Материал: Лекция 13. Марки и классы бетонов

Лекция 13. Марки и классы бетонов. Факторы, влияющие на прочность бетона. Способы подбора состава бетона.

Марки бетона

Марка бетона по прочности на сжатие (RБ28) — округлённая прочность на сжатие (кгс/см2) образцов-кубов бетона размером 15х15х15 см в возрасте 28 суток хранившихся в стандартных условиях.

влажность не менее 95%, температура +20 оС.

Испытания … 3 образца, среднее из двух наибольших

обозначение: М100, … , М600

Марка бетона по прочности на осевое растяжение — сопротивление осевому растяжению,

кгс/см2 контрольных образцов.

Р10…Р40

Цифра — минимальный фактический предел прочности при осевом растяжении на 180-й день твердения

Марка бетона по морозостойкости — число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые выдерживают образцы в условиях стандартных испытаний.

F50…F500

Марка бетона по водонепроницаемости — одностороннее гидростатическое давление, при котором образцы бетона не пропускают воду в условиях стандартного испытания.

W2…W12

Марка бетона по средней плотности (только для лёгких и ячеистых бетонов), характеризуется округлённым значением средней плотности.

Класс бетона

Класс бетона — гарантированная прочность на сжатие с обеспеченностью 0,95.

в 28-и дневном возрасте на образцах 15х15х15 см при хранении образцов при влажности не менее 95% и температуре +20 оС с обеспеченностью не менее 95%.

обозначение В1, …, В60

т.е. Класс бетона является комплексной характеристикой, зависит от стабильности производственного технологического цикла, качества цемента, заполнителей.

В настоящее время класс прочности бетона определяется в соответствии с требованиями ГОСТ 18105-2018 (различается в зависимости от вида производства и количества возможных измерений прочности).

Теоретически класс прочности может быть определен по формуле:

B = R(1 −tν)

R — средняя прочность бетона, МПа;

которую следует обеспечить при производстве конструкций

t — коэффициент, характеризующий принятую при проектировании обеспеченность;

класса бетона

(для обеспеченности 0,95 t=1,64)

v — коэффициент вариации прочности бетона;

частных результатов

υ=0 → В = R

ν = RS

S — среднее квадратичное отклонение частных результатов от средней прочности.

∑n (Ri − R)2

R = 1 ∑n Ri n i=1

Ri — предел прочности отдельного образца; n — число испытанных образцов.

от коэффициента зависит требуемый класс бетона, а, следовательно, расход цемента и экономическая эффективность бетона.

Факторы, определяющие прочность бетона

1 Марка цемента RЦ 400, 500, 550, 600 (кгс/см2) Рационально выбрать марку цемента

RЦ/RБ > 1

Можно получить на марке 500 бетон 600, однако при перерасходе цемента.

2 Вид цемента

На ППЦ прочность меньше, чем на обыкновенном ПЦ

3 Водоцементное отношение

зависимость прочности бетона от водоцементного отношения отражается формулой Беляева Н.М.

RЦ28 — марка цемента.

А1 — коэффициент, зависящий от вида крупного заполнителя.

=3,5 — для щебня;

=4,0 — для гравия.

т.е. при замене щебня гравием прочность бетона понижается примерно на 10…15%, что объясняется меньшим сцеплением цементного раствора с заполнителем, имеющую окатанную поверхность

Зависимость прочности бетона от Ц/В в общем виде выражается довольно сложной кривой, которую для практических целей заменяют двумя прямыми.

Формула Боломея-Скрамтаева

RБ28 = А2 RЦ28 (Ц/В±b)

для В/Ц≥0,4 (Ц/В 1,4…2,5)

RБ28 = А2 RЦ28 (Ц/В-0,5)

для В/Ц<0,4 (Ц/В >2,5) (высокопрочных бетонов)

RБ28 = А2 RЦ28 (Ц/В+0,5)

А2 — коэффициент, зависящий от качества заполнителей;

4 Вид и качество заполнителей Прочность заполнителя д.б. в 2 и более раза больше марки бетона. 5 Условия хранения образцов 6 Размер образцов

Стандартным считается размер образца 15х15х15 см.

при использовании нестандартных образцов необходимо введение поправочного коэффициента

10х10х10 см — 0,95

20х20х20 см — 1,05

7 Скорость нагружения при опыте Скорость нагружения составляет 2..3 кг/см2. 8 Состояние поверхности образца 9 Возраст бетона 10 Другие факторы

(толщина плит пресса, технологические, добавки и т.д.)

Проектирование (подбор) состава бетона

Подобрать состав бетона, это значит на заданных материалах (цементе, песке, щебне и воде) обеспечить необходимые прочность бетона, подвижность и другие требования (морозостойкость, водонепроницаемость) при минимальном расходе цемента.

Экспериментальный метод подбора состава бетона

Наиболее точный, но и более трудоёмкий метод.

Дано:

1 RБ (или В; другие требования к бетону).

2ОК, см или Ж (жёсткость), с;

3ρоЦ, ρоП, ρоЩ;

4RЦ.

Найти:

1:х:у, В/Ц, расход материалов на 1 м3

1 Устанавливается зависимость ОК=f(В/Ц) для различных составов, заданных по объёму

1:no, no=a+в.

1.1 Принимается 4 состава с разными отношениями 1:no:

1:3, 1:4, 1:5, 1:6

1.2 Для каждого состава производится расчёт материалов на замес а) Определяется а, в

а+в=no a=вVЩо к

VЩо — пустотность щебня (объём пустот в крупном заполнителе);

к — коэффициент раздвижки зёрен крупного заполнителя.

к=1,2

б) Определяется Ц, П, Щ, В на замес (для каждого состава)

VЦ = β(1V+З no )

β=0,62 (для щебня)

VП = VЦ а

VЩ = VЦ в

Ц = VЦ ρоЦ; П = VП ρоП; Щ = VЩ ρоЩ.

1.3 Затворение бетонной смеси Для первого замеса берут такое количество воды, при котором можно ожидать малую осадку

конуса (1..2 см)

Приготовив бетонную смесь данного состава и определив осадку конуса, доливают некоторое количество воды, вновь перемешивают и определяют новую осадку конуса.

Так поступают несколько раз, доводя осадку конуса до требуемого значения.

По полученным данным (3..5 точек) строят графики зависимости ОК от В/Ц.

При работе с жёсткими бетонными смесями поступают аналогичным образом, но назначают для первого замеса значительно меньшее В/Ц.

2 Изготовление образцов Из полученной бетонной смеси приготавливают 3 образца-куба.

Уплотнение производят штыкованием в 2 слоя.

по спирали, от перефирии к центру

10х10х10 см — 12

15х15х15 см — 25

20х20х20 см — 50

излишек смеси срезают, заглаживают края

Так же уплотнение может производиться вибрированием.

Форму взвешивают, определяют среднюю плотность бетонной смеси.

ρбсв.см.ул. . = mV к

к

mк — масса куба; Vк — объём куба.

Образцы помещают во влажную камеру. 3. Испытание образцов

RБ = РFmax

МПа, кг с/см2.

Из трёх значений прочности образцов выбирают два наибольших, из которых вычисляют среднее арифметическое с точностью до 0,1 МПа.

По полученным данным строят графики.

4 Производят расчёт Ц, П, Щ, В для каждого состава по средней плотности свежеуложенной бетонной смеси.

ρБо.СМ = Ц + П + Щ + В

ρБо.СМ = Ц(1+ x + y + В/ Ц)

П=Ц х; Щ=Ц y; В=Ц В/Ц.

5 Выбирают по графику необходимое В/Ц и состав бетона.

6 Для выбранного состава бетона производится контрольный замес.

С целью проверки получения требуемых подвижности бетонной смеси и прочности бетона. При необходимости производится корректировка.

Расчётно-экспериментальные методы подбора состава бетона

1 Метод последовательных приближений (Метод Скрамтаева)

1 Определить В/Ц отношение для требуемой прочности (класса, марки) бетона по формуле

Скрамтаева (или по формуле Беляева).

RБ28 = А2 RЦ28 (Ц/В-0,5)

В/Ц≥0,4

2 Рассчитать количество материалов на замес Принимаем по СНиПу минимальный расход цемента для данной конструкции Ц — по СНиПу на замес: