46. Расчётно-экспериментальный метод опр состава бетона.
Это важнейшая операция технологии бетона, где устанавливается рациональное соотношение компонентов бетона, опр-ся В/Ц, обеспечивающее проектную прочность при мин. расходе цемента, надлежащая удобоукладываемость смеси при ппринятом способе уплотнения. Кроме того, рассчитанное В/Ц должно обеспечивать защиту арматуры от коррозии, водонепроницаемость и морозостойкость.
Исх. данные при расчёте обычно сод-ся в технических проектах, где указ-ся: марка бетона, удобоукладываемость бет. смеси, наиб. крупность зёрен заполнителя (из расчёта толщины конструкции) и х-ки всех м-лов (активность цемента, штучная и насыпная плотность, пустотность и др.).
Метод расчёта Скрамтаева – метод абсолютных объёмов
1)Опр-ся В/Ц:
Rб = АRц(Ц/В ± 0,5)
Выбор знака м. ориентировочно прогнозировать по показателю удобоукладываемости.
2)Опр-ся расход воды на 1 м3 бетона по таблицам или графикам.
3)Опр-ся расход цемента:
Полученный расход сверяют со СНиПом.
4)Расход крупного заполнителя на 1 м3 бетона:
α - к-т раздвижки зёрен
[кг]
5)Расход песка
[т]
После расчёта опр-т расход м-лов на 10 л пробного замеса, на к-т корректир-ся состав по прочности и удобоукладываемости.
Опр-ся к-т выхода бетона:
В=0,55
– 0,75
Рассчитанный и откорректированный на пробных замесах состав бетона выражают в относит. единицах по массе или по объёму 1:х:у:z
по массе: 1=Ц/Ц; x=П/Ц; у=Щ/Ц; z=В/Ц
по объёму: 1=Vц/Vц; х=Vп/Vц; у=Vщ/Vц; z=В/Ц
45. Закон прочности бетона. Зависимость прочности от разл факторов.
Прочность на сжатие – важнейшее мех. свойство бетона. Хотя как в любом неоднородном м-ле, даже при одноосном сжатии возникает сложное напряжённое состояние с деформациями разного х-ра. Разрушается бетон в рез-те возникновения трещн от поперечного растяжения. При этом разрушение может происходить как по месту контактов, так и по цементному камню и по самому заполнителю. Поэтому для обеспечения прочности важна каждая составляющая бетона. Обычно принято выражать прочность бетона в виде функциональной зависимости:
Rб = f(Rц, В/Ц, t)
Из множества определяющих факторов наиболее важным явл-ся закон водоцементного отношения, т. е. зависимость вида:
Rб = f(В/Ц)
Эта зависимость представляет собой кривую с максимумом, по к-й можно получить макс. прочность.
Закон водоцементного отношения сформулирован Малюгой, затем уточнён Валамеем и звучит так: для каждого состава бетона существует своё оптимальное водоцементное отношение, при к-м достигается макс. прочность этого бетона. Для общего случая (зависимость вида Rб=f(В/Ц) получают ряд кривых, подобных рассмотренной, соединяя т-ки с оптим. частными выражениями В/Ц выражают общую зависимость прочности бетона от В/Ц. Она представляет собой гиперболу.
К – зависит от вида заполнителя. В плотном бетоне на щебне К=3,5; в плотном бетоне на гравии К=4. Х=1,5 в плотном бетоне.
Гиперболическая ф-ла прочности, преобразованная в более простую ф-лу Баламея-Скрамтаева. Если выразить Rб = f(Ц/В), тогда графически
Rб = АRц(Ц/В ± 0,5)
Отрезок 1: Rб = АRц(Ц/В + 0,5)
Отрезок 2: Rб = АRц(Ц/В – 0,5)
При Ц/В=2,5 (В/Ц=0,4) нах-ся граница, к-рая делит бетоны на пластичные и жёсткие, а по прочности на высокопробные и обычные. А – к-т, зависящий от вида заполнителей и их кач-ва. А=0,37 – 0,65.
Осн. закон прочности бетона (закон В/Ц) явл-ся общим для тяжёлых, лёгких, мелкозернистых бетонов и цем. растворов.
Марка бетона уст-ся при его испытании на осевое сжатие и х-ся пределом прочности бетона в контрольных образцах-кубах (15х15 см) в нормально-влажностных условиях (возраст 28 сут.). Если размеры отличаются от базовых, то вводят поправочные к-ты.
В расчётах ЖБК часто встречается понятие призменной прочности, под к-м понимают предел прочности на осевое сжатие призм, высота к-х в 4 раза больше ребра квадратного основания (15х15х60 см). Соотношение между призменной и кубиковой прочностью:
Проектную марку для некоторых констр-й м. устанавливать и в иные сроки твердения в зависимости от сроков загружения конструкции.
Марки бетонов по прочности: 100, 150, 200, 300, 400 и т. д.
Класс бетона устанавливают аналогичными испытаниями, но выражают показатель класса – предел прочности – в МПа, с гарантированной точностью 95%. Обозначают М100, М200 и т. д. Классы: В3,5; В5; В7,5; В10; В60.
Кроме прочности на сжатие, необх. х-кой для ряда к-ций из бетона явл-ся показатель прочности на растяжение, к-й опр-т испытанием на изгиб призм (15х15х60 см). Стандартные испытания ведут по схеме:
На растяжение бетон работает значительно хуже.
Предел прочности на осевое растяжение опр-т на образцах-«восьмёрках».
47. Св-ва бетона. Деформативные, физико-техн, теплофиз и др св-ва.
Бетон – конструкц. м-л, способный воспринимать силовые нагрузки при эксплуатации. Вместе с те бетон как универсальный м-л должен сопротивляться воздействиям окр. среды, поэтому необходимо знать об особенностях его поведения под воздействием разл. факторов.
Деформативные свойства бетона. Бетон – упруго-пластичн. м-л, в к-м проявляются 2 вида деф-ций – упругие и пластичные. Деформ. свойства бетона оцениваются модулями деф-ции и к-том Пуассона. Модуль упругости хар-т упругие свойства бетона и подчиняется закону Гука:
Чем выше модуль упругости у бетона, тем меньше бетон деформируется.
Граница условной упруг. работы бетона от начала нагружения до напряжения сжатия σ = 0,2Rсж. После этой границы в бетоне появл-ся заметные остаточные пласт. деф-ции, поэтому диаграмма деформирования бетона под нагрузкой не прямолинейна, а скл-ся из упругого участка (где↑↑) и криволинейного участка, на к-м преобладают пластич. деф-ции. Для расчётов к-ций обычно исп-т начальный модуль упругости:
Енач. = 0,2Rб/Е0,2R
Ползучесть бетона – его спос-ть к увеличению деф-ций под действием постоянной нагрузки. Ползучесть бетона связана с возникновением пласт. деф-ций в бетоне и перестройкой структуры в цементном кмне под воздействием внешн. нагрузки. Деф-ции ползучести затухают со временем. Ползучесть явл-ся положительным фактором, т. к. вызывает релаксацию, однако ползучесть и связанная с ней релаксация напряжений носят и отрицательный х-р, т. к. снимается перенапряжение в бетоне, возникшее при натяжении арматуры в преднапряжённых конструкциях.
Физ. свойства: свойства, связанные с физическим действием воды, тепла и холода на бетон, тепловыделение, температурные и усадочные деформации при твердении бетона.
Разогревание и послед. остывание бетона приводит к заметным изменениям мин. размеров изделий. К-т мин. температурного расширения бетона составляет 10·10-6 ºС-1, следовательно, расширение при нагревании на 50ºС достигает 0,5 мм/м, что приводит к растрескиванию массивных изделий. т. к. величина расширения больше виличины усадки. Во избежание этого устраивают спец. температурные разрезы или швы. В таких к-циях используют спец. низкотермичные цементы.
Усадка и набухание – спос-ть бетона к изменению объёма. обусловленная в основном изменением его влагосодержания. при твердении бетона на воздухе в рез-те удаления воды из бетона происходит усадка, а при твердении в воде – набухание.
Карбонизац. усадка. связанная с твердением бетона на воздухе, происходит по причине реакции:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
Деформации набухания значительно меньше деф-ций усадки. Усадочн. д-ции затухают со временем. Влажн. д-ции можно уменьшить рациональным подбором состава бетона, поскольку эти деф-ции развиваются в осн. в цементном камне.
Водопроницаемость бетона. Для плотного бетона водопроницаемость зависит от 2-х факторов: В/Ц отношения и кач-ва уплотнения при укладке. Водопроницаемость бетона оценивается маркой W2, W4, … W20. Цифра – величина одностороннего гидрост. давления, при к-м бетон ничинает фильтровать через себя воду. Это важный показатель для бетона, используемого в гидротехнических сооружениях. Уменьшить водопроницаемость бетона можно рациональным подбором состава смеси (с низким В/Ц отношением) и введением в бетон уплотняющих добавок.
Морозостойкость бетона. Опр-ся числом циклов попеременного замораживания и оттаивания до потери прочности не более 15%, а для нек-х – потери массы не более 5%. Марки бетона по морозостойкости указывают число этих циклов: F50, F100, … F600. Требования по морозостойкости предъявляются к к-циям наружных частей зданий, гидросооружениям и в дорожном строительстве.
Водопоглощение бетона плотной структуры 4 – 8%, к-т размягчения бетона 0,85 – 0,9.