Предел прочности бетона
Ведущим показателем механических свойств бетонов является их сопротивление сжатию, характеризуемое так называемой маркой бетона. Марку бетона при сжатии определяют пределом прочности (кгс/см2) при сжатии бетонных кубов размером 20X20X20 см в возрасте 28 дней при твердении в нормальных условиях (температура 18-20° С и относительная влажность окружающей среды 90—100) %.
Вязко – пластические свойства бетона в значительной степени влияют не только на закономерность деформирования под воздействием приложенных напряжений, но и обусловливают зависимость прочности от скорости деформирования и скорости увеличения нагрузки. С уменьшением скорости увеличения нагрузки показатели прочности уменьшаются, приближаясь к некоторому пределу – длительной (долговременной) прочности бетона. Допускаемые напряжения в бетонной конструкции должны быть меньше этой величины, однако ее определение затруднено, так как требуется длительное время для получения показателя Ял. Поэтому прочность бетона определяют при определенной (стандартной) скорости увеличения нагрузки образца. По показателю прочности установлены следующие марки тяжелых бетонов: 25, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 и 600.
При расчете некоторых конструкций (например, бетонные покрытия и основания) в качестве расчетной прочности бетона принимается предел прочности на растяжение при изгибе. Марка бетона при изгибе определяется прочностью при изломе неармированных бетонных брусков размером 15X15×55 см сосредоточенными силами.
Предел прочности при изгибе Яизг и предел прочности при сжатии – сж связаны между собой зависимостью ЯИзг = Яасж, где а = 0,60-0,70. Соотношение – колеблется в пределах 6-10изг.
Для некоторых бетонных конструкций и изделий (трубы, резервуары и др.) ведущим показателем оценки качества бетона является его сопротивление растяжению. Предел прочности бетона при растяжении определяют с помощью осевого растяжения образцов. Этот показатель можно определить и с помощью раскалывания бетонного образца.
Для тяжелых бетонов прочность при растяжении Rp меньше прочности при сжатии в 8—20 раз (меньшее соотношение соответствует бетонам марки 50 и большее — марки 600 и более).
Прочность при растяжении изменяется в большей степени, чем прочность при сжатии в зависимости от наличия микротрещин и других дефектов в структуре, бетона. Поэтому соотношение этих величин -jj- может служить показателем качества (дефектности) структуры бетона. Чем больше ~, тем больше дефектов в структуре бетона, тем ниже его качество.
Зависимость прочности бетона от прочности цементного камня (активности цемента и водоцементного отношения) подробно изучена в работах советских учены. Прочность бетона прямо пропорциональна активности цемента. С понижением водоцементного отношения до известного предела прочности бетона данного состава и при данном способе уплотнения повышается. Известно, что количество воды, потребное для процессов гидролиза и гидратации цемента, составляет 10-20% от его массы – 0,10 – 0,25 или У = ю – 4J. Однако в этом случае смесь получается жесткой и труднообрабатываемой, вследствие чего ее трудно перемешать, уложить в опалубку и уплотнить. При этом структура бетона формируется неплотной и пониженной прочности.
(Оптимальное водоцементное отношение, при котором прочность бетона наибольшая, определяется условиями удобства обработки бетонной смеси. При обычных условиях уплотнения (вибрирования) оптимальное – находится в пределах 0,4-0,5, а при усиленном уплотнении (вибропрессовании, виброштамповании и др.) – 0,3-0,4. Если в бетоне значение – выше оптимального, то создается избыток свободной воды, которая увеличивает пористость цементного камня, а следовательно, и понижает прочность бетона.
Прочность бетона может быть представлена зависимостью
R6 = AiA2A3Ra,
где Яб и г-ц – прочность бетона и активность цементного камня; А, Л2, Аз – коэффициенты, количественно учитывающие влияние особенностей макроструктуры, мезоструктуры и микроструктуры на прочность бетона.
Для удобства обработки бетонных смесей коэффициент микроструктуры Аг может быть вычислен по формуле где цементно-водное отношение; К и С – коэффициенты, зависящие от свойств цемента (минералогического состава, нормальной густоты и др.), технологии приготовления смесей, а также от методики определения прочности бетона и активности цемента.
При обычной технологии приготовления бетонных смесей применительно к бетонам 28-дневного возраста значения коэффициентов К и С могут быть определены по табл. 33. Для бетонов, твердение которых осуществляется в пропарочных камерах, значение коэффициента К должно быть уменьшено на 10-15%.
Похожие статьи