Основні передумови
Найважливішою характеристикою міцності бетону є опір стисненню (міцність на стиск) R c , Яке визначається при випробуванні зразків статичним навантаженням за методикою, встановленою ГОСТ 10180-90.
Для отримання достовірного і порівнюваного значення R c методика ГОСТ передбачає врахування основних факторів, що впливають на результати випробувань. До них відносяться склад бетону, форма і розміри зразків, якість укладання і ущільнення бетонної суміші, структура бетону, умови його твердіння, умови і порядок випробування зразків статичним навантаженням.
Важливою класифікацією для вивчення тріщини або тріщини є те, як вона запитується. Є три можливих режиму, як ви можете бачити. Це подання запитів; будь-яка інша є суперпозицією представлених тут. Згідно Ботте аналіз руйнує бетону при стисненні дозволяє зробити висновок, що від 0% до 30% або 40% від максимальної напруги одноосного випробування тріщини залишаються стабільними в області розділу. Після цього в ступці виникають нестабільність і локальні розриви, що призводять матеріал до майбутнього розриву через інтенсивне розкладання.
При виготовленні зразків складу бетону в них повинен строго відповідати встановленим (початкового, додаткового, номінальному, робітникові) складу. Для цього відбір проби бетонної суміші виконується з дотриманням правил, наведених в п. 9.1. Крім того, при формуванні зразків бетонна суміш повинна укладатися в форми без надлишку, тобто тільки в межах кількості, необхідного для заповнення обсягу форми.
При одноосьовому стисканні пошкодження має характеристики, зазначені на малюнку 4. Потім його еволюція відбувається в напрямку запиту, залишаючи область інтерфейсу поширюватися в матриці. Для високого рівня запиту очевидна панорама тріщин, паралельних напрямку завантаження. Таким чином, розрив відбувається ортогонально в напрямку прикладеного навантаження, як у випробуванні на розтяг в диаметральном стисненні. Існує велика ймовірність того, що немає граничного напруження, а деформація межі розтягування, яка визначає міцність бетону при статичному запиті.
Форма і розміри стандартних зразків для визначення міцності на стиск наводяться в табл. 10.2.
Таблиця 10.2
Стандартні зразки бетону для визначення
міцності на стиск
Фактичні розміри зразків не повинні відрізнятися від стандартних значень більш ніж на 1%. Вибір розмірів залежить від найбільшої крупності заповнювача (табл. 10.3).
Кінцевим розривом під дією одновісного стиску є розрив тяги зерен цементу або розрив адгезії в напрямку, перпендикулярному прикладеному навантаженню, або, знову ж таки, руйнування, викликане появою похилих площин зсуву. З цієї причини конусоподібні розриви і площині зсуву 45º пояснюються в циліндричних зразках для випробування бетону. На малюнку 5 показані приклади цієї форми розриву.
Бетони, представлені для попереднього завантаження, випробовувалися в різному віці, в тому числі через 28 днів, що є випробувальним віком і еталоном для більшості конструкційних конструкцій. Досліджено вплив мікротріщин на осьову міцність на стиск, міцність на розтягнення і мікротріщину різних видів бетонів. Для перевірки впливу їх різних складів і їх характеристик при завантаженні стиснення в перші роки лікування і гідратації використовувалися чотири різних типи цементів.
Таблиця 10.3
Вимоги до розмірів зразків бетону
За базовий зразок прийнятий куб з а= 150 мм. Результати випробувань зразків інших розмірів наводяться до міцності базового зразка з урахуванням масштабного фактора.
Формування зразків проводиться протягом 20 хв після відбору проби бетонної суміші. Перед цим внутрішні поверхні форм покриваються тонким шаром мастила, щоб полегшити їх розбирання при добуванні затверділих зразків.
Зразки залишалися у вологій камері до випробувального віку. Крім того, у віці 1, 3 і 7 днів зразки були покриті сірою для попереднього завантаження. Замініть зразки поверталися у вологу камеру, залишаючись там до 28 днів, для проведення випробувань.
Зразки зберігалися у вологій камері до часу попереднього завантаження і прогнозованих випробувань. Виконання випробування на розтягнення діаметрального стиску показано на малюнку 6. Після цього періоду зразки були зняті з форми, ідентифіковані і збережені у вологій камері з відносною вологістю вище 95% і температурою 23 ± 2 ° С до тих пір, поки випробування не зростуть.
Укладання і ущільнення бетонної суміші в формі виробляються з дотриманням вимог табл. 10.4.
Таблиця 10.4
Вимоги до укладання та ущільнення суміші
при формуванні зразків бетону
|
Показники легкоукладальності бетонної суміші |
Спосіб укладання і ущільнення бетонної суміші Швидкість застосування навантаження під час випробувань підтримувалася постійною для всіх відсотків навантажень. На малюнку 6 показано виконання попереднього завантаження в пресі. Замініть зразки поверталися в лікувальну середу до випробувального віку. При оцінці результатів міцності на стиск і міцності на розтяг при диаметральном стисненні була проведена статистична обробка для аналізу значущості змінних, що беруть участь у випробуваннях для різних типів цементу. Для виміряних параметрів відповіді були розроблені кілька моделей лінійної регресії. |
Критерії ступеня нормального ущільнення |
|
|
Вібрація на лабораторному вібромайданчику без пригруза У Таблиці 2 можна перевірити, що математичні моделі множинної лінійної регресії, скориговані з урахуванням поведінки опору стисненню в залежності від зазначених змінних, мають коефіцієнти визначення, все вище 95%. Це означає, що розроблені математичні моделі пояснюють понад 95% варіабельності результатів випробувань і тому є надійними. Всупереч очікуваному, опір збільшилася в міру збільшення відсотка попереднього завантаження. Процес мікротріщин з силою стиснення не може бути пояснений просто макроскопическими критеріями спостереження. Однак деякі спостереження можуть бути зроблені щодо цього поведінки. Вібрація з вантажем і використанням насадки на форму. Заповнення бетонної сумішшю до середини висоти насадки. Привантажувач із забезпеченням Без вібрації в один шар при У ранньому віці, не дивлячись на низький ступінь гідратації, деякі цементи вже мають досить сформовану внутрішню структуру з сполуками, здатними утворювати велику кількість еттрінгіта і, отже, гідратованих силікати кальцію. Крім того, відбувається утворення орієнтованих кристалів гідроксиду кальцію, розмір яких прямо пропорційний пористості бетону. Ці кристалічні продукти складаються з відносно великих кристалів і утворюють більш пористу структуру в області перехідної зони. Коли бетон попередньо завантажений, може статися уплотняющее дію структури, вигнання води, що міститься в порах капіляра, і руйнування кристалів гідроксиду кальцію, а також інших більш слабких кристалів. Таким чином, внутрішня структура матеріалу перебудовується, вивільняючи область, раніше зайняту гідроксидом кальцію, і заповнюючи порожнечі, утворені залишаються стійкими продуктами, можливо, з гідратацією безводних сполук. |
Припинення осідання бетонної суміші, вирівнювання її поверхні і поява на ній тонкого шару цементного тесту Припинення осідання пригруза. Час вібрації 30-60 с Не вимагається |
з
см
па
см і в два шари при 
см шляхом штикування стрижнем d= 16 мм з розрахунку одного натиску стержня на 10 см 2 поверхні зразкаПеред вібрацією форма з бетонною сумішшю жорстко закріплюється на віброплощадці.
Для обліку фактора неоднорідності структури бетону зразки виготовляються і випробовуються серіями, що включають не менше двох зразків. Кожен зразок маркується на тій межі, яка буде видна в процесі випробування на пресі.
Оскільки з решти стійких з'єднань недостатньо, порушуються тільки кристали гідроксиду кальцію. Проте, ефект корисний, оскільки заряд руйнує слабші кристали, перебудовуючи структуру і роблячи її більш компактною. Бурліон, Буржуа і Шао проводили експерименти по конкретним свідченням, обмежуючи зразок в одному напрямку, звільняючи інший напрямок і застосовуючи стискає силу на обмеженою стороні. Автори заявляють, що тиск, який чиниться на конкретний зразок, викликає утримання бетонної структури в напрямку прикладання навантаження і тим самим викликає збільшення міцності.
Відразу після виготовлення зразки, які підлягають твердненню в нормальних умовах, зберігаються в приміщенні з t= 202 0 С в формах, покритих вологою тканиною або іншим матеріалом, що виключає випаровування води.
Термін зберігання для зразків бетонів класу В7,5 і вище - 1 добу, бетонів класу В5 і нижче, а також бетонів з добавками-сповільнювачами твердіння - 2-3 доби. Потім вони витягуються з форм (распалублівать) і зберігаються в приміщенні з нормальними умовами ( t= 202 0 С, 
. Зразки всіх видів бетону, підданих тепловій обробці, распалублівать після її закінчення.
Це відбувається, на думку авторів, оскільки тиск утримання призводить до зменшення інтерстиціальних просторів складу суміші. Коли випробовувані зразки піддаються впливу вологого середовища, вода має тенденцію просочуватися междоузлиями, освіченими микротрещинами, гидратирующие хімічними сполуками, які ще не гидратируются, і, таким чином, забезпечує збільшення опору. Автори відзначили збільшення опору до 15%.
Значення міцності на стиск були отримані за допомогою рівнянь лінійної регресії, отриманих для кожного типу цементу. Цей факт, ймовірно, пов'язаний з еволюцією процесу гідратації, яка не спостерігався при високих початкових проникних цементах, в яких збільшення віку попереднього завантаження мало впливає на коефіцієнт опору стисненню.
Зразки, тверділи в умовах, що відрізняються від нормальних, повинні перед випробуваннями протягом 2-4 ч перебувати в приміщенні лабораторії 7.
Основна апаратура
Форми для виготовлення контрольних зразків, лабораторний вібромайданчик типу 435 А, прес ваги технічні, штангенциркуль, металеві лінійки.
проведення випробування
Кожен тип портландцементу має різну швидкість гідратації. Чим тонше цемент, тим швидше розвивається бетонна міцність. Порівнюючи бетонну матрицю раннього високоміцного цементу з цементом іншого звичайного цементу при низьких вікових змінах, перша матриця буде набагато менш пористої. Згодом пори загальної цементної матриці заповнюються продуктами гідратації, і кінцева пористість може бути такою ж, як і вихідний високоміцний бетон. Тому вплив типу цементу більш значимо для малих вікових груп.
Початковий високоміцний цемент має більш високий показник тонкощі, ніж інші типи, що пояснює поведінку більш високої стійкості в ранньому віці. Для аналізу міцності на розтягнення математична модель була розроблена за допомогою множинного регресійного аналізу з урахуванням всіх змінних. Як і в міцності на стиск, при оцінці міцності на розтяг при диаметральном стисканні для кожного типу цементу була розроблена математична модель.
Випробування починають з огляду і обміру зразків (рис. 10.1). При огляді вибирають і відзначають опорні грані 1 , До яких буде прикладена навантаження. Для зразків-кубів це пара протилежних, кращих за станом поверхні бічних граней, так як напрямок руйнує сили при випробуванні повинно бути перпендикулярно напрямку укладання бетонної суміші. Вимірювання лінійних розмірів виробляють з похибкою 1%. Кожен лінійний розмір a, b, h обчислюють як середнє арифметичне двох вимірювань по середин протилежних граней.
На малюнку 9 показаний ізольований ефект відсотка попереднього завантаження на міцність на розтягнення бетону. На відміну від міцності на стиск, збільшення міцності на розтяг не спостерігалося в міру збільшення відсотка навантаження, що може викликати можливе стан мікротріщини. Ефект розщеплення мікротріщин був очевидний для міцності на стиск, але для міцності на розтягнення є ознаки того, що відновлення мікротріщин відбувається не повністю. Цей процес буде залежати від кількості залишився безводного матеріалу, кількості освічених і відкритих мікротріщин.
Мал. 10.1. Послідовність випробування зразків-кубів на стиск:
а - огляд і обмір зразків; б - зважування і визначення середньої щільності; в- випробування на стиск; 1 - опорні грані; 2 - грань зразка, через яку укладалася бетонна суміш у форму; 3 - зразок; 4 - верхня опорна плита преса; 5 - то ж нижня
Крім того, коли бетон піддається навантаженню на стиск, напрямок і поширення мікротріщин мають тенденцію розподілятися перпендикулярно напрямку завантаження, що сильно погіршує міцність на розтягнення. Незважаючи на збільшення міцності на стиск, ймовірно, через залишкової міцності, попереднє навантаження не означає збільшення міцності на розтягнення.
Значення були визначені з рівнянь, отриманих в моделі лінійної регресії таблиці 3. Із застосуванням навантаження можливе руйнування кристалів гідроксиду кальцію не забезпечило поліпшення рівнів міцності на розтягнення бетону. Можливе часткове відновлення освічених мікротріщин недостатньо для підтримки рівнів міцності при розтягуванні на контрольних рівнях, оскільки, якщо утворюється значна кількість мікротріщин, необхідно, щоб все було відновлено для підтримки цієї властивості.
Перед випробуванням на стиск зразки зважують і обчислюють значення середньої щільності бетону в зразку.
На ретельно очищену від частинок бетону після попереднього випробування нижню опорну плиту 5 преса (випробувальної машини) по черзі встановлюють зразки, строго центруя по нанесеним на неї ризикам. Потужність преса вибирають так, щоб діапазон очікуваних значень руйнуючих навантажень знаходився в інтервалі 20-80% шкали силовимірювача. Навантаження зразків здійснюють безперервно з постійною швидкістю 6020 кПа / с. максимальне зусилля F max , Н, досягнуте в процесі випробування, приймають за величину руйнівного навантаження. Середню площа робочого перерізу зразка А, М 2, визначають як середнє арифметичне значення площ його протилежних граней, що стикаються з плитами преса.
Також аналізувалося взаємодію між відсотком попереднього завантаження і віком до завантаження. Графіки цієї взаємодії можна побачити на малюнку 11. З графіків фіг. 11 видно, що бетони, які були попередньо завантажені в більш високих віках, мали більш високі значення міцності на розтягнення. При 75% процентних навантаженнях втрати на міцність на розтягнення досягають приблизно 15% люди різного віку навантаження в порівнянні з еталонними значеннями.
У цій конфігурації можна перевірити вплив попереднього навантаження в тязі, і вона може якось пов'язати втрату міцності при розтягуванні з утворенням і поширенням мікротріщин в залежності від ранньої навантаження. Для Невілла можна було б уявити критерії розтріскування і розриву бетону, що заміняє кілька факторів, що діють спільно з допомогою одного параметра опору, такого як одноосьова розтягуються міцність. Це властивість реагує шляхом запуску процесу мікротріщин у внутрішній структурі бетону, особливо в перехідній зоні.
Опір бетону стиску (міцність на стиск) для кожного зразка обчислюють за формулою
Па, (10.4)
де 
- масштабний коефіцієнт переходу до міцності на стиск зразків базового розміру, значення якого визначається експериментально 8 або по табл. 10.5;
Мікроструктура попередньо заповненого бетону. Одним із способів перевірки процесу мікротріщин є аналіз зображень, отриманих за допомогою скануючого електронного мікроскопа. Цей метод дозволяє краще зрозуміти внутрішню структуру бетону, схильну до різних відсоткам навантаження. Таким чином, можна буде спостерігати розвиток і поширення мікротріщин, які могли утворитися при додатку навантаження.
На малюнку 12 показані різні точки зони інтерфейсу між агрегатом і пастою. Для полегшення візуалізації були ідентифіковані три точки перехідної зони, а ступінь деталізації регіону була збільшена в 110 разів. Також було виділено червоним кольором розмежування зони інтерфейсу між великим заповнювачем і цементним пастою.
- коефіцієнт, що враховує вологість бетону (табл. 10.6);
- коефіцієнт, що враховує відношення висоти циліндра до його діаметру (для зразків-кубів дорівнює одиниці, для зразків-циліндрів визначається по табл. 10.7).
Таблиця 10.5
Значення масштабного коефіцієнта
|
Розміри а(Для кубів) або d h (Для циліндрів), см | ||||||||||
|
коефіцієнт |
Примітки. 1. Для ніздрюватого бетону з 
кг / м 3 
незалежно від розмірів і форми зразка.
2. Для випиляних зразків-кубів і вирубаних циліндрів з пористого бетону з 
кг / м 3 при 
мм 
, при 
мм 
.
3. Застосування експериментальних масштабних коефіцієнтів, що відрізняються від одиниці в відповідну сторону більш, ніж це зазначено в табл. 10.5 не допускається.
Таблиця 10.6
Значення поправочного коефіцієнта на вологість бетону
Примітки. 1. Проміжне значення k w визначають шляхом лінійної інтерполяції.
2. Для бетонів інших видів, крім пористого, k w =1.
Таблиця 10.7
Значення поправочного коефіцієнта на геометричні
параметри зразків-циліндрів
|
ставлення h / d | ||||||
|
коефіцієнт |
Середню міцність бетону в серії 
визначають як середнє арифметичне значення міцності двох зразків (в серії з двох зразків), двох найбільших по міцності зразків (в серії з трьох зразків), чотирьох найбільших по міцності зразків (в серії з шести зразків). Отримане в результаті випробувань значення середньої міцності серії зразків заносять в Журнал контролю міцності бетону.
Для оцінки міцності бетону виробляють вибірку результатів її контролю для даної партії за аналізований період по Журналу контролю міцності і обчислюють середню міцність бетону в партії 
і коефіцієнт її варіації k v в цьому періоді. Потім визначають умовний клас бетону по міцності на стиск
МПа. (10.5)
Використовуючи отримане значення умовного класу, по табл. 10.1 встановлюють відповідний йому клас бетону, уніфіковане значення якого повинно бути найближчим меншим в порівнянні з умовним класом.
При необхідності за формулами (10.1) - (10.3) визначають інші характеристики міцності бетону.
На закінчення роблять висновок про відповідність міцності бетону вимогам до нього.
Одним з найбільш затребуваних штучних кам'яних матеріалів в сучасному як індивідуальному, так і професійному будівництві є бетон. Виходить він в результаті з'єднання таких інгредієнтів як вода, цемент і наповнювачів різного розміру, таких як гравійний, гранітний або вапняний щебінь. Цей будматеріал може бути класифікований по безлічі самих різних ознак, але найбільш часто його поділяють за міцністю. Що таке міцність бетону і про що вона свідчить, розглянемо більш докладно в цій статті.
Що розуміється під міцністю?
Міцність - це можливість будь-якого матеріалу протистояти зовнішнім і внутрішнім деструктивним процесам, таким, як, наприклад, нерівномірне промерзання або прогрівання. Міцність на стиск бетону є однією з найбільш значущих характеристик. Саме від неї залежить тривалість і надійність використання того чи іншого будови, а також його стійкість до різних негативних впливів навколишнього середовища. В результаті взаємодії, при стабільно позитивних температурах навколишнього середовища і високою, в межах 80%, вологості, таких матеріалів як вода і цемент, відбувається наростання міцності бетону.
Фактори, що впливають
На те, яким буде бетон по міцності, впливають, пряме або непряме безліч факторів:
- якість вихідних компонентів, що застосовуються при виготовленні;
- кількість цементу;
- умови, при яких проводиться заміс і затвердіння розчину;
- дотримання технології як на етапі виготовлення, так і в процесі застосування суміші.
Як визначити?
Сьогодні існує безліч методів, за допомогою яких можливо виконати визначення міцності бетону, перерахуємо деякі з них:
1. Акустик-емісійний.
2. Вібраційно-акустичний.
3. вибурювання кернів.
4. Інфрачервоний.
5. Стандартних зразків.
6. Електричного потенціалу.
7. неруйнівного контролю.
Методи неруйнівного контролю
Найбільш широке поширення в нашій країні отримали методи групи неруйнівного контролю, до яких відносяться:
- Ударного імпульсу. При проведенні дослідження фіксується енергія удару в момент зіткнення бойка об бетонну поверхню.
- Пластичної деформації. Він заснований на вимірюванні відбитків сталевої кульки після удару по бетонній поверхні. Основна перевага цього методу - простота і низька ціна на інструменти для його проведення.
- Пружного відскоку. В ході вимірювань встановлюють поверхневу твердість бетонної поверхні, для чого вимірюється, на яку величину відскакує спеціальний інструмент - «ударник», після взаємодії з тестованої поверхнею.
- Метод відриву зі сколюванням. В процесі проведення дослідження за цим методом, вимірюється зусилля, яке потрібно прикласти для того, щоб сколоти будь-якої ділянку, розташовану на ребрі конструкції з бетону. Ще одним варіантом цього методу є фіксація зусилля, необхідного для виривання з поверхні бетону встановленого анкерного пристрою.
За результатами, отриманими під час досліджень, проводять обчислення міцності досліджуваного виду бетону, як середньоарифметичного значення всіх отриманих результатів. Експеримент проводять протягом чотирьох тижнів затвердіння бетону при позитивних температурних показниках і необхідному рівні вологості.
Весь цей час підтримуються умови, при яких в досліджуваному зразку завжди залишалася волога. Середньоарифметичний показник, отриманий в кінцевому результаті, служить підставою для присвоєння класу міцності і марки бетону.
Сучасні марки, відповідно до діючих стандартів, можуть мати значення в діапазоні від 50 до 800 кг / сил на см. Згідно СНиП 2.03.01-84 «Бетонні і залізобетонні конструкції», присвоєний бетону клас, позначається латинською «В» і цифрами від 3 до 80, показує який тиск в МПа (мега паскалях), він може витримати.
Нижче наведена таблиця, в якій вказані як співвідносяться між собою марка і клас найбільш популярних і широко застосовуваних бетонів.
| статті |
