,5 — 0,5/

ИЛИ

Во всех предыдущих рассуждениях было установлено, что при стандартном методе исследования для некоторых цементов активность определялась при В/Ц=0,24, а для других В/Ц—0,34, т. е. у различных цементов была установлена одна и та же ак­тивность при разном водоцементном отношении если количест­во песка остается постоянным.

При пользовании формулой (3) (а также и Н. М. Беляева) для случая цементов одинаковой активности, но разной N при заданной марке бетона. получается одинаковое Ц/В; значит для гравийного бетона решение приобретает следующий вид:

W/B=oj|;+c'5'

А для щебня:

ЩВ=—+0,5.

1 0,55 Дц т '

При пользовании (преобразованной) формулой (5)

------------ __________

Яб(^-о,5|+о,5;?ц

■будет разное, так как зависит от нормальной густоты цемента.

Насколько существенно отличаются между собой эти форму­лы, можно судить по следующему примеру.

Если Ящ = &ц=300 кг/см2, но для одного цемента /Vi=20%, для другого N=30%, то при стандартном определении актив­ности получается Rn = Rn == 300 кг! см2:

Wi=0,24; N=0,34.

Требуется, например, определить В/Ц для бетона марки

°00

200. Для гравийного бетона по формуле (3) Ц/В =■ " — +

/, о * оии

+ 0,5=1,83; и соответственно В/Ц = 0,546 для обоих цемен­тов. Определяя В/Ц = W по преобразованной формуле (5), получим:

^ = -___________ ^___________ = ^° = 0,34,

1 /1 884 ' '

200 ---------- —0,5 +0,5-300

W=___________ ^___________ = ^ = 0,47.

/1 638

200 [------------- 0,5 +0,5-300

msd.com.ua

Прочность бетона — Материалы и свойства

Прочность бетона на материалах, удовлетворяющих требованиям соответствующих стандартов и при определенном уплотнении, зависит от активности цемента и В/Ц (от качества цементного клея). Скорость набора бетоном прочности зависит от условий твердения, жесткости смеси, вида цемента и от ряда других факторов.

Прочность бетона из малоподвижной смеси на портланд-цементе при твердении в нормальных условиях на 28-й день может быть ориентировочно определена по формуле:

Rб = KRц (Ц/В — 0,5),

где Rц — марка цемента,

К — для бетона на гравии — 0,45 и на щебне — 0,5.

Бетон на шлако-портланд-цементе и на пуццолановом цементе приобретает расчетную прочность (Rб ) через 40—45 дней, а на глиноземистом — через 3 5 дней твердения в нормальных условиях.

Если бетон подвергается пропариванию при 100°, после которого можно ожидать получения 70% марочной прочности, а требуется по лучить после пропарки полную прочность, то соотношение между Rб , Rц и В/Ц выражаются следующей формулой:

Зависимость прочности бетона от активности цемента, водоцементного отношения и возраста в нормальных условиях или с умеренным обогревом дана в табл. 59.

Этой таблицей можно пользоваться для нахождения В/Ц, при котором заданная прочность бетона будет получена в возрасте 1, 2, 3 и 28 суток.

Для бетонов на быстротвердеющих цементах, пропаренных при режиме 2+6+2=10 часов при t=80°, прочность в суточном возрасте Rбп составит:

где Rцп — предел прочности растворных кубов после 1 суток, включая пропарку при режиме 2 + 6 + 2 при t=80°. Ориентировочные (усредненные) пределы прочности бетона, твердевшего в нормальных условиях и на открытом воздухе (t = 15—20°) в любом возрасте, даны в табл. 58.Таблица 58

Срок твердения днях
3 7 28 90 180 365
0,33/0,35 0.59/0,6 1/1 1,32/1,14 1.58/1,34 1,76/1,51

Коэффициенты нарастания прочности бетона при твердении в нормальных условиях (числитель) и на открытом воздухе (знаменатель)

При быстротвердеющих цементах R7 = 0,7-0,8R28 . Нарастание прочности бетона из подвижных смесей при пропаривании ориентировочно может быть установлено по графикам (рис. 6). Нарастание прочности бетона из жестких бетонных смесей происходит интенсивнее и должно уточняться опытным путем.

Нарастание прочности бетона при добавке хлористого кальция дано в табл. 50.

Подвижность и удобоукладываемость. По подвижности бетонные смеси в соответствии с ГОСТ 7473—61 разделяются на пластичные, легко укладываемые в формы при ручном уплотнении или кратковременной вибрации, и жесткие, укладка которых в формы требует усиленной вибрации, виброштампования или иного механического воздействия.

Подвижность пластичных смесей характеризуется величиной осадки в см стандартного конуса (диаметр нижнего основания 20 см, верхнего 10 см и высота 30 см), заполненного в 3 слоя со штыкованием каждого из них 25 раз стержнем диаметром 15 мм (ГОСТ 6901—54).

За величину осадки конуса принимается среднее арифметическое из двух определений.

Смеси, не дающие осадки конуса, характеризуются показателем удобоукладываемости (жесткости), которая определяется стандартным техническим вискозиметром по Методу, изложенному в ГОСТ 6901—54 и в Указаниях Госстроя У110-56. Удобоукладываемость — свойство жестких бетонных смесей становиться подвижными под действием вибрирования — определяется временем в секундах расплыва бетонного конуса и превращения его в цилиндр с горизонтальной поверхностью под действием вибрации определенной амплитуды и частоты.

Подвижность и удобоукладываемость доброкачественных бетонных смесей зависят от ряда факторов:

  • водоцементного отношения и водопотребности цемента;
  • соотношения между цементом и заполнителями;
  • относительного содержания песка в смеси заполнителей.

Подвижность смеси повышается с увеличением В/Ц, уменьшением содержания песка и увеличением расхода цемента.

На подвижность оказывает влияние форма заполнителя, характер его поверхности, водопоглощение заполнителя вид цемента, наличие добавок (пластификаторов, ускорителей твердения) и т. д.

Практикой установлены значения наименьшего относительного содержания песка в смеси заполнителей, при котором бетонная смесь получается достаточно удобоукладываемой (табл. 56).

Таблица 56 — Относительное содержание песка в смеси заполнителей (в долях по объему)

Содержание песка при наибольшей крупности зерен в мм
Примерный расход цемента в кг/м3 гравия до щебня до
20 40 80 20 40 70
250 0,30 0,36 0.28 0,34 0,27 0,33 0,33 О,40 0,31 0,37 0,29 0,35
300 0,28 0,34 0,27 0,32 0,26 0,32 0,30 0,36 0,29 0,34 0,28 0,33
350 0,27 0,32 0,26 0,31 0,25 0,29 0,28 0,35 0,27 0,33 0,26 0,31
400 0,26 0,30 0,25 0,29 0,24 0,27 0,27 0,33 0,26 0,31 0,25 0,28

Примечание. Данные в числителе относятся к жесткому бетону в знаменателе — к пластичному, данные таблицы должны уточняться экспериментально. Рекомендуемые показатели удобоукладываемости жестких и подвижности пластичных бетонных смесей для различных конструкций даны в табл. 57. ?о всех случаях принятая жесткость (подвижность) смесей должна обеспечивать плотную укладку бетона и получение деталей и конструкций с гладкой поверхностью.

Потребная подвижность бетонной смеси зависит также и от способа транспортирования. Например, при транспортировании бетонных смесей бетононасосами следует применять смеси с осадкой стандартного конуса не менее 40 мм. Для получения таких смесей целесообразно применять пластифицирующие добавки.

По ГОСТ 7473—61 удобоукладываемость бетонной смеси должна сыть установлена заказчиком примерно в соответствии с табл. 57.

Допускаемые отклонения:

жесткая смесь — 5+15%; пластичная смесь (осадка конуса более 5 см) — 2 см.

Таблица 57 — Рекомендуемая удобоукладываемость и осадка конуса бетонных смесей

Вид конструкций и изделий Вибрирование внутреннее и поверхностное монолитного и сборного железобетона Минимальная удобоукладываемость в сек. или сборного железобетона
вибрирование в формах на вибро- площадках вибрирование с пригрузкой или виброштампование двустороннее вибрирование с при- грузкой
осадка конуса в мм удобоукладываемость в сек.
Подготовка под полы, фундаменты 10-20 35-25
Массивные неармированные конструкции 20-40 25 — 15
Балки и, плиты колонны большого и среднего сечения 40-60 15-12 40 -55 55-75 75 -100
Конструкции, сильно насыщенные арматурой 60-80 12-10 25 -40 40 -55 55 -75

В заводских условиях применяются и более жесткие бетонные смеси— показатель удобоукладываемости 80—200 секунд и выше.

arxipedia.ru

Предел прочности бетона различных марок

Навигация:Главная → Все категории → Бетонная смесь

Предел прочности бетона различных марок Предел прочности бетона различных марок

Повсюду, где бы ни применялся бетон, его основным критерием является прочность. Об этом свидетельствует тот факт, что почти каждое бетонное изделие (а из железобетона и предварительно напряженного бетона всегда!) проверяется на прочность. При этом проектант должен в соответствии с маркой бетона задаваться определенной прочностью, так называемой расчетной прочностью при сжатии. Чтобы обеспечить надежность этих значений по ASMW—VW 968, введены контрольные значения прочности для каждого вида бетонной продукции. Однако их выбирают исходя не из средних показателей, а скорее из значения вблизи нижней границы. При построении графика для подбора рецептуры бетона нужно стремиться к определенному среднему значению, которое называют пределом прочности.

Прочность бетона как статистическая характеристика. Если при непрерывном производстве на бетонном заводе или на строительной площадке из каждого замеса брать бетонную смесь и делать из нее кубы для испытания, то можно установить, что каждый куб имеет неодинаковую прочность и что отклонения при каждом испытании от среднего значения довольно велики. Поэтому приближенно из каждого 100-го замеса следует формовать куб для испытания. По результатам испытаний, внесенным в таблицы (так называемые карты), после нескольких операций можно найти наибольшее, наименьшее и среднее значения и очень грубо оценить истинно среднее значение прочности в МПа (табл. 10).

Более наглядно видны разбросы прочности, если их построить в виде диаграмм частотности (рис. 53). При этом методе регистрации с помощью математической модели — гауссовой кривой распределения — могут быть определены в дальнейшем и другие важные характеристики. Кривая распределения и характеризуемые ею зависимости изображены на рис. 54 на основе данных рис. 53. Так как разбросы прочности бетона от одного смесительного узла к другому существенно различаются, на том же рисунке изображены значения прочности бетона, взятого и из другого узла.

Рис. 53. Частотная диаграмма по результатам испытания при сжатии

Рис. 54. Частотные диаграммы и математическая модель гауссовой кривой позволяют делать математико-статические прогнозы

Уже упомянутые показатели: – R (иногда Яъо ) как среднее значение, фиксированное проекцией на абсциссу вершины кривой. Яьо % обозначает, что меньшее значение прочности имеют только 50% испытанных образцов. – s (стандартное отклонение) представляет собой расстояние между вершиной и переломной точкой кривой. На основе этих исходных величин можно вывести три других важных критерия: – Ri6% —прочность, получаемая проектированием точки перелома кривой на абсциссу. Следует иметь в виду, что при оценке этой прочности отдельные результаты находятся в области ниже 16%; – 2,3% —значение прочности, соответствующее расстоянию 2s от вершины. Процентное выражение имеет аналогичное значение. – 0,15%—значение прочности,еоот-ветствующее расстоянию 3s от вершины.

В нормах и правилах для бетонных изделий назначается расчетная прочность, например для железобетонных изделий, работающих на изгиб, 60% требуемой марки; для марки В 300 с расчетной прочностью 18 МПа должна, естественно, обеспечиваться очень высокая статистически гарантированная надежность. Поэтому понятно, что ей соответствует очень надежное значение прочности i?o,i5% (в первом приближении). На основе математико-статистических зависимостей, однако, невозможно при контроле качества ориентироваться на такое значение. Поэтому, согласно ASMW—VW 968, контрольная прочность хк должна быть обеспечена с 2,3%-ной вероятностью отказа. Естественно, что существует теоретическая связь между расчетной прочностью и контрольным значением хк.

Рассмотренные до сих пор значения прочности бетона имеют особое значение, так как практически из них выводятся пределы прочности Rz, на которые как на среднее значение ориентируется рецептура бетонной продукции. Использование хк в качестве контрольного значения позволяет практику определить надежность, с которой он выпускает продукцию, и тем самым при хорошей организации и тщательном контроле работать экономичнее.

Рис. 55. Графический метод приближения для определения значения стандартного отклонения s из частотной диаграммы (тот же пример, что и на рис. 53 и 54)

Руководитель производства может в зависимости от разброса прочности устанавливать предел прочности Rz. Если у него нет опытных данных, он может выбрать из табл. 11 значения предела прочности, вычисленные по формуле Rz=xK+2 макс с максимальным разбросом прочностей бетона. Если же он располагает действительным разбросом прочности, определенным по результатам испытаний, например, месячной продукции на бетонном заводе, то он может взять за основу эти данные и использовать их в своей дальнейшей работе либо подставить в вышеприведенную формулу вместо Ямакс (не следует никогда работать со значениями s меньше 2,5 н/мм2).

Определить стандартное отклонение прочности на основании результатов испытаний — по существу значит определить качество бетона. Оно под-считывается в разд. 6.4. Здесь же рассмотрим весьма наглядный, но приближенный графический метод с использованием данных, приведенных в табл. 10 и на рис. 53 и 54. Построенная по данным табл. 10 (см. рис. 53) гистограмма увеличена на три графы. В графе «частота» проставляют число испытаний на прочность в интервале; в графе «частота суммы» суммируют предыдущие значения в направлении слева направо и помещают в верхнюю строку истинное значение (т. е. последнее число из предыдущей строки), равное 100%. Обычным расчетом получают все остальные значения для «частоты суммы в ». Значение этой последней строки переносят в «вероятностную сетку» как точку пересечения частоты суммы (ординаты) и прочности (абсциссы), но на правой стороне каждого интервала прочности. Эти точки визуально можно соединить прямой. Точки пересечения полученных прямых со значением ординат 50 и 16 дадут интересующие нас значения прочности R и Ri6%.

Заштрихованная область иллюстрирует оценку результатов, полученных в других опытах, с гораздо большим разбросом прочности, а следовательно, и с большим стандартным отклонением результатов прочностных испытаний.

Из приведенной формулы для определения Rz, как и из рис. 55, можно понять, как велико значение того, чтобы бетонный узел работал с малыми колебаниями прочностных показателей.

Более высокая средняя прочность была обеспечена при меньшем В/Ц, т. е. практически при более высоком содержании цемента.

Разброс результатов испытания образцов цемента на прочность показывает, насколько надежно работает предприятие. Учет разброса значений при определенной контрольной прочности и установление предела прочности Rz экономически стимулируют изготовление бетона более высокого качества, лучшую организацию производства и контроля.

Похожие статьи:Ремонт и восстановление бетонных изделий

Навигация:Главная → Все категории → Бетонная смесь

Статьи по теме:

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

stroy-spravka.ru