Закон прочности бетона

. контакты 8 929 943 69 68 http://vk.com/club23595476 .

10.2.3. Твердение бетона. Закон прочности бетона

Прочность бетона возрастает в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой, нормально протекающих в теплых и влажных условиях. Марочная прочность бетона Rб достигается в возрасте 28 суток твердения в нормальных условиях (температура 20±2 оС, влажность воздуха ? 90 %).

Закон прочности бетона определяет зависимость прочности бетона от вида применяемых материалов, определяемых коэффициентом А, марки (активности) цемента Rц и пористости, определяемой водоцементным (В/Ц) или цементноводным отношением (Ц/В)

Rб = АRц(Ц/В – 0,5). (75)

Кривая зависимости прочности бетона от В/Ц

(рис. 77) характеризует физический смысл закона прочности бетона.

Левая ветвь кривой закона прочности бетона  принадлежит недоуплотненным бетонным смесям. Смесь имеет большую пустотность. При достижении оптимального В/Ц смесь имеет плотную упаковку, обеспечивающую оптимальную прочность бетону. При дальнейшем повышении В/Ц происходит разжижение смеси по закону прочности бетона  с повышением ее подвижности. «Лишняя» вода только частично связывается цементом, образуются водяные полости, приводящие к расслоению бетонной смеси и снижению прочности бетона.

Нарастание прочности бетона в нормальных условиях показано на рис. 78.

Приближенно можно считать, что закон прочности бетона гласит ;прочность бетона увеличивается прямо пропорционально логарифму времени твердения (закон роста прочности бетона во времени)

где Rn – прочность бетона через n суток твердения, МПа; R28 – прочность бетона в 28 суточном (марочном) возрасте твердения, МПа; n – количество суток (3…90).

Рис. Закон  нарастание прочности тяжелого бетона во времени при различных условиях твердения: 1 – нормального твердения; 2 – пропаренного при нормальном давлении; 3 – пропаренного в автоклавах Как видно из рис. 79, бетон при нормальных условиях твердения только через 7…14 суток набирает прочность, необходимую для распалубки изделия (распалубочная прочность).

Для снижения сроков набора бетоном распалубочной прочности применяют различные виды тепловой обработки, ускоряющие протекание физико-химических процессов между цементом и водой. На заводах сборного железобетона чаще всего применяют прогрев изделий в паровоздушной среде при атмосферном давлении с температурой 80…100 оС или выдерживание в среде насыщенного пара при 100 оС.

Применяются и другие способы ускорения твердения бетона в ранние сроки: электропрогрев бетона, электроразогрев бетонной смеси, обработка лучистой энергией и др.

Состав бетона определяется из задания на проектирование, включающее:

– назначение требований к бетону (вид, особенности и технология);

– выбор материалов и получение необходимых данных о свойствах;

– определение предварительного состава бетона;

– проверка состава бетона в пробных замесах;

– контроль над бетонированием;

– корректировка состава бетона.

На результат определения прочности бетона влияет много факторов, которые можно разделить на три группы: статистические, технологические и методические которые противоречат закону прочности бетона

К статистическим факторам относятся колебания активности цемента, нормальной густоты (НГ) и минерального состава. Качество бетона определяется его прочностью и однородностью, которая оценивается по коэффициенту вариации прочности. Для нормирования прочности необходимо использовать стандартную характеристику – класс бетона В (числовая характеристика прочности бетона, принимаемая с гарантированной обеспеченностью равной 0,95). Это значит, что установленная классом прочность бетона обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100.

Установлены следующие классы тяжелого бетона по прочности при сжатии (МПа): В3,5; В5; В7,5; B10; B12; B15; В20; B25; B30; В35; B40; В45; В50; В55; В60. Допускается также применение промежуточных классов В22,5 и B27,5. Например, класс бетона B20 следует понимать так: с вероятностью 0,95 при определении предела прочности при сжатии на любом произвольно взятом участке конструкции будет получен результат 20 МПа и более, и лишь в 5 % случаев можно ожидать значения менее 20 МПа.

Для конструкций, запроектированных без учета возможных колебаний прочности, показатели прочности бетона характеризуются маркой бетона (числовая характеристика прочности бетона, принимаемая по его среднему значению, т.е. без учета статистического коэффициента вариации).

Между классом В и маркой бетона R (М) существует определенная зависимость

В = R(1 – t.v), (77)

где R – средняя прочность бетона в партии, МПа; t – коэффициент, характеризующий принятую при проектировании обеспеченность класса бетона (при обеспеченности 0,95 t = 1,64); v – коэффициент вариации (изменчивости)

Чем неоднороднее бетон, тем выше коэффициент вариации. В среднем по строительству он равен 0,135 или 13,5 %.

К технологическим факторам относятся факторы, связанные с условиями приготовления контрольных образцов и бетонируемой конструкцией.

К методическим факторам относятся различные аспекты методики испытаний (конструкции и особенности пресса, размеры образцов, скорость нагружения, влажность бетона и др.).

Метод определения прочности бетона испытанием контрольных образцов страдает многими недостатками:

– различием условий формования и твердения бетона в образцах и конструкциях;

– невозможностью определить прочность бетона в ранее возведенных конструкциях;

– невозможностью достоверно оценить прочность бетона и охарактеризовать дефектность его в различных частях конструкции;

– затрудненностью проведения оперативного контроля качества бетона;

– невозможностью проведения сплошного контроля качества бетона.

Для уменьшения влияния этих факторов на точность определения прочности бетона применяются неразрушающие методы контроля, основной особенностью которых является оценка качества бетона по косвенной характеристике при наличии соответствующей градуировочной зависимости между изучаемым свойством бетона и косвенной характеристикой. Такими косвенными характеристиками являются: скорость распространения ультразвука в бетоне; величина отскока бойка прибора от поверхности бетона; размер отпечатка на поверхности бетона; усилие местного скола бетона на ребре конструкции и ряд других.

После набора марочной прочности в бетоне контролируются и другие характеристики, к которым следует отнести водонепроницаемость, морозостойкость, усадку, набухание и ряд других.

Водонепроницаемость, характеризуемая максимальным давлением воды, при котором через образец не фильтруется вода. Марки по водонепроницаемости W2, W4…W12.

По морозостойкости тяжелые бетоны классифицируются на следующие марки: F50, 75, 100, 150, 200, 300, …,1000.

Усадка и набухание бетона – объемные изменения бетона в процессе твердения и эксплуатации (0,13…0,35 мм/м). Их можно предотвратить или снизить, создав жесткий каркас из заполнителя, применяя армирование или создав надлежащие условия твердения.

http://vk.com/club23595476
. контакты http://vk.com/club23595476 .