Beton-House com
Сайт о бетоне: строительство, характеристики, проектирование. Соединяем опыт профессионалов и частных мастеров в одном месте
Структура тяжелого бетона испытуемого образца
Расчетное сопротивление бетона сжатию – одна из ключевых характеристик, которые необходимо учитывать при проектировании какой-либо конструкции из данного материала, и в начале любого строительства. При этом, нужно обращать на нее внимание не только профессионалам, но и обычным мастерам-подсобникам, решившимся на возведение дома своими руками.
- От чего зависит прочностной показатель бетона
Проектная прочность
Проектная прочность (марка) –нормируемая прочность бетона в возрасте 28 суток или в другие сроки, допускающая передачу на изделие полной проектной нагрузки. Если в проектной документации, ГОСТ или ТУ на изделие не указан срок достижения бетоном проектной марки, то таким сроком следует считать 28 суток со дня изготовления.
Усредненные значения коэффициентов прироста прочности бетонов на цементах различных видов, твердеющих на открытом воздухе при положительных температурах в возрасте 90 и 180 суток, приведены в табл. 5.
Понятия прочности и класса
Прочность по марке использовалась до введения евростандартов, и ею обозначалась средняя устойчивость на сжатие. Новые СНиП регламентируют классы прочности при сжатии-растяжении.
Нарастание прочности
[ads-pc-1] [ads-mob-3]
Понятие «класс» означает сопротивление материала согласно СП сжатию бетонного куба по оси. Эталонные габариты куба – 15 х 15 см. Из-за неравномерности распределения параметров прочности по всему материалу использование среднеарифметических показателей прочности не рекомендовано, так как на локальном участке объективная прочность может быть меньше.
Основная характеристика длительности эксплуатации бетонного объекта – это его класс. При определении класса принимается во внимание и осевое сжатие, и осевое растяжение, значения которых определяются с запасом прочности через удельное сопротивление элементов.
Предельно допустимые напряжения
Формула определения сопротивления нагрузкам сжатия: R = Rn /g;
Где g – коэффициент прочности материала, принимаемый как 1,0. Чем однороднее бетон, тем коэффициент g ближе к единице.
Дополнительные параметры для расчетов:
- Электрическое удельное сопротивление раствора;
- Влагостойкость – ее параметры необходимы, чтобы знать максимальное давление жидкой среды, которое может выдержать бетон;
- Воздухопроницаемость связана с прочностью, и имеет постоянное значение в диапазоне 3-130 c/см3.
- Морозостойкость обозначается символом «F» и числами от 50 до 1000, означающими количество циклов заморозки-разморозки;
- Теплопроводность влияет на плотность материала. Чем больше воздуха в бетоне, тем меньше плотность и теплопроводность;
Визуальное выявление трещин в образцах
[ads-pc-1] [ads-mob-3]
Продольные трещины в испытываемых призменных образцах появляются под действием поперечных нагрузок. Прочность образца увеличивается при стягивании бетона хомутами, но разрушение произойдет в любом случае, и трещины появятся позже. Такое отодвигание разрушения во времени называется эффектом обоймы. Хомут, сжимающий элемент, можно заменить укладкой в раствор поперечной стержневой арматуры, металлической сетки или спирали из стали.
- Марка обозначается символом «M», и означает среднюю кубиковую прочность Rв, которая выражается в кг/см2. Следующие за латинской буквой числа – это прочность;
- Класс – символ «B», обозначающий кубиковую прочность (Мпа) с вероятностью 0,95. Неоднородность прочности материала колеблется в пределах Rmin-Rmax.
Передаточная прочность
Передаточная прочность – нормируемая прочность бетона предварительно напряженных изделий к моменту передачи на него предварительного натяжения арматуры.
Величину передаточной прочности бетона регламентирует проект, ГОСТ или ТУ на данный вид изделий.
Передаточная прочность бетона назначается не ниже 70 % проектной марки, принимаемой, как правило, для предварительно напряженных изделий, в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры; при этом фактическая величина передаточной прочности с учетом требований статистического контроля на производстве должна составлять не менее 14 МПа, а при стержневой арматуре класса Αт-VI, арматурных канатах и проволочной арматуре без промежуточных головок – не менее 20 МПа.
| Свойства бетона | Обозначения | Единица Измерения | Формула перевода (соотношение) |
| Призменная прочность | RПр | МПа | |
| Прочность на осевое растяжение | RР | МПа | |
| Прочность на растяжение при изгибе | RР. и | МПа | |
| Начальный модуль упругости | ЕБ | МПа | |
| Модуль сдвига | G6 | МПа | |
| Прочность сцепления с арматурой Предел усталости | RСц | МПа МПа | |
| Прочность при срезе (скалывании) | RCp | МПа | |
| Прочность при смятии | RCm | МПа | I |
| Коэффициент линейного расширения при нагреве от 0 до 100°С | α | Град-1 | |
| Усадка бетона (предельная сжимаемость) | Мм/м | 0,2 – 0,4 | |
| То же, армированного | Мм/м | 0,15 | |
| Характеристика ползучести | φ+ | — | |
| Предельная растяжимость | Мм/м | 0,1—2 | |
| Коэффициент теплопроводности | λ | Вт / (м. к) | λ ≈ 1,4 |
| Истираемость | И | Г/см2 | И = 0,01 – 0,1 |
Основные характеристики и физические свойства тяжелого бетона приведены в табл. 4.
Определения
Прочность – основное качество, которое точно описывает его несущую способность. Определяется она пределом на сжатие – это наивысший предел нагрузки, при котором наступают разрушения образца. И это основной показатель, который и учитывают при его использовании.
Расчетное сопротивление – это показатель стойкости материала нагружающим воздействиям. Используется он при проектировочных расчетах, и неотъемлемо связан с нормативными показателями сопротивления сжатию.
До 2000−х годов ориентировались только на марки материала, которые и принимали как расчетный показатель, но по новым техническим документам, каждой марке присвоен новый критерий соответствия образца сжимающим нагрузкам.
Он выявлен в лабораторных условиях, узаконен специалистами и отражен в СП 52−101−2003. Согласно этому техническому документу, нормативное сопротивление материала осевому сжатию – это и есть класс на сжатие, заданный с 95%-ой обеспеченностью. Условие означает, что оно выполняется в 95% тестируемых случаев, и только в 5% может отклоняться от установленных показателей.
Но даже такой процент доказывает, что пользоваться при проектировании средними расчетными показателями неоправданно рискованно. А при выборе наименьшего значения, увеличится сечение конструкции или изделия, что в свою очередь отразится на перерасходе денежных и энергоресурсов.
Согласно СП 52−101−2003, нормативные значения сопротивления представлены на фото ниже.
Нормативные и расчетные значения сопротивления
Есть еще такое определение, как предел прочности на растяжение. По своей природе, данный материал в разы хуже выдерживает растягивающие нагрузки. Поэтому его и армируют в ЖБИ, стяжках пола большой толщины, фундаментах и прочее.
При расчетах используют в приоритете показатель при сжатии. В принципе, любое изделие или конструкция, испытывают большие нагрузки именно от сжимающих статических или динамических воздействий. Но сопротивление к изгибающим воздействиям учитывают при проектировании. В таких случаях, просто пользуются таблицей соответствия классов.
Таблица 6.7 из СП 63.13330.2012″СНиП 52-01-2003, в которой указаны марки сопротивление к сжатию, растяжению.
| Вид | Бетон | Нормативные сопротивления МПа, и расчетные сопротивления для предельных состояний второй группы и МПа, при классе материалапо прочности на сжатие | |||||||||||||||||||||
| В1,5 | В2 | В2,5 | В3,5 | В5 | В7,5 | В10 | В12,5 | В15 | В20 | В25 | В30 | В35 | В40 | В45 | В50 | В55 | В60 | В70 | В80 | В90 | В100 | ||
| Сжатие осевое растяжение | Тяжелый, мелкозернистый и напрягающий | — | — | — | 2,7 | 3,5 | 5,5 | 7,5 | 9,5 | 11 | 15 | 18,5 | 22 | 25,5 | 29 | 32 | 36 | 39,5 | 43 | 50 | 57 | 64 | 71 |
| Легкий | — | — | 1,9 | 2,7 | 3,5 | 5,5 | 7,5 | 9,5 | 11 | 15 | 18,5 | 22 | 25,5 | 29 | — | — | — | — | — | — | — | — | |
| Ячеистый | 1,4 | 1,9 | 2,4 | 3,3 | 4,6 | 6,9 | 9,0 | 10,5 | 11,5 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | |
| Растяжение осевое | Тяжелый, мелкозернистый и напрягающий | — | — | — | 0,39 | 0,55 | 0,70 | 0,85 | 1,00 | 1,10 | 1,35 | 1,55 | 1,75 | 1,95 | 2,10 | 2,25 | 2,45 | 2,60 | 2,75 | 3,00 | 3,30 | 3,60 | 3,80 |
| Легкий | — | — | 0,29 | 0,39 | 0,55 | 0,70 | 0,85 | 1,00 | 1,10 | 1,35 | 1,55 | 1,75 | 1,95 | 2,10 | — | — | — | — | — | — | — | — | |
| Ячеистый | 0,22 | 0,26 | 0,31 | 0,41 | 0,55 | 0,63 | 0,89 | 1,00 | 1,05 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | ||
От прочности в срезе при скалывании, зависит устойчивость к сжатию от корреляционных показателей.
Примечание. Сопротивление сжатию В25 наиболее часто встречающийся показатель при проектировании материала.
Арматура для тяжелых бетонов
| Вид и класс напрягаемой арматуры | Проектная марка бетона не ниже |
| Проволочная арматура классов: | |
| B H с анкерами | 250 |
| Bp-II без анкеров при диаметре проволоки: до 5 мм включительно | 250 |
| 6 мм и более К-7 (ГОСТ 13840—68 *) | 400 |
| К-19 (ТУ 14—4—22—71 *) | 350 |
| От 10 до 18 мм (включительно) классов: | |
| A-IV и Αт-IV | 200 |
| A-V и Αт-V | 250 |
| Αт-VI | 350 |
| 20 мм и более классов: | |
| A-IV и Αт-IV | 250 |
| A-V и Αт-V | 350 |
| Αт-VI | 400 |
Таблица 5
| Вид и минералогический состав цемента | Значение коэффициента К, сут | |
| 90 | 180 | |
| Алюминатный портландцемент (C3 A ≥ 12 %) | 1,05 | 1.1 |
| Алитовый портландцемент (C3 S ≥ 50 %; C3 A ≤ 8 %) | 1,05 | 1,1 |
| Пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент с содержанием шлака до 40· % | 1,05 | 1,25 |
| Белитовый портландцемент и шлакопортландцемент с содержанием шлака более 50 % | 1,1 | 1,3 |
Примечание. Значения К могут определяться по формуле K = lgn / lg28 при п > 3, где
П – возраст бетона в сутках. Полученными данными можно пользоваться для ориентировочных расчетов состава бетона. При этом прочность бетона в возрасте п суток (RN) определяется по формуле RN = R28 • K.
Если проектная марка бетона принята выше указанного минимального значения, то передаточная прочность должна составлять не менее 50 % принятой проектной марки.
Что такое расчетное сопротивление
Этот параметр можно узнать и рассчитать методом простого деления указанных в ГОСТ 12730.0-78 сопротивлений на надежность, которая отражается в виде определенного коэффициента. При вычислениях сопротивления бетона этот коэффициент зависит от типа стройматериала.
График прочности на растяжение по осям
[ads-pc-1] [ads-mob-2]
Значения расчетных сопротивлений материалов обозначаются, как Rb и Rbt, их показатели можно менять в сторону уменьшения или увеличения методом умножения на коэффициент состояния эксплуатации бетона γbi, который отражает пропорциональность значений от времени прикладывания нагрузки; цикличность нагружений; параметры, свойства и временной отрезок эксплуатации сооружения; метод изготовления; сечение, площадь, и т.д. Узнать конкретное расчётное сопротивление бетона сжатию таблица значений которых отражает математические вычисления, а не физические данные, можно для востребованных промышленностью классов:
| Сопротивление, тип | Тип | Расчетные показатели для максимально нагруженных состояний 1-й группы Rb и Rbt, МПа, для разных классов прочности | ||||||
| B 10 | B 12,5 | B 15 | B 20 | B 25 | B 30 | B 35 | ||
| Сжатие по оси, Rb | Мелкофракционный тяжелый бетон | 6,0 | 7,50 | 8,5 | 11,5 | 14,50 | 17,0 | 19,50 |
| Растяжение по оси, RM | Тяжелый бетон | 0,57 | 0,66 | 0,75 | 0,90 | 1,050 | 1,20 | 1,30 |
Как рассчитывается прочность? Существуют определенные значения прочности, заниженные для обеспечения надежности. Эти установленные параметры и есть расчетные показатели, зависящие от фактических результатов испытаний.
Отпускная прочность
Отпускная прочность – нормативная прочность бетона, при которой изделие разрешается отгружать с завода потребителю.
Величина отпускной прочности бетона изделий регламентируется ГОСТ на данный вид изделий, а при отсутствии ГОСТ или если величина отпускной прочности не регламентирована ГОСТ, ее устанавливает предприятие-изготовитель по согласованию с потребителем и проектной организацией.
Величину отпускной прочности определяют с учетом условий транспортирования, монтажа и срока передачи нагрузки на изделия, а также с учетом технологии их изготовления и возможности дальнейшего нарастания прочности бетона в изделиях в зависимости от климатических условий района строительства и времени года.
При этом величина отпускной прочности бетона в процентах от его проектной марки по прочности на сжатие должна быть не менее приведенной ниже марке, допускается только в тех случаях, если при транспортировании и монтаже изделия могут быть допущены нагрузки, близкие к расчетным; в холодный период года, если не могут быть созданы условия для роста прочности бетона до передачи на изделие проектной нагрузки.
| Бетон в изделиях | Отпускная прочность, проц. от проектной марки, не менее |
| Тяжелый бетон и бетон на пористых заполнителях | |
| M150 и выше | 50 |
| Тяжелый бетон М100 и ниже | 70 |
| Бетон на пористых заполнителях Ml00 и ниже | 80 |
| Бетон всех видов и марок, изготовляемых с автоклавной обработкой…. | 100 |
Методы контроля прочности
Методы определения прочности подразделяются на разрушающие и неразрушающие.
К разрушающим методам относятся испытания образцов изготовленных из БСГ и образцов, отобранных из конструкций при их статическом нагружении с постоянной скоростью нарастания нагрузки при помощи специальных прессов, с последующим вычислением напряжений при полученных минимальных усилиях, разрушающих образец. Т.е. разрушающие методы испытаний приводят к полному разрушению испытуемого объекта (кубика, керна и т.д.). Определение прочности бетона по контрольным образцам, изготовленным из бетонной смеси по ГОСТ 10180. Определение прочности бетона по образцам — кернам, отобранным из конструкций по ГОСТ 28570.
К неразрушающим методам относятся методы испытаний прочности бетона, в т.ч. механических, прямых и косвенных, проводимых на образцах и строительных конструкциях, которые не приводят к полному разрушению образца или к утрате испытуемой строительной конструкцией несущей способности и эксплуатационной пригодности.
К прямым неразрушающим методам испытания прочности относятся методы, предусматривающие стандартные схемы испытаний и допускающие применение известных градуировочных зависимостей без привязки и корректировки.
Прямыми неразрушающими методами испытания прочности бетона являются «отрыв со скалыванием» и «метод скалывания ребра» в границах стандартной схемы испытаний установленные ГОСТ 22690. Метод отрыва со скалыванием основан на связи прочности бетона со значением усилия местного разрушения бетона при вырыве из него анкерного устройства. Метод скалывания ребра основан на связи прочности бетона со значением усилия, необходимого для скалывания участка бетона на ребре конструкции.
К косвенным неразрушающим методам испытаний прочности бетона, не
являющихся прямыми методам, относятся испытания основанные на измерении величины косвенной характеристики, которая зависит от прочности бетона, а также от других свойств бетона, что приводит к необходимости установления градуировочной зависимости для конкретного типа бетона и его номинального состава.
Косвенными неразрушающими методами испытания прочности бетона являются механические методы установленные ГОСТ 22690, такие как метод упругого отскока, пластической деформации, ударного импульса, а также ультразвуковой метод, установленный ГОСТ 17624. Косвенные механические методы испытания прочности основаны на связи прочности бетона и определяемой при местном механическом воздействии косвенной характеристики прочности -изменение энергии удара, размер отпечатка, величина отскока. Ультразвуковой метод основан на связи прочности бетона и скорости или времени распространения ультразвука в нем.
