Прочностные характеристики бетона.

Прочность твердого тела – способность сопротивляться внешним воздействиям не разрушаясь. Прочность на сжатие явл важнейшим классификационным показателем, характеризующим технические с-ва б-на.

В СНБ она обозначается fс и определяется как максимальное сжимающее напряжение в б-не при одноосном напряженном состоянии.

fcm-среднее значение прочности получаемое при испытании образцов.

F^G _C,CUBE –гарантированная прочность б-на – на осевое сжатие с учетом статической изменяемости, установленное на кубах 150*150*150мм, гарантируемое предприятием изготовителем.

fck-нормативное сопротивление б-на сжатию - контролируемая прочностная х-ка б-на, определяемая с учетом статической изменчивости, нормативная обеспеченность которой -0,95.

fcd-расчетная прочность б-на-величина получаемая в результате деления fck на g_С (коэф безопасности=1,5(Б)

С –класс б-на по прочности на сжатие. Синтетическая мера качества б-на, соответствующая его гарантированной прочности.

С12/15 15 - гарантированная прочность изготовителем 12 – нормативная прочность б-на.

При контроле конкретных значений классов по прочности б-на появляется проблема выбора геометрии стандартного образца. В большинстве случаев испытаниям подвергают образцы цилиндрической и призматической формы. Исследованиями доказано, что образцы цилиндрической формы (d=150 и h=300мм) достаточно хорошо приближаются к прочности традиционных бетонов в сжатой зоне кон-ции и дают достаточно объективную оценку прочности б-на в условиях одноосного сжатия.

Однако при составлении СНБ учитывалось обстоятельство, что испытания кубов основной способ контроля б-на, поэтому в обозначении класса б-на прочность полученная в результате испытания кубов – знаменатель, числитель – нормативная прочность (испытания цилиндрических образцов).

Существует переходной коэф-т от гарантированной прочности к нормативной (Кр)-коэф-т призменной или цилиндрической прочности. (Кр=0,3-1,0 Кр=0,8 - разброс).

Поэтому нормативная прочность

fck=0,8* F^G _C,CUBE

Среднее значение прочности определяют с учетом гарантированной обеспеченности по ф-ле

fcm= fck+t*S fck= fck_0,05= fcm -t*S

где t- принятая обеспеченность при техническом измеринии 95% (t=1,64)

S- среднеквадратическое отклонение S≤5МПА

Для статической оценки показателей качества б-на используется з-н распределения случайных величин.

На кровай нормального распределения изменчивости прочности ось ординат с буквой n соответствует кол-ву испытаний, а ось абсцис fc – прочности образцов полученной в результате испытания.

Площадь заключенная под кривой нормального распределения есть область доверительной вероятности. Вершина этой кривой спроецированая на ось fc соответрствует средней прочности б-на (марка), а класс б-на находится в точке fck (в 5% квантили), ограничивающую площадь слева 5%.

При проектировании БК, ЖБК норм ы устанавливают следующие классы конструкционных б-нов по прочности на сжатие: С8/10, 12/15,16/20,20/25,25/30,30/37,35/45,40/50,45/55,50/60,55/67,60/75,70/85,90/105;

Легкие б-ны: LС12/15…LC45/50.

Бетонные кон-ции С8/10, ЖБК С12/15, преднапр С25/30.

Помимо прочностных х-к б-на на сжатие сущ нормативные и средние значения сопротивления и прочности б-на на растяжение.

Т.к определение прочности б-на трудоемкий процесс в расчетах допускается определение прочности на растяжение в зависимости от прочности на сжатие.

fctm =a_r*fcm^2/3

a_r=0.3

fcmk =0.7*fctm

нормативные документы допускают контроль прочности б-на на осевое растяжение косвенными методами, через прочность б-на на растяжение при изгибе f_ct,fl и прочность б-на при скалывании f_ct,sp

f_ct,ах=0,5* f_ct,fl

f_ct,ах=0,9* f_ct,sp

f_ct,ах- прочность б-на на осевое растежение

f_ct,fl=Pn*l/b*h²

f_ctsp=2Pn/П*а²

помимо перечисленых х-к прочности б-на и видов б-на сущ ряд прочностей, которые определяют при расчетах кон-ций в зависимости от воздействий и условий эксплуатации:

-прочность на смятие (местное сжатие)

-просность на срез, кручение

-прочность при длительном действии нагрузки, кратковременном нагружении, циклическом нагружении.

Прочность б-на при длительном разрушении разрушается значительно быстрее со временем, чем при кратковременной нагрузке, т.к появившиеся пластические деф-ции увеличиваются, суммируются со временем и приводят к показателям качества кон-ции не соответствующим нормальной эксплуатации.

Прочность б-на не остается величиной постоянной, а нарастает с течением времени, причем наиболее интенсивно процесс протекает в течение 28 суток, а затем замедляется, но не прекращается, при условиях положительной т-ры (-5⁰С и необходимой влажности).

Средняя прочность б-на на сжатие в возрасте t сутокдля изделий подвергнутых тепловой обработке:

fcm(t)-средняя прочность б-на на сжатие при t>28сут

fcm- -//- при t=28сут

fcmp-прочность после окончания тепловой обработки

t-возраст при t>28сут

tp-возраст после тепловой обработки

 

Объемные деформации б-на

Усадка и набухание

К ним относятся: усадка, которая рассматривается как объемное сокращение б-на в результате физ хим процессов проходящих при взаимодействии цемента с водой, изменением влажности цем камня и карбонизацией б-на, те это свойства микроструктуры твердеющего цем камня.

Усадка /на: химическую и физическую.

Химическая усадка связана с потерей воды при протекании процессов гидратации вяжущих. При схватывании и твердении цем вяжущего происходит изменение объема, тк молекулы входящие в состав новообразования располагаются плотнее, чем в свободном состоянии.

Дополнительные эффекты также возникают на стадии формирования структуры, связанные с действием поверхностного натяжения воды – аутогенная усадка.

Физ. усадка – потеря части свободной влаги б-на при ее испарении из открытых пор и капилляров в атмосферу.

Химическая и аутогенная составляющие усадки проявляются особенно интенсивно в первые часы твердения б-на. Эта усадка может также проявляться и при твердении б-на в воде. При хранении уже затвердевшего б-на во влажных или водных условиях будет происходить физ. набухание.

В соответствии с нормативными требованиями величину относительной деформации полной усадки б-на в произвольный момент времени t

e_СS(t,t₀)= e_СS,d(t,t₀)+ e_СS,a

физ.у. хим.у.

e_СS,d(t,t₀)- относительная деформация физ усадки бетона к моменту времени t обусловленная его высыханием.

e_СS,a – хим относительная деформация (и аутогенная), обусловленные процессом твердения вяжущего _.

e_СS(t,t₀)= e_СS,d(∞)*β_ds(t-ts)

e_СS,d(∞) – базовая отн. деф-ция физ усадки б-на

β_ds(t-ts) – коэф-т учитывающий скорость развития усадки в зависимости от рассматриваемого возраста б-на.

Хим усадка определяется

e_СS,a=e_СS,а(∞)*β_аs(t)

e_СS,a - базовая относительная хим усадка

β_аs(t) – коэф-т учитывающий скорость нарастания хим усадки в момент времени t.

Физ усадка, особенно значение ее предельных деформаций e_СS(t₀,∞), находится в зависимости от В/Ц, те от марки по удобоукладываемости. Эти деф-ции нормируются СНиП.

Если изменяется подвижность б-на, те удобоукладываемость имеет марку П1, марка по жесткости Ж1-Ж3 и особожесткие СЖ1-СЖ3 вводится коэфт предельных деформаций 0,7. Если смеси более подвижные П4,П5 – 1,2

0,7e_СS(t₀,∞) 1,2e_СS(t₀,∞)

 

Температурные деформации

температурные деф-ции х-ютсякоэфтом температурного расширения, (a_t =1-10^-51/⁰C) t=-20 +100 ⁰C

В эксплуатационных ситуациях a_t мало чем отличается от подобного коэфта для сталей a_t(S) =1,2*10^-5

Коэфт бетонов колеблется (0,75…1,45)*10^-5 1/⁰С

a_t для бетонов зависит от концентрации крупного заполнителя и его минералогического состава.

Для легких бетонов a_t(L) зависит от мин состава и колеблется в пределах (0,4-1,4)*10^-5