Критическая прочность бетона это


Механизм твердения бетона при отрицательных температурах. Критическая прочность бетона

Понятие «зимние условия» в технологии монолитного бетона и железобетона несколько отличается от общепринятого – календарного. Зимними считаются условия бетонирования при установлении среднесуточной температуры наружного воздуха не выше 5 °С или при опускании в течение суток минимальной температуры ниже 0 °С. Формирование прочностных характеристик бетона в зимних условиях имеет свои особенности. Основной проблемой является замерзание в начальный период структурообразования бетона несвязной воды затворения.

Как известно, бетон является искусственным камнем, получаемым в результате твердения рационально подобранной смеси цемента, воды и заполнителей. Согласно современным представлениям, образование и твердение цементного камня проходят стадии формирования коагуляционной и кристаллических структур.

В стадии образования коагуляционной (связной) структуры вода, обволакивая мелкодисперсные частицы цемента, образует вокруг них, так называемые, сольватные … оболочки, которыми частицы сцепляются друг с другом. По мере гидратации цемента процесс переходит в стадию кристаллизации. При этом в цементном тесте возникают мельчайшие кристаллы, превращающиеся затем в сплошную кристаллическую решетку. Этот процесс кристаллизации и определяет механизм твердения цементного камня и, следовательно, нарастания прочности бетона.

Ускорение или замедление процесса образования и твердения цементного камня зависит от температуры смеси и адсорбирующей способности цемента, определяемой его минералогическим составом.

По мере повышения температуры увеличивается активность воды, содержащейся в бетонной смеси, ускоряется процесс ее взаимодействия с минералами цементного клинкера, интенсифицируются процессы формирования коагуляционной и кристаллической структуры бетона. При снижении температуры, наоборот, все эти процессы затормаживаются, и твердение бетона замедляется.

Для твердения цементного камня наиболее благоприятная температура от 15 до 25 °С, при которой бетон на 28-е сутки практически достигает стабильной прочности. При отрицательных температурах вода, содержащаяся в капиллярах и теле, замерзая, увеличивается в объеме примерно на 9 %. В результате микроскопических образований льда в бетоне возникают силы давления, нарушающие образовавшиеся структурные связи, которые в дальнейшем при твердении в нормальных температурных условиях уже не восстанавливаются. Кроме того, вода образует вокруг крупного заполнителя обволакивающую пленку, которая при оттаивании нарушает сцепление – монолитность бетона. При раннем замораживании по тем же причинам резко снижается сцепление бетона с арматурой, увеличивается пористость, что влечет за собой снижение его прочности, морозостойкости и водонепроницаемости.

При оттаивании замерзшая свободная вода вновь превращается в жидкость и процесс твердения бетона возобновляется. Однако из-за ранее нарушенной структуры конечная прочность такого бетона оказывается ниже прочности бетона, выдержанного в нормальных условиях, на 15…20 %. Особенно вредно попеременное замораживание и оттаивание бетона.

Прочность, при которой замораживание бетона уже не может нарушить его структуру и повлиять на его конечную прочность, называют критической.

Величина нормируемой критической прочности зависит от факторов, включающих тип монолитной конструкции, класс примененного бетона, условия его выдерживания, срока приложения проектной нагрузки к конструкции, условий эксплуатации, и составляет:

для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой – 50 % проектной прочности;

конструкций с предварительно напрягаемой арматурой – 80 % проектной прочности;

конструкций, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию или расположенных в зоне сезонного оттаивания вечномерзлых грунтов, – 70 % проектной прочности;

конструкций, нагружаемых расчетной нагрузкой, – 100 % проектной прочности;

для ненесущих конструкций – критическая прочность должна быть не ниже 5 МПа (50 кгс/см2).

Таким образом, при бетонировании в зимних условиях технологическая задача в основном заключается в использовании таких методов ухода за бетоном, которые обеспечили бы достижение предусмотренных проектом конечных физико-механических характеристик (прочность, морозостойкость и др.) или критической прочности при соответствующем технико-экономическом обосновании принятых решений и при обязательном выполнении следующих мероприятий:

применение бетонных смесей с водоцементным отношением до 0,5;

приготовление бетона на высокоактивных и быстротвердеющих портланд- и шлакопортландцементах, других вяжущих, в частности магнезиальных, обладающих рядом совершенно уникальных свойств, в том числе твердением при отрицательных температурах;

использование добавок-ускорителей твердения бетона;

подогрев воды и заполнителей;

в отдельных случаях увеличение расхода цемента или повышение марки цемента относительно проектной.

| следующая лекция ==>
ПРОИЗВОДСТВО БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ РАБОТ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ | Особенности приготовления бетонной смеси, ее транспортирования и укладки

refac.ru

Зимнее бетонирование: метод термоса, теплый раствор, электрический обогрев и сооружение тепляков

Проблема строительства в зимнее время для нашей страны всегда была актуальной. Проведение бетонных работ в холодное время требует особого подхода. В серьезных строительных компаниях инженеры составляют специальный проект для производства работ или ППР на зимнее бетонирование. Мы же попытаемся рассказать о тонкостях этого процесса более доступным языком.

Фото зимней заливки.

В чем суть проблемы

Изначально следует отметить, что календарное наступление зимы к строительным работам имеет косвенное отношение. Согласно СНиП 3.03.01, холодный сезон наступает при понижении среднесуточной температуры до +5ºС и вероятностью кратковременных заморозков в ночное время суток.

Теперь давайте рассмотрим, чем же опасна для свежей бетонной заливки пониженная температура.

В качестве ориентира принимается оптимальная для застывания массива температура в +20 ºС.

  • При такой температуре, монолит набирает заданную прочность в 70% за 5 – 7 суток, условно считается неделя. При понижении температуры до +5 ºС процессы твердения в бетоне замедляются и та же прочность набирается за 3 – 4 недели.
  • Как известно, катализатором большинства химических реакций является повышенная температура. Процесс бетонирования не является здесь исключением.
  • Так, например, на заводах по производству ЖБИ, в технологическом процессе обязательно используется пропаривание, когда изделие помещается в паровую камеру с температурой 70 – 80 ºС и повышенной влажностью. В результате, пресловутые 70% набираются за 8 – 24 часа.
  • Но если при температурах близких к 0 ºС процесс гидратации в растворе только замедляется, то при замораживании он вообще останавливается. Причина проста и известна из школьной программы, вода замерзает и реакция прекращается. Вода, в жидком ее состоянии, является обязательным условием, при котором способен образовываться цементный камень и соответственно созревать бетон.
  • Согласно существующим строительным нормам, при +20 ºС, регламент на полный набор прочности монолита составляет 28 суток. В зимний период инструкция по заливке может сильно отличаться от традиционной. В настоящее время существует несколько путей для решения этой проблемы.

Влияние температуры на набор прочности.

Важно: принято считать, что критическая прочность бетона при зимнем бетонировании составляет не менее 50%. Иными словами, если монолит наберет крепость в 50% или более и после этого замерзнет, то при оттаивании процессы созревания в нем продолжаться, без потери качества.

В противном случае характеристики бетона могут значительно поменяться в худшую сторону.

Распространенные пути решения проблемы

Как известно данная проблема существует с момента появления самого бетона, и решить ее пытались всегда. Современные методы зимнего бетонирования развиваются по нескольким направлениям.

Выбор способа защиты монолита.

Теплый раствор

При разумном подходе начинать следует с приготовления раствора, потому как температуру легче сохранить, чем впоследствии заново разогревать монолит.

  • Распространенной ошибкой неопытных строителей является использование для приготовления раствора кипятка. В этом случае состав просто «заваривается».
  • Оптимальная температура воды для приготовления теплого раствора 60 — 70ºС. Для некоторых видов портландцемента и быстротвердеющего цемента может использоваться вода с температурой +80ºС. Остальные составляющие также следует разогреть примерно до такой же температуры.
  • Важным моментом здесь является технология замешивания раствора. Если в теплое время года все ингредиенты засыпаются в наполненную водой бетономешалку одновременно. То в зимнее время, при загрузке своими руками, после того как вы залили теплую воду, в нее засыпается щебень или иной крупный наполнитель и делается несколько оборотов. Только после этого можно добавлять цемент, песок и доводить раствор до нужной кондиции.

Схема газовой пушки для обогрева.

Совет: в холодное время года, время вымешивания раствора в бетономешалке рекомендуется увеличить минимум на четверть.

  • Приготовить теплый состав правильно это конечно важно, но не менее важно его быстро доставить на стройку. Сейчас для этой цели применяются современные машины, оборудованные электрическим или газовым подогревом изнутри. Некоторые компании монтируют мини-заводы ЖБИ непосредственно на стройке.

Метод термоса

Утепленная опалубка.

  • Порядка 50 лет назад гениальный Советский ученый И.А.Кириенко разработал метод термоса при зимнем бетонировании. Несмотря на столь преклонный возраст, данная технология с успехом используется до сего дня.
  • Суть технологии заключается в обустройстве особой опалубки из теплоизоляционных материалов. В классическом варианте в теплоизолированную опалубку заливается раствор и по возможности герметизируется. Процесс гидратации цемента сопровождается активным тепловыделением и за счет выделенного тепла монолит дозревает.
  • Но на протяжении длительного времени технология совершенствовалась и в настоящий момент в специальную опалубку для бетона заливается предварительно разогретый состав. Плюс в него добавляются специальные присадки активизирующие процесс теплоотдачи. Замечено, что самое высокое выделение тепла в быстротвердеющих составах, например в портландцементе.
  • Кроме этого появился так называемый метод горячего термоса. Суть его в том, что раствор на короткое время доводят до температуры порядка 70ºС, после чего заливают в термоопалубку, оборудованную электроподогревом, и уплотняют. В результате за короткое время, до 3 суток, бетон созревает на 70%.

Электрические методы обогрева

Промышленный тепловентилятор.

  • На данный момент бетонирование в зимнее время с обогревом разного рода электроприборами получило широкое распространение. Этому способствует относительно небольшая энергоемкость, а также доступность и простота метода.
  • Хотя здесь есть один существенный минус, не каждый хозяин может позволить себе приобрести соответствующей мощности трансформатор и сопутствующую аппаратуру к нему.
  • Чаще всего к электродам различной конфигурации подводится напряжение, а сам бетонный монолит выступает как большое сопротивление, благодаря чему нагревается. Самыми эффективными для этого считаются пластинчатые электроды, которые закрепляются непосредственно на опалубку.

Трансформатор для прогрева.

  • Также распространен способ подведения напряжения к арматурному каркасу, где он исполняет роль индукционной катушки или натягивание нескольких нагревающих нитей внутри монолита.
  • В последние несколько лет широкое распространение получил разогрев разного рода конструкций, в том числе и бетонных, при помощи инфракрасного излучения. Цена на инфракрасные лампы невелика, плюс энергии они потребляют намного меньше, нежели традиционные обогреватели. Достаточно защитить конструкцию от ветра и желательно покрасить в черный цвет.

Электрическое одеяло для монолита.

Сооружение тепляков

В прошлом этот метод был самым распространенным.

Но, несмотря на появление множества новых технологий, он по-прежнему пользуется большой популярностью.

  • Технологию смело можно назвать самой простой, суть ее в том, что вокруг залитого монолита сооружается каркас и закрывается техническим полиэтиленом или брезентом.
  • После чего в такую палатку устанавливается электрическая или газовая тепловая пушка и нагнетается горячий воздух. С точки зрения энергоемкости способ едва ли не самый затратный. В настоящее время он больше используется для обогрева конструкций в закрытых, не отапливаемых зданиях, новостройках.

Принцип действия парогенератора.

Важно: таким образом можно легко организовать пропаривание конструкции, что на порядок ускорит сроки созревания бетона, но для этого вам понадобится парогенератор. Плюс могут возникнуть проблемы с замерзанием конденсата вытекающего из-под тепляка.

Морозостойкие добавки в раствор

Присадка для раствора.

Среди специалистов данный метод носит название холодного бетонирования. Как говорилось ранее, без воды гидратация цемента невозможна. Но, кроме того что воду можно разогреть, еще можно использовать добавки для зимнего бетонирования которые снизят температуру замерзания воды и ускорят процессы созревания монолита.

На рынке в данный момент присутствуют 3 направления создания подобного рода присадок.

Мы не беремся утверждать, что какие-то из них лучше или хуже, просто каждое направление разрабатывалось для узко определенных целей.

  1. Данная группа призвана слегка ускорять или замедлять процессы созревания раствора. Больше всего в ней применяются разного рода электролиты, но встречаются и многоатомные спирты, карбамиды и органические составы.

Важно: электролитические присадки запрещено использовать при создании фундаментов под электроприборы или электропроводные конструкции. В виду их повышенной электропроводности и наличия вихревых токов.

Сухие присадки.

  1. Следующая группа ориентирована на усиление антифризных качеств состава, она значительно ускоряет процессы схватывания и созревания раствора. Широкое распространение здесь получили соединения и производные от хлорида кальция.
  2. В данной группе антифризные свойства выделены меньше, но она значительно ускоряет процессы созревания. Отличительной особенностью здесь является то, что эти добавки способствует увеличению температуры раствора, что нашло свое применение при использовании «термоса».

Распространенные присадки

Монокарбоновая соль.

  • Из-за приемлемой стоимости и простоты использования, наиболее распространенным в данной нише считается «Поташ». Это не что иное, как некоторые виды солей монокарбоновой кислоты. Они хороши еще тем, что при условии правильного дозирования можно делать составы выдерживающие температуру до -30 ºС.
  • Но в этом случае нужно строго соблюдать пропорции и помнить, что больше не значит лучше, при усилении одних свойств раствора вы можете понизить другие.
  • Крупные строительные организации, при возведении новостроек часто используют нитрит натрия. Цена здесь также вполне доступна, но для его применения нужно обладать определенными профессиональными знаниями. Дело в том, что данный состав легко воспламеняется, плюс при контакте с пластификаторами может активно выделять токсичные газы. Сам он также обладает резким запахом.
  • Нитрит натрия показывает самые лучшие результаты в быстротвердеющих растворах, основанных на портландцементе или шлакопортландцементе.

Упаковка с нитритом натрия.

Важно: специалисты категорически не рекомендуют использовать нитрит натрия для глиноземных видов цемента.

  • Присадки типа морозо-пласт или морозо-бет, относятся к составам с комплексным действием. Кроме увеличения коэффициента морозостойкости, они придают раствору хорошую пластичность и прочие полезные качества.

Какие могут быть последствия

Зачастую иногда бывает так, что во второй половине осени приходят заморозки на несколько дней и дальше стоит теплая погода еще целый месяц. Если вы не успели утеплить монолит и его, все-таки прихватило, не отчаивайтесь.

Глубоко бетон не промерзнет, изнутри монолит будет подогреваться естественным путем, а кратковременное замораживание верхних слоев большого вреда не нанесет.

  • Естественно при подмораживании будет иметь место незначительная потеря прочности по сравнению с лабораторными характеристиками, но наши растворы, как правило, на это рассчитаны.
  • В свежем растворе вода является самым легким компонентом и по всем законам физики поднимается вверх, особенно это характерно для составов, которые дополнительно разбавлялись водой. В этом случае кратковременное замораживание будет даже полезно. Впоследствии монолит облупится как старая краска, пыль обметается и все.
  • В случае, когда время все же упущено, ударили крепкие морозы и потепление предвидится только весной, попытайтесь спасти то, что можно. Мы рекомендуем укутать бетон полиэтиленом, это спасет от снега и ветров.
  • Весной, когда снег начнет таить и оттепели снова начнут чередоваться с ночными заморозками, укрытый монолит сохранится, и не будет дополнительно напитываться водой и разрушаться. Конечно проектной крепости вы уже не получите, но потери могут быть не настолько болезненны.

Прогрев бетона.

Важно: резка железобетона алмазными кругами, равно как и алмазное бурение отверстий в бетоне в подмороженном массиве не рекомендуется, нужно дать бетону полностью созреть и только после этого производить все дальнейшие работы.

На видео в этой статье показаны нюансы зимнего бетонирования.

Вывод

Зачастую особенности зимнего бетонирования заключаются в комплексном подходе. Мы перечислили вам наиболее распространенные мероприятия по защите массива в холодное время. Но специалисты не рекомендуют, не надеяться только на один способ.

Так, например, противоморозные добавки для бетонных конструкций — вещь хорошая, но при чрезмерном употреблении они могут повредить. Поэтому разумно будет сочетать их с методом термоса и каким-либо видом электрического подогрева.

Утепленный фундамент.

загрузка...

masterabetona.ru

#G0 особенности строительных работ в зимних условиях бетонные работы, каменная кладка и штукатурка

В строительстве и ремонтно-строительном производстве бетонные, каменные и штукатурные работы в зимних условиях выполняют с применением бетонов, цементных и цементно-известковых растворов. В зимний период вода в растворах и бетонах замерзает, вследствие этого они сгущаются, а их пластические свойства ухудшаются.

Общее количество воды, вводимой в растворы или бетонные смеси, определяется рабочей подвижностью, обеспечивающей возможность их употребления для нанесения на оштукатуриваемые поверхности, каменной кладки и возведения конструкций. Ввиду этого в раствор и бетонную смесь вводят в 1,5...2 раза больше воды, чем требуется для твердения раствора или бетона. Часть излишней воды при твердении раствора (бетона) испаряется с открытых поверхностей или отсасывается пористым основанием (кирпич, шлакоблоки и т.п.). Другую часть поглощают зерна твердых компонентов раствора (бетона), при этом вокруг них образуются тончайшие пленки. Кроме того, вода заполняет межзерновые пространства цементного камня, поры и капилляры растворов (бетонов).

Реакция между цементом и водой протекает только до тех пор, пока вода находится в жидком состоянии. Кристаллы льда с цементом не реагируют, и процесс твердения приостанавливается. Если допустить, что для нормального твердения цементных или смешанных растворов необходимо примерно 30-40% воды (от массы цемента или смешанных вяжущих), то в этих растворах до температуры - 3 °С будет столько жидкой воды, сколько ее необходимо для химических реакций. При более низкой температуре в растворе наблюдается недостаток воды, он обезвоживается, так как вода переходит в лед. При замерзании вода увеличивается на 1/12 в объеме и вызывает частичное разрушение структуры раствора, понижение прочности его сцепления с каменной или другой поверхностью. Поэтому важно, чтобы замерзание раствора или бетонной смеси происходило после того, как химически будет связано возможно большее количество воды, а слабосвязанной и свободной воды, способной превратиться в лед, останется меньше. Особенно вредным является многократное замерзание и оттаивание растворов в начальный период твердения.

При выполнении бетонных работ необходимо учитывать критическую прочность, которую должен приобрести бетон к моменту замораживания (табл.1).

Таблица1

Критическая прочность бетона до замораживания

#G0Марка бетона

Прочность бетона до замораживания не менее

Время выдерживания бетона при 15...20 °С, сут

% от R

кгс/см(МПа)

100

50

50 (4,9)

5...7

200

40

80 (7,8)

3...5

300

35

100(9,8)

2...2,5

400

30

120(11,8)

1,5...2

500

30

150(14,7)

1,5...2

R- прочность, достигаемая бетоном через 28 дней.

Необходимо также учитывать передвижение воды, находящейся в порах и капиллярах кирпича, шлакоблоков, штукатурки, бетона с возможным образованием льда на границе раздела двух материков, например штукатурного раствора и оштукатуриваемой поверхности (кирпич, шлакоблоки и т.п.), что может вызвать отслоение штукатурки. В растворах при воздействии отрицательных температур вода, находящаяся в порах и капиллярах, передвигается (мигрирует) в сторону более охлажденных слоев - от тепла к холоду.

Примером рационального использования этих явлений служат каменная кладка и штукатурные работы в зимних условиях с применением подогретых смешанных растворов. Нанесенный на сухие кирпичные или шлакоблочные поверхности смешанный подогретый раствор сохраняется без разрушения благодаря тому, что часть воды из раствора впитывается этими поверхностями до замерзания раствора, другая часть воды испаряется с открытых поверхностей. Оставшаяся вода заполняет лишь около половины объема пор твердеющего раствора и поэтому не может при замерзании разрушить штукатурку или каменную кладку. Для регулирования процессов твердения растворов и бетонов при низких температурах применяют различные химические добавки: в качестве ускорителей твердения - хлористый кальций, соду и поташ, а также добавки, способствующие понижению температуры замерзания растворов - хлористый натрий (поваренная соль), нашатырь, нитрит натрия и другие вещества.

Соли в штукатурные и кладочные растворы вводят в следующих количествах (от массы воды затворения): при морозах до -5 °С - 3% NaCl или СаСl; до -15 °С - 5% NaCl или СаСlлибо 3% NaCl и 2% СаСl, вместо 5%-ной добавки одной из этих солей.

Добавки поташа в количестве 3...4% массы сухой смеси рекомендуется вводить в строительные растворы следующих составов: 1 : 3 (цемент : песок), сложные - 1 : 0,1 : 3,5 (цемент : известь : песок) и 1 : 0,4 : 4,2 (цемент : глина : песок). Существенными недостатками применения поташа являются ускорение сроков схватывания и неудобство укладки растворов и бетонных смесей через 10-20 мин после затворения.

Нитрит натрия в количестве 5... 10% массы цемента обеспечивает твердение цементного или смешанного раствора при морозах только до - 10 °С. Нитрит натрия и поташ в процессе твердения бетона приводят к образованию едких щелочей, вследствие чего запрещается употреблять их в качестве противоморозных добавок при изготовлении конструкций, эксплуатируемых в водной или очень влажной среде. Кроме того, применение любой соли натрия сопровождается появлением выцветов, а добавки хлористых соединений дают высыпы на поверхностях бетона, штукатурки и т.п.

Для повышения качества этих растворов и смесей добавляют сульфитно-спиртовую барду в количестве до 3% массы цемента, что увеличивает их подвижность, а также период удобоукладываемости до полутора часов.

В практике широкое распространение получил метод термоса и электрообогрева. Метод термоса обеспечивает в зимних условиях частичное твердение цементных растворов и бетонов за счет их применения в теплом состоянии. Для этого материалы, которые входят в состав растворов и бетонов, предварительно подогревают. Некоторая часть тепла в последующем дополнительно выделяется цементом в процессе гидратации и твердения. Метод позволяет на первоначальной стадии процесса получить необходимую монтажную прочность конструкций и изделий (до 30...50% марочной прочности). Затем раствор или бетон постепенно охлаждается и замерзает. Процессы твердения замедляются и иногда приостанавливаются до потепления наружного воздуха, после чего восстанавливаются и раствор или бетон достигает полной марочной прочности.

studfiles.net

Прочность бетона: определяющие характеристики материала, факторы, влияющие на его свойства

Средняя прочность бетона – это его важнейшая характеристика. Успешней всего он может сопротивляться сжатию. Исходя из этого, большинство конструкций проектируют так, чтобы воспринимать сжимающие нагрузки. Лишь иногда при возведении бетонных сооружений принимается во внимание и их прочность при растяжении либо изгибе.

При оптимальных значениях прочности материал не разрушается.

Характеристики материала при разных типах нагрузок

Прочность при сжатии характеризует класс либо марку бетона. Определяются они после нормативного набора прочности материалом, который происходит через 28 дней.

Прочность на сжатие

Классы и марки растворов.

Исходя из временного периода нагруженности конструкции, данное качество смеси может вычисляться и в другом ее возрасте. Например, часто возникает нужда знать прочность бетона через 7 суток, 18, 60, 180 и т.д.

Обратите внимание! В связи с этим существует такое понятие, как распалубочная прочность бетона. Оно подразумевает такую его твердость, при которой можно изделия без повреждений вынимать из форм и безопасно транспортировать внутри завода на складирование.

Для экономии расхода цемента, величины предела прочности приготавливаемого материала не должны быть выше предела его прочности по марке/классу, больше чем на 15 процентов.

  1. Класс — это гарантированная в 95 случаях из 100 прочность смеси в Мпа. Он имеет значения от Вb-1 до Вb-80.
  2. Марка — это средняя прочность раствора, измеряемая в кгс/см² илиМпа× Тяжелые (общестроительные) бетоны имеют марки от Мb-50 до Мb-800. Прочность газобетона или другого легкого материала может быть до Мb-50.
  3. Меж классом материала и средней его прочностью (при коэффициенте вариаций прочности n=0.135, а также коэффициенте гарантированной обеспеченности t=0.95) есть зависимости: В=R∙778 и R=В:0.778.
  4. Проектируя ответственные конструкции, специалисты, как правило, назначают класс смеси, во всех остальных случаях марку.

Свойства газобетона в зависимости от марки.

Прочность на растяжение

Данная характеристика материала учитывается при создании сооружений, в коих недопустимо трещинообразование: резервуаров для технических жидкостей и воды, гидротехнических конструкций и пр.

Прочность на растяжение при изгибании

При укладке дорожных покрытий и взлетных аэродромных полос проектировщики назначают марки либо классы раствора на растяжение при изгибании.

        Классификация раствора по прочности на растяжение при изгибании
                               Класс                                  Марка
                               Вbt-0.4                                  Рbt-5
                               Вbt-0.8                                  Рbt-10
                               Bbt-1.6                                  Рbt-15
                               Вbt-2                                  Рbt-20
                               Вbt-2.4                                  Рbt-25
                               Вbt-2.,8                                  Рbt-30
                               Вbt-3.2                                  Рbt-35
                               Вbt-3.6                                  Рbt-40
                               Вbt-4                                  Рbt-45
                               Bbt-4.4                                  Рbt-50
                               Вbt-4.8                                  Рbt-55
                               Вbt-5.2                                  Рbt-60
                               Вbt-5.6                                  Рbt-65
                               Вbt-6                                  Рbt-70
                               Вbt-6.4                                  Рbt-75
                               Вbt-6.8                                  Рbt-80
                               Вbt-7.2                                  Рbt-85
                               Вbt-7.6                                  Рbt-90
                               Вbt-8                                  Рbt-100

Факторы, которые влияют на свойства материала

  1. Инструкция предупреждает, что меж прочностью смеси и активностью вяжущего вещества есть линейная зависимость: R=f∙(R∙Ц). Растворы с большей прочностью готовятся на цементе с повышенной активностью.
  2. С увеличением доли цемента прочность материала возрастет до определенных пор. Далее она увеличивается не намного, а прочие качества бетона ухудшаются. Например, повышаются ползучесть и осадка. Исходя из этого, нежелательно, чтобы в 1 кубесмеси было больше 600 кг вяжущего вещества.
  3. Показатели прочности материала очень сильно зависимы от водоцементного отношения смеси. Чем меньше В/Ц, тем данный показатель выше, и наоборот. Это обстоятельство определено физико-химической составляющей создания структуры материала.

Обратите внимание! При отвердении обычного бетона с вяжущим веществом вступает в реакцию 15/25 процентов воды. Чтобы замешать удобоукладываемый раствор, нужно 40/70% жидкости ( т.е. В/Ц составляет 0.4/0.7). При этом избыток воды создает в материале много пор, понижающих его прочность.

Вид и фракционность наполнителей напрямую влияют на свойства смеси.

  1. Неграмотно подобранная фракционность крупных наполнителей, использование их мелких зерен, присутствие глин, пыли, органических примесей – все это понижает прочность материала, замешанного своими руками.
  2. Прочность материала, приготовленного в агрегатах принудительного типа смешивания (турбо- и вибросмесителях), выше, чем аналогов, замешанных в гравитационных типах устройств, примерно на 20/30 процентов.
  3. Уплотнение смеси при помощи специальной техники увеличивает ее прочность. Увеличивая плотность бетона на 1% можно добиться повышения его прочности на 3/5 процентов.
  4. При оптимальном режиме температур прочность материала возрастет продолжительное время. Данный процесс описывает логарифмическая зависимость: Rn=R28∙ lgn: lg28. Тут Rn и R28 указывают предельные значения прочности смеси через n и 28 дней (в Мпа), а lgn и lg28 – это логарифмы (десятичные) возраста материала.

Обратите внимание! Данная формула является усредненной. С ее помощью достигаются приемлемые результаты для смесей на средне-алюминатных видах цемента, которые отвердевают при температурах в 15/20° в возрасте 3/300 дней. Реально же прочность материала на разных видах цемента растет по-разному.

  1. Временной рост прочности раствора зависим от вещественных и минеральных составляющих связующего вещества. По мере интенсивности отвердения цементы делят на 4 типа.
Тип вяжущего Вещественный и минеральный состав портландцемента К=(Rt∙90):Rt28 К=(Rt∙180):Rt28
1 алюминатный (С3А=12 процентов) 1/0.5 1/1.1
2 алитовый (С3S менее 50 процентов, С3А около 8 процентов) 1.05/1.2 1.1/1.3
3 портландцемент сложного состава (пуццолановый аналог, содержащий в клинкере С3А 14% и шлако-портландцемент. содержащий шлак 30/40%) 1.2/1.5 1.3/1.8
4 белитовый портландцемент и шлако-портландцемент, содержащий шлак больше 50 процентов 1.6/1.7 1.55

На сроки отвердения раствора сильно влияют температура среды и ее влажность. Оптимальной считается температура в 15/20 градусов и относительная влажность воздуха 90%.

При отрицательных значениях температуры отвердение обычной смеси почти прекращается. Понизить порог замерзания воды можно, введя в раствор противоморозные присадки.

Зимой важен критический порог прочности смеси.

С зимними работами связано такое понятие, как критическая прочность бетона. Оно означает минимальное значение данной величины, необходимое для безопасного замораживания смеси и ее последующего размораживания без разрушения структуры материала.

Таблица ниже показывает минимальный уровень прочности материала до его заморозки.

Марка смеси Прочность раствора при замерзании, не меньше
 проценты от R28 кгс на см2
М-100М-150

М-200

М-300

М-400

М-500

5050

40

40

30

30

5075

80

120

120

150

Контролирование свойств и испытания продукции

Чтобы определить описываемую характеристику производимого материала, специалисты в заводских лабораториях используют измеритель прочности бетона. Данные приспособления работают по разным принципам, которые делятся на неразрушающие и разрушающие.

Известны такие способы испытаний.

Проверка куба ультразвуковым бетоноскопом.

  1. Неразрушающие косвенные методы, использующие способ ударного импульса, а также импульсный ультразвуковой аналог.
  2. Не разрушающие прямые способы лишь частично ломают материал образцов. Это может быть принцип отрывания со скалыванием либо методика скола угла. При этом применяются силоизмерители.
  3. Разрушающие способы делятся на проверку бетонных кубиков (по ГоСТу №10180) и разрушение кернов, изъятых из конструкций (по ГоСТу №28570). При этом используются различные гидравлические прессы.

Форма образцов

В ходе испытаний материала специалисты выделяют такие категории, исходя из формы образцов.

  1. Кубиковая прочность бетона – это сопротивление (временное) сжиманию бетонных кубиков, имеющих габариты 20×20×20 см.
  2. Прочность призменная – это предел стойкости к сжиманию призм из бетона, обладающих габаритами 15×15×60 см либо 20×20×

На фото — определение кубиковой прочности.

Обратите внимание! По СНиП №52/01/2003 класс прочности раствора при сжатии равен величине его прочности кубиковой с обеспеченностью в 95%. Иными словами, нормативные документы определяют данный параметр, как основное механическое свойство бетона.

Величина призменная лучше показывает сопротивление материала сжиманию (балки, колонны и пр. по форме более похожи на призму, нежели куб). Однако призменное испытание – процесс дорогой и трудоемкий. Цена же испытания кубов меньше, а сам процесс проще.

Прочные смеси новейшего поколения

Материал с улучшенными качествами дает возможность сооружать мега-здания.

Обычно, в качестве прочного бетона используется его марка М500, но, спрос существует и на аналоги, вплоть до М-1000. Более того, современные строительные технологии испытывают острую нужду в еще более высокомарочных материалах.

Вследствие этого, специалистами был разработан сверхпрочный бетон нового поколения марки М-1500. Для его замешивания требуется в 1.5/2 раза меньше вяжущего вещества, чем по традиционной технологии.

При этом характеристики материалов будут равны. Такой высокопрочный бетон можно производить на обычном заводе.

Вывод

Долговечность материала напрямую зависит от его характеристик.

Призменная прочность бетона или кубиковая являются главной его характеристикой. Они определяют долговечность возводимого сооружения и успешность его сопротивления различным нагрузкам.

Посмотрите видео в этой статье, в нем содержится много полезной информации.

загрузка...

masterabetona.ru


Смотрите также