Бетон марки 400 характеристики: Бетон М400 В30: характеристики, состав, пропорции

Содержание

цена за куб с доставкой в Ростове-на-Дону

М-400(В30)

3850 ₽ за м3 (нал)

3950 ₽ за м3 (б/нал)

Главной характеристикой бетона можно считать прочность при нагрузках, которая наглядно показывает какой вес выдержит сооружение. Поэтому нужно внимание следует уделить именно марке бетона на прочность его сжатия. У М400, как видно из наименования, прочность 400 кг/ см2 (сила на кв.см). Прочность можно определить примерно через двадцать восемь дней после заливки при 20С. Если же температура будет ниже, то и времени нужно больше для набора прочности. Несущая способность повышается в течение последующих месяцев после заливки.

Основные технические характеристики бетона М400

Такие понятия как марка и класс для бетона разными словами объясняются одни и те же свойства, цифры маркировки указываются в МПа. Рассмотрим М400 и бетон 30 — составы этих бетонов идентичны и взаимозаменяемы. При заказе на изготовления не забывайте об этой детале, чтобы она не привела к ошибке с выбором прочности.

Основные характеристики М400:

  • подвижность — в зависимости от укладки: бетононасос П4, в ручную П3;
  • морозостойкость — от F50 до F150. Для внутренних сооружений качество не столь важна, а для наружных важна;
  • влагоустойчивость — обычно это W4/W6, для деталей сооружений подверженных контактам с водой, стоит подобрать более высокие показатели.

Бетон М400 состоит из следующих компонентов:

  • щебень как крупный наполнитель;
  • песок как мелкий наполнитель;
  • вяжущим веществом выступает цемент;
  • вода для изготовления смеси.

От всех этих составляющих зависит и качество смеси. При желании улучшить свойства М400, к составу можно присоединить добавки — модификаторы. К наиболее распространенным добавкам относятся:

  • замедлитель и ускоритель процесса застывания;
  • противоморозные позволяют использовать бетонную смесь при низких температурах;
  • пластификаторы используются для пластичности бетона, делают заливку более простой, предотвращая образования трещин.

Пропорции бетона М400 можно описать в следующей формуле — на одну часть цемента, 3,2 щебня и 1,6 части песка. Важно знать, что при чрезмерном добавлении заполнителей прочность снижается, это может привести к опасности для сооружения.

Данной марке бетона присуща высокая прочность и М400 используется в:

  • изготовления фундамента для больших и многоэтажных домов;
  • различных дорожных работах, при повышении прочности покрытия;
  • заливки перекрытий достаточно больших размеров.

М400 можно использовать и в других работах, но это в большинстве случаях не выгодно. В первую очередь из-за цены этой марки, в гражданском строительстве. Эту марку можно заменить на бетон с меньшей прочностью без вреда для конструкции.

Бетон М400 — основные характеристики

Бетон М400 относится к классу тяжелых материалов, используется чаще всего там, где нужно обеспечить повышенные характеристики прочности, надежности, стойкости к разным нагрузкам. Чаще всего такой бетон готовят в процессе проведения ремонтно-строительных работ промышленной сферы. Для частного строительства цемент слишком дорогой и затраты не оправдываются отсутствием необходимости в столь высоких параметрах.

Сферы применения

Бетон 400 в малоэтажном строительстве почти не применяется ввиду некоторых особенностей: тяжелый раствор быстро схватывается, отличается высокой ценой и повышенными техническими характеристиками (часто не актуальными). Во многих случаях намного проще и дешевле подобрать другие марки, использование которых будет целесообразно в соответствии с требуемыми свойствами смеси, условиями эксплуатации, планируемыми нагрузками.

По действующему ГОСТу марка бетона 400 используется в строительстве наиболее ответственных элементов и объектов, которые эксплуатируются под серьезными нагрузками, провоцирующими напряжение в конструкциях.

Где применяется бетон М400:

  • Несущие элементы важных конструкций
  • Монолитные железобетонные конструкции и здания
  • Разнообразные гидротехнические объекты, которые эксплуатируются в пресной, соленой, отработанной воде
  • Банковские хранилища
  • Эстакады, виадуки, железнодорожные мосты, разного типа путепроводы и т.д.
  • Производство бордюров, элементов пролетов лестниц
  • Монтаж коммуникационных коллекторов
  • Создание разнообразных объектов машиностроительной, горнодобывающей, часто энергетической отраслей

Бетон В30 (класс прочности) может понадобиться в процессе укладки плит для перекрытий, при монтаже систем канализации, настиле верхних слоев покрытий дорог, где на плиты оказываются серьезные нагрузки.

Бетон B30 актуален также при создании объектов, которые испытывают сильное воздействие негативных факторов из-за расположенных рядом метрополитена, железнодорожных дорог, автомобильных магистралей и т.д.

Марка и класс бетона

Класс и уровень прочности на сжатие – основные свойства бетонов любых марок, на которые обращают внимание при выборе цемента для проведения тех или иных работ. Показатель класса демонстрирует прочность на сжатие и маркируется буквой В с цифрами в диапазоне 3-40.

В рассматриваемом случае класс бетона В30 говорит о том, что стандартный кубик застывшего и набравшего прочность бетона размером 15х15х15 сантиметров в 95% случаев способен выдержать давление, равное 30 МПа.

Второй важной характеристикой прочности является марка бетона (М400 в данном случае). Марка обозначается буквой М и цифрами в диапазоне 50-1000. Цифры дают информацию о том, какую максимальную нагрузку может выдержать бетонный монолит. Так, бетон марки 400 может выдержать на 1 квадратный сантиметр нагрузку не более 400 килограммов.

Состав и пропорции

Состав бетона М400 стандартный и мало чем отличается от привычного набора компонентов, но вот их соотношения для каждой марки разные.

Для приготовления бетонного раствора М 400 понадобятся:

  • Кварцевый песок (речной) – желательно качественно очищенный от органики, разнообразных примесей (особенно глины)
  • Портландцемент марки М400-М500, который завод-производитель поставил самое большее за 3 месяца до планируемых работ (чтобы в цементе не было затвердевших плотных элементов, что негативно скажется на прочности и плотности монолита)
  • Очищенная вода
  • Щебень без пыли и примесей, прочности больше М1200, фракции 5-20 миллиметров (может быть взят гравий или гранит)
  • Разнообразные пластификаторы, красители – для улучшения тех или иных характеристик бетона

Для приготовления кубического метра бетонной смеси марки М400 понадобятся компоненты в таких объемах: 420 килограммов цемента М400 (состав допускает использование М500, но уже в меньшем объеме), 1085 килограммов щебня, 625 килограммов песка, 190 литров воды и 7.6 килограммов пластификатора (не обязательно). Пропорции бетона М400: часть цемента, полторы части песка, 2.5 части щебня, 0.5 части воды – цемент, песок, щебень, вода берутся в пропорции 1:1.5:2.5:0.5.

Технические характеристики и свойства

Бетон Б30 очень прочный, применяется в строительстве, способен выдерживать максимальные нагрузки. Прежде, чем использовать раствор в работе, необходимо тщательно изучить все его характеристики.

Основные характеристики бетона В30:

  • Уровень морозостойкости – до F300 (количество циклов замораживания и оттаивания, которое может пережить бетонный монолит)
  • Водонепроницаемость – W6-W12
  • Подвижность – П3-П5
  • Показатель плотности бетона М400 – 2430 килограмм на кубический метр
  • Вес удельный бетона – в диапазоне 2298-2500 кг/м3

Чтобы получить бетон класс В30 М400, нужно брать портландцемент такой же марки либо выше. Если марка цемента меньше, из-за низкой плотности удельная масса будет низкой, соответственно, что приводит к перерасходу компонентов материала.

Пример расчета в ведрах на 1 м3

Выше указано, сколько нужно взять ингредиентов для получения м3 бетона М400. Но при самостоятельном изготовлении обычно используют более понятные пропорции – отмеряют компоненты в ведрах, к примеру. И намного проще считать объемы материалов именно в этой таре.

Стандартной тарой считается ведро на 10 литров. Каждый литр равен 1 дм3 – то есть, объем ведра составляет 10 дм3=0.01 м3.

Для получения бетона В 30 нужно:

  • Цемент плотностью 1400 кг/м3 – в литре содержится 1.4 килограмма (1400/1000), в 420 килограммах получается 300 литров (420/1.4), искомое число ведер 300/10 = 30 ведер. Для получения куба бетона нужно взять 30 ведер портландцемента марки М400.
  • Песок, плотность которого составляет 1600 кг/м3 – в литре содержится 1.6 килограммов (1600/1000), в 625 килограммах получается 390.6 литров (625/1.6), число ведер 390.6/10 = чуть больше 39 ведер.
  • Щебень с показателем плотности 1400 кг/м3 – в литре содержится 1.4 килограмма (1400/1000), в 1085 килограммах получается 775 литров (1085/1.4), в ведрах это будет 775/10 = 77 с половиной ведер.
  • Вода сразу меряется ведрами – 190 литров делим на 10 литров и получаем 19 ведер.

Полученный таким образом бетон будет весить 2400 килограмма.

Таким же образом можно высчитать, сколько и чего нужно для приготовления бетона М400 из портландцемента М500 – компонента нужно взять 357 килограммов и посмотреть его удельный вес. Аналогично проводятся расчеты для ведер другой емкости.

Пример расчета в бетономешалке

Обычно бетон М400 В30 заказывают на заводе – с учетом того, что он быстро схватывается, самостоятельно готовить большие объемы не очень удобно, а работать с раствором и вовсе трудно. Поэтому подача из машины приготовленного в заводских условиях бетона – наилучший вариант при проведении масштабных работ.

Заказать смесь можно на любом заводе Москвы, области, других регионов. Если же работы осуществляются не очень масштабные, бетон можно приготовить самостоятельно и лучше для этого использовать бетономешалку.

Чтобы получить нужный уровень прочности бетона класса В30, необходимо материалы взять в таких пропорциях: часть цемента, полторы части песка, две с половиной части щебня и половина части воды (но может меняться, воду добавляют до получения необходимой консистенции).

Лучше всего взять ведро объемом 10 литров и бетономешалку объемом емкости в 140 литров. Чтобы правильно загрузить бак, нужно следовать правилам: емкость загружают на две трети – то есть, общий объем компонентов должен быть равен в общем 140 х 2/3 = 93 литра. Количество литров высчитывается по пропорции: (1 + 1.5 + 2.5 + 0.5) х 10 = 55 литров. Таким образом, количество загрузок равно 93/55 = 1.69 штук.

Значит, компоненты берутся в таких объемах:

  • Цемент – 1.69 х 10 = 16.9 литров
  • Песок – 1.5 х 1.69 = 2.53 х 10 = 25.3 литра
  • Щебень – 2.5 х 1.69 = 4.23 х 10 = 42.3 литра
  • Вода – 0.5 х 1.69 = 0.85 х 10 = 8.5 литра

Аналогичным образом рассчитывают нужные объемы для другого количества материала. Чтобы проверить правильность расчетов, достаточно сложить все ингредиенты: 16.9 + 25.3 + 42.3 + 8.5 = 93 литра. Значит, все верно.

Бетон М400 – качественный и прочный, обеспечивающий конструкциям длительный срок эксплуатации и надежность. Бетон марки М400 достаточно дорогой и обладает высокими характеристиками, поэтому чаще всего используется в промышленности, реже – в частном строительстве.

В процессе приготовления раствора важно соблюдать технологию и установленные пропорции, при заливке желательно помнить об основных правилах работы с бетонными смесями.

Бетон М400 (В30) — состав, особенности и цена.

Бетон М400 (В30) относится к тяжелым типам. Изделия и конструкции из этого материала обладают повышенной прочностью и износостойкостью, сохраняют форму и целостность на протяжении многих лет. В последнее время эта марка бетона используется очень часто, особенно в коммерческом строительстве. Это обусловлено ужесточением контроля со стороны государства и повышением стандартов, которым должны соответствовать жилые и производственные здания.

Бетон М400 В30 – одна из самых востребованных марок для коммерческого строительства. Чем обусловлена популярность раствора, от чего зависит цена бетона М400 В30.

Особенно строгие требования выдвигаются к строительству с проблемной геологией и сейсмической опасностью – в подобных случаях эта разновидность бетона является лучшим решением, так как способна выдержать значительную вибрацию.

Бетон М400 (В30) – компоненты и пропорции

Раствор М400 В30 сочетает необходимые для качественного строительства свойства и доступную стоимость: цена бетона позволяет использовать его для всех видов работ. Для получения смеси необходимо использовать высококачественные компоненты. Согласно ГОСТ, они присутствуют в составе 1 м

3 смеси в следующем количестве:

  • гранитный щебень определенной фракции – 1075 кг;
  • специальные добавки, пластификаторы, присадки – 7,4 кг;
  • очищенный от примесей песок – 870 кг;
  • цемент – 395 кг;
  • вода – 170 л.

Точное соблюдение пропорций является гарантией высокого качества. Получить полные сведения о приобретаемом бетоне поможет сопроводительная техническая документация или заключение строительной лаборатории, где проводится комплексное исследование физико-технических параметров готовых изделий.

Особенности и свойства

Бетон М400 В30 удобен в использовании, быстро застывает, позволяет ускорить процесс строительства. Главными характеристиками марки являются:

  • уровень водонепроницаемости W6-W12;
  • плотность 2430 кг/м3;
  • морозостойкость F100-F300;
  • подвижность П3-П5.

Из-за большого содержания цемента бетон М400 В30 очень быстро застывает, поэтому для его транспортировки к месту проведения работ часто требуется аренда специального транспорта.

Как формируется прайс-лист

Делая предварительные расчеты статьи расходов на приобретение бетона М400 В30, обязательно стоит учитывать дополнительные затраты. Это оплата транспортных услуг, цена бетононасоса и другого оборудования. Заказывая раствор с доставкой, покупатель исключает все виды рисков и гарантированно получает раствор оптимальной консистенции, готовый к использованию.

Цена самого бетона М400 В30 может зависеть от изготовителя, качества использованного сырья, объемов производства и других экономических факторов. Лучшим способом сделать выгодную покупку станет сотрудничество с проверенным производителем без участия посредников. Это дает гарантию соответствия раствора заявленным параметрам, что значительно повышает вероятность успешного и оперативного завершения работ.

Прайс-лист предприятия «Ясака» предоставит всем актуальную информацию о самых выгодных расценках на бетон М400 В30 отменного качества.

Подробная информация по телефонам

Ялта                  +7 (978) 843-82-22
Севастополь  +7 (978) 727-18-03
Инкерман        +7 (978) 843-52-22
Оползневое    +7 (978) 843-82-00

Бетон М400: пропорции, характеристики, область применения

Во время строительства, ремонта, реконструкции часто приходится экономить, так как бюджет не резиновый. Многие процессы и растворы можно делать самостоятельно, причем без ущерба качеству. Но не всегда это возможно. Чаще всего стараются сэкономить на приготовлении растворов. Цена за бетон с завода кажется слишком высокой. Если посчитать сколько стоят «правильные» компоненты, а не любые (самые дешевые), то экономия если и будет, то совсем небольшая. В общем, если и стоит замешивать бетон или раствор своими руками, то марки не выше, чем М250. С такой задачей справится и обычная бетономешалка. Более тяжелые — бетон М400, например, — нормально сделать уже сложно. Добиться проектной прочности будет непросто.

Содержание статьи

Характеристики бетона М400

Бетонный раствор марки М400 по новой классификации обозначается как B30, но у нас больше в ходу старое название — М400. В стандарте он описывается как тяжелый бетон. В народе его относят  к «среднему» классу, хотя в классификации такого нет. Он точно не «легкий», но еще и недостаточно тяжелый. Наверное, поэтому вес куба бетона М400 зависит от точных характеристик и в среднем составляет 2310-2350 кг/м³. Эта марка имеет высокие показатели по прочности, морозостойкости, низкую степень изнашиваемости поверхности. Вот характеристики бетона марки М400 по ГОСТу 7473-94:

  • подвижность — от П 1 до П 4;
  • водонепроницаемость — W6-W12;
  • морозостойкость — от F150 до F300;
  • прочность B30.
Характеристики бетона М400 В30: прочность, морозостойкость, водонепроницаемость

Больше всего любой бетонный камень характеризует прочность. Данный тип выдерживает нагрузку 400 кгс/см² (по нормативу 293 кгс/см²). Все остальные параметры могут изменяться в зависимости от требований под выполнение конкретного проекта. Подвижность бетона влияет на удобство его укладки. Где-то требуется текучая смесь (чтобы могла попасть под арматуру), где-то нужна жесткая. В текучие составы (содержащие больше воды) для сохранения проектной прочности добавляют больше цемента. Для повышения морозостойкости и водостойкости используют специальные добавки, которые строго нормированы.

Область применения

Бетон марки М400 применяют там, где высокая прочность и морозостойкость крайне важны:

  • При изготовлении балок, свай, перемычек и других элементов несущих конструкций зданий.
  • Для заливки площадок под тяжелую технику.
  • При постройке бассейнов, плотин, коллекторов и т.д.
  • При строительстве банковских хранилищ, туннелей и других объектов, где нужна высокая прочность и водостойкость.
  • Возведение монолитных стен для многоэтажек.
  • При строительстве мостов, виадуков, развязок.
В малоэтажном строительстве тяжелый бетон применения не находит

То есть, бетон М400 имеет в основном промышленное применение. В частном же строительстве, даже при постройке бассейнов или фундаментов под коттеджи, он избыточен по прочности и поэтому частниками используется очень редко.

Кроме слишком высокой прочности, мешает еще высокая скорость твердения. С одной стороны, это плюс: бетон быстро набирает прочность. Настолько быстро, что ходить можно через 8-10 часов после заливки. Но уложить его без холодных швов можно только при непрерывной подаче и наличии квалифицированной бригады. Во всех остальных случаях велика вероятность получить расслоение и трещины. Введение добавок, для увеличения времени до начала схватывания, повышает и без того немалую цену. А цена высокая, потому что для обеспечения требуемой прочности необходим высококачественный цемент, да еще и в больших количествах. Так что бетон М400 частники используют крайне редко.

Состав и соотношение компонентов

Точно говорить про состав бетона М400 можно только применительно к конкретным материалам: цементу, песку и щебню. Замена одного из компонентов ведет к изменению содержания двух других. Количество воды и пластифицирующих добавок зависит от того, насколько текучим или жестким требуется раствор. А введение «смягчающих» добавок позволяет уменьшать количество воды и цемента. Так что рецептура (любая) дана лишь примерно. Точный состав определяют в лаборатории, так как бетон М400 применяется на серьезных объектах, то и состав, и процесс замеса должны строго контролироваться.

Примерный состав бетона марки М400 в массовых и весовых долях

Насчет выбора цемента, можно сказать, что применять можно только марки ПЦ 400 и выше. Оптимально — ПЦ 500. Более низкие для получения требуемой прочности нужны в очень большом количестве, что невыгодно экономически. Цемент должен быть «свежим» — не старше недели с момента производства. Это критически важно. И фасовка должна быть заводской, а не складской.

Требования к заполнителям при самостоятельном изготовлении

При изготовлении высокомарочного бетона очень важен выбор заполнителей. Щебень должен быть всех фракций. Это не может быть дробленый гравий, а тем более измельченные булыжники. Гравий должен быть чистым, без пыли, грязи и других посторонних примесей. Если он грязный, его стоит вымыть и высушить.

Какую марку цемента применять для бетона М400

Для высокомарочного бетона, к которым относится и бетон М400, важен состав и качество песка. Песок должен быть речным, мытым, без глины, пыли и других посторонних включений. Для того чтобы можно было получить требуемую прочность, песок должен содержать мелкую, среднюю и крупную фракции. Проверить чистоту песка можно, если взять его в руку и потереть, то как будто вы солите блюдо. Если на пальцах осталась грязь — надо будет либо промыть и высушить песок, либо слегка увеличить количество цемента. Второй вариант рискованный — можно получить бетон более низкой плотности.

Как приготовить самому

Если хотите получить бетон М400 в бытовых условиях, потребуется шнековая или роторная бетономешалка. Обычная (типа груша) с задачей не справится. После укладки раствора также потребуется дополнительное уплотнение. Для этого нужен погружной или поверхностный вибратор — зависит от того, насколько большой будет толщина слоя. Уплотнение после укладки — обязательный процесс, если вы хотите получить близкую к проектной прочности.

Для того чтобы сделать бетонный раствор высоких марок и достичь при этом проектной прочности, нужна будет роторная или шнековая бетономешалка

А процесс замеса не отличается от стандартного. Сначала в бетономешалку закидывают щебень, частями добавляют песок и цемент, добиваясь их равномерного распределения. Если используются сухие добавки, они вводятся с песком. Если жидкие — вместе с водой.

Вода в бетонный раствор добавляется частями. Ее отмеряют исходя из нормированного водоцементного соотношения. Для бетона М400 — это 0,47-0,54 части от количества цемента. Сначала в смеситель заливается примерно половина жидкости. Смесь размешивают до равномерного состояния, затем небольшими порциями добавляют воду. Как только текучесть состава удовлетворяет условиям, воду добавлять прекращают.

Это состав бетона марки М400 при разном удобстве укладывания (жесткости)

Это только кажется, что лишняя вода бетону не помешает. Лишнее ведро на один замес может снизить прочность бетона на 10-40%. Так что с водой очень аккуратно. Не бойтесь недолить, бойтесь перелить. Даже в полусухих растворах достаточное количество жидкости для набора проектной твердости. Но только при условии правильного ухода — поддержания достаточного уровня влажности в зреющем бетоне. Для этого бетон укрывают пленкой и периодически смачивают. Вот это действительно важно, чтобы шел процесс кристаллизации, а не испарения влаги.

состав, пропорции, применение и изготовление

Бетон в30 м400 – строительный материал, в качестве основных компонентов которого используются неорганические вещества. Этот вид бетона получают при помощи вяжущих составляющих цемента, наполнителей и добавок. Ингредиенты, входящие в состав, позволяют придать раствору б30 м400 необходимые свойства (прочность, морозоустойчивость, влагонепроницаемость). Бетоном пользуются при строительстве сооружений, эксплуатируемых в непростых условиях. При этом важно строго соблюдать предписанные нормы проектирования, требования проведения работ. Сегодня марка b30 используется более широко, нежели пять лет тому назад. Такую популярность марки можно объяснить усилением госконтроля над строительной отраслью.

Технические характеристики

Бетонный раствор б30 – тяжелый вид стройматериалов. Его надежность, долговечность, морозоустойчивость имеют высокие показатели, что позволяет применять растворы в30 для возведения объектов, к которым предъявляются особые технические и нормативные требования. Для использования бетонного раствора строителям должна быть известна его характеристика. М400 – бетон класса b30. Смесь имеет класс влагонепроницаемости W6-W12. При влагостойкости W6 плотность тяжелого бетона составляет 2430 килограммов на кубический метр. Морозоустойчивость материала равна F100-F300, подвижность достигает П3-П5.

Вернуться к оглавлению

Состав и пропорции

Перед тем как приготовить смесь, нужно ознакомиться с государственным стандартом, в котором указаны пропорции компонентов. Только соблюдая инструкцию, вы сможете сделать раствор необходимой плотности. В состав цементного раствора м400 с морозостойкостью F300 входят ингредиенты в следующих пропорциях (килограммы на кубический метр):

  • триста девяносто пять килограммов цемента;
  • восемьсот семьдесят килограммов песка;
  • тысяча семьдесят пять килограммов щебня;
  • сто семьдесят литров воды;
  • семь с половиной килограммов пластификатора.
Вернуться к оглавлению

Применение

Этот строительный материал применяют для проведения работ:

  • возведения мостов, рассчитанных на больше нагрузки и предназначенные для использования больших транспортных потоков;
  • строительства мостов для железных дорог;
  • изготовления хранилищ для банков, колонн, арочных проемов и пр.;
  • производства пролетов лестниц, бордюров и пр.;
  • устройства плотин и других подобных конструкций;
  • создания коллекторов для коммуникации;
  • возведение объектов для энергетической, горнодобывающей и машиностроительной отраслей.

Необходимость в таком бетоне возникает при укладке плит для тротуаров, перекрытий, изготовления канализации, закладке верхних слоев дорожного покрытия с большими нагрузками плит. Этот вид бетонного раствора (в30) применяется при возведении объектов, испытывающих сильное воздействие из-за находящихся поблизости железных дорог, метрополитена, автомагистралей.

Вернуться к оглавлению

Особенности изготовления

Необходимо учитывать, что процесс изготовления почти идентичен для любого вида бетона, но сделать раствор правильной консистенции можно только при соблюдении технологии. Малейшее нарушение способно привести к снижению свойств. Правильное соотношение ингредиентов поможет вам сделать высококачественный цемент b30 м400. Выбирая цементную смесь, вы должны убедиться, что она не успела впитать влагу при хранении и выпущена максимум три мес. назад. Кроме того, немаловажной особенностью изготовления бетона является подбор хороших материалов. После приобретения компонентов строители приступают к выполнению работ. Изготовление смеси состоит из нескольких шагов:

  1. Сначала смешивают песок, цементный раствор до однородного состояния.
  2. Затем добавляют воду. От количества воды зависит прочность конструкции. Для изготовления одного кубометра понадобится много литров жидкости.
  3. После этого в смесь добавляют щебенку и тщательно перемешивают.
Вернуться к оглавлению

Стоимость

Высокую стоимость бетона объясняют множеством преимуществ. Сегодня она составляет примерно 60 долларов за один кубический метр. Этот стройматериал по своей экономичности относится к средней категории. Его продают в форме готового раствора, подвижность которого достигает три-пять пунктов. Смесь продают в большинстве специализированных магазинов для строителей. Раствор можно найти в точках производства, на предприятиях, которые выпускают изделия, конструкции из цемента.

Специалисты советуют сотрудничать с надежными поставщиками строительных материалов, поскольку визуально сложно определить тип смеси. Чтобы получить высококачественный бетон, нужно в точности придерживаться технологии и рекомендаций соблюдения рецептуры, соотношения компонентов.

состав, пропорции, технические характеристики, плотность, вес

Этот стройматериал относится к группе тяжелых бетонных растворов, используется при сооружении ответственных конструкций. В смеси содержится большое количество портландцемента, являющегося определяющим фактором в показателях прочности. Бетон 400 предназначен для эксплуатации в сложных условиях. В его применении важной особенностью является строгое соблюдение установленных норм проектирования и требований по выполнению работ. На сегодняшний день бетон м400 используют гораздо чаще, чем пять лет назад. Популярность объясняется усилением государственного контроля над строительством объектов.

Области использования

Бетон м400, отвечающий требованиям ГОСТа, применяется для сооружения объектов, эксплуатация которых подразумевает воздействие существенных нагрузок механического характера, от чего в теле бетона образуется значительное напряжение.

К таким объектам относятся:

  • мосты с железнодорожным полотном, эстакады для автомобильного транспорта, виадуки, путепроводные линии и т. п.;
  • хранилища банков – для их обустройства применяется бетон м400 f150;
  • несущие конструкции в виде колонн, балок, перемычек и т. д.;
  • бетон класса в30 м400 является незаменимым для сооружений гидротехнического характера;
  • монолитные высотные здания, ответственные железобетонные изделия – в данных случаях используется бетон м400, изготовленный на основе гранитного заполнителя.

Характеристики бетона м400

Государственным стандартом регламентированы следующие технические характеристики для бетона марки 400:

  • прочность соответствует классу в30. Средний показатель прочности на сжатие составляет 390 кг на квадратный сантиметр;

  • морозостойкость соответствует трем сотням циклов «заморозка – оттаивание»;
  • влагонепроницаемость – этот показатель позволяет применять данный материал при строительстве и ремонте объектов, постоянно контактирующих с водной средой. Расшифровка его – бетон м400 в30 w4, в которой последнее значение показывает уровень водонепроницаемости;
  • значение удельной плотности составляет 2 400 кг на кубический сантиметр;
  • коэффициент подвижности – П4. Материалу присуща удобоукладываемость, на основании которой он используется при устройстве конструкций с плотной армирующей основой без надобности в дополнительном уплотнении.

Классы прочности бетона м400

Класс бетонного раствора определяется по значению прочности на сжатие, для обозначения используется буква «В» и цифры 0.5 – 120, обозначающие предельный уровень выдерживания давления в мПа.

Класс по прочности на растяжение по оси обозначается «Bt».

Прочность раствора кроме класса может задаваться маркой «М». Расположенные рядом цифры указывают на предельное значение прочности при сжатии и выражаются в килограммах на квадратный сантиметр.

Данные по классу и марке бетона схожи, различие заключается в том, что в марке указывают среднюю прочность, а в классе – этот же показатель, но с гарантированным обеспечением.

Отметим, что марки давно отменены, но большинство строителей предпочитают пользоваться именно этим показателем.

Итак, бетон м400 – это какой класс? Как следует из специальных таблиц, класс такого материала по прочности – в30.

Состав

Бетонный раствор м400 изготавливается по определенному рецепту. В состав бетона входят следующие ингредиенты, взятые в определенных пропорциях:

  • портландцемент;
  • песок речной или карьерный;
  • чистая вода;
  • гранит либо гравийная щебенка.

С целью придания бетонному раствору особых свойств применяются специальные пластификаторные добавки, колеры и прочие компоненты.

Пропорции

Рассмотрим соотношение компонентов, используемых в приготовлении бетона м400.

Состав сырья на 1м3 бетонного материала приведен в таблице:

Марка цементного материалаСоотношение Ц:П:Щ:ВЦемент, кгПесок, кгЩебень, кгВода, лвес 1 м3 бетона м400, кг
М4001:1.5:2.5:0.54206251 0851902315

Из данных таблицы сразу становится ясно, сколько цемента в 1 м3 бетона м400. Отсюда же вы поймете, какое количество других компонентов вам придется приобрести для изготовления бетона м400 своими руками.

Если одновременно требуется большое количество бетонного материала, следует заказать готовую продукцию, которую подвезут специальным транспортом прямо на строительную площадку.

Такой вид услуг может оказать предприятие, расположенное в Дмитрове.

Примеры расчетов

Для удобства в работе приведем пример пропорций исходного сырья в ведрах. Единицей измерения будет ведро на десять литров, при этом 1 л равен 1 кубическому дециметру. Получается, что ведро равно 0.01 кубометра.

Определяем потребность в цементном материале. Значение его удельной плотности равно 1 300 кг на кубический метр, так что в одном литре получится 1.3 кг. Потребность в цементе для куба бетона составит 323 л, что составит 32.3 ведра.

Теперь вычислим количество песка в рецептуре бетона м400. При плотности материала в 1 500 кг на кубометр, в одном литре поместится 1.5 кг песка. Следовательно, для замеса потребуется 416.6 л – 41.7 ведер.

Осталось узнать количество щебня для бетона марки м400. Если материал гранитный, то его удельная плотность составит 1 350 на куб. м. На 1 л придется 1.35 кг камня. В общем потребуется 804 л или 80.4 ведра.

Для воды все просто – 19 ведер.

Зная количество исходных компонентов, можно определить удельный вес одного кубического метра материала, рассчитать объемный вес бетона м400.

Приготовление

Следует учесть, что изготовление бетонного раствора м400 практически не отличается от замеса любого вида аналогичного материала. Однако, чтобы бетонная смесь получила сертификат соответствия, придется строго выдерживать определенные технологии.

Малейшие отклонения способны стать причиной снижения характеристик бетона в30 м400.

Грамотный подбор исходных компонентов позволит вам приготовить качественный бетон марки м400, который будет соответствовать классу В30.

Приобретая цементный материал, рекомендуется удостовериться, что она не впитала в себя влагу во время хранения и изготовлена не более трех месяцев назад. Еще одна немаловажная особенность в приготовлении бетона – выбор хорошего сырья. Заготовив все необходимое, можно начинать готовить замес. Работы выполняются в следующей последовательности:

  • цемент и песок перемешиваются, пока масса не станет однородной. Кстати, можно приобрести готовый сухой бетон м400 в мешках, что значительно облегчит и ускорит рабочий процесс;
  • добавляется вода, от объема которой будет зависеть показатель прочности всего сооружения. Рекомендуется жидкость вливать определенными дозами;
  • в последнюю очередь добавляется щебенка или иной наполнитель, все тщательно перемешивается и пускается в работу.

Время схватывания бетона зависит от количества цементного материала, используемого в замесе.

Несколько полезных советов

Для заливки фундаментного основания следует использовать материалы в следующих пропорциях:

  • цементный материал – 10 кг;
  • речной песок – 30 кг;
  • щебенка либо гравий – до 50 кг.

Количество воды берется в два раза меньше общего веса всех ингредиентов. При этом рекомендуется учесть степень увлажненности песка. Его либо просушивают, либо сокращают количество добавляемой жидкости.

В идеальном варианте консистенция готового раствора должна быть такой, чтобы бетон свободно и быстро стекал с лопаты.

Перед обустройством фундамента определите потребность бетона, для чего придется выяснить количество заполняемых раствором лент. Остается потом только перемножить их параметры, для удобства значения длины, ширины и высоты переведя в метры и сложить полученные результаты.

Заливают фундамент послойно, высотой не более двадцати пяти сантиметров, выравнивая залитую массу и тщательно утрамбовывая. По окончанию работ из залитого основания выпускается воздух, для чего в бетон втыкаются арматурные прутья. Только выполнить такое мероприятие достаточно сложно, так как бетон м400 отличается быстрым схватыванием.

Заключение

С отличительными особенностями тяжелого бетона мы разобрались. Есть необходимость в еще одном совете – до начала выполнения работ продумайте свои действия, чтобы ничто вас не отвлекало от процесса, и соблюдайте технологию изготовления смеси. В результате получится надежное основание для будущего дома или другого сооружения.

состав, пропорции на куб, плотность М 400, сколько нужно цемента на раствор, расход на 1м3, таблица марок, приготовление

Бетон является очень популярным строительным материалом. Причина такой востребованности остается отличные физические характеристики и невысокая цена. Для того чтобы замесить бетон необходимо знать, какое количество цемента понадобится в 1 м3 раствора. Без бетона не может произойти ни одно строительство. В результате каждый строитель должен знать состав, какие ингредиенты и в каких размерах необходимо применять для получения цементного раствора. Ведь, не зная этих элементарных правил, вы не сможете приготовить раствор, который позволит получить качественное изделие.

Характеристика плотности состава

При приготовлении бетонного раствора необходимо знать не только правильные объёмы, но и необходимые компоненты. Во время процесса замешивания цементного состав необходимо задействовать такие ингредиенты:

  • вода;
  • песок;
  • цемент;
  • крупнозернистый наполнитель.

Порой для придания раствору необходимых качественных характеристик в составе смеси вовлекают дополнительные компоненты. С учетом объёмов используемых при замешивании цементной смеси ингредиентов, в результате будут определены и свойства приготовленного продукта. Каждый ингредиент придает смеси конкретные эксплуатационные свойства.

Как правило, от пропорции ингредиентов зависят прочность готового изделия. Чтобы получить цементно-бетонную композицию с заранее заданными свойствами, то нужно четко придерживаться объёмов веществ при подготовке раствора к использованию.

При идеальных условиях смесь из цемента и бетона, должна содержат такой компонент, как щебень различной фраки, песок, который будет заполнять все пустоты и цемент, выступающий в роли связующего. При получении раствор необходимо задействовать щебень различных фракций. Тогда удастся снизить количество имеющихся пустот между элементами. Сформированное пространство заполняется присутствующей в композиции цементно-песчаная смесь. Причем, чем качественнее будут устранены пустоты между фракциями щебня, тем более качественнее и прочнее получается бетон.

На видео рассказывается о составе бетона м400 на 1м3:

Во время выполнения подготовительных мероприятий необходимо четко соблюдать определенные рекомендации. Благодаря этому вы сможете получить качественный раствор и достичь гарантированного срока эксплуатации бетонной конструкции. Кроме этого, при соблюдении всех правил вы сможете экономически выгодно потратить денежные средства на строительные работы и материалы. Чтобы получить необходимый результат, нужно знать и разбираться в самом процессе приготовления смеси для заливки бетона.

Таблица компонентов

Таблица 1 – Компоненты бетонной смеси для марки М400

Составляющие бетона400 (B-30)
Масса цемента*, в кг/м3400
Масса воды в л/м3160
Масса мелкого заполнителя в кг/м3660
Масса гравия, общая в кг/м31166
Масса гравия 20 мм, кг/м3700
Масса гравия 10 мм, кг/м3466
Масса пластификатора в л/м32,4
Водоцементное отношение0,4

Узнайте, чем приклеить стекло на бетон.

Здесь можно посмотреть фото террасной доски из лиственницы.

Цены на самовыравнивающийся наливной пол: https://resforbuild.ru/sypuchie-materialy/suxie-smesi/nalivnoj-pol-samovyravnivayushhijsya-kakoj-luchshe.html.

Пропорции цемента на куб бетона

После того, как вы определились с необходимыми компонентами, то стоит определить объем песка и щебня на куб. Для этих целей необходимо из 1 м3 бетона отнять сумму объемов цемента и воды. В результате этого удается получить нужное количество обо всех ингредиентов и будет зависеть, сколько надо цемента на 1 куб бетона.

Кроме этого, необходимо понимать, что песок может иметь различные фракции, а это тоже оказывает свое влияние на состав бетона и пропорцию всех ингредиентов. Подсчитать необходимый объем можно по формуле, в которой объем щебня будет равняться объему смесь на процентное соотношение щебня, поделенное на 100.

Будет производить расчет необходимых компонентов и объёма на 1 м3 М400. При этом необходимо понимать, что размер щебня будет составлять 40 мм, водоцементное отношение – 0,57, плотность песка – 2,63 г/см3, плотность цемента – 3,1 г/см3.

Для определения расхода нужного количества цемента стоит взять объем воды и прировнять эти два показателям. В результате этого необходимое количество цемента составит 325 кг. После этого стоит определить объем щебня и песка, который будет составлять 710 л. Теперь можно переходить к расчету объема песка, который будет равняться 290 л и объем щебня — 420 литрам (расчет аналогичен). А что касается общих расчетов, то для песка составит 763 кг и для щебня – 1092 кг.

В результате этого, состав 1 м3 будет составлять:

  • 325 кг цемента,
  • 185 литрам воды,
  • 763 кг песка,
  • 1092 кг щебня.

Что касается объемной массы, то она составит 2362 кг/м3.

Чтобы правильно подобрать пропорции, необходимо прислушаться к следующим рекомендациям:

  1. Каким методом будет выполняться замес раствора: вручную или при помощи особых механизмов. В зависимости от выбранного вами средства будет зависеть пластичность состава. Если процесс размешивания осуществлять при помощи механизированного метода, то состав получится более плотным.
  2. Качество входящих компонентов. Именно этот критерий относится к самым главным. Ведь если применять компоненты низкого качества, то добиться прочного и долговечного изделия будет невозможно.
  3. Приготовленный раствор, для каких частей здания будет использоваться.

Узнайте, какой плиточный клей подходит для теплого пола.

Характеристики кровельных сэндвич панелей: https://resforbuild.ru/paneli/sendvich/krovelnye-razmery.html.

Здесь можно ознакомиться с размерами металлической двутавровой балки.

К сожалению, универсального и единого рецепта для приготовления бетона не существует. Причина в то, что качество всех входящих в состав ингредиентов различается. На основании этого удается указать только приблизительные размеры для бетонных смесей различных марок.

Самой распространенной и стандартной пропорцией, благодаря которой удается выполнить расчет состава товарного бетона. Такой пропорцией является соотношение песка к цементу 4:1 или 3:1. С учетом того, для каких работ предназначен бетон и какого качества наполнители, пропорция определяется опытным методом.

На видео – замес бетона:

Если необходимо получить обычную бетонную смесь, то стоит брать материалы в следующих пропорциях:

  • 1 часть цемента;
  • 2 части песка;
  • 4 части щебня;
  • ½ части воды.

Бетон – это очень необходимый строительный материал, благодаря которой удается выполнить большое количество работ. Но для получения прочного изделия стоит знать, какие компоненты и в каком объёме  необходимо применять. Кроме этого, при выборе всех ингредиентов обращайте внимание на качество приобретаемых ингредиентов. Если вы хотите сэкономить и купить дешевые материалы, то соответственно, качество полученного изделия будет низкое. Возможно, вам также нужен цемент марки м400. По ссылке указан удельный вес бетона м400.

Все, что вам нужно знать о прочности бетона

Бетон многие считают прочным и долговечным материалом, и это справедливо. Но есть разные способы оценки прочности бетона.

Возможно, что еще более важно, каждое из этих прочностных свойств придает бетону различные качества, что делает его идеальным выбором в различных случаях использования.

Здесь мы рассмотрим различные типы прочности бетона, почему они важны и как они влияют на качество, долговечность и стоимость бетонных проектов.Мы также демонстрируем разницу в прочности между традиционным бетоном и новой инновационной технологией бетона — бетоном со сверхвысокими характеристиками (UHPC).

Терминология: Прочностные свойства бетона и почему они важны

Прочность бетона на сжатие

Это наиболее распространенное и общепринятое измерение прочности бетона для оценки характеристик конкретной бетонной смеси. Он измеряет способность бетона выдерживать нагрузки, которые уменьшают размер бетона.

Прочность на сжатие испытывают путем разрушения цилиндрических образцов бетона в специальной машине, предназначенной для измерения этого типа прочности. Он измеряется в фунтах на квадратный дюйм (psi). Тестирование проводится в соответствии со стандартом C39 ASTM (Американское общество испытаний и материалов).

Прочность на сжатие важна, поскольку это главный критерий, используемый для определения того, будет ли конкретная бетонная смесь соответствовать потребностям конкретной работы.

Бетон, фунт / кв. Дюйм

фунтов на квадратный дюйм (psi) измеряет прочность бетона на сжатие.Более высокое значение psi означает, что данная бетонная смесь прочнее, поэтому обычно она дороже. Но эти более прочные бетоны также более долговечны, то есть служат дольше.

Идеальный бетонный фунт на квадратный дюйм для данного проекта зависит от различных факторов, но абсолютный минимум для любого проекта обычно начинается от 2500 до 3000 фунтов на квадратный дюйм. Каждая бетонная конструкция имеет обычно приемлемый диапазон фунтов на квадратный дюйм.

Бетонные опоры и плиты на уровне грунта обычно требуют плотности бетона от 3500 до 4000 фунтов на квадратный дюйм. Подвесные плиты, балки и фермы (часто встречающиеся в мостах) требуют от 3500 до 5000 фунтов на квадратный дюйм.Традиционные бетонные стены и колонны, как правило, имеют диапазон от 3000 до 5000 фунтов на квадратный дюйм, в то время как для дорожного покрытия требуется от 4000 до 5000 фунтов на квадратный дюйм. Бетонным конструкциям в более холодном климате требуется более высокое давление на квадратный дюйм, чтобы выдерживать большее количество циклов замораживания / оттаивания.

Прочность на сжатие обычно проверяется через семь дней, а затем снова через 28 дней для определения psi. Семидневный тест проводится для определения раннего прироста силы, а в некоторых случаях его можно проводить уже через три дня.

Но конкретные psi основаны на результатах 28-дневных испытаний, как указано в стандартах Американского института бетона (ACI).

Прочность бетона на разрыв

Прочность на растяжение — это способность бетона противостоять разрушению или растрескиванию при растяжении. Это влияет на размер трещин в бетонных конструкциях и степень их возникновения. Трещины возникают, когда растягивающие усилия превышают предел прочности бетона.

Традиционный бетон имеет значительно более низкую прочность на разрыв по сравнению с прочностью на сжатие. Это означает, что бетонные конструкции, испытывающие растягивающее напряжение, должны быть усилены материалами с высокой прочностью на разрыв, такими как сталь.

Непосредственно проверить прочность бетона на разрыв сложно, поэтому используются косвенные методы. Наиболее распространенными косвенными методами являются прочность на изгиб и разделенная прочность на растяжение.

Прочность бетона на раздельное растяжение определяют с помощью испытания на раздельное растяжение бетонных цилиндров. Испытание следует проводить в соответствии со стандартом ASTM C496.

Прочность бетона на изгиб

Прочность на изгиб используется как еще один косвенный показатель прочности на разрыв.Он определяется как мера неармированной бетонной плиты или балки, способная противостоять разрушению при изгибе. Другими словами, это способность бетона противостоять изгибу.

Прочность на изгиб обычно составляет от 10 до 15 процентов прочности на сжатие, в зависимости от конкретной бетонной смеси.

Существует два стандартных теста ASTM, которые используются для определения прочности бетона на изгиб — C78 и C293. Результаты выражаются в модуле разрыва (MR) в фунтах на квадратный дюйм.

Испытания на изгиб очень чувствительны к подготовке, обращению с бетоном и его отверждению. Испытание следует проводить, когда образец влажный. По этим причинам результаты испытаний прочности на сжатие чаще используются при описании прочности бетона, поскольку эти числа более надежны.

Дополнительные факторы

Прочие факторы, влияющие на прочность бетона, включают:

Соотношение вода / цемент (Вт / см)

Относится к соотношению воды и цемента в бетонной смеси.Более низкое соотношение воды и цемента делает бетон более прочным, но также затрудняет работу с ним.

Необходимо соблюдать правильный баланс для достижения желаемой прочности при сохранении удобоукладываемости.

Дозирование

Традиционный бетон состоит из воды, цемента, воздуха и смеси песка, гравия и камня. Правильная пропорция этих ингредиентов является ключом к достижению более высокой прочности бетона.

Бетонную смесь со слишком большим количеством цементного теста легко залить, но она легко потрескается и не выдержит испытания временем.И наоборот, при слишком малом количестве цементного теста получается шероховатый и пористый бетон.

Смешивание

Оптимальное время перемешивания важно для прочности. Хотя прочность имеет тенденцию увеличиваться со временем перемешивания до определенного момента, слишком долгое перемешивание может фактически вызвать испарение избыточной воды и образование мелких частиц в смеси. В результате бетон становится труднее работать и становится менее прочным.

Не существует золотого правила для оптимального времени перемешивания, так как оно зависит от многих факторов, таких как: тип используемого миксера, скорость вращения миксера, а также конкретные компоненты и материалы в данной партии бетона.

Методы отверждения

Чем дольше бетон остается влажным, тем он прочнее. Для защиты бетона необходимо соблюдать меры предосторожности при выдерживании бетона при очень низких или высоких температурах.

Неопровержимые факты: традиционный бетон против UHPC

Доступна новая технология производства бетона, которая имеет более высокие прочностные характеристики, чем традиционный бетон, во всех диапазонах прочности. Этот инновационный материал называется бетоном со сверхвысокими характеристиками (UHPC), и он уже внедряется во многих инфраструктурных проектах штата и федерального правительства, учитывая его исключительную прочность и долговечность.

UHPC очень похож на традиционный бетон по составу. Фактически, примерно от 75 до 80 процентов ингредиентов одинаковы.

Что делает UHPC уникальным, так это интегрированные волокна. Эти волокна добавляются в бетонную смесь и составляют от 20 до 25 процентов конечного продукта.

Волокна варьируются от полиэстера до стержней из стекловолокна, базальта, стали и нержавеющей стали. Каждое из этих интегрированных волокон создает все более прочный конечный продукт, причем сталь и нержавеющая сталь обеспечивают наибольший прирост прочности.

Вот более подробное сравнение UHPC с традиционным бетоном:

  • Прочность на растяжение —UHPC имеет предел прочности на разрыв 1700 фунтов на квадратный дюйм, в то время как у традиционного бетона обычно измеряется от 300 до 700 фунтов на квадратный дюйм.
  • Прочность на изгиб —UHPC может обеспечить прочность на изгиб более 2000 фунтов на квадратный дюйм; Традиционный бетон обычно имеет прочность на изгиб от 400 до 700 фунтов на квадратный дюйм.
  • Прочность на сжатие — Улучшенная прочность на сжатие UHPC особенно важна по сравнению с традиционным бетоном.В то время как традиционный бетон обычно имеет прочность на сжатие в диапазоне от 2500 до 5000 фунтов на квадратный дюйм, UHPC может иметь прочность на сжатие до 10 раз больше, чем у традиционного бетона.

Всего через 14 дней отверждения UHPC имеет прочность на сжатие 20 000 фунтов на квадратный дюйм. Это число увеличивается до 30 000 фунтов на квадратный дюйм при полном отверждении в течение 28 дней. Некоторые смеси UHPC даже продемонстрировали прочность на сжатие 50 000 фунтов на квадратный дюйм.

Другие преимущества UHPC включают:

  • Устойчивость к замерзанию / оттаиванию — Исследования показали, что UHPC выдерживает более 1000 циклов замораживания / оттаивания, в то время как традиционный бетон начинает разрушаться всего за 28 циклов.
  • Ударопрочность —UHPC может поглощать в три раза больше энергии, чем обычный бетон. При ударной нагрузке UHPC был вдвое прочнее обычного бетона и рассеивал до четырех раз больше энергии. Это делает материал отличным кандидатом для сейсмостойких мостов и зданий.
  • Влагостойкость — Из-за более высокой плотности, чем у традиционного бетона, воде труднее проникать в UHPC.
  • Пластичность —UHPC может быть растянут на более тонкие секции под действием растягивающего напряжения, в отличие от обычного бетона.
  • Более длительный срок службы —UHPC служит более 75 лет по сравнению с 15–25 годами для традиционного бетона.
  • Меньший вес — Несмотря на то, что UHPC прочнее, требуется меньше материала, поэтому торцевая конструкция легче по весу, что снижает требования к опорам и опорам.

Неудивительно, что UHPC используется во многих американских инфраструктурных проектах для ремонта стареющих мостов и дорог страны. Материал увеличивает срок службы мостов, снижая общую стоимость жизненного цикла этих конструкций.UHPC предъявляет более низкие требования к техническому обслуживанию, учитывая его увеличенный срок службы, что еще больше способствует снижению затрат на срок службы.

Идеальное применение для UHPC:

При оценке конкретной бетонной смеси для проекта важно знать различные прочностные свойства этой смеси. Знание этих цифр и того, какие свойства прочности бетона обеспечивают проекту, является ключом к выбору правильной бетонной смеси.

Бетонные инновации, такие как UHPC, превосходят традиционный бетон во всех областях прочности, что делает его разумным выбором для любых бетонных проектов.Снижение затрат на техническое обслуживание и увеличенный срок службы UHPC обеспечивает беспроигрышную надежность и более низкие затраты на жизненный цикл.

Фотография предоставлена ​​Peter Buitelaar Consultancy, дизайн — FDN в Эйндховене, Нидерланды.

(PDF) Экспериментальное исследование свойств бетона М50, отвержденного с использованием ПЭГ 400

Вайсах. G, доктор М. С. Рави Кумар и профессор П. Шива Бала

http://www.iaeme.com/IJCIET/index.asp 726 [email protected]

Требования к долговечности выполнены.Отверждение проводится не только для обеспечения гидратации и

, тем самым достигая прочности, но и для минимизации усадки. Усадка бетона из-за потери

воды вызывает растягивающие напряжения, которые могут вызвать растрескивание поверхности. В бетоне с высоким содержанием цемента

и низким водоцементным соотношением может произойти внутреннее высыхание бетона из-за потребления воды за счет гидратации

, известное как самовысыхание, что приводит не только к

к замедленному развитию прочности и снижению долговечности, но также при автогенной усадке и растрескивании

[3].Самоотверждение или внутреннее отверждение может обеспечить дополнительную влажность

, распределенную по всему объему бетона, для более эффективной гидратации цемента и снижения самоусыпания

[2]. Обычное отверждение предотвращает потерю воды только с поверхности бетона

, тогда как внутреннее отверждение создает внутренние водные резервуары для удовлетворения требований

гидратации по всему телу бетона, и, следовательно, ожидается, что он будет иметь лучшие характеристики

[1].

Самоотверждение может быть достигнуто с использованием натурального или синтетического легкого заполнителя

, супервпитывающих полимеров (SAP), добавки, снижающей усадку (SRA), и

насыщенного древесного порошка / волокон или более чем одного в комбинации. В этом исследовании используется полиэтилен

гликоль (PEG), который представляет собой добавку, уменьшающую усадку.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОГРАММА

Это исследование должно было изучить возможность использования ПЭГ в качестве внутреннего отвердителя.Бетон

марки М50 разработан по ИС 10262 [7]. Содержание ПЭГ с молекулярной массой 300 (ПЭГ

300) в образцах варьировалось от 0% до 2% от массы цемента. Было изучено влияние содержания PEG

на показатели прочности, такие как прочность на сжатие, прочность на разрыв и модуль упругости

, а также показатели прочности, такие как водопоглощение, водопоглощение, удельное электрическое сопротивление

и проницаемость для хлоридов.Чтобы оценить гидратацию

на микроструктурных уровнях, также было проведено сравнение увеличенных изображений бетона.

Образцы были подготовлены для испытания прочности на сжатие, прочности на разрыв и модуля упругости

для бетона M50 и были испытаны в соответствии с индийскими стандартами [4].

Испытания на прочность на сжатие проводились на образце куба размером 15см. Модуль упругости

и прочность на разрыв были испытаны на цилиндре диаметром 15 см и высотой 30 см.

Для каждого испытания был приготовлен один комплект образцов с процентным содержанием ПЭГ 0,5%, 1%,

1,5% и 2% и оставлен при температуре окружающей среды для внутреннего отверждения. Для каждого теста были приготовлены два набора по

образцов без ПЭГ. Один набор отверждают, погружая его в воду

(обозначен как WC), а другой оставляют при температуре окружающей среды без отверждения

(обозначен как NC).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1. Прочность на сжатие

На рисунке 1 показано изменение прочности на сжатие бетона с различным процентным содержанием

ПЭГ 400. Средняя прочность на сжатие на 28-й день у бетона с погружением и

неотвержденного бетона составила 56,88 МПа и 49,78 МПа соответственно. Бетон с содержанием 0,5%

PEG 400 показал прочность на сжатие 54,55 МПа, что находится между прочностью образцов, не отвержденных

, и образцов, отвержденных погружением. Бетон, содержащий 1% ПЭГ, получил прочность 56.67

МПа, что аналогично образцу, отвержденному погружением. Образцы с 1,5% ПЭГ

показали прочность на сжатие 59,96 МПа, что на 5,41% больше по сравнению с образцами

, отвержденными погружением. Образцы с 2% ПЭГ показали прочность на сжатие

57,93 МПа, что больше, чем у образца, отвержденного погружением.

Свойства бетона при повышенных температурах

Огнестойкость бетонных конструктивных элементов зависит от тепловых, механических и деформационных свойств бетона.Эти свойства значительно зависят от температуры, а также от состава и характеристик бетонной смеси, а также от скорости нагрева и других условий окружающей среды. В этой главе описаны основные характеристики бетона. Обсуждаются различные свойства, которые влияют на характеристики огнестойкости, а также роль этих свойств в огнестойкости. Представлено изменение термических, механических, деформационных и откольных свойств в зависимости от температуры для различных типов бетона.

1. Введение

Бетон широко используется в качестве основного конструкционного материала в строительстве благодаря многочисленным преимуществам, таким как прочность, долговечность, простота изготовления и негорючие свойства, которыми он обладает по сравнению с другими строительными материалами. Бетонные конструктивные элементы при использовании в зданиях должны удовлетворять соответствующим требованиям пожарной безопасности, указанным в строительных нормах [1–4]. Это связано с тем, что пожар представляет собой одно из самых тяжелых условий окружающей среды, которым могут подвергаться конструкции; поэтому обеспечение соответствующих мер противопожарной безопасности для элементов конструкции является важным аспектом проектирования здания.

Меры пожарной безопасности конструктивных элементов измеряются с точки зрения огнестойкости, которая представляет собой продолжительность, в течение которой конструктивный элемент проявляет сопротивление в отношении структурной целостности, стабильности и передачи температуры [5, 6]. Бетон обычно обеспечивает лучшую огнестойкость из всех строительных материалов [7]. Эта превосходная огнестойкость обусловлена ​​материалами, составляющими бетон (например, цемент и заполнители), которые при химическом соединении образуют материал, который по существу инертен и имеет низкую теплопроводность, высокую теплоемкость и более медленное ухудшение прочности с температурой.Именно эта низкая скорость теплопередачи и потери прочности позволяют бетону действовать как эффективный противопожарный щит не только между соседними помещениями, но и защищать себя от повреждений при пожаре.

Поведение бетонного конструктивного элемента, подверженного воздействию огня, частично зависит от термических, механических и деформационных свойств бетона, из которого он состоит. Подобно другим материалам, теплофизические, механические и деформационные свойства бетона существенно изменяются в диапазоне температур, связанных с пожарами в зданиях.Эти свойства меняются в зависимости от температуры и зависят от состава и характеристик бетона. Прочность бетона существенно влияет на его свойства как при комнатной, так и при высоких температурах. Свойства высокопрочного бетона (HSC) изменяются в зависимости от температуры иначе, чем свойства бетона нормальной прочности (NSC). Это изменение более выражено для механических свойств, на которые влияют прочность, влажность, плотность, скорость нагрева, количество микрокремнезема и пористость.

На практике огнестойкость элементов конструкции оценивалась в основном с помощью стандартных огнестойких испытаний [8]. Однако в последние годы использование численных методов для расчета огнестойкости конструктивных элементов получает все большее распространение, поскольку эти методы расчета гораздо менее затратны и требуют много времени [9]. Когда элемент конструкции подвергается определенному температурно-временному воздействию во время пожара, это воздействие вызовет предсказуемое распределение температуры в элементе.Повышенные температуры вызывают деформации и изменение свойств материалов, из которых изготовлен элемент конструкции. Зная о деформациях и изменениях свойств, обычные методы строительной механики могут применяться для прогнозирования характеристик огнестойкости конструктивного элемента. Наличие свойств материала при повышенной температуре позволяет использовать математический подход для прогнозирования огнестойкости элементов конструкции [10, 11].

Очевидно, общая информация о свойствах бетона при комнатной температуре редко применима для расчета огнестойкости [12].Поэтому крайне важно, чтобы специалист по пожарной безопасности знал, как расширить, исходя из априорных соображений, полезность скудных данных о свойствах, которые могут быть собраны из технической литературы. Кроме того, знание уникальных характеристик, таких как растрескивание бетона в результате пожара, имеет решающее значение для определения огнестойкости бетонных элементов конструкции.

2. Свойства, влияющие на огнестойкость
2.1. Общие сведения

На огнестойкость железобетонных элементов (ЖБИ) влияют характеристики составляющих материалов, а именно, бетона и арматурной стали.К ним относятся (а) термические свойства, (б) механические свойства, (в) деформационные свойства и (г) специфические характеристики материала, такие как растрескивание бетона. Тепловые свойства определяют степень передачи тепла конструктивному элементу, тогда как механические свойства составляющих материалов определяют степень потери прочности и ухудшения жесткости элемента. Деформационные свойства в сочетании с механическими свойствами определяют степень деформаций и деформаций в элементе конструкции.Кроме того, растрескивание бетона в результате пожара может сыграть значительную роль в пожарных характеристиках элементов RC [13]. Все эти свойства меняются в зависимости от температуры и зависят от состава и характеристик бетона, а также арматурной стали [12]. Изменение свойств бетона, вызванное температурой, намного сложнее, чем изменение свойств арматурной стали из-за миграции влаги, а также значительного изменения ингредиентов в различных типах бетона.Таким образом, основное внимание в этой главе уделяется влиянию температуры на свойства бетона. Влияние температуры на свойства стальной арматуры можно найти в [4, 12].

Бетон доступен в различных формах, и его часто группируют по разным категориям в зависимости от веса (как бетон нормального и легкого веса), прочности (как бетон нормальной прочности, высокопрочного и сверхвысокопрочного бетона), наличия волокон (как простой бетон). и бетон, армированный фиброй), и производительность (как обычный бетон и бетон с высокими эксплуатационными характеристиками).Специалисты по пожарной безопасности также подразделяют бетон с нормальным весом на силикатный (кремнистый) и карбонатный (известняковый) бетон, в зависимости от состава основного заполнителя. Кроме того, когда небольшое количество прерывистых волокон (стальных или полипропиленовых) добавляется к бетонной смеси для улучшения характеристик, этот бетон называют фибробетоном (FRC). В этом разделе в основном обсуждаются различные свойства обычного бетона. Подчеркивается влияние прочности, веса и волокон на свойства бетона при повышенных температурах.

Традиционно прочность на сжатие бетона составляла от 20 до 50 МПа, который классифицируется как бетон нормальной прочности (НБК). В последние годы стал широко доступен бетон с прочностью на сжатие в диапазоне от 50 до 120 МПа, который называют высокопрочным бетоном (HSC). Когда прочность на сжатие превышает 120 МПа, его часто называют бетоном со сверхвысокими характеристиками (UHP). Прочность бетона ухудшается с температурой, и скорость деградации прочности сильно зависит от прочности бетона на сжатие.

2.2. Тепловые свойства

Термическими свойствами, влияющими на повышение и распределение температуры в бетонном конструктивном элементе, являются теплопроводность, удельная теплоемкость, температуропроводность и потеря массы.

Теплопроводность — это свойство материала проводить тепло. Бетон содержит влагу в различных формах, и тип и количество влаги оказывают значительное влияние на теплопроводность. Теплопроводность обычно измеряется с помощью методов испытаний в «установившемся режиме» или «в переходных режимах» [14].Переходные методы предпочтительнее для измерения теплопроводности влажного бетона, чем стационарные методы [15–17], поскольку физико-химические изменения бетона при более высоких температурах вызывают прерывистое направление теплового потока. В среднем теплопроводность обычного бетона нормальной прочности при комнатной температуре составляет от 1,4 до 3,6 Вт / м- ° C [18].

Удельная теплоемкость — это количество тепла на единицу массы, необходимое для изменения температуры материала на один градус, и часто выражается в терминах тепловой (теплоемкости), которая является произведением удельной теплоемкости и плотности.На удельную теплоемкость сильно влияют влажность, тип заполнителя и плотность бетона [19–21]. До 1980-х годов изменение удельной теплоемкости в зависимости от температуры определялось с помощью адиабатической калориметрии. С 80-х годов прошлого века дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) была наиболее часто используемым методом для построения графика кривой за один проход по температуре при желаемой скорости нагрева [22, 23]. К сожалению, точность метода DSC в определении вклада явного тепла в кажущуюся удельную теплоемкость может быть не очень хорошей (иногда она может составлять всего ± 20 процентов).Скорость повышения температуры в тестах DSC обычно составляет 5 ° C · мин -1 . При более высоких скоростях нагрева пики на кривых ДСК имеют тенденцию смещаться в сторону более высоких температур и становиться более резкими. Для температур выше 600 ° C также используется высокотемпературный дифференциальный термический анализатор (DTA) для оценки удельной теплоемкости.

Температуропроводность материала определяется как отношение теплопроводности к объемной удельной теплоемкости материала [24]. Он измеряет скорость передачи тепла от открытой поверхности материала к внутренним слоям.Чем больше коэффициент диффузии, тем быстрее возрастает температура на определенной глубине в материале [12]. Подобно теплопроводности и удельной теплоемкости, коэффициент температуропроводности изменяется с повышением температуры в материале. Температуропроводность,, может быть рассчитана с использованием соотношения где — теплопроводность, — плотность, — удельная теплоемкость материала.

Плотность в высушенном в печи состоянии — это масса единицы объема материала, включающего само твердое вещество и поры, заполненные воздухом.При повышении температуры такие материалы, как бетон, которые имеют большое количество влаги, будут испытывать потерю массы в результате испарения влаги из-за химических реакций. Предполагая, что материал изотропен в отношении своего дилатометрического поведения, его плотность (или масса) при любой температуре можно рассчитать по термогравиметрическим и дилатометрическим кривым [24].

2.3. Механические свойства

Механические свойства, определяющие огнестойкость элементов RC, — это прочность на сжатие и растяжение, модуль упругости и реакция на растяжение составляющих материалов при повышенных температурах.

Прочность бетона на сжатие при повышенной температуре имеет первостепенное значение для расчета огнестойкости. Прочность бетона на сжатие при температуре окружающей среды зависит от водоцементного отношения, переходной зоны раздела заполнитель-паста, условий отверждения, типа и размера заполнителя, типов добавок и типа напряжения [25]. При высокой температуре на прочность на сжатие сильно влияют прочность при комнатной температуре, скорость нагрева и связующие вещества в замесе (например, микрокремнезем, летучая зола и шлак).В отличие от термических свойств при высокой температуре, механические свойства бетона хорошо изучены. Снижение прочности в HSC не является постоянным, и, как сообщают различные авторы, наблюдаются значительные различия в потере прочности.

Прочность бетона на растяжение намного ниже прочности на сжатие из-за легкости, с которой трещины могут распространяться под действием растягивающих нагрузок [26]. Бетон является слабым при растяжении, и для NSC предел прочности на разрыв составляет всего 10% от его прочности на сжатие, а для HSC коэффициент прочности на растяжение еще больше снижается.Таким образом, предел прочности бетона при растяжении часто не учитывается при расчетах прочности при комнатной и повышенных температурах. Однако это важное свойство, потому что трещины в бетоне обычно возникают из-за растягивающих напряжений, а структурное повреждение элемента при растяжении часто возникает из-за прогрессирования микротрещин [26]. В условиях пожара прочность бетона на растяжение может быть еще более важной в случаях, когда в бетонном элементе конструкции происходит выкрашивание из-за пожара [27]. Прочность бетона на растяжение зависит почти от тех же факторов, что и прочность бетона на сжатие [28, 29].

Еще одно свойство, влияющее на огнестойкость, — это модуль упругости бетона, который уменьшается с температурой. При высокой температуре разрушение гидратированных цементных продуктов и разрушение связей в микроструктуре цементного теста снижает модуль упругости, и степень снижения зависит от потери влаги, ползучести при высокой температуре и типа заполнителя.

2.4. Деформационные свойства

Деформационные свойства, определяющие огнестойкость железобетонных элементов, включают тепловое расширение и ползучесть бетона и арматуры при повышенных температурах.Кроме того, переходная деформация, возникающая при повышенных температурах в бетоне, может усилить деформации в подверженных огню бетонных конструктивных элементах.

Термическое расширение характеризует расширение (или усадку) материала, вызванное нагревом, и определяется как расширение (усадка) единицы длины материала при повышении температуры бетона на один градус. Коэффициент теплового расширения определяется как процентное изменение длины образца на градус повышения температуры.Расширение считается положительным, когда материал удлиняется, и отрицательным (усадкой), когда он укорачивается. Как правило, тепловое расширение материала зависит от температуры и оценивается с помощью дилатометрической кривой, которая является записью частичного изменения линейного размера твердого тела при неуклонно повышающейся или понижающейся температуре [24]. Тепловое расширение является важным свойством для прогнозирования тепловых напряжений, возникающих в элементе конструкции в условиях пожара.На тепловое расширение бетона обычно влияют тип цемента, содержание воды, тип заполнителя, температура и возраст [15, 30].

Ползучесть, часто называемая деформацией ползучести, определяется как пластическая деформация материала, зависящая от времени. При нормальных напряжениях и температурах окружающей среды деформации из-за ползучести незначительны. Однако при более высоких уровнях напряжения и повышенных температурах скорость деформации, вызванной ползучестью, может быть значительной. Следовательно, основными факторами, влияющими на ползучесть, являются температура, уровень напряжений и их продолжительность [31].Ползучесть бетона обусловлена ​​наличием воды в его микроструктуре [32]. Удовлетворительного объяснения ползучести бетона при повышенных температурах нет.

Переходная деформация возникает при первом нагреве бетона и не зависит от времени. В основном это вызвано термической несовместимостью заполнителя и цементного теста [6]. Переходная деформация бетона, аналогичная деформации при высокотемпературной ползучести, представляет собой сложное явление, на которое влияют такие факторы, как температура, прочность, влажность, нагрузка и пропорции смеси.

2,5. Выкрашивание

Помимо термических, механических и деформационных свойств, еще одним свойством, которое оказывает значительное влияние на огнестойкость бетонного конструктивного элемента, является выкрашивание [33]. Это свойство уникально для бетона и может быть определяющим фактором при определении огнестойкости структурного элемента RC [34]. Отслаивание определяется как разрыв слоев (кусков) бетона с поверхности бетонного элемента, когда он подвергается воздействию высоких и быстро растущих температур, например, при пожарах.Отслаивание может произойти вскоре после воздействия быстрого нагрева и может сопровождаться сильными взрывами или может произойти на более поздних стадиях пожара, когда бетон стал настолько слабым после нагрева, что при образовании трещин куски бетона отваливаются от поверхности. конкретный член. Последствия ограничены до тех пор, пока степень повреждения невелика, но обширное выкрашивание может привести к ранней потере стабильности и целостности. Кроме того, при растрескивании более глубокие слои бетона подвергаются воздействию высоких температур, что увеличивает скорость передачи тепла внутренним слоям элемента, включая арматуру.Когда арматура подвергается прямому воздействию огня, температура в арматуре повышается с очень высокой скоростью, что приводит к более быстрому снижению прочности (емкости) элемента конструкции. Потеря прочности арматуры в сочетании с потерей бетона из-за растрескивания значительно снижает огнестойкость конструктивного элемента [35, 36].

Хотя растрескивание может происходить во всех типах бетона, HSC более подвержен растрескиванию, вызванному огнем, чем NSC, из-за его низкой проницаемости и более низкого водоцементного отношения по сравнению с NSC.Вызванное огнем растрескивание также зависит от ряда факторов, включая проницаемость бетона, тип воздействия огня и прочность бетона на растяжение [34, 37–40]. Таким образом, информация о проницаемости и прочности бетона на разрыв, которые меняются в зависимости от температуры, имеет решающее значение для прогнозирования выкрашивания бетонных элементов в результате пожара.

3. Термические свойства бетона при повышенных температурах

Термическими свойствами, которые определяют зависящие от температуры свойства бетонных конструкций, являются теплопроводность, удельная теплоемкость (или теплоемкость) и потеря массы.На эти свойства существенно влияют тип заполнителя, влажность и состав бетонной смеси. Существует множество программ испытаний для определения тепловых свойств бетона при повышенных температурах [16, 41–44]. Подробный обзор влияния температуры на термические свойства различных типов бетона дан Khaliq [45], Kodur et al. [46] и Флинн [47].

3.1. Теплопроводность

Теплопроводность бетона при комнатной температуре находится в пределах 1.4 и 3,6 Вт / м ° К и зависит от температуры [18]. На рисунке 1 показано изменение теплопроводности НБК в зависимости от температуры на основе опубликованных данных испытаний и эмпирических зависимостей. Данные испытаний собраны Халиком [45] из разных источников на основе экспериментальных данных [16, 20, 21, 24, 44, 48] и эмпирических соотношений в различных стандартах [4, 15]. Вариации измеренных данных испытаний показаны заштрихованной областью на Рисунке 1, и это изменение в отчетных данных по теплопроводности в основном связано с содержанием влаги, типом заполнителя, условиями испытаний и методами измерения, используемыми в экспериментах [15, 18–20 , 41].Следует отметить, что существует очень мало стандартизованных методов измерения тепловых свойств. На рисунке 1 также показаны верхняя и нижняя границы значений теплопроводности в соответствии с положениями EC2, и этот диапазон относится ко всем типам заполнителей. Тем не менее, теплопроводность, показанная на Рисунке 1, согласно соотношениям ASCE, применима для бетона с карбонатными заполнителями.


Общая теплопроводность постепенно уменьшается с температурой, и это уменьшение зависит от свойств бетонной смеси, в частности, от влажности и проницаемости.Эта тенденция к снижению теплопроводности может быть объяснена изменением содержания влаги с повышением температуры [18].

Теплопроводность HSC выше, чем у NSC из-за низкого соотношения w / c и использования различных связующих в HSC [49]. Обычно теплопроводность HSC находится в диапазоне от 2,4 до 3,6 Вт / м · К при комнатной температуре. Теплопроводность бетона, армированного фиброй (как стальным, так и полипропиленовым), почти соответствует той же тенденции, что и у обычного бетона, и ближе к теплопроводности HSC.Таким образом, делается вывод об отсутствии значительного влияния волокон на теплопроводность бетона в диапазоне температур 20–800 ° C [27].

3.2. Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость бетона при комнатной температуре варьируется в диапазоне от 840 Дж / кг · К и 1800 Дж / кг · К для различных типов заполнителей. Часто удельная теплоемкость выражается в терминах теплоемкости, которая является произведением удельной теплоемкости и плотности бетона. Свойство удельной теплоемкости чувствительно к различным физическим и химическим превращениям, которые происходят в бетоне при повышенных температурах.Это включает испарение свободной воды при температуре около 100 ° C, диссоциацию Ca (OH) 2 на CaO и H 2 O между 400–500 ° C и кварцевое преобразование некоторых агрегатов при температуре выше 600 ° C [ 24]. Поэтому удельная теплоемкость сильно зависит от содержания влаги и значительно увеличивается с увеличением отношения воды к цементу.

Халик и Кодур [27] собрали результаты измерений удельной теплоемкости различных бетонов из различных исследований [16, 20, 24, 41, 44, 48]. На рис. 2 показано изменение удельной теплоемкости NSC в зависимости от температуры, о чем сообщалось в различных исследованиях, основанных на данных испытаний и различных стандартах.Удельная теплоемкость бетона остается почти постоянной до 400 ° C, затем увеличивается примерно до 700 ° C, а затем остается постоянной в диапазоне от 700 до 800 ° C. Из различных факторов тип заполнителя оказывает значительное влияние на удельную теплоемкость (теплоемкость) бетона. Этот эффект отражен в соотношениях ASCE для удельной теплоемкости бетона [15]. Бетон из карбонатного заполнителя имеет более высокую удельную теплоемкость (теплоемкость) в диапазоне температур 600–800 ° C, и это вызвано эндотермической реакцией, которая возникает в результате разложения доломита и поглощает большое количество энергии [12].Эта высокая теплоемкость в бетоне с карбонатным заполнителем помогает свести к минимуму растрескивание и повысить огнестойкость элементов конструкции.


По сравнению с NSC, HSC демонстрирует несколько меньшую удельную теплоемкость в диапазоне температур 20–800 ° C [41]. Наличие волокон также оказывает незначительное влияние на удельную теплоемкость бетона. Для бетона с полипропиленовыми волокнами при сжигании полипропиленовых волокон образуются микроканалы для выпуска пара; и, следовательно, количество поглощенного тепла меньше при обезвоживании химически связанной воды; таким образом, его удельная теплоемкость снижается в диапазоне температур 600–800 ° C.Однако бетон со стальной фиброй показывает более высокую удельную теплоемкость в диапазоне температур 400–800 ° C, что может быть связано с дополнительным теплом, поглощаемым при обезвоживании химически связанной воды.

3.3. Потеря массы

В зависимости от плотности бетон обычно подразделяют на две основные группы: (1) бетон с нормальным весом с плотностью от 2150 до 2450 кг · м −3 ; и (2) легкие бетоны плотностью от 1350 до 1850 кг · м −3 . Плотность или масса бетона уменьшается с повышением температуры из-за потери влаги.На удержание массы бетона при повышенных температурах сильно влияет тип заполнителя [21, 44].

На рис. 3 показано изменение массы бетона в зависимости от температуры для бетонов, изготовленных из карбонатных и кремнистых заполнителей. Потеря массы минимальна как для карбонатных, так и для кремнистых заполнителей до температуры около 600 ° C. Однако тип заполнителя оказывает значительное влияние на потерю массы бетона при температуре выше 600 ° C. В случае бетона из кремнистого заполнителя потеря массы незначительна даже при температуре выше 600 ° C.Однако при температуре выше 600 ° C бетон с карбонатным заполнителем испытывает больший процент потери массы по сравнению с бетоном с кремнистым заполнителем. Этот более высокий процент потери массы в бетоне с карбонатным заполнителем объясняется диссоциацией доломита в карбонатном заполнителе при температуре около 600 ° C [12].


Прочность бетона не оказывает значительного влияния на потерю массы, и, следовательно, HSC демонстрирует ту же тенденцию в потере массы, что и NSC. Потеря массы для бетона, армированного фиброй, такая же, как и для обычного бетона при температуре примерно до 800 ° C.При температуре выше 800 ° C потеря массы HSC, армированного стальным волокном, немного ниже, чем у простого HSC.

4. Механические свойства бетона при повышенных температурах

Механические свойства, которые имеют первостепенное значение при расчете огнестойкости, включают прочность на сжатие, предел прочности на растяжение, модуль упругости и реакцию на напряжение-деформацию при сжатии. Механические свойства бетона при повышенных температурах широко изучены в литературе по сравнению с термическими свойствами [12, 39, 50–52].Испытания механических свойств при высоких температурах обычно проводятся на образцах бетона, которые обычно представляют собой цилиндры или кубы разных размеров. В отличие от измерений свойств при комнатной температуре, когда размеры образцов указаны в соответствии со стандартами, высокотемпературные механические свойства обычно проводятся на широком диапазоне размеров образцов из-за отсутствия стандартизированных спецификаций испытаний для проведения испытаний механических свойств при высоких температурах [53, 54].

4.1. Прочность на сжатие

На рисунках 4 и 5 показано изменение соотношения прочности на сжатие для NSC и HSC при повышенных температурах, соответственно, с верхней и нижней границами (заштрихованной области), показывающими изменение диапазона представленных данных испытаний.На этих рисунках также показано изменение прочности на сжатие, полученное с использованием Еврокода [4], ASCE [15] и Kodur et al. [46] отношения; На рис. 4 показано большое, но равномерное изменение скомпилированных данных испытаний для НБК в диапазоне температур 20–800 ° C. Однако на рис. 5 показано большее изменение прочности на сжатие HSC при температуре в диапазоне от 200 ° C до 500 ° C и меньшее отклонение выше 500 ° C. Это в основном связано с тем, что для HSC при температурах выше 500 ° C было зарегистрировано меньшее количество точек данных испытаний, либо из-за возникновения растрескивания в бетоне, либо из-за ограничений в испытательной аппаратуре.Однако более широкий разброс наблюдается для NSC в этом диапазоне температур (выше 500 ° C) по сравнению с HSC, как показано на рисунках 4 и 5. Это в основном из-за большего количества точек данных испытаний, указанных для NSC в литературе и также из-за меньшей склонности НБК к растрескиванию под огнем. В целом разброс механических свойств бетона при сжатии при высоких температурах довольно велик. Эти отклонения от различных испытаний могут быть объяснены использованием различных скоростей нагрева или нагружения, размера образца и отверждения, условий при испытании (содержание влаги и возраст образца) и использования добавок.



В случае НБК прочность бетона на сжатие незначительно зависит от температуры до 400 ° C. NSC обычно очень проницаемы и позволяют легко рассеивать поровое давление за счет водяного пара. С другой стороны, использование различных связующих в HSC дает превосходную и плотную микроструктуру с меньшим количеством гидроксида кальция, что обеспечивает положительный эффект на прочность на сжатие при комнатной температуре [55]. Такие связующие, как использование шлака и микрокремнезема, дают наилучшие результаты по повышению прочности на сжатие при комнатной температуре, что объясняется плотной микроструктурой.Однако, как упоминалось ранее, компактная микроструктура очень непроницаема и при высокой температуре становится вредной, поскольку не позволяет влаге уйти, что приводит к нарастанию порового давления и быстрому развитию микротрещин в HSC, что приводит к более быстрому ухудшению прочности и возникновению. выкрашивания [27, 56, 57]. Наличие в бетоне стальной фибры помогает замедлить потерю прочности при повышенных температурах [44, 58].

Среди факторов, которые непосредственно влияют на прочность на сжатие при повышенных температурах, — начальное отверждение, содержание влаги во время испытаний, а также добавление примесей и микрокремнезема в бетонную смесь [59–63].Эти факторы не рассматриваются в литературе, и отсутствуют данные испытаний, которые показывают влияние этих факторов на высокотемпературные механические свойства бетона.

Другой основной причиной значительного разброса характеристик прочности бетона при высоких температурах является использование различных условий испытаний (таких как скорость нагрева и скорость деформации) и процедур испытаний (испытание на прочность в горячем состоянии и испытание на остаточную прочность) из-за отсутствия стандартизированных методов испытаний для проведения испытаний свойств [46].

4.2. Прочность на растяжение

Прочность бетона на растяжение намного ниже, чем прочность на сжатие, и поэтому предел прочности бетона на растяжение часто не учитывается при расчетах прочности при комнатной и повышенных температурах. Однако с точки зрения огнестойкости это важное свойство, потому что растрескивание бетона обычно происходит из-за растягивающих напряжений, а структурное повреждение элемента при растяжении часто возникает из-за развития микротрещин [26]. В условиях пожара прочность бетона на растяжение может быть еще более важной в случаях, когда в бетонном элементе происходит выкрашивание из-за пожара [27].Таким образом, информация о прочности на разрыв HSC, которая изменяется в зависимости от температуры, имеет решающее значение для прогнозирования вызванного огнем растрескивания в элементах HSC.

На рисунке 6 показано изменение отношения прочности на разрыв NSC и HSC в зависимости от температуры, как сообщалось в предыдущих исследованиях и положениях Еврокода [4, 64–66]. Отношение прочности на разрыв при данной температуре к прочности на разрыв при комнатной температуре показано на рисунке 6. Заштрихованный участок на этом графике показывает диапазон изменения прочности на разрыв при расщеплении, полученный различными исследователями для NSC с обычными заполнителями.Снижение предела прочности НБК с температурой может быть объяснено слабой микроструктурой НБК, позволяющей образовывать микротрещины. При температуре 300 ° C бетон теряет около 20% своей начальной прочности на разрыв. Выше 300 ° C прочность на разрыв НБК снижается быстрыми темпами из-за более выраженного термического повреждения в виде микротрещин и достигает примерно 20% от его начальной прочности при 600 ° C.


HSC испытывает быструю потерю прочности на разрыв при более высоких температурах из-за развития порового давления в плотных микроструктурированных HSC [55].Добавление стальной фибры в бетон увеличивает его прочность на разрыв, и это увеличение может быть на 50% выше при комнатной температуре [67, 68]. Кроме того, прочность на разрыв стального фибробетона снижается медленнее, чем у простого бетона, в диапазоне температур 20–800 ° C [69]. Эта повышенная прочность на растяжение может замедлить распространение трещин в конструкционных элементах из стального фибробетона и очень полезна, когда элемент подвергается изгибающим напряжениям.

4.3. Модуль упругости

Модуль упругости () различных бетонов при комнатной температуре варьируется в широком диапазоне, от 5,0 × 10 3 до 35,0 × 10 3 МПа, и зависит в основном от водоцементного отношения в смеси. , возраст бетона, метод кондиционирования, а также количество и характер заполнителей. Модуль упругости быстро уменьшается с повышением температуры, и частичное снижение существенно не зависит от типа заполнителя [70].Однако из других исследований [38, 71] выясняется, что модуль упругости бетонов с нормальным весом уменьшается с повышением температуры более быстрыми темпами, чем модуль упругости легких бетонов.

На рисунке 7 показано изменение отношения модуля упругости при заданной температуре к модулю упругости при комнатной температуре для NSC и HSC [4, 19, 72]. Из рисунка видно, что тенденция потери модуля упругости обоих бетонов с температурой аналогична, но есть значительные различия в представленных данных испытаний.Модуль разрушения как в NSC, так и в HSC можно отнести к чрезмерным термическим напряжениям и физическим и химическим изменениям в микроструктуре бетона.


4.4. Реакция на напряжение-деформацию

Механический отклик бетона обычно выражается в виде соотношений напряжение-деформация, которые часто используются в качестве исходных данных в математических моделях для оценки огнестойкости бетонных конструктивных элементов. Как правило, из-за снижения прочности на сжатие и увеличения пластичности бетона наклон кривой напряжения-деформации уменьшается с повышением температуры.Прочность бетона оказывает значительное влияние на деформационную реакцию как при комнатной, так и при повышенных температурах.

Рисунки 8 и 9 иллюстрируют стресс-деформационную реакцию NSC и HSC, соответственно, при различных температурах [72, 73]. При всех температурах и NSC, и HSC демонстрируют линейный отклик, за которым следует параболический отклик до пикового напряжения, а затем быстрый нисходящий участок до отказа. В целом установлено, что HSC имеет более крутые и линейные кривые деформации по сравнению с NSC при 20–800 ° C.Температура оказывает значительное влияние на реакцию напряжение-деформацию как NSC, так и HSC, как и скорость повышения температуры. Напряжение, соответствующее пиковому напряжению, начинает увеличиваться, особенно при температуре выше 500 ° C. Это увеличение является значительным, и деформация при пиковом напряжении может в четыре раза превышать деформацию при комнатной температуре. Образцы HSC демонстрируют хрупкую реакцию, о чем свидетельствует постпиковое поведение кривых напряжения-деформации, показанных на рисунке 9 [74]. В случае бетона, армированного фиброй, особенно со стальной фиброй, реакция на напряжение-деформацию более пластичная.



5. Деформационные свойства бетона при повышенных температурах

Деформационные свойства, которые включают тепловое расширение, деформацию ползучести и переходную деформацию, в значительной степени зависят от химического состава, типа заполнителя, а также химических и физических реакций, которые возникают в бетоне при нагревании [75].

5.1. Термическое расширение

Бетон обычно расширяется при воздействии повышенных температур. На рисунке 10 показано изменение теплового расширения НБК в зависимости от температуры [4, 15], где заштрихованная часть указывает диапазон данных испытаний, представленных различными исследователями [46, 76].Тепловое расширение бетона увеличивается от нуля при комнатной температуре до примерно 1,3% при 700 ° C, а затем обычно остается постоянным до 1000 ° C. Это увеличение является значительным в диапазоне температур 20–700 ° C и в основном связано с высоким тепловым расширением, возникающим из-за составляющих заполнителей и цементного теста в бетоне. Тепловое расширение бетона осложняется другими факторами, такими как дополнительные изменения объема, вызванные изменением содержания влаги, химическими реакциями (дегидратация, изменение состава), а также ползучестью и микротрещинами в результате неоднородных термических напряжений [18].В некоторых случаях термическая усадка также может быть результатом потери воды из-за нагрева наряду с тепловым расширением, и это может привести к отрицательному изменению общего объема, то есть к усадке, а не к расширению.


Еврокоды [4] учитывают влияние типа заполнителя на изменение теплового расширения, чем у бетона, в зависимости от температуры. Бетон из кремнистого заполнителя имеет более высокое тепловое расширение, чем бетон из карбонатного заполнителя. Тем не менее, положения ASCE [15] предоставляют только один вариант как для кремнистого, так и для карбонатного заполнителя бетона.

Прочность бетона и наличие фибры умеренно влияют на тепловое расширение. Скорость расширения HSC и фибробетона снижается между 600–800 ° C; однако скорость теплового расширения снова увеличивается выше 800 ° C. Замедление теплового расширения в диапазоне 600-800 ° C объясняется потерей химически связанной воды в гидратах, а увеличение расширения выше 800 ° C объясняется размягчением бетона и чрезмерным развитием микро- и макротрещин [77 ].

5.2. Ползучесть и переходные деформации

Зависящие от времени деформации в бетоне, такие как ползучесть и переходные деформации, значительно усиливаются при повышенных температурах под действием сжимающих напряжений [18]. Ползучесть бетона при высоких температурах увеличивается из-за выхода влаги из матрицы бетона. Это явление еще больше усиливается из-за рассеивания влаги и потери сцепления в цементном геле (C – S – H). Таким образом, процесс ползучести вызывается и ускоряется в основном двумя процессами: (1) движением влаги и обезвоживанием бетона из-за высоких температур и (2) ускорением в процессе разрыва сцепления.

Переходная деформация возникает при первом нагреве бетона, но не возникает при повторном нагреве [78]. Воздействие высоких температур на бетон вызывает комплексные изменения влажности и химического состава цементного теста. Более того, существует несоответствие в тепловом расширении между цементным тестом и заполнителем. Следовательно, такие факторы, как изменения химического состава бетона и несоответствия в тепловом расширении, приводят к внутренним напряжениям и микротрещинам в компонентах бетона (заполнителя и цементного теста) и приводят к переходным деформациям в бетоне [75].

Обзор литературы показывает, что имеется ограниченная информация о ползучести и неустановившейся деформации бетона при повышенных температурах [46]. Некоторые данные о ползучести бетона при повышенных температурах можно найти в работах Круза [70], Маречаля [79], Гросса [80] и Шнайдера и др. [81]. Андерберг и Теландерссон [82] провели испытания для оценки переходных деформаций и деформаций ползучести при повышенных температурах. Они обнаружили, что предварительно высушенные образцы при уровне напряжения нагрузки 45 и 67,5% были менее подвержены деформации в «положительном направлении» (расширению) под нагрузкой.При предварительном натяжении 22,5% образцы не показали значительной разницы в деформациях. Они также обнаружили, что влияние водонасыщенности не было очень значительным, за исключением свободного теплового расширения (предварительная нагрузка 0%), которое оказалось меньше для водонасыщенных образцов.

Khoury et al. [78] изучали деформацию ползучести изначально влажного бетона при четырех уровнях нагрузки, измеренную во время первого нагрева при скорости 1 ° C / мин. Важной особенностью этих результатов было то, что наблюдалось значительное сжатие под нагрузкой по сравнению со свободными (ненагруженными) тепловыми деформациями.Это сжатие называется «термической деформацией, вызванной нагрузкой», и считается, что фактическая термическая деформация состоит из общей термической деформации за вычетом термической деформации, вызванной нагрузкой.

Шнайдер [75] также исследовал влияние переходных процессов и ограничения ползучести на деформацию бетона. Он пришел к выводу, что испытание на переходные процессы для измерения общей деформации или прочности бетона имеет самое сильное отношение к пожарам в зданиях и, как предполагается, дает наиболее реалистичные данные, имеющие прямое отношение к пожару.Важные выводы из исследования заключаются в том, что (1) соотношение воды и цемента и исходная прочность не имеют большого значения для деформаций ползучести в переходных условиях, (2) соотношение заполнителя и цемента имеет большое влияние на деформации и критические температуры: чем тверже агрегат тем ниже тепловое расширение; поэтому общая деформация в переходном состоянии будет ниже; и (3) условия отверждения имеют большое значение в диапазоне 20–300 ° C: отвержденные на воздухе и высушенные в печи образцы имеют более низкие переходные процессы и деформации ползучести, чем образцы, отвержденные водой.

Андерберг и Теландерссон [82] разработали основные модели ползучести и переходных деформаций в бетоне при повышенных температурах. Эти уравнения ползучести и переходной деформации при повышенных температурах, предложенные Андербергом и Теландерссоном [82], имеют следующий вид: где = деформация ползучести, = переходная деформация, = 6,28 × 10 −6 с −0,5 , = 2,658 × 10 −3 K −1 , = температура бетона (° K) за время (с), = прочность бетона при температуре, = напряжение в бетоне при текущей температуре, = константа находится в диапазоне от 1.8 и 2.35, = термическая деформация и = прочность бетона при комнатной температуре.

Обсуждаемая выше информация о высокотемпературной ползучести и переходной деформации в основном разработана для НБК. По-прежнему отсутствуют данные испытаний и модели влияния температуры на ползучесть и переходную деформацию в HSC и фибробетоне.

6. Выкрашивание в результате пожара

Обзор литературы представляет противоречивую картину возникновения выкрашивания в результате пожара, а также точного механизма выкрашивания в бетоне.В то время как некоторые исследователи сообщали о взрывных растрескиваниях в бетонных конструктивных элементах, подвергшихся воздействию огня, в ряде других исследований сообщалось о незначительном или полном отсутствии значительного отслаивания. Одним из возможных объяснений этой запутанной тенденции наблюдений является большое количество факторов, влияющих на скалывание, и их взаимозависимость. Тем не менее, большинство исследователей согласны с тем, что основными причинами возникновения растрескивания бетона в результате пожара являются низкая проницаемость бетона и миграция влаги в бетоне при повышенных температурах.

Есть две общие теории, с помощью которых можно объяснить явление откола [83].

(i) Повышение давления. Считается, что скалывание вызвано увеличением порового давления во время нагрева [83–85]. Чрезвычайно высокое давление водяного пара, образующееся при воздействии огня, невозможно избежать из-за высокой плотности и компактности (и низкой проницаемости) более прочного бетона. Когда эффективное поровое давление (пористость, умноженная на поровое давление) превышает предел прочности бетона на разрыв, куски бетона отваливаются от элемента конструкции. Считается, что это поровое давление приводит к прогрессирующему разрушению; то есть, чем ниже проницаемость бетона, тем больше выкрашивание из-за пожара.Это падение бетонных кусков часто может быть взрывоопасным в зависимости от пожара и характеристик бетона [38, 86].

(ii) Сдержанное тепловое расширение. Эта гипотеза предполагает, что отслаивание является результатом ограниченного теплового расширения вблизи нагретой поверхности, что приводит к развитию сжимающих напряжений, параллельных нагретой поверхности. Эти сжимающие напряжения снимаются хрупким разрушением бетона (отслаиванием). Поровое давление может сыграть значительную роль в возникновении нестабильности в виде взрывного термического выкрашивания [87].

Хотя растрескивание может происходить во всех бетонах, считается, что высокопрочный бетон более подвержен растрескиванию, чем бетон нормальной прочности из-за его низкой проницаемости и низкого водоцементного отношения [88, 89]. Высокое давление водяного пара, возникающее из-за быстрого повышения температуры, не может исчезнуть из-за высокой плотности (и низкой проницаемости) HSC, и это повышение давления часто достигает давления насыщенного пара. При 300 ° С поровое давление может достигать 8 МПа; такое внутреннее давление часто бывает слишком высоким, чтобы ему могла противостоять смесь HSC, имеющая предел прочности на разрыв примерно 5 МПа [84].Осушенные условия на нагретой поверхности и низкая проницаемость бетона приводят к сильным градиентам давления у поверхности в виде так называемого «засора влаги» [38, 86]. Когда давление пара превышает предел прочности бетона на разрыв, куски бетона отваливаются от элемента конструкции. В ряде тестовых наблюдений на колоннах HSC было обнаружено, что скалывание часто носит взрывной характер [19, 90]. Следовательно, отслаивание является одной из основных проблем при использовании HSC в строительстве и должно быть должным образом учтено при оценке противопожарных характеристик [91].Выкрашивание в колоннах NSC и HSC сравнивается на рисунке 11 с использованием данных, полученных в результате натурных испытаний на огнестойкость нагруженных колонн [92]. Видно, что в колонне HSC, подвергшейся воздействию огня, растрескивание является весьма значительным.


Степень отслаивания зависит от ряда факторов, включая прочность, пористость, плотность, уровень нагрузки, интенсивность пожара, тип заполнителя, относительную влажность, количество микрокремнезема и других примесей [34, 93, 94]. Многие из этих факторов взаимозависимы, и это делает прогноз выкрашивания довольно сложным.Изменение пористости в зависимости от температуры является наиболее важным свойством, необходимым для прогнозирования откольных характеристик HSC [33]. Noumowé et al. провели измерения пористости образцов НСК и ГСК с помощью ртутного порозиметра при различных температурах [88, 95].

Основываясь на ограниченных испытаниях на огнестойкость, исследователи предположили, что растрескивание в HSC может быть минимизировано путем добавления полипропиленовых волокон в смесь HSC [85, 96–101]. Полипропиленовые волокна плавятся, когда температура в бетоне достигает 160–170 ° C, и это создает в бетоне поры, достаточные для снижения давления пара, возникающего в бетоне.Другой альтернативой для ограничения образования сколов, вызванных возгоранием, в колоннах HSC является использование изогнутых стяжек, при которых стяжки загнуты под углом 135 ° в бетонную сердцевину [102].

7. Соотношения высокотемпературных свойств бетона

Существуют ограниченные определяющие соотношения высокотемпературных свойств бетона в нормах и стандартах, которые могут использоваться для пожарного проектирования. Эти отношения можно найти в руководстве ASCE [15] и в Еврокоде 2 [4]. Kodur et al. [46] собрали различные соотношения, которые доступны для термического, механического и деформирования бетона при повышенных температурах.

Существуют некоторые различия в определяющих соотношениях для высокотемпературных свойств бетона, используемых в европейских и американских стандартах. Основополагающие отношения в Еврокоде применимы к NSC и HSC, в то время как отношения в практическом руководстве ASCE применимы только к NSC. Основные соотношения для высокотемпературных свойств бетона, указанные в Еврокоде и руководстве ASCE, приведены в Таблице 1. В дополнение к этим основным моделям, Kodur et al.[93] предложили определяющие отношения для HSC, которые являются расширением отношений ASCE для NSC. Эти отношения для HSC также включены в Таблицу 1.

46 9050 Дж / кг C)
, для 20 ° C ≤ ° C,
, для 100 ° C <≤ 200 ° C,
, для 200 ° C <° C,
, для 400 ° C <≤ 1200 ° C.
Изменение плотности (кг / м 3 )
= Контрольная плотность
для 20 ° C ≤ ≤ 115 ° C,

для 115 ° C <≤ 200 ° C,

для 200 ° C <≤ 400 ° C,

для 400 ° C <≤ 1200 ° C,
Тепловая мощность =.
NSC — ASCE Manual 1992 HSC — Kodur et al. 2004 [10] NSC и HSC — EN1992-1-2: 2004 [4]
Соотношение напряжение-деформация

.

,
.		.
Для Еврокод допускает использование как линейной, так и нелинейной нисходящей ветви в численном анализе.
Параметры этого уравнения см. В Таблице 2.
Теплоемкость Бетон из кремнистого заполнителя

Бетон из карбонатного заполнителя
Бетон из кремнистого заполнителя

Бетон из карбонатного заполнителя
Теплопроводность Бетон из кремнистого заполнителя

Бетон из карбонатного заполнителя
Бетон из кремнистого заполнителя
.
Бетон с карбонатным заполнителем
Все типы:
Верхний предел:,
для 20 ° C ≤ ≤ 1200 ° C.
Нижний предел:
,
для 20 ° C ≤ ≤ 1200 ° C.
Термическая деформация Все типы:
.		 Все типы:
.		 Кремнистые заполнители:
, для 20 ° C ≤ ≤ 700 ° C.
, для 700 ° C <≤ 1200 ° C,
Известковые заполнители:
, для 20 ° C ≤ ≤ 805 ° C.
, для 805 ° C <≤ 1200 ° C.
9050 0,9 9050 60045
Темп.° F Темп. ° C NSC HSC
Кремнеземист. Известняковая агг.
Класс 1 Класс 2 Класс 3
 1 0,0025 0,02 1 1 1
212 100 1 0.004 0,0225 1 0,004 0,023 0,9 0,75 0,75
392 200 0,95 200 0,95 0,0055 0,0055 0,0055 0,75 0,70
572 300 0,85 0,007 0,0275 0,91 0,007 0.028 0,85 0,75 0,65
752 400 0,75 0,01 0,03 0,85 0,01 0,03 9050 0,03 9050
500 0,6 0,015 0,0325 0,74 0,015 0,033 0,60 0,60 0,30
1112 0,025 0,035 0,6 0,025 0,035 0,45 0,45 0,25
1292 700 0,3 0,038 0,30 0,30 0,20
1472 800 0,15 0,025 0,04 0,27 0.025 0,04 0,15 0,15 0,15
1652 900 0,08 0,025 0,0425 0,15 0,025 0,025 0,025 0,025 0,025
1832 1000 0,04 0,025 0,045 0,06 0,025 0,045 0,04 0,075 0.04
2012 1100 0,01 0,025 0,0475 0,02 0,025 0,048 0,01 0,038 0,01 0,01 0,01 9050 — 0 — — 0 0 0 0
В зависимости от прочности на сжатие Еврокод разделяет HSC на три класса *
(i) класс 1 для бетона с прочностью на сжатие между C55 / 67 и C60 / 75,
(ii) класс 2 для бетона с прочностью на сжатие между C70 / 85 и C80 / 95,
(iii) класс 3 для бетона с сжатием прочность выше, чем C90 / 105.
Обозначение прочности C55 / 67 относится к марке бетона с характеристической прочностью цилиндра и куба 55 Н / мм 2 и 67 Н / мм 2 , соответственно.
* Примечание: где фактическая характеристическая прочность бетона, вероятно, будет более высокого класса, чем указанный в проекте; относительное снижение прочности для более высокого класса следует использовать для пожарного расчета.

Основное различие между европейскими и ASCE высокотемпературными составляющими отношениями для бетона заключается во влиянии типа заполнителя на свойства бетона.Еврокод специально не учитывает влияние типа заполнителя на теплоемкость бетона при высоких температурах. В Еврокоде такие свойства, как удельная теплоемкость, изменение плотности и, следовательно, теплоемкость, считаются одинаковыми для всех типов заполнителей, используемых в бетоне. Для теплопроводности бетона Еврокод предлагает верхнюю и нижнюю границы без указания того, какой предел использовать для данного типа заполнителя в бетоне. Кроме того, Еврокод классифицирует HSC на три класса в зависимости от его прочности на сжатие, а именно: (i) класс 1 для бетона с прочностью на сжатие от C55 / 67 до C60 / 75, (ii) класс 2 для бетона с прочностью на сжатие между C70 / 85. и C80 / 95, (iii) класс 3 для бетона с прочностью на сжатие выше, чем C90 / 105.

8. Резюме

Бетон при повышенных температурах претерпевает значительные физико-химические изменения. Эти изменения вызывают ухудшение свойств при повышенных температурах и создают дополнительные сложности, такие как растрескивание HSC. Таким образом, термические, механические и деформационные свойства бетона существенно изменяются в диапазоне температур, связанных с пожарами в зданиях. Кроме того, многие из этих свойств зависят от температуры и чувствительны к параметрам (методам) испытаний, таким как скорость нагрева, скорость деформации, температурный градиент и т. Д.

На основании информации, представленной в этой главе, очевидно, что высокотемпературные свойства бетона имеют решающее значение для моделирования реакции железобетонных конструкций на пожар. Существует большое количество данных о высокотемпературных термических, механических и деформационных свойствах NSC и HSC. Однако данные о свойствах новых типов бетона при высоких температурах, таких как самоуплотняющийся бетон и зольный бетон, при повышенных температурах очень ограничены.

Обзор свойств материалов, представленный в этой главе, представляет собой общий обзор имеющейся в настоящее время информации.Дополнительные подробности, относящиеся к конкретным условиям, при которых развиваются эти свойства, можно найти в цитированных ссылках. Кроме того, при использовании свойств материала, представленных в этой главе, должное внимание следует уделять свойствам замеса партии и другим характеристикам, таким как скорость нагрева и уровень загрузки, поскольку свойства при повышенных температурах зависят от ряда факторов.

Заявление об отказе от ответственности

Некоторые коммерческие продукты указаны в этом документе, чтобы надлежащим образом описать экспериментальную процедуру.Ни в коем случае такая идентификация не подразумевает рекомендаций или одобрения со стороны автора, а также не подразумевает, что идентифицированный продукт или материал является наилучшим из доступных для этой цели.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте

IRJET приглашает доклады из различных инженерных и технологических дисциплин для Тома 8, выпуск 7 (июль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8 Выпуск 7 , Июль 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 7 (июль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 7, июль 2021 Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 7 (июль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 7, июль 2021 Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 7 (июль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 7, июль 2021 Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 7 (июль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 7, июль 2021 Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 7 (июль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 7, июль 2021 Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 7 (июль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 7, июль 2021 Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 7 (июль-2021)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 7, июль 2021 Публикация продолжается…

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

Что такое бетон со сверхвысокими характеристиками (UHPC)?

Определено UHPC

Бетон со сверхвысокими характеристиками (UHPC) — это новый класс бетона, который был разработан в последние десятилетия благодаря своим исключительным свойствам прочности и долговечности.Этот бетон с высокими эксплуатационными характеристиками может быть использован для восстановления конструкций и ускоренного строительства мостов, а также для ряда других применений. Читайте дальше, чтобы узнать больше об истории UHPC, его составе и приложениях.

Фон

UHPC был впервые использован Инженерным корпусом армии США в конце 1980-х годов и стал доступен в США в 2000 году. Коммерческая доступность UHPC позволила Федеральному управлению автомобильных дорог (FHWA) начать расследование, чтобы использовать UHPC для инфраструктуры шоссе.Исследования FHWA привели к дополнительным исследованиям университетов и демонстрационным проектам. В результате появилось множество публикаций по UHPC и длинный список «мостовых приложений», включая:

  • Предварительно напряженные фермы
  • Сборные вафельные панели для мостовых настилов
  • Заливная заливка для сборных элементов мостовидного протеза (Joint-Fills)
  • Сваи сборные
  • Сейсмическая переоборудование мостов
  • Тонкоклееные накладки мостовых настилов
  • Приложения для защиты и защиты от взрывов

UHPC был впервые использован при строительстве моста в Северной Америке для пешеходного моста в Канаде в 1997 году.После этого в нескольких исследовательских институтах было проведено 34 исследовательских проекта с целью сделать UHPC надежным, общедоступным, экономически целесообразным и регулярно применяемым материалом. У Германии также есть несколько мостов, использующих UHPC, наряду с Австралией, Австрией, Хорватией, Италией, Японией, Малайзией, Нидерландами, Новой Зеландией, Словенией, Южной Кореей и Швейцарией.

Качества

Почему все эти страны пользуются преимуществами UHPC? Это материал, рассчитанный на 100 лет жизни и обладающий исключительной прочностью, долговечностью, гибкостью и долговечностью.

Прочность

UHPC имеет прочность на сжатие в 10 раз больше, чем у традиционного бетона. Прочность на сжатие — это способность материала сопротивляться изгибу под нагрузкой (или сжатию). Обычный бетон, используемый в мостах, имеет прочность на сжатие от 3000 до 5000 фунтов на квадратный дюйм. UHPC имеет прочность на сжатие от 18 000 до 35 000 фунтов на квадратный дюйм. Еще одна мера прочности — это предел прочности на разрыв или растяжение. Вот насколько прочен материал, когда вы его тянете. В то время как традиционный бетон имеет предел прочности на разрыв 400-700 фунтов на квадратный дюйм, UHPC имеет предел прочности на разрыв около 1400 фунтов на квадратный дюйм.

Прочность

Несмотря на то, что прочность UHPC впечатляет, его долговечность превосходит все ожидания. Долговечность измеряется тем, как материал работает в экстремальных условиях. Устойчивость к замерзанию / оттаиванию, стойкость к хлоридам (как в дорожных солях) и стойкость к истиранию — все это составляющие долговечности. UHPC имеет свойства, подобные хард-року.

Устойчивость к замерзанию / оттаиванию испытывается путем замораживания и оттаивания бетонных призм при погружении в водяную баню.UHPC продемонстрировал 100% свойств материала после 600 циклов замораживания / оттаивания.

Проницаемость по хлоридам измеряется путем наливания 3-процентного раствора хлорида натрия на поверхность бетона в течение 90 дней. Через 90 дней определяется уровень миграции хлорид-ионов в бетон. UHPC показал чрезвычайно низкую миграцию хлоридов при испытаниях, менее 10% проницаемости обычного бетона.

Сопротивление истиранию определяется путем измерения количества бетона, истираемого с поверхности вращающимся резцом за заданный период времени.UHPC демонстрирует отличную стойкость к истиранию, почти вдвое большую, чем у обычного бетона.

— Образование солей (потеря остатков): <60 г / м2 (<0,013 фунта / фут3) Истирание (индекс относительной потери объема): 1,7

— Проницаемость для кислорода: <10-20 м2 (<10-19 футов2) Cl - проницаемость (общая нагрузка): <10 C Глубина карбонизации: <0,5 мм (<0,02 дюйма)

Долговечность коммерчески доступного UHPC была независимо оценена с помощью шести стандартизированных тестов, результаты опубликованы в Journal of Civil Engineering.Эти результаты показывают, что UHPC значительно увеличивает долговечность по сравнению с обычным бетоном, используемым сегодня, независимо от процедур отверждения:

Цилиндр и установка для экспресс-теста на проницаемость для ионов хлора. Фото: Журнал гражданского строительства

«Бетон показал минимальные повреждения после того, как он подвергся двукратному количеству циклов замораживания-оттаивания по ASTM C 666. Он был безвредным по отношению к ухудшению качества ASTM C 1260 ASR, ухудшению образования накипи ASTM C 672 и проникновению хлорида AASHTO T259.Согласно ASTM C 1202, электрическая индикация способности бетона противостоять проникновению хлорид-ионов, результат теста был незначительным, если применялась какая-либо обработка отверждением на основе пара, и был очень низким в противном случае ».

Материалы

Материалы, входящие в состав UHPC, делятся на трехкомпонентные премиксы: порошки, суперпластификатор и органические волокна. Ингредиенты:

  • Портландцемент
  • Пары кремнезема
  • Мука кварцевая
  • Мелкодисперсный кварцевый песок
  • Гидравлический редуктор высокого диапазона
  • Вода
  • Стальные или органические волокна

Что означает эта комбинация компонентов ?:

В недавно опубликованных статьях « Advances in Civil Engineering Materials» и «Сравнение традиционных и передовых бетонных технологий с точки зрения эффективности строительства» подчеркивается, что превосходные свойства UHPC демонстрируют «заметные преимущества», например:

  • Упрощенная техника строительства
  • Скорость строительства
  • Повышенная прочность
  • Сокращенное обслуживание
  • Сниженный срок выбытия
  • Минимальное прерывание
  • Уменьшенный размер и сложность элемента
  • Увеличенный срок службы
  • Повышенная отказоустойчивость

UHPC — это материал, который используется во всем мире, так как его характеристики по сравнению с обычным бетоном «усовершенствованы, ускорены и улучшены».WALO и Posillico объединились для создания решений UHPC. Наша цель — предоставить владельцам мостов из США доступ к UHPC для перекрытий мостовых настилов, проектов восстановления или сейсмических сооружений. Мы специализируемся на ускоренном восстановлении мостов с использованием UHPC, чтобы помочь решить проблему изношенной инфраструктуры в США.

Влияние типа цемента на механическое поведение и проницаемость бетона при высоких температурах

Реферат

В статье представлены экспериментальные исследования влияния типа цемента (CEMI 42.5 R портландцемент и шлаковый цемент CEMIII / A 42,5 N — с 53% гранулированного доменного шлака) на механические и транспортные свойства нагретых бетонов. Было исследовано изменение свойств в результате воздействия высоких температур во время пожара. Воздействие высоких температур вызывает изменения в транспортных и механических свойствах бетона, но влияние типа цемента в литературе широко не изучалось. В этой статье для изготовления бетонов использовались два типа цемента: CEMI и CEMIII, с использованием базальта (B) и русловых заполнителей (RB).Прочность на сжатие и растяжение, а также статический модуль упругости и проницаемость Cembureau были проверены после высокотемпературного воздействия на 200, 400, 600, 800 и 1000 ° C. Оценка повреждения бетона и развития трещин из-за воздействия высоких температур проводилась на основе изменения статического модуля упругости. Результаты испытаний ясно продемонстрировали, что проницаемость увеличивается с повреждением, и это следует формуле экспоненциального типа для обоих типов цемента.

Ключевые слова: высокая температура, повреждение, проницаемость, CEMI и CEMIII, механические свойства

1. Введение

Цементы с гранулированным доменным шлаком широко используются из-за их более низкого углеродного следа в качестве стратегии устойчивого развития в область строительства. Использование измельченного гранулированного доменного шлака (GGBFS), имеющего аморфную структуру и обладающего пуццолановыми характеристиками, в бетоне в качестве добавки положительно влияет на свойства свежего и твердеющего бетона [1,2].Использование GGBFS дает важное преимущество, помогающее избежать термических трещин в бетоне из-за процесса низкой гидратации [2]. Фактически, как показали предыдущие результаты, гидратация GGBFS медленнее, чем у обычного цемента CEMI. Бетон с измельченным гранулированным доменным шлаком имеет более позднее время схватывания и меньшую жесткость [3].

Когда используются равные количества цемента и водного вяжущего (w / b), бетоны с содержанием шлака имеют более низкую прочность на сжатие в раннем возрасте и более высокую прочность на сжатие в позднем возрасте, чем портландцемент [2].Кроме того, с определенной прочностью на сжатие шлакобетон имеет лучшие механические характеристики с точки зрения растяжения, чем бетон, сделанный с портландцементом [2]. Однако исследование Shumuye et al. [4] показали, что прочность бетона на сжатие снижается по мере увеличения содержания шлака.

Условия окружающей среды и температурное воздействие во время отверждения сильно влияют на механические свойства бетона [3,5]. Когда материал подвергается нагреву до более высоких температур до 1000 ° C, например, во время пожара, происходит термическое повреждение из-за обезвоживания цементного теста и термического несоответствия деформаций между усаживающимся цементным тестом и расширяющимися заполнителями, что вызывает растрескивание [ 6,7].Более того, во время фазы охлаждения до температуры окружающей среды напряжения, вызванные обратными температурными градиентами, приводят к развитию трещин в цементном тесте, которые влияют на проницаемость, а также могут снизить долговечность материала после пожара [8,9 ]. Изменения механических свойств бетона при высоких температурах были широко исследованы [6,7,8,9,10,11,12], что помогло нам лучше понять поведение бетонных конструкций в пожарной ситуации и определить параметры, влияющие на его поведение.Развитие механических свойств бетона при пожаре зависит от его состава: наличия минеральных добавок [4,13], водоцементного отношения [14,15], природы и типа заполнителей [10,11,12]. Более того, условия нагрева бетона: скорость нагрева и максимальная температура воздействия играют важную роль в увеличении прочности бетона, а также процедура испытаний: бетон, испытанный горячим способом или испытанный после температурного воздействия и охлаждения до температуры окружающей среды [7,15] . Тем не менее, для испытания механических свойств материала рекомендуется медленная скорость нагрева, чтобы гарантировать ограничение температурного градиента внутри образца.В литературных исследованиях используются скорости нагрева 0,1–10 ° С / мин. Тем не менее, скорости нагрева, рекомендованные Международным союзом лабораторий и экспертов по строительным материалам, системам и конструкциям RILEM [16], зависят от диаметра образца и составляют от 0,5 до 2,0 ° C / мин для аварийных условий (пожаров).

Существующие знания о поведении высокоэффективного бетона при пожаре были недавно рассмотрены Техническим комитетом RILEM HPB-227 [8], однако до сих пор нет четких отчетов о том, изменяются ли свойства бетона, подверженного воздействию высоких температур. аналогичным или совершенно другим способом, в зависимости от типа используемого цемента.

Согласно Shumuye et al. [4], добавление GGBFS, по-видимому, улучшает устойчивость бетона к условиям пожара. Было подчеркнуто, что при повышении температуры воздействия огня с 200 до 400 ° C прочность на сжатие увеличилась для бетона со шлаком (70% обычного портландцемента OPC и 30% шлакового цемента, а также пропорции 50/50). Для группы бетонов с 30% OPC и 70% шлакового цемента наблюдалась обратная картина. Бетонная смесь, содержащая GGBFS, обычно имеет более низкий коэффициент теплового расширения, чем портландцемент.Замена 15% и 30% CEMI на GGBFS дает коэффициенты теплового расширения 22,7 × 10 −6 / ° C и 17,2 × 10 −6 / ° C, соответственно, что составляет 99,2% и 75,5% от значение, полученное для портландцементного теста [4]. Однако недавнее исследование Asamoto et al. [17] подчеркнули, что снижение модуля упругости и увеличение проницаемости бетона с GGBFS, подвергнутого воздействию 65 ° C, были больше, чем у бетона без шлака. Действительно, что удивительно, это можно объяснить более высоким коэффициентом теплового расширения и большей усадкой цементного теста со шлаком, что приводит к образованию микротрещин вокруг заполнителя.

Более того, можно сделать вывод, что добавление алюмосиликатных минералов, таких как летучая зола, измельченный гранулированный доменный шлак (GGBFS) и микрокремнезем (SF), может повлиять на поведение бетона при высоких температурах, что может привести к растрескиванию нагретого бетона в более плотном и, следовательно, менее проницаемом материале [18,19,20]. Более низкая проницаемость приводит к возникновению закупорки влаги и увеличению порового давления пара внутри нагретого бетона [20]. Эффект засорения влагой был объяснен и связан с уменьшением проницаемости, наблюдаемым при температуре от 100 до 200 ° C, но этот эффект наблюдается, когда проницаемость проверяется на горячей стадии, а не после охлаждения, когда определяются остаточные значения проницаемости, как в настоящее исследование.Важный вывод о развитии порового давления газа был сделан в работах Kalifa et al. [19,20] и связан с проницаемостью.

Пожары на инженерных объектах (например, Готардский туннель, Чуннельный туннель или туннель Монблан) привели к многочисленным человеческим жертвам, а также к значительным финансовым потерям. Во время этих пожаров наблюдалась значительная потеря бетона в облицовке туннелей. Несущая способность элементов конструкции снижена из-за взрывного выкрашивания.Выкрашивание может принимать различные формы, от скалывания мелких бетонных кусков, известного как эффект попкорна, до взрывного поведения, когда более крупные куски бетона отделяются от бетонного элемента с большой энергией [21,22,23,24]. Во всех случаях растрескивание бетона при пожаре приводит к обнажению стальной арматуры, чувствительной к высоким температурам [24,25]. К настоящему времени подтверждено, что тип и состав бетона, включая тип заполнителя, водоцементное соотношение, пуццолановый минеральный материал и содержание влаги в бетоне, влияют на его поведение в условиях пожара [8,13,19].Исследования, направленные на понимание причин явления выкрашивания, а также определение параметров материала, влияющих на его интенсивность, были выполнены экспериментально [21,22,24] и численным анализом [21,25,26]. Таким образом, отслаивание бетона — одно из самых интересных и сложных явлений, происходящих в бетоне, подвергающемся воздействию огня. Технический комитет RILEM 256-SPF: Отслаивание бетона в результате пожара: были созданы испытания и моделирование, которые в основном посвящены изучению этого специфического поведения.

Во время нагрева проницаемость обычно постепенно увеличивается [27,28,29], за исключением тех случаев, когда проницаемость бетона может уменьшаться [30] из-за эффекта засорения влагой. В этой ситуации давление водяного пара увеличивается в сетке пор материала, что может привести к растрескиванию. Считается, что взаимодействие высокой температуры, увеличения давления водяного пара в порах материала и внутреннего напряженного состояния является причиной появления сколов бетона [19,20,21,22,23,24,25,26 ].Кажется, что ключевым параметром, определяющим возникновение скола, является его проницаемость. В более плотных и менее проницаемых бетонах риск растрескивания выше. Исследователи показали, что в условиях пожара бетон, модифицированный добавлением минеральных добавок, таких как микрокремнезем и известковый наполнитель, склонен к растрескиванию. Поскольку растрескивание бетона в основном определяется его проницаемостью, исследователи проверяли влияние добавления GGBFS на проницаемость бетона.Недавно Карахан [27] показал увеличение транспортных свойств бетона после воздействия температур 400 ° C, сопровождающееся снижением прочности на сжатие. Более того, в заключении авторов указана оптимальная смесь GGBFS / цемент с точки зрения поведения материала при пожаре с содержанием шлака 50–70% в качестве замены цемента.

Следовательно, имеющиеся результаты не отражают всех соответствующих аспектов этой темы, и требуется дополнительное исследование. Литературные результаты нельзя сравнивать друг с другом из-за того, что смеси различаются.Поэтому была предложена программа исследований, которая позволила бы четко сравнить влияние типа цемента на механические и физические свойства бетона при высоких температурах. Для этого мы провели различные испытания идентичных бетонных смесей, для которых единственным изменяющимся фактором был цемент. Таким образом, основная цель данной работы — представить сравнение изменений механических и физических свойств бетонов, изготовленных с использованием двух разных типов цемента; CEMI и CEMIII. Для всех четырех бетонов состав цементного теста, а также объем цементного теста и раствора остались прежними.Таким образом, исследование отражало исключительно влияние типа цемента портландцемента по сравнению с шлаковым цементом на механические характеристики и проницаемость бетонов, изготовленных с двумя типами заполнителей: дробленый базальт (B) и русловой гравий (RB). Для всех протестированных бетонов количество всех компонентов (объем цементного теста и раствора), а также тип и природа заполнителя, а также гранулометрический состав были идентичными, за исключением типа цемента.

В этом исследовании изучаются механические характеристики и проницаемость бетонов, изготовленных с использованием различных цементов, с целью сравнения их эталонной массопереносной способности, прочности и жесткости после воздействия высоких температур.Контрольные значения проницаемости позволяют оценить их возможность растрескивания в условиях пожара, поскольку более плотные и менее проницаемые материалы склонны к такому поведению. Кроме того, было исследовано изменение проницаемости с температурой нагрева, а также прочность на сжатие и предел прочности при растяжении при расщеплении. Кроме того, были построены кривые напряжения-деформации и определен модуль упругости. Все остаточные механические характеристики (f cT , f tT , E T ) были оценены после нагрева до температуры T (° C), которая соответствует послепожарным характеристикам бетона в ситуациях, когда оценка свойств материала требуется.В этой конкретной ситуации остаточная проницаемость бетона также является проблемой, поскольку она определяет все аспекты долговечности, и может потребоваться оценка, когда необходимо принять решение о дальнейшем использовании бетонных элементов после пожара.

2. Материалы, подготовка образцов, отверждение и нагрев

Бетоны, исследованные в этом исследовании, были изготовлены из следующих компонентов: портландцемент CEMI 42.5R и CEMIII / A 42,5 N, содержащий 53% GGBFS, кварцевый песок 0/2 мм, и один из двух типов крупного заполнителя: (B) базальт или (RB) русловой гравий.

Цементы от Lafarge (Малогощ, Польша) использовались как для портландцемента CEMI 42,5 R, так и для шлакового цемента CEMIII / A 42,5 N. Химические характеристики этих цементов приведены в, физические характеристики — в, а механические характеристики — в.

Таблица 1

Химические характеристики цементов CEM I и CEM III (анализ оксидов,% по массе).

04 2,9 914

906EM Таблица 2 900III CEM и CEM 2 цементы.

Компонент CEMI
42,5 R		 CEMIII / A
42.5 Н
SiO 2 18,6 30,0
Al 2 O 3 5,3 6,2 1,7
CaO 62,7 50,3
MgO 1,50 4,98
SO 3

46 902
Na 2 O 0,19 0,37
K 2 O 0,96 0,70
eqNa6 9102
Cl — 		0,060 0,016
Содержание портландского клинкера
GGBFS
Гипс		 96
0
4		 45
53
2

7 9109 Таблица EM и 3 Механические характеристики Таблица EM и 3 Цементы CEM III.

Параметр CEMI
42,5 R		 CEMIII / A
42,5 N
Удельная площадь (метод Блейна), м 2 / кг
3 / кг		340
3,09		 465
2,97
Время схватывания, минут
— начальное
— конечное
199
270
221
266
Параметры CEMI
42,5 R		 CEMIII / A
42,5 Н
Предел прочности при сжатии, МПа
— через 2 дня
— через 28 дней
  • 0493 914 950


    9149
    50,7

    • В этой исследовательской программе использовались два типа заполнителей: гравий из реки Дунаец (Двудняки, Польша) и измельченный базальт.

    В, представлены бетонные смеси.Объем цементного теста составлял 300 дм 3 / м 3 , а объем раствора — 550 дм 3 / м 3 . Бетоны имеют обозначения B CEMI, B CEMIII, RB CEMI и RB CEMIII. Использовали пластификатор (BASF BV 18 (Мысленице, Польша) и суперпластификатор (BASF Glenium SKY 591 (Мысленице, Польша), водоцементное соотношение (в / ц) бетонов было равно 0,3).

    Таблица 4

    Смесь состав исследуемых бетонов.

    35 R мм песок русло 2–8 мм
    RB, ​​русло 8–16 мм
    B, базальт 2–8 мм
    B, базальт 8–16 мм
    Бетон Блок B CEMI B CEMIII RB CEMI RB CEMIII
    CEMIII
    Деталь кг / м 3 482 482
    CEM III / A 42,5 N кг / м 3 482 482
    Вода дм 3 / м 3 145
    соотношение в / ц — 0,30
    кг / м 3 662
    —
    —
    709
    648    		 662
    —
    —
    709
    648    		663
    610
    558
    —
    —    		 663
    610
    558
    —
    —
    Пластификатор BASF BV50 MASF BV3 5
    Superpllenium 18
    		0.90

    2,20

    		 0,90

    2,35

    		 0,90

    2,20

    		 0,90

    2,35

    Содержание цементной пасты
    Раствор
    Содержание грубого заполнителя 9143    		 дм
    550
    450
    Осадка (консистенция) мм 120–150
    Содержание воздуха в бетонной смеси% об. 1,7–2,0

    Все бетонные кубические и цилиндрические образцы были отлиты в пластиковые формы и хранились в течение 24 часов.После предварительного 24-часового отверждения формы закрывали пластиковыми крышками на 7 дней для предотвращения испарения воды. Образцы хранили в лабораторных условиях при Т = 20 ± 5 ° С и относительной влажности HR = 50% ± 5%. Цилиндрические образцы, предназначенные для измерения проницаемости, разрезали на диски диаметром 150 мм и толщиной 50 мм в возрасте 28 дней. Через 90 дней все образцы для испытания механических характеристик и проницаемости были нагреты в электрической печи до T = 200, 400, 600, 800 и 1000 ° C.В соответствии с рекомендациями RILEM [16] применялась скорость нагрева 0,5 ° C / мин. Для испытания механического поведения бетона при высоких температурах применяется медленная скорость нагрева, чтобы гарантировать ограничение температурного градиента внутри образца. Когда заданная температура была достигнута, ее поддерживали в течение трех часов подряд, чтобы получить однородную температуру во всем поперечном сечении образца. После этого все образцы охлаждались внутри топочной камеры.

    4.Результаты тестирования и обсуждение

    4.1. Начальные свойства

    Для бетонов B CEMI, B CEMIII, RB CEMI и RB CEMIII исходные физические свойства насыпной плотности ρ o20 ° C и проницаемости k, а также механические свойства прочности на сжатие f c20 ° C растяжение прочность f t20 ° C и модуль упругости E 20 ° C были определены через 90 дней. Первоначальные измерения, полученные для свойств ненагреваемого бетона, представлены и отмечены символом 20 ° C.

    Таблица 5

    Исходные свойства и параметры тестовых бетонов.

    ° C
  • 05 9035 ° C 2
    • Свойство Единица B CEMI B CEMIII RB CEMI RB CEMIII
    B Базальт Грубый заполнитель B Базальт Грубый заполнитель 9035 Плотность россыпи RB104 9504 Плотность 9035 RB104 Грубый грунт
    кг / м 3 2558,8 2533,2 2300,7 2315.6
    Прочность на сжатие f c20 ° C МПа 84,9 96,2 77,0 87,4
    Прочность на разрыв при раскалывании f

    4 t20 ° C 950 950 950 950 950 950    		 6,9 6,0 5,6
    Модуль упругости E 20 ° C ГПа 44,4 48,9 30,6 29,7 0.70 × 10 −17 0,52 × 10 −17 1,20 × 10 −17 1,00 × 10 −17

    4.2. Эволюция объемной плотности с температурой

    Постепенное повышение температуры привело к свободному испарению воды и постепенному обезвоживанию материала. C-S-H, а также разложение портландита и карбоната кальция прогрессировали при более высоких температурах. В результате наблюдалась потеря веса и регистрировались прогрессивные изменения плотности.Насыпная плотность бетонов B CEMI, B CEMIII, RB CEMI и RB CEMIII уменьшалась в зависимости от температуры. Средние значения насыпной плотности представлены в.

    Насыпная плотность русловых заполнителей (RB) и базальтовых (B) бетонов, изготовленных из бетонов CEMI и CEMIII; среднее значение трех образцов.

    В таблице представлены насыпные плотности исследуемых бетонов. Значения в основном связаны с типом заполнителя: базальт или русло реки. Плотность базальтового бетона CEMI составила 2558.8 кг / м 3 и B CEMIII 2533,2 кг / м 3 . Бетон RB CEMI и RB CEMIII составлял 2300,7 и 2315,6 кг / м 3 соответственно. За исключением начальных значений плотности, наблюдаемых в неотапливаемом первичном бетоне, изменение плотности с температурой было довольно схожим для обоих типов цемента.

    4.3. Эволюция прочности на сжатие и прочности при растяжении при разделении под воздействием температуры

    показывает средние и отдельные значения прочности на сжатие.Из рисунка можно сделать вывод, что прочность на сжатие неотапливаемого бетона была выше как для бетонов CEMIII, сделанных из базальта, так и для русловых заполнителей. Эта тенденция сохраняется при 200 ° C. Когда температура превышает 400 ° C, существует небольшая разница в прочности между бетоном B CEMI и B CEMIII, а также между бетоном RB CEMI и RB CEMIII. Все они имели практически одинаковую прочность — 60 МПа.

    Эволюция прочности на сжатие Бетоны CEMI и CEMIII на базальте и заполнителе русла реки.

    In представлены средние и индивидуальные значения f tT . Нагрев привел к прогрессивному снижению прочности, тем не менее, различия между бетонами CEMI и CEMIII во всем диапазоне температур можно считать незначительными с точки зрения погрешности измерения или разброса результатов по этому механическому свойству.

    Изменения прочности на разрыв нагретых бетонов CEMI и CEMIII на базальте и русловом заполнителе.

    Как уже было показано в предыдущих исследованиях, важным аспектом высокотемпературного поведения бетона является термическая стабильность заполнителей при высоких температурах.Это можно оценить с помощью термогравиметрического и дифференциального термического анализа, который указывает на физическое или химическое преобразование агрегатов. Как уже сообщалось [10], базальт термически устойчив до 1000 ° С; выше этой температуры плавление наблюдается при 1050 ° C, при этом происходит расширение и выделение газа.

    4.4. Взаимосвязь между напряжением и деформацией и оценка модуля упругости

    Взаимосвязь между напряжением и деформацией для испытанных бетонов представлена ​​в.Наряду с повышением температуры наблюдалось изменение жесткости бетона, о чем свидетельствует наклон кривой напряжения-деформации. Для образцов, нагретых до 600 ° C и выше, кривая напряжения-деформации демонстрирует нелинейное поведение при сжатии из-за наличия трещин, которые частично закрываются при приложении сжимающей нагрузки во время испытания. Аналогичное поведение деформирования бетона при сжатии наблюдалось при горячих испытаниях и испытаниях после охлаждения [8,15], наблюдалось серьезное растрескивание образцов, особенно для бетонов с кремнистыми заполнителями, нагретых без нагрузки.Растрескивание ненагруженного бетона было подтверждено наблюдением за эволюцией тепловой деформации во время нагрева [6].

    кривых обогреваемых бетонов.

    Значения статического модуля упругости (E T ) нагретых B CEMI и B CEMIII, а также RB CEMI и RB CEMIII показаны на. Модуль упругости первичного ненагретого бетона (E 20 ° C ) составлял 44,4 и 48,9 ГПа, соответственно, для B CEMI и B CEMIII. Для руслового агрегата RB CEMI и RB CEMIII их было 30.6 и 29,7 ГПа. Эти результаты ясно показывают, что для бетонов с одинаковым объемом цементного теста модуль упругости зависит от природы заполнителя и сильно зависит от плотности бетона. Более высокие значения E T наблюдались для обоих бетонов CEMIII с заполнителями RB и B.

    Модуль упругости изменяется в зависимости от температуры бетонов CEMI и CEMIII.

    Наблюдалось квазилинейное уменьшение значения E T во всем диапазоне температур нагрева.Крутизна спада E T наиболее выражена в диапазоне температур от 400 до 1000 ° C (). Это резкое снижение жесткости было связано с развитием трещин из-за несоответствия деформаций между цементным тестом и заполнителями, которое наблюдается в этом диапазоне температур, и увеличения термических деформаций в результате растрескивания [6,7].

    Из этого можно сделать вывод, что относительное изменение модуля упругости практически идентично для испытанных бетонов и не зависит от типа цемента.Различия между значениями модуля упругости RB CEMI и RB CEMIII незначительны, за исключением различий, возникающих при 20 ° C.

    4.5. Эволюция проницаемости для обогреваемого бетона

    Для RB CEMI и RB CEMIII исходная эталонная проницаемость, измеренная на ненагретом бетоне после воздействия 20 ° C, достигла значений 1,20 × 10 −17 м 2 и 1,00 × 10 −17 м 2 соответственно. Для B CEMI и B CEMIII эта проницаемость была равна 0.70 × 10 −17 м 2 и 0,52 × 10 −17 м 2 . С повышением температуры нагрева увеличивалась остаточная проницаемость. Для образцов, нагретых до 1000 ° C, проницаемость не могла быть измерена из-за развития трещин, а потоки газа не могли быть стабилизированы, поэтому проницаемость не могла быть измерена с помощью установки Cembureau. Результаты измерений проницаемости представлены на рис. Для бетонов B CEMIII и RB CEMIII в целом наблюдались более низкие значения проницаемости.Для речного бетона из заполнителя RB CEMIII проницаемость, измеренная после воздействия высоких температур при 200, 400, 600 и 800 ° C, была систематически несколько ниже, чем для RB CEMI. Бетоны на основе базальтовых заполнителей обладают меньшей проницаемостью, чем русловые. Тем не менее, эти различия нельзя было считать значительными. Для всех бетонов, нагретых до 1000 ° C, проницаемость не могла быть измерена методом Цембюро из-за значительного повреждения бетона и развития трещин.

    Влияние нагрева на проницаемость исследуемых материалов: RB CEMI и RB CEMIII, B CEMI и CEMIII. Эталонная проницаемость при 20 ° C и проницаемость после нагрева до 200, 400, 600 и 800 ° C.

    4.6. Проницаемость в зависимости от фактора повреждения при высоких температурах

    Предыдущие исследования [34,35] показали, что разрушение бетона при высоких температурах, возникающее в результате сопряженного гигротермического, химического (дегидратация) и механического взаимодействия, может быть смоделировано с помощью изотропная теория повреждений Мазара [36].Следуя Gawin et al. [9], полное повреждение D может быть описано в мультипликативном формате компонентов механического и термохимического повреждения, как показано в уравнении (2):

    D = 1-E (T) E0 (T0) = 1 −E (T) E0 (T) E0 (T) E0 (T0) = 1− (1 − d) × (1 − V),

    (2)

    где V соответствует термохимическому повреждению, а d — механическому повреждению. Член (1 — d) соответствует E (T) E0 (T), а (1 – V) — E0 (T) E0 (T0). В приведенном выше уравнении E 0 (T 0 ) — начальное значение статического модуля упругости, E 0 (T) — модуль упругости для механически неповрежденного материала, выраженный в функции температуры нагрева, а E ( T) представляет собой статический модуль упругости механически поврежденного нагретого бетона.

    В соответствии с этим подходом представлено влияние температуры на параметр повреждения нагретых бетонов. Фактор повреждения был рассчитан на основе изменения модуля упругости с температурой (см.), Что привело к уравнению (3), и это позволяет оценить ухудшение жесткости нагретых образцов бетона путем сравнения их с параметрами, найденными в необогреваемый бетон:

    D E = 1 — E T / E 20 ° C ,

    (3)

    где E 20 ° C — статический модуль упругости, испытанный при 20 ° C, а E T — значение, полученное для нагретого бетона.

    Коэффициент повреждения ( D E ) как функция температуры.

    Коэффициент повреждения следует за сравнимым возрастающим изменением для всех испытанных материалов и почти достигает значения 0,9, что означает, что 90% бетона ухудшилось. Однако при 400 ° C поврежденность базальтовых заполнителей становится намного выше, чем у русловых заполнителей. В целом, значения повреждений для бетонов CEMIII оказались немного ниже, чем для бетонов CEMI, особенно для материалов на основе базальта.

    Эти изменения качественно можно сравнить с изменением общего повреждения с температурой высокоэффективного бетона [9]. Однако полученные значения повреждений, приведенные в этом исследовании, выше (повреждение 0,8 при 600 ° C). Причина такой разницы может быть связана с условиями нагрева и, в частности, со скоростью нагрева, которая была в четыре раза выше в исследовании Gawin et al. [9], чем в нашей методике, и которая может обеспечить более сильные температурные градиенты и, следовательно, большую деградацию.

    Уже отмечалось, что изменения внутренней микроструктуры и проницаемости бетона можно охарактеризовать с использованием этого механистического подхода, используя оценку повреждений для описания высокотемпературного разрушения и / или эффектов микротрещин [9,26, 37,38]. Результаты такой корреляции представлены для всех исследуемых материалов. Можно заметить, что все данные подчиняются единому основному закону, независимо от типа цемента или типа заполнителя. Результаты следуют экспоненциальной зависимости, за исключением значений проницаемости, полученных при 800 ° C (уравнение (4)):

    Сопоставление проницаемости (логарифмическая шкала) и повреждения неотапливаемых бетонов (20 ° C) и бетонов, нагретых до 200, 400 , 600 и 800 ° С.

    В уравнении (4) k — проницаемость нагретого материала, k 0 — исходная эталонная проницаемость, D E — коэффициент повреждения и C DE — параметр, зависящий от материала, здесь равный 8, который подтверждает значение, полученное для другого бетона с высокими эксплуатационными характеристиками при повышенных температурах, но основанного только на цементе CEMI [9]. Значение C DE , равное 8, было получено из кривой регрессии с коэффициентом детерминации R 2 , равным 0.86 значение. Поэтому предлагаемая кривая регрессии ограничена диапазоном температур от 20 до 600 ° C. Три точки, которые не следуют за трендом, соответствуют значениям проницаемости, полученным при 800 ° C. При этой температуре происходит серьезное растрескивание в соответствии с уже упомянутым нелинейным механическим поведением.

    Хозяйственные постройки … — Ch4 Строительные материалы: Бетон

    Хозяйственные постройки … — Ch4 Строительные материалы: Бетон
    Бетон

    Содержание — Предыдущая — Следующая

    Бетон — строительный материал, изготовленный путем смешивания цементного теста. (портландцемент и вода) и заполнитель (песок и камень).В цементная паста — это «клей», который связывает частицы в совокупность вместе. Прочность цементного теста зависит от об относительном соотношении воды и цемента; более разбавленный паста слабее. Также относительные пропорции цементного теста а агрегат влияет на прочность; более высокая доля паста, делающая бетон более прочным. Бетон затвердевает через химическая реакция между водой и цементом без необходимости воздуха. После первоначального схватывания бетон хорошо затвердевает. под водой.Сила набирается постепенно, в зависимости от скорости химической реакции.

    В бетонную смесь иногда добавляют добавки для добиться определенных свойств. Арматурная сталь используется для добавления прочность, особенно для растягивающих напряжений.

    Бетон обычно смешивают на строительной площадке и кладут в формы желаемой формы в том месте, которое займет агрегат готовая конструкция. Единицы также могут быть сборными либо на на стройплощадке или на заводе.

    Свойства бетона

    Бетон ассоциируется с высокой прочностью, твердостью, прочность, непроницаемость и пластичность. Это плохой тепловой изолятор, но обладает высокой теплоемкостью. Бетон не легковоспламеняющийся и имеет хорошую огнестойкость, но есть серьезный потеря прочности при высоких температурах. Бетон из обычный портландцемент имеет низкую стойкость к кислотам и сульфаты, но хорошая стойкость к щелочам.

    Бетон — относительно дорогой строительный материал для фермы. конструкции. Стоимость может быть снижена, если часть портленда цемент заменяется пуццоланом. Однако когда пуццоланы химическая реакция протекает медленнее, а прочность увеличивается. с задержкой.

    Прочность на сжатие зависит от пропорций ингредиенты, то есть соотношение цемент-вода и цемент совокупный коэффициент. Поскольку заполнитель составляет основную часть затвердевшего бетон, его прочность также будет иметь некоторое влияние.Прямой предел прочности на разрыв, как правило, низкий, всего от 1/8 до 1/14 от прочность на сжатие и обычно не учитывается при проектировании расчеты, особенно при проектировании железобетона.

    Прочность на сжатие измеряется дроблением кубиков длиной 15 см. с каждой стороны. Кубики выдерживаются в течение 28 дней при стандартных условиях. температуры и влажности, а затем измельчают в гидравлическом прессе. Характерными значениями прочности через 28 дней являются те, ниже которых выпадает не более 5% результатов тестирования.Используемые оценки: C7, C10, Cl5, C20, C25, C30, C40, C50 и C60, каждый из которых соответствует с характеристической прочностью на раздавливание 7,0, 10,0, 15,0 Н / мм2, пр.

    Таблица 3.11 Типичное увеличение прочности бетона

    Возраст в тест

    Средняя прочность на раздавливание

    Обычный портландцемент

    Хранение на воздухе 18C 65%, R H Н / мм2 Хранение в воде Н / мм2
    1 день 5.5–
    3 дня 15,0 15,2
    7 дней 22,0 22,7
    28 дней 31,0 34,5
    3 месяца 37,2 44,1

    (1 цемент — 6 заполнитель, по весу, 0.60 вода — цемент соотношение).

    В некоторых литературных источниках требуемая марка бетона обозначается как пропорции цемент — песок — камень, так называемые номинальные смеси а не прочность на сжатие. Поэтому некоторые общие Номинальные смеси включены в Таблицу 3.12. Обратите внимание, однако, что количество воды, добавленной в такую ​​смесь, будет иметь большое влияние на прочность на сжатие затвердевшего бетона.

    Более бедная из номинальных смесей, указанных напротив C7 и C10 классы пригодны для работы только с очень хорошо отсортированными агрегатами в диапазоне до довольно больших размеров.

    Состав

    Цемент

    Обычный портландцемент используется в большинстве хозяйственных построек. Это продается в бумажных мешках по 50 кг или примерно 37 литров. Цемент необходимо хранить в сухом, защищенном от земли месте. влажность, и на периоды, не превышающие одного-двух месяцев. Даже сыро воздух может испортить цемент. Это должна быть консистенция порошка при использовал. Если образовались комки, качество снизилось, но все еще можно использовать, если комки могут быть раздавлены между пальцы.

    Таблица 3.12 Предлагаемое использование для Различные марки и смеси бетона

    Марка Номинальная смесь Использовать
    C7

    C10

    		 1: 3: 8

    1: 4: 6

    1: 3: 6

    1: 4: 5

    1: 3: 5

    		 Ленточные опоры; заполнение траншеи фонды; основания стоек; неармированные фундаменты; наружный бетон и перемычки под плиты; этажи с очень легкий трафик; массивный бетон и др.
    Класс 5

    C20

    		 1: 3: 5

    1: 3: 4

    1: 2: 4

    1: 3: 3

    		 Фундамент стены; подвал стены; конструкционный бетон; стены; усиленный пол плиты; полы для молочного и мясного скота, свиней и птица; полы в зерновых и картофельных складах, сенокосах, и машинные магазины; септики, резервуары для хранения воды; плиты для навоза с двора фермы; дороги, проезды, тротуары и прогулки; лестницы.
    C25

    C30

    C35

    		 1: 2: 4

    1: 2: 3

    1: 1.5: 3

    1: 1: 2

    		 Весь бетон в доении доильные залы, молочные заводы, силосные бункеры и кормово-поилки поилки; полы, подверженные сильному износу и погодным условиям, или слабые растворы кислот и щелочей; дороги и тротуары часто используется тяжелой техникой и грузовиками; небольшой мосты; подпорные стены и дамбы; подвесные полы, балки и перемычки; полы, используемые тяжелыми, мелколесными оборудование, например автопогрузчики; столбы ограждения, сборные железобетонные изделия.
    C40

    C50

    C60

    		 Бетон в очень сильное воздействие; сборные элементы конструкции; предварительно напряженный бетон.

    Совокупность

    Заполнитель или балласт — это гравий или щебень. Те заполнители, проходящие через сито 5 мм, называются мелкими заполнителями. или песок, и те, что задерживаются, называются крупным заполнителем или камнем.Заполнитель должен быть твердым, чистым, не содержать соли и растительное вещество. Слишком много ила и органических веществ делает заполнитель непригоден для бетона.

    Тест на ил выполняется путем помещения 80 мм песка в 200 мм высотой. прозрачная бутылка. Добавьте воды до высоты 160 мм. Встряхните энергично перемешайте бутылку и дайте содержимому осесть до тех пор, пока следующий день. Если слой ила, который будет оседать на поверхности песок, менее 6 мм песок можно использовать без дополнительных лечение.Если содержание ила выше, песок необходимо промывают.

    Тест на органические вещества выполняется путем помещения 80 мм песка в Прозрачная бутылка высотой 200 мм. Добавьте 3% раствор натрия гидроксид до 120мм. Обратите внимание, что гидроксид натрия, который может быть куплен в аптеке, опасен для кожи. Закупорите бутылку и энергично встряхните в течение 30 секунд и оставьте до следующего дня. Если жидкость на песке превратится темно-коричневого или кофейного цвета, песок использовать нельзя.»Соломенный» цвет подходит для большинства работ, но не для тех, кому требуется максимальная прочность или водонепроницаемость. Однако учтите, что некоторые соединения двухвалентного железа могут реагировать с гидроксид натрия и вызывают коричневый цвет.

    Сортировка совокупности относится к дозированию различных размеры заполнителя и сильно влияют на качество, проницаемость и удобоукладываемость бетона. С хорошо рассортированный заполнитель, частицы различных размеров перемешиваются между собой оставляя минимальный объем пустот для заполнения дорогостоящая цементная паста.Частицы также легко сливаются, то есть заполнитель является работоспособным, что позволяет использовать меньше воды. Классификация выражается в процентах от массы заполнителя. проходя через различные сита. Хорошо оцененный агрегат будет иметь довольно равномерное распределение размеров.

    Содержание влаги в песке важно, так как соотношение смеси песка часто относится к кг сухого песка и максимальному количеству воды включает влагу в совокупности. Влажность составляет определяется путем взятия репрезентативной пробы массой 1 кг.Пример точно взвесить и тонко разложить на тарелке, пропитанной спирт (спирт) и обгорел при перемешивании. Когда образец охлажденный, он снова взвешивается. Снижение веса сводится к весу воды, которая испарилась, и выражается как процентов путем деления потерянного веса на вес высушенного образец. Нормальная влажность естественно влажного песка от 2,5 до 5,5%. В бетонную смесь добавляется гораздо меньше воды.

    Плотность — это вес на единицу объема твердой массы без учета пустот и определяется путем помещения одного килограмма сухого заполнителя в один литр воды.Плотность — это вес сухого заполнителя (1 кг), разделенного на объем воды, вытесненной из место. Нормальные значения плотности заполнителя (песок и камень) от 2600 до 2700 кг / м3 и для цемента 3100 кг / м3.

    Насыпная плотность — это масса заполнителя на единицу объема. включая пустоты и определяется взвешиванием 1 литра совокупный. Нормальные значения для крупного заполнителя — от 1500 до 1650. кг / м3. Совершенно сухой и очень влажный песок имеют одинаковый объем, но из-за того, что влажный песок набухает, он имеет большую объем.Насыпная плотность типичного естественно влажного песка составляет 15 на 25% ниже, чем у крупного заполнителя из того же материала, т. е. От 1300 до 1500 кг / м3.

    Размер и текстура заполнителя влияет на бетон. Чем больше частицы крупного заполнителя не могут превышать одной четверти минимальная толщина бетонного элемента. В железобетон, крупный заполнитель должен пройти между арматурными стержнями, 20 мм обычно считается максимальный размер.

    Агрегат с большей площадью поверхности и шероховатой текстурой, т.е. щебень, позволяет развить большую силу сцепления, но будет дают менее податливый бетон.

    Груды заполнителя должны находиться близко к месту смешивания. Песок и камень следует хранить отдельно. Если твердой поверхности нет в наличии, нижняя часть стопки не должна использоваться во избежание осквернение землей. В жарком солнечном климате тень должна быть при условии, или агрегат обрызгивают водой для охлаждения.Горячий заполнители делают бетон плохим.

    Дозирование

    Измерение производится по весу или по объему. Дозирование по весу точнее, но используется только на крупных строительных площадках. При строительстве хозяйственных построек применяется дозирование по объему. Точное дозирование более важно для более высоких сортов конкретный. Дозировка по весу рекомендуется для бетона марки C30 и выше. Проверка насыпной плотности заполнителя позволит обеспечивают большую точность, когда марка C20 или выше дозируется объем.Мешок с цементом 50 кг можно разрезать пополам. через середину верхней стороны сумки, лежащую на пол. Затем мешок берется за середину и поднимается так, чтобы сумка делится на две половины.

    В качестве мерной единицы можно использовать ведро или ящик. Материалы должен располагаться в измерительном блоке неплотно и не уплотняться. Кубический ящик со сторонами 335 мм удобно построить, так как в нем будет 37 литров, что составляет объем одного мешка цемент.Если ящик сделан без дна и размещен на платформа для смешивания при заполнении, она легко опорожняется просто подняв его. Ингредиенты никогда не следует измерять лопату или лопату.

    Рисунок 3.19 Связь между комплексная прочность и водоцементное соотношение

    Сумма объемов ингредиентов будет больше, чем объем бетона, потому что песок заполнит пустоты между крупный заполнитель. Материалы обычно имеют от 30 до 50% больший объем, чем у бетонной смеси; От 5 до 10% допускается для отходы и разливы.Добавляемый цемент заметно не увеличивается громкость. Приведенные выше предположения используются в примере 1 в примерно оценивая количество необходимых ингредиентов. В примере 2, более точный метод расчета количества бетона получено из ингредиентов.

    Пример 1

    Рассчитайте количество материалов, необходимых для строительства прямоугольный бетонный пол 7,5 на 4,0 м и толщиной 7 см. Использовать номинальная смесь 1: 3: 6.50 кг цемента равняется 371.

    Общий требуемый объем бетона = 7,5 м x 4,0 м x 0,07 м = 2,1 м

    Общий объем ингредиентов с учетом 30% уменьшения объем при смешивании и 5% отходов = 2,1 м + 2,1 (30% + 5+) м = 2,84 м

    Объем ингредиентов пропорционален количество частей в номинальной смеси. В этом случае есть всего 10 частей (1 + 3 + 6) в смеси, но цемент не влияет на объем, поэтому только 9 частей для песка и камня используются.

    Цемент = (2,89 x 1) / 9 = 0,32 м или 320

    Песок = (2,84 x 3) / 9 = 0,95 м

    Камень = (2,84 x 6) / 9 = 1,89 м

    Количество мешков с цементом = 320/37 = 8,6 мешков, т.е. нужно купить 9 пакетов.

    Требуемый вес песка = 0,95 м x 1,45 т / м = 1,4 тонны

    Требуемый вес камня = 1,89 м x 1,60 т / м = 3,1 тонны

    Максимальный размер камней = 70 мм x 1/4 = 17 мм

    Пример 2

    Предположим, что цементно-песчано-каменная смесь 1: 3: 5 по объем с использованием естественно влажных заполнителей и добавления 62 литров воды.Какая будет основная крепость и объем смеси быть, если используются 2 мешка цемента. Дополнительные предположения:

    Влажность песка: 4%

    Влажность камней: 1,5%

    Насыпная плотность песка: 1400 кг / м

    Насыпная плотность камней: 1600 кг / м

    Плотность заполнителя: 2650 кг / м

    Плотность твердого цемента: 3100 кг / м

    Плотность воды: 1000 кг / м

    1 Рассчитайте объем заполнителя в смеси.

    2 мешка цемента имеют объем 2 x 37л = 74л

    Объём песка 3 х 74л = 2221

    Объем камней 5 х 74л = 3701

    2 Рассчитайте вес агрегатов.

    Песок 222/1000 м x 1400 кг / м = 311 кг

    Камни 370/1000 м x 1600 кг / м = 592 кг

    3. Рассчитайте количество воды, содержащейся в совокупный

    Вода в песке 311 кг x 4/100 = 12 кг

    Вода в камнях 592 кг x 1.5/100 = 9 кг

    4 Отрегулируйте количество в партии для содержания воды в совокупный.

    Цемент 100 кг (без изменений)

    Песок 311 кг — 12 кг = 299 кг

    Камни 592 кг — 9 кг = 583 кг

    Общее количество сухого заполнителя = 299 кг + 583 кг = 882 кг

    Вода = 62 кг + 12 кг + 9 кг = 83 кг

    5 Расчет водоцементного отношения и цемента к заполнителю соотношение.

    Водоцементное соотношение = (83 кг воды) / 100 кг цемента = 0 83

    Соотношение заполнитель — цемент = (882 кг заполнителя) / 100 кг. цемент = 8.8

    Водоцементное соотношение указывает на то, что смесь имеет базовая прочность, соответствующая смеси C10. См. Приложение V: 12.

    6 Рассчитайте «твердый объем» ингредиентов в смеси, за исключением воздушных пустот в заполнитель и цемент.

    Цемент 100 кг / 3100 кг / м = 0,032 м

    Заполнитель 882 кг / 2650 кг / м = 0,333 м

    Вода 83 кг / 1000 кг / м = 0.083м

    Итого = 0,448 м

    Общий объем смеси 1: 3: 5, полученный из 2 мешков цемент 0,45м.

    Обратите внимание, что 0,45 м бетона — это только 2/3 от общей суммы объемов компонентов — 0,074 + 0,222 + 0,370.

    Таблица 3.13 Требования на куб. Счетчик дозирования бетонных смесей номинального размера

    Пропорции по Цемент Нет.50 кг Естественно влажный заполнитель 1 Совокупный: цемент Песок в всего
    Песок Камни
    Объем мешков м тонны м тонны соотношение%
    1: 4: 8 3.1 0,46 0,67 0,92 1,48 13,4 31
    1: 4: 6 3,7 0,54 0,79 0,81 1,30 11,0 37
    1 5: 5 3.7 0,69 1,00 0,69 1,10 10,9 47
    1: 3: 6 4,0 0,44 0,64 0,89 1,42 10,0 31
    1: 4: 5 4.0 0.60 0,87 0,75 1,20 9,9 41
    1: 3: 5 4,4 0,49 0,71 0,82 1,31 8,9 35
    1: 4: 4 4.5 0,66 0,96 0,66 1,06 8,7 47
    1: 3: 4 5,0 0,56 0,81 0,74 1,19 7,7 40
    1: 4: 3 5.1 0,75 1,09 0,57 0,91 7,6 54
    1: 2: 4 5,7 0,42 0,62 0,85 1,36 6,7 31
    1: 3: 3 5.8 0,65 0,94 0,65 1,03 6,5 47
    1: 2: 3 6,7 0,50 0,72 0,74 1,19 5,5 37
    1: 1: 5: 3 7.3 0,41 0,59 0,82 1,30 5,0 31
    1: 2: 2 8,1 0.60 0,87 0.60 0,96 4,4 47
    1: 1: 5: 2 9.0 0,50 0,72 0,67 1,06 3,9 40
    1: 1: 2 10,1 0,37 0,54 0,75 1,19 3, 0,3 31

    Эти количества рассчитаны с учетом песка. имеющий насыпную плотность 1450 кг / м и камень 1600 кг / м.В плотность агрегатного материала 2650 кг / м3.

    Смешивание

    Механическое перемешивание — лучший способ замешивания бетона. Партия мешалки с опрокидывающимся барабаном для использования на стройплощадках. доступны в размерах от 85 до 400 литров. Мощность для барабана вращение обеспечивается бензиновым двигателем или электродвигателем тогда как наклон барабана осуществляется вручную. Грушевидный барабан имеет лопасти внутри для эффективного перемешивания.Смешивание должно быть дается продолжаться не менее 2,5 минут после всех ингредиентов были добавлены. Для небольших работ в сельской местности это может быть Достаточно сложно и дорого достать механический миксер.

    Таблица 3.14 Смешивание воды Требования к плотному бетону разной консистенции и Максимальные размеры агрегата

    Максимальный

    размер из

    совокупность 3

    		Вода требование 1 / м бетон
    1 / 2- 1/3 1 / 3- 1/6 1/6 -1/2
    Высокая

    технологичность

    		Средняя обрабатываемость Пластичная консистенция
    10 мм 245 230 210
    14 мм 230 215 200
    20 мм 215 200 185
    25 мм 200 190 175
    40 мм 185 175 160

    3 Включает влагу в совокупности.Количество вода для смешивания — максимум для использования с достаточно хорошо угловатый крупный агрегат правильной формы. 2 См. Таблицу осадки. 3.15.

    Рисунок 3.20 Смеситель периодического действия.

    Простой ручной бетоносмеситель может быть изготовлен из пустую масляную бочку, установленную в каркас из оцинкованной трубы. Рисунок 3.21 показывает ручную рукоятку, но привод можно легко преобразовать в мощность машины.

    Рисунок 3.21 Самостоятельная постройка бетономешалка.

    Ручное смешивание обычно применяется для небольших работ. Смешивание должно делать на закрытой платформе или бетонном полу рядом с там, где нужно укладывать бетон, а не на голую землю из-за загрязнения земли.

    Рекомендуется следующий метод смешивания вручную:

    • 1 Измеренные количества песка и цемента смешиваются переворачивать лопатой не менее 3 раз.
    • 2 Около трех четвертей воды добавлено в перемешивайте понемногу.
    • 3 Перемешивание продолжают до тех пор, пока смесь не станет однородный и работоспособный.
    • 4 Мерное количество камней ,. после смачивания с частью оставшейся воды, распределяется по смесь и перемешивание продолжалось, все ингредиенты были переворачивался не менее трех раз в процессе, используя как как можно меньше воды, чтобы получилась работоспособная смесь.

    Все инструменты и платформу следует мыть водой при есть перерыв в перемешивании, и в конце дня.

    Тест на оседание

    Испытание на осадку дает приблизительное указание удобоукладываемость влажной бетонной смеси. Заполните конусообразный ведро с мокрой бетонной смесью и тщательно утрамбовать. Повернуть ведро вверх дном на смесительную платформу. Поднимите ведро, поместите его рядом с бетонной кучей и измерьте осадку, как показано на рисунке 3.22.

    Размещение и уплотнение

    Бетон следует укладывать с минимальной задержкой после смешивание завершено, и обязательно в течение 30 минут.Специальный следует соблюдать осторожность при транспортировке влажных смесей, так как вибрации движущейся тачки могут вызвать разделять. Не позволяйте смеси течь или ронять в нужное положение с высоты более 1 метра. Бетон укладывать лопатой слоями не глубже 15 см и уплотняется перед нанесением следующего слоя.

    При заливке плит поверхность выравнивается стяжкой. доска, которая также используется для уплотнения бетонной смеси, как только он был помещен для удаления любого захваченного воздуха.Менее работоспособный чем смесь, тем она пористее и тем больше уплотнение нужно. На каждый процент захваченного воздуха бетон теряет до 5% его прочности. Однако чрезмерное уплотнение мокрой смеси переносят мелкие частицы наверх, в результате чего получается слабый пыльный поверхность.

    Ручное уплотнение обычно используется при строительстве фермы. здания. Может использоваться для смесей с высоким и средним удобоукладываемость и для пластичных смесей. Мокрые смеси, используемые для стен, уплотняется при помощи обрешетки, палки или куска арматурный стержень.Также помогает стук опалубки. Меньше рабочие смеси, такие как те, что используются для дверей и дорожных покрытий, лучше всего уплотняется трамбовкой.

    Рисунок 3.22 Осадка бетона Тесет.

    Таблица 3.1 5 Осадка бетона для Различное применение

    Согласованность Спад Использовать Метод уплотнения
    Высокая технологичность 1/2 — 1/3 Конструкции с узкой проходы и / или сложные формы.Сильно усиленный конкретный. Руководство
    Средняя удобоукладываемость 1/3 — 1/6 Обычное использование. Неармированный и нормально армированный бетон. Руководство
    Пластик 1/6 — 1/12 Открытые конструкции с достаточно открытая арматура, которую тяжело обрабатывают вручную для уплотнение полов и дорожных покрытий.Массовый бетон. Ручной или механический
    Жесткий 0 — 1/2 Без армирования или редко армированные открытые конструкции, такие как полы и тротуары, которые механически вибрируют. Заводское изготовление ЖБИ. Бетонные блоки. Механический
    Влажный 0 Заводская сборка ЖБИ. Механическое или давление

    Рисунок 3.23 Руководство уплотнение фундамента и плиты перекрытия.

    Более густые смеси можно тщательно уплотнять только механические вибраторы. Покерный вибратор для стен и фундамента (вибростойка) погружается в уложенную бетонную смесь на точки на расстоянии до 50 см друг от друга. Полы и тротуары вибрируют лучевой вибратор.

    Рисунок 3.24 Механический вибраторы.

    Строительные соединения

    Отливку следует спланировать так, чтобы работа над элементом могла быть завершенным до конца дня. Если остался литой бетон более 2 часов схватится настолько, что нет прямого продолжение между старым и новым бетоном. Суставы потенциально слабые и должны быть спланированы там, где они повлияют на сила члена как можно меньше. Суставы должны быть прямой, вертикальный или горизонтальный.При возобновлении работы старую поверхность необходимо придать шероховатость и очистить, а затем обработать густая смесь воды и цемента.

    Опалубка

    Опалубка обеспечивает форму и текстуру поверхности бетона. элементов и поддерживает бетон во время схватывания и затвердевания.

    Самая простая форма возможна для кромок тротуара, плиты перекрытия, дорожки и др.

    Рисунок 3.25 Простой тип опалубка для бетонной плиты.

    В больших бетонных плитах, таких как пол, обычно возникают трещины. в ранний период схватывания. В обычной плите, где водонепроницаемость не важна, ее можно контролировать, укладывая бетон в квадратах с швами между допусками бетона слегка двигаться, не вызывая трещин в плите. Расстояние между стыками не должно превышать 3 метра. Самый простой вид это так называемый сухой шов. Бетон заливается прямо против уже затвердевший бетон другого квадрата.

    Более сложный метод — это заполнение шва. Зазор 3 мм между квадратами оставляется минимум и заливается битумом или любой сопоставимый материал.

    Опалубки для стен должны иметь прочную опору, потому что бетон, в мокром состоянии оказывает сильное давление на боковые доски. Чем больше чем выше высота, тем больше давление. Бетонная стена не будет обычно тоньше 10 см или 15 см в случае армированного материала. конкретный. Если он выше одного метра, он не должен быть меньше толщиной более 20 см, чтобы можно было уплотнить бетон правильно с тампером.Стыки опалубки должны быть плотными. достаточно, чтобы предотвратить потерю воды и цемента. Если поверхность готовая стена должна быть видна, дальнейшая обработка не требуется. ожидаемые, шпунтовые и рифленые доски, строганные с внутренней стороны использоваться для получения гладкой и привлекательной поверхности. Альтернативно Можно использовать фанерные листы толщиной 12 мм. Размеры и расстояние между шпильки и стяжки показаны на рисунке 3.26. Правильный интервал и установка стяжек важна для предотвращения перекоса или полный отказ форм.

    Формы должны быть не только хорошо закреплены, но и закреплены. надежно предотвратить их всплытие, позволяя бетону сбежать снизу.

    Формы смазать маслом и тщательно полить. перед заливкой бетоном. Это сделано для предотвращения попадания воды в бетон от впитывания деревянными досками и предотвратить прилипание бетона к формам. Растворимое масло лучше всего, но на практике используется моторное масло, смешанное с равными частями дизельное топливо — самый простой и дешевый в использовании материал.

    Деревянные формы при осторожном обращении можно использовать несколько раз. прежде, чем они будут оставлены. Если возникает повторная потребность в Такой же формы выгодно делать формы из стальных листов.

    Форму работу можно забрать через 3 дня, но оставив ее в течение 7 дней помогает поддерживать бетон во влажном состоянии.

    Для экономии материала на опалубку и ее несущая конструкция, высокие силосы и колонны отлиты с помощью шпонки форма.Форма не построена на всю высоту силоса, но на самом деле может быть всего несколько метров в высоту. Как заливка бетона продолжается форма приподнята. Работа должна идти в быстром темпе что позволяет бетону затвердеть до того, как он покинет нижнюю часть форма. Эта техника требует сложной конструкции. расчеты, квалифицированный труд и авторский надзор.

    Твердый бетон

    Бетон схватится за три дня, но химическая реакция между водой и цементом продолжается намного дольше.Если вода исчезает при испарении, химическая реакция прекращается. Поэтому очень важно, чтобы бетон оставался влажным (влажным). минимум 7 дней.

    Преждевременное высыхание также может привести к растрескиванию из-за усадка. Во время отверждения прочность и непроницаемость увеличивается, и поверхность затвердевает от истирания. Полив бетон должен начинаться, как только поверхность станет достаточно твердой во избежание повреждений, но не позднее, чем через 10 — 12 часов после заливки.Покрытие бетона мешками, травой, гессианом, слоем песка. или полиэтилен помогает удерживать влагу и защищает поверхность от сухих ветров. Это особенно важно в тропический климат.

    Температура также является важным фактором при отверждении. Для температурах выше 0 C и ниже 40 C Развитие прочности функция температуры и времени. При температуре выше 40С застывание и отверждение могут происходить быстрее, чем хотелось бы, и приводит к снижению прочности.

    Приблизительное время отверждения, необходимое для достижения характеристик прочность на сжатие при различных температурах отверждения для бетона смеси обыкновенного портландцемента. Показать на рисунке 3.27

    Рисунок 3.26 Размеры и расстояние между стойками и стяжками в опалубке стен.

    Рисунок 3.27 Время отверждения для бетона.

    Отделка по бетону

    Поверхность свежеуложенного бетона не подлежит обработке. пока не произойдет какая-то настройка.Тип отделки должен быть совместим с предполагаемым использованием. В случае пола Желательна нескользящая поверхность для людей и животных.

    Трамбовка: трамбовка оставляет грубую волнистую поверхность при он был использован для уплотнения бетона.

    Отделка, нанесенная трамбовкой: возможно образование менее выраженной ряби перемещая слегка наклоненную трамбовку на хвостовой части над поверхность.

    Брумчатая отделка: над щеткой проведен веник средней жесткости. свежеутрамбованная поверхность для получения довольно шероховатой текстуры.

    Отделка под дерево: для получения гладкой песчаной текстуры бетона. после утрамбовки можно гладить по дереву. Поплавок используется с полукруглое подметание, передняя кромка слегка поднятый; это сглаживает рябь и создает поверхность с мелкая зернистая текстура, покрытие, часто используемое для полов в животных дома.

    Стальная затирка: затирка стали после затирки древесины дает более гладкую поверхность с очень хорошими износостойкими качествами.Однако во влажных условиях он может быть скользким.

    Поверхности с обнаженным заполнителем можно использовать для декоративных целей, но может также дать шероховатую, прочную поверхность на горизонтальном плиты. Эту поверхность можно получить, удалив цемент и песок. разбрызгивая воду на новый бетон или устанавливая заполните вручную незатвердевший бетон.

    Железобетон

    Бетон прочен на сжатие, но относительно слаб на сжатие. напряжение.Нижняя сторона нагруженной балки, например, перемычка над дверь, находится в напряжении.

    Рисунок 3.28 Напряжения в бетонная перемычка

    Бетон, подверженный растягивающим нагрузкам, необходимо армировать стальные стержни или сетка. Количество и вид арматуры должны быть тщательно рассчитанным или, альтернативно, стандартным дизайном полученный из надежного источника, следует выполнять без вариация.

    Важные факторы, касающиеся железобетона:

    • 1 Стальные стержни следует очистить от ржавчины и грязи. прежде, чем они будут размещены.
    • 2 Для получения хорошей адгезии между бетоном и стальные стержни, стержни должны перекрываться там, где они соединяются как минимум на сорок раз больше диаметра. Когда используются простые стержни, концы стержней должны быть зацеплены.
    • 3 Арматурные стержни должны быть хорошо связаны между собой и поддерживаются, поэтому они не будут двигаться при укладке бетона и уплотненный.
    • 4 Стальные стержни должны находиться в зоне растяжения и покрыты с бетоном толщиной в три раза больше диаметра или минимум на 25 мм для защиты от воды и воздуха что вызывает ржавчину.
    • 5 Бетон должен быть хорошо уплотнен вокруг стержней. 6 Бетон должен быть не менее C20 или 1: 2: 4 номинальной смеси и иметь максимальный размер заполнителя 20 мм.

    Бетонные полы иногда армируют сварной сталью сетка или проволочная сетка, размещенная на расстоянии 25 мм от верхней поверхности бетон, чтобы ограничить размер трещин. Однако такие Распределительная арматура необходима только при нагрузках тяжелые, нижележащая почва ненадежна, или когда растрескивание должно быть минимизировано, как и в резервуарах для воды.

    Рисунок 3.29 Размещение арматурные стержни.

    Содержание — Предыдущая — Следующая

    .