Объем бетонных колец: Размеры, вес и объем бетонных колец 1, 1,5, 2 м

Содержание

Как рассчитать объем септика из бетонных колец

Категория: Блог.

Перед тем, как купить бетонные кольца, совершенно не лишним будет рассчитать необходимый объём септика из бетонных колец. Есть множество способов провести такой расчет, но необходимо понимать, что каждый из них позволяет получить результат с разной степенью приближенности. Это связано, прежде всего, с тем, что каждый из них в качестве исходных данных принимает для расчета усредненное значение водопотребления на одного проживающего в доме человека, по вполне понятным причинам, это значение может серьёзно отличаться, как в меньшую, так и большую сторону. Тем не менее, нормой считается 300-350 литров стоков на одного проживающего в день, однако использовать эти значения напрямую в расчете мы не рекомендуем, по крайней мере, не проведя дополнительного анализа. 

Давайте рассмотрим основные аспекты, влияющие на выбор необходимого объёма септика из бетонных колец, а также выберем кольца жби для строительства такого септика.

 Формула расчета септика из бетонных колец

V = n * Q * 3/1000
Значения элементов:
V – объем септика в м3;
n – количество потребителей, постоянно проживающих в доме;
Q – расход воды на одного проживающего, в сутки;
3 – длительность в днях цикла очистки сточных вод (согласно СНиП).

Это весьма упрощенный вариант, но его точности вполне достаточно для выбора объема септика для частного дома. Например, исходя из наиболее частых случаев, для 3-х постоянно проживающих человек в доме вполне достаточно  септика из 3-х бетонных колец 1,5 м серии КС15-9, при потреблении 400 литров воды в сутки, и даже остается некоторый запас по емкости сооружения. К сожалению, из подобного расчета явно не видно, что речь идет только об объёме приемной камеры бетонного септика (которая герметична, изолирована от грунта, в частности — используется днище септика из бетонных колец ПН15). Этот расчет нельзя использовать для выгребных ям.  Ведь, во-первых — способность грунта под дном такой ямы отфильтровывать взвесь быстро снизится, во-вторых, не будет выполняться требование СанПин о минимум 3-х днях, для очистки стоков. 

Поскольку производится расчет именно септика, в конструкцию которого обязательно включается несколько переливных емкостей и дренажный колодец, либо поле фильтрации. то полученный результат из расчета следует разбить минимум на две емкости. Этим Вы не только продлите срок службы строящегося септика и дренажного колодца, но и обеспечите более качественную очистку стоков, а также сократите до минимума необходимость откачки ила. 

 

Метки: Бетонные кольца

Объем кольца ЖБИ с рекомендациями к применению

Базовые характеристики

  • Высота: 90 см;
  • Наружный диаметр: 118 см;
  • Внутренний диаметр: 100;
  • Толщина стенки: 9 см;
  • Объем: 0,706858 м3. (0,7 м3)

 

Не очень популярный товар, однако зря.Постараемся объяснить почему.Естественно спрос на данное кольцо не превышает планку среднего, в таблице размеров оно на последнем месте если не брать в расчет укороченные варианты.Основная масса заказов приходится на обустройство питьевых колодцев, либо для полива огорода.Очень редко люди берутся ставить его для осушения участка.Во-первых, это ограниченное число мест(где грунтовая вода в жару буквально под ногами), а во-вторых, не является первой необходимостью. Как можно увидеть примеров минусов в упрек метровых достаточно.Разберем плюсы.

На первом месте наравне с ценой, ошибочное мнение о размерах.Правило конечно работает, но рискну предположить впитывание отходов в грунт не на 100 % зависит от площади точки соприкосновения.Все мы знаем, что такое баня.В теории можно предположить как деды закапывали небольшие бочки лет 30 назад, которые и по сей день сухие.А ведь мыльная вода далеко не редкость в процессе мытья.

Мы подводим к тому, что бюджетные варианты, какими считаются метровые, при нужном грунте вполне себе достойно, если конечно же вы планируете делать сливную яму из двух стопок(он же септик)Как накопительная часть, первый колодец из трех метровых колец это очень даже прилично.

Как правило в своем большинстве грунт имеет хорошую пропускную способность, но увы попадаются и жесткие слои, поэтому быть уверенным нельзя.В любом случае во второй колодец сливается относительно чистая жидкость.Может звучать навязчиво, но три стопки метровых колец, настоящее очистное сооружение.Не обязательно делать тройные, можно сделать первую 3 элемента, вторую и третью по два.И так далее по желанию.Как минимум обдумать можно.Примерно такой вариант мы описали в септике ромашка, где подробно описали принцип работы тройного перелива.

Подведем итог:

В каком случае подойдут ЖБИ бетонные кольца КС 10-9

  •  Вы ищите бюджетный вариант для септика под ключ в Новосибирске;
  •  Хотите переливной септик, но переплачивать не готовы;
  •  Знаете что у вас грунт 60-70% песка и уверены что вода уходит быстро;
  •  У соседей сделано также и прекрасно работает;
  •  Ваш дом используется только для летнего проживания;
  •  Живете круглый год, но понимаете что пользуетесь в меру;
  •  Вам не лень сортировать жиры в специальных контейнерах;
  •  Планируете выкопать септик своими силами и заказать только самогруз;

Некоторые пункты покажутся вам неприемлемыми для себя, однако прошу учесть тот факт, что все люди живут в разных условиях и у каждого свой взгляд на вещи.

Объем бетонного кольца (жби, железобетонного)

Объем бетонного кольца – величина, которая нужна для вычисления оптимальных размеров изделия в процессе проектирования и монтажа той или иной системы, колодца. Бетонные кольца сегодня используются повсеместно, выступая основными элементами в монтаже колодцев разного типа (канализационные, водопроводные, смотровые, газопроводные и т.д.).

Кольца подбирают в соответствии с требованиями по массе, внутреннему диаметру, высоте. Все важные характеристики прописываются в маркировке изделия. Все бетонные изделия данного типа производят в соответствии с ГОСТом 8020-90, с применением высококачественного бетона, стальной арматуры. Благодаря этому бетонные кольца получаются прочными и надежными, стойкими к агрессивным средам и механическим нагрузкам, долговечными и не боящимися влаги.

Обустройство колодца и канализации может понадобиться в самых разных случаях, актуально как для многоэтажной застройки, так и для частного домостроения. К сооружениям предъявляются определенные требования по прочности, санитарно-гигиеническим нормам, объему и т.д. И обеспечивать все важные свойства колодцу может использование качественных и подходящих по размерам бетонных колец, крышек, опорных колец, днищ и всех конструкционных элементов.

Какие бывают кольца ЖБИ: виды и назначение

Железобетонные кольца – это конструкции круглой формы, без верха и дна (как правило), из которых собираются колодцы различных коммуникаций, септиков, систем, углубляемых в грунт. Это самый простой и экономически оправданный вариант. Бетонные кольца производят с металлическим армированием, поэтому они способны выдерживать немалые нагрузки и служить долго.

Основные виды колец ЖБИ:
  • С замковым соединением – наличие стыковочных выемок и специальных выступов на торцах обеспечивают плотное прилегание колец одно к другому. Целостность конструкции сохраняется даже при давлении грунта, поэтому можно обойтись без дополнительной герметизации.
  • Сквозные для канализации – их производят сплошными, с гладкими стенами и плоским торцом. Самые популярные кольца, соединяются металлическими скобами с заделкой зазоров цементным раствором.

  • Доборные кольца – нужны там, где нужно скорректировать высоту колодца (когда сделать это с использованием стандартных колец не получается). Высота может быть разной, как и масса таких элементов.
  • Фильтрационные – в изделиях есть равномерно распределенные отверстия (перфорация) по поверхности, что обуславливает их использование в обустройстве фильтрационных колодцев.
  • Дополнительные детали – плиты днища, крышки, цельные блоки с крышками и т.д.

По назначению бетонные кольца бывают канализационными и водозаборными, используемыми для монтажа подземных кабельных электрических сетей, газопроводными, а также используемыми в формате коллекторов. Изготавливаются кольца из бетона марок М200-М500 (выбор зависит от того, в каких условиях предполагается эксплуатация железобетонного кольца).

Технология производства

Изготавливают бетонные кольца из тяжелого бетона, который заливают в смонтированную опалубку. В форме предварительно выполняют армирование из стальной проволоки сечением 8-12 миллиметров. На противоположных концах изделия монтируют два вертикальных стержня, призванных выполнять функцию монтажных петель (для подъема краном). Размеры бетонных колец (как и масса) могут быть разными.

В опалубке весь объем бетона уплотняют вибрированием, чтобы убрать все пустоты и сделать бетон максимально плотным и прочным.

Через сутки опалубку демонтируют, потом готовые уже кольца складируют аккуратно на открытых площадках. Через 7 дней изделие набирает отпускную прочность (около 50% от заданной). Полный цикл прочности материал набирает через 28 суток.

Достоинства и недостатки

Железобетонные кольца используются в самых разных сферах, но практически всегда в грунте, когда нужно проложить под землей коммуникации, трубопроводы, инженерные системы и т.д. При выборе изделия обращают внимание на такие параметры, как объем кольца и его размеры, вес. Но до начала расчетов и монтажа желательно изучить основные плюсы и минусы элемента, его особенности.

Главные преимущества железобетонных колец:
  • Длительный срок эксплуатации – произведенные по ГОСТу в условиях завода кольца способны прослужить до 50 лет, сохранив целостность и прочность.
  • Разумная стоимость – что существенно удешевляет создание всего колодца.
  • Универсальность – в железобетонных кольцах обустраивают септики, питьевые колодцы, монтируют подземные коммуникации и т.д.
  • Быстрый монтаж за счет производства колец и доборных деталей, которые точно соответствуют друг другу и позволяют создать колодец любой конфигурации.
  • Высокий уровень механической прочности – кольца стойки к сдвигам грунта, давлению почвенных вод, имеют достаточный запас прочности, чтобы подходить для монтажа в любом типе грунта.

  • Простой уход – независимо от того, каковы диаметр и габариты бетонных колец, все они внутри выполнены с ровной поверхностью, легко и быстро чистятся при необходимости.
  • Экологичность – ввиду того, что бетонные кольца производят из полностью безопасных компонентов без вероятности выделения токсинов и вредных веществ, эксплуатация изделий даже для обустройства питьевых колодцев полностью безопасна.
  • Большой выбор элементов – объем колодца может быть любым за счет наличия в ассортименте колец множества размеров (диаметров, высоты).

Из недостатков бетонных колец стоит выделить такие, как большой вес и габариты (из-за чего смонтировать самостоятельно элементы может быть проблематично, обычно привлекают спецтехнику), гигроскопичность и необходимость выполнять гидроизоляцию.

Маркировка согласно ГОСТ (таблица)

На каждое бетонное кольцо (и остальные детали) наносят маркировку, представляющую собой набор букв и цифр, предоставляющих основную информацию об изделии.

Что включает маркировка бетонного кольца:

  • Буквы – для частного строительства обычно выбирают КС, ПП, ПД.
  • Цифры – говорят о габаритах элемента.
  • Дополнительные параметры – иногда производители указывают еще степень проницаемости бетона (нормальная Н, пониженная П, особо низкая О).
Условные обозначения типов колец по ГОСТу:
  • КЛК – для обустройства городских ливневых канализаций и водостока.
  • КВГ – для водопроводных колодцев и газопроводов.
  • КО – опорное кольцо, использующееся в качестве фундамента колодца.
  • КС – кольцо стеновое, которое устанавливается в качестве основного элемента колодца.
  • КФК – сети коллекторов, дренажные системы.

Числовые обозначения говорят о величине изделий, но лучше всего для поиска оптимального элемента обращаться к специальным таблицам, где все подробно указано.

Пример расшифровки маркировки изделия КС-7-9: стеновое кольцо высотой 900 миллиметров и с толщиной стенок 70 миллиметров.

Стандартные размеры железобетонных колец

Объем колодца зависит от размера колец, которые монтируются. Вариантов очень много, но есть определенные нормы ГОСТа, в соответствии с которыми производят элементы.

Размеры ЖБИ колец по стандарту:
  • Диаметр – показывает 1-я цифра маркировки (обычно указывают внутренний), варьируется в диапазоне 7-20 сантиметров. Диаметр должен быть одинаков для всех элементов колодца.
  • Высота – стандартная равна 90 сантиметрам, варьируется в диапазоне 10-100 сантиметров, указывается в самой маркировке (КС-10, к примеру, это кольцо с диаметром в 1 метр, КС-20 – 2 метра и т.д.). Если высота отличается от стандартной, то она идет в маркировке второй цифрой: КС 7-3 (диаметр 7 дециметров, высота 29 сантиметров).
  • Толщина стенок – может быть от 70 до 120 миллиметров.
  • Удельный вес – от 46 до 2900 килограммов (но вес может указываться в кг на м3).

Дополнительные элементы

Для выполнения расчетов и проекта необходимо учитывать все элементы, которые входят в конструкцию. Только из колец колодцы не строят, обычно для монтажа используют также различные доборные элементы, позволяющие реализовать любую конфигурацию системы.

Какие элементы применяются в монтаже конструкций колодцев:
  • Плиты днища – для создания надежного основания.
  • Доборные кольца – для получения нужного размера колодца, если не удается создать его из стандартных изделий.
  • Плиты перекрытия (они же крышки колодцев) – для накрывания сверху колодца и места под люк.

Также есть еще кольца с крышками, которые представляют собой объединение кольца и крышки в монолитную конструкцию в условиях завода.

Крышки для колодцев

Крышка представляет собой круглую плиту, которой накрывается кольцо, с наличием отверстия в центре или сбоку. В дренажных колодцах монтируют крышки с отверстием под люк в центре, для других целей – сбоку.

Производят крышки из тяжелого высокопрочного бетона класса минимум В15, водонепроницаемого и морозостойкого. Для осуществления монтажа, погрузки/разгрузки изделие оснащено петлями из арматуры.

Плиты днища

Это сборные железобетонные элементы для монтажа подземных инженерный сооружений и коммуникаций. Плиты становятся основанием для камеры, на них сверху монтируют кольца. Благодаря плитам днища получается обеспечить герметичность колодца и защитить его от разрушений, попадания влаги и обвалов грунта. Перед выбором плиты днища нужно знать, сколько весит бетонное кольцо, чтобы правильно рассчитать нагрузку.

Плиты днища – круглое изделие по диаметру колодца. Выполняется из бетона с показателями морозостойкости минимум F100, водонепроницаемости минимум W6, прочности В15 и выше.

Опорные кольца

Это специальные элементы, на которые опирается люк колодца. Изделия круглой формы по внешнему диаметру колодца, небольшой толщины с диаметром внутреннего отверстия минимум 70 сантиметров, чтобы при необходимости вовнутрь мог попасть человек. Вес бетонного кольца составляет около 50 килограммов. Бетон соответствует всем требованиям и стандартам.

Кольца с крышками

Такие изделия предполагают объединение двух элементов – кольца и крышки в условиях завода. На объект поставляется уже готовое изделие, заменяющее собой два других.

Таким образом удается избежать лишнего соединения и добиться большей герметичности, уменьшить объемы монтажных работ и ускорить сборку колодца.

Процесс монтажа

До того, как приступать к монтажу, желательно рассчитать вес бетонного кольца (1 метр колодца сколько равен или просто суммировать вес всех элементов, входящих в конструкцию). Как правило, кольца и другие детали монтируют с использованием спецтехники – вручную все это устанавливать достаточно трудно, но возможно.

Как осуществляется монтаж колец:
  • Выбор места – дренажные системы и водопроводные колодцы, канализационные конструкции не устанавливают рядом с жилыми домами, огородами. Есть определенный стандарт, которому нужно следовать. Чем дальше будет установлен колодец от всех объектов, тем лучше, но не ближе 5 метров к жилым домам и сооружениям. Кроме того, в выбранном месте нужно исследовать грунт на предмет залегания вод. Также заботятся о том, чтобы к месту свободно могла подъехать техника обслуживающих служб.
  • Рытье котлована – лучше с использованием техники. Яму копают на глубину высоты всех колец, на ее дно засыпают несколько слоев песка и щебня (общей толщиной минимум 50 сантиметров), трамбуют.
  • Монтаж дна может осуществляться двумя способами: либо с использованием колодца с глухим дном, либо с установкой плиты днища, а на нее уже сквозного кольца. Далее устанавливаются кольца одно на другое (желательно с привлечением крана), стыки тщательно замазываются раствором, закрепляются металлическими скобами.
  • Подводка коммуникаций, соединений, всех систем и т.д., после чего котлован засыпают, кольца накрывают верхней плитой, монтируют люк.

Какому производителю отдать предпочтение?

Современные производители предлагают кольца и другие элементы для колодцев в большом разнообразии. Как правило, вся продукция производится в соответствии с нормами, регламентируемыми ГОСТом и СНиП. Но цены на продукцию могут быть разными, как и ассортимент.

Выбор всегда остается за клиентом, который должен обращать внимание на качество самих элементов: внешний осмотр, наличие сертификатов, подтверждающих соблюдение требований производства, наличие оборудования и соответствие изделия указанным техническим характеристикам.

На сегодняшний день на территории России кольца и другие изделия выпускает около 250 компаний, ниже представлены проверенные и надежные.

Хорошо зарекомендовавшие себя на рынке производители бетонных колец:
  • «Завод промышленных строительных деталей» — работает на рынке больше 45 лет, крупный производитель ЖБК в Тюменской области. Есть своя аккредитованная строительная лаборатория, осуществляющая контроль за качеством продукции.
  • «МастерСтрой» — работает под Москвой в Вознесенске, несмотря на то, что специализируется на продаже валового/кулевого цемента, также изготавливает напорные трубы, ЖБ кольца.
  • «МонолитСтрой» — компания работает в Подмосковье, изготавливает и реализует ЖБИ с 2007 года. Ассортимент представлен составными и мостовыми сваями, плитами днища, ФБС, стеновыми кольцами, крышками колодцев и т.д.
  • «Торговая Компания Вира» — в Санкт-Петербурге расположена производственная линия предприятия. Компания изготавливает безнапорные трубы, железобетонные кольца. Продукция очень тщательно проверяется в процессе многоступенчатого контроля.
  • «ГазоБлоки» — компания из Воронежа, выпускает товарный бетон, облицовочный и силикатный кирпич, а также размерный ряд бетонных колец и доборных элементов.

На территории страны железобетонные кольца поставляет большое количество компаний. Вышеперечисленные гарантируют соответствие всем стандартам и заявленным свойствам, но в любом случае проверять все нужно очень тщательно при покупке, ориентируясь на расчеты и проект.

Размеры бетонных колец для канализации: виды конструкций

  Канализационная система одна из главных коммуникаций, монтаж которой проходит в несколько этапов, детально подготавливая каждый шаг. Процесс проектирования включает в себя выбор строительных материалов. Качество выбранных изделий напрямую влияет на срок полезного использования. Одним из самых популярных видов материала, используемых в монтаже канализации – бетонные кольца. Использование бетона началось много десятилетий назад и по сей день не утратило свое значение в строительстве.

  Производители бетонных изделий изготавливают товары различных параметров, среди которых:

  • бетонные кольца;
  • бетонное дно;
  • прямые изделия;
  • бетонное изделие с замком;
  • цельное изделие с дном;
  • кольца фильтрации;
  • люк.

  Каждое изделие имеет свой ГОСТ, для железобетонных изделий 8020-90, строго оговорено для каких нужд используются специальные составы растворов, определенный вид арматуры. Бетонные кольца делят на основные – стеновые, вторичные – доборные кольца. Основные служат для формирования шахты колодца или другого сооружения, вторичные формируют горловину конструкции, благодаря нестандартным размерам добирается высота и объем изготавливаемого резервуара.

Производство бетонных колец

  Эксплуатация строительных материалов требует определенных технических качеств – прочности, достигаются такие высокие показатели производителями в процессе изготовления преимущественно благодаря раствору особого состава мелкозернистой фракцией. Подобный раствор можно изготовить из марок бетона М500, М200.

  Создание делиться на 6 основных этапов:

  • подготовительные работы – включают подготовку специальных форм и каркасов;
  • укладка в формы арматурного каркаса;
  • готовиться бетонная смесь;
  • заливаются формы;
  • используя вибрацию раствор усаживаю, избавляется от пустот в стенках изделия;
  • сушка изделия в специально подготовленных климатических условиях.

  После прохождения всех этапов, изделие вынимают, после чего можно использовать по назначению.

  Применяя различные каркасы, формы, получают различные изделия по габаритам (высота кольца, толщина стенки, внутренний диаметр, вес изделия). Именно от таких технических характеристик зависит классификация, стоимость.

  Маркировка изделия содержит буквы и цифры. Буквы обозначают вид изделия, цифры (сразу идут после букв) – внутренний диаметр, вторая цифра – высота. Рассмотрим на примере КС-7-1 имеет внутренний диаметр 70 см, высота 10 см, модель КС-7-10 изготавливается с внутренним диаметром 70 см, высотой 100 см, изделие КС-20-9 соответствует габаритам: внутренний диаметр – 200 см, высота – 90 см. Производители имеют классификационные таблицы, ознакомиться можно изучив требования ГОСТа 8020-90. Буквенная маркировка означает следующее:

  • КО – кольцо опорное;
  • ПО – плита опорная;
  • ПД – плита дорожная;
  • ПН – плита дна;
  • ПП – плита перекрытия.

  Водопроницаемость – главная характеристика, особенно для канализации, маркируется таким образом: О – особа малая, Н – нормальная, П – уменьшенная.

  Некоторые умельцы изготавливают бетонные кольца самостоятельно, где арматурную сетку заменяют мелким гравиев, но стоит напомнить, изготовленные бетонные изделия без соблюдения определенных технических требований, определенной техники не могут соответствовать заявленным характеристикам заводских моделей.

Преимущества ЖБИ колец

  Железобетонные кольца для строительства канализационных коммуникаций выбраны не зря, большое количество преимущественных сторон:

  • арматура обеспечивает надежность конструкции на весь срок эксплуатации, который составляет 50 лет;
  • бетонное изделие устойчиво к различным температурным нагрузкам, отсутствуют такие процессы как расширение и сжатие материала;
  • монтаж проводиться рабочими различной квалификации;
  • широкий ассортимент позволяет создать резервуар с максимальной точностью заданного объема;
  • прочность;
  • стоимость изделия относительно невысокая;
  • поверхность изделия удобна для проведения различных работ по уходу;
  • бетон не вступает в химические реакции с различными веществами;
  • возможна установка в агрессивной среде, подвижном грунте;
  • безвредны для окружающей среды;
  • широкий спектр применения.

  Многие из качеств бетонного изделия увеличиваются за счет специальной обработки герметичными средствами. Обработка не только повышает водостойкость изделия, в целом увеличивает срок эксплуатации на десяток лет, несколько десятилетий.

  Среди положительных сторон, нашлось место отрицательным:

  • хрупкость изделия требует бережного обращения, во время проведения монтажных работ, удар о твердый предмет может привести к сколу, трещине и другим нарушениям первоначальной конструкции, некоторые из которых абсолютно делают изделие непригодным к использованию;
  • вес изделия велик, для транспортировки, работ погрузки, разгрузки нужна специальная техника, оборудованная подъемным механизмом;
  • монтаж без спецтехники невозможен, дополнительная аренда увеличивает стоимость;
  • использование в агрессивной среде требует специального покрытия, обычно изоляцию делают раствором битума.

  Сэкономить можно, нужно провести земельные работы до момента транспортировки, выгружая изделия сразу на место монтажа, можно избежать трат на повторный наем транспортного средства с краном.

Применение и расчет объема железобетонных колец

  Применяются изделия из бетона в различных областях, касающихся прокладки различных видов коммуникаций:

  • колодцы различного назначения, питьевой источник, смотровой, ревизионный, поворотный и другие колодцы;
  • ливневая канализация;
  • шахты для прокладки кабеля;
  • септики.

  Канализационная система, особенно автономная, часто использует бетонные кольца для создания очистных сооружений. Традиционно для канализации применяют кольца высотой 90 см, внутренний диаметр колец может существенно отличаться от 1 до 2 метров. Выбор кольца основан на объеме который нужно получить в качестве резервуара. Грамотно подобрать материала для монтажа, облегчить задачу монтажа, кольца с замками обеспечивают максимальную устойчивость конструкции, тщательное соединение разных элементов. Крепление важная часть, именно от нее зависит стойкость конструкции в целом.

  Торцевое крепление не всегда применяется с цементным раствором, зависит от случая, но без крепления, осуществить прочную сцепку нельзя.

  Подбирать нужно изделие с одинаковым креплением, что касается расчета объема, делается несложно. За основу расчета берется количество постояльцев, число жильцов умножаем на норму, установленную государством, 200 литров в сутки. Полученную цифру нужно умножить на количество дней прохождения очистки стоками, трое суток, средний показатель современных очистных сооружений.

  Проведем расчет, 3 жильца х 200 литров воды на каждого = 600 литров воды в сутки, 600 л х 3 суток очистки = 1800 литров, переводим в м³, получаем 1,8 метров кубических. Нужно обязательно сделать запас, гости, новое оборудование или члены семьи увеличат расход воды, соответственно понадобиться больший объем резервуара. Набрать нужный объем из колец несложно, нужно знать на сколько секций будет делиться основная конструкция, соответственно, разбить по строительным нормам, первая секция или приемник самая большая, две другие могут быть одинакового объема.

  Рассчитать объем одного кольца проводиться по известной всем формуле, упрощает задачу таблица с указанным объемом для конкретного бетонного изделия. Ознакомимся с некоторыми из них: КС-15-5 0,22 м³, КС-15-6 объем 0,265 м³, КС-15-9 0,4 куб. метра, КС-20-9 объемом 0,56 м³, КС-25-1 объем 0,97 куб. метров. Есть модели изделий, которые называются вторичными, вспомогательными или доборными, используются в качестве деталей, заменяющие основной элемент, при нехватке незначительного объема.

  Табличные данные помогут подобрать нужное изделие для каждой секции очистной конструкции.  

Размеры бетонных колец для канализации: виды конструкций

Виды и размеры бетонных колец

Стеновые канализационные кольца

Производство футерованных колец жб

Схема расположения дренажного колодца

разновидности и расчет опорного элемента

Кольца из железобетона чаще всего изготавливают при обустройстве земельных участков. Нередко владельцам загородной территории приходится делать кольцо своими руками. Для этого необходимо знать формулы, по которым производится расчет, особенности бетонных изделий. Продукцию, выпускаемую для колодца, маркируют согласно требованиям государственных стандартов. Маркировка представляет собой символы, указанные на кольцах, по которым можно идентифицировать информацию о размере и массе материалов.

Для каждого бетонного изделия, выпущенного по требованиям госстандартов, предусмотрены испытания, которые позволяют подтвердить качество, заявленные эксплуатационные характеристики и устойчивость продукции к воздействию негативных факторов. При подведении итогов специалисты учитывают водонепроницаемость, морозоустойчивость, влагопоглощение, прочность на сжатие.

Кольца из железобетона

Кольца из железобетона представляют собой специальные изделия, предназначенные для обустройства колодцев, применяемых в системах водоснабжения, а также отведения воды. Проще всего поручить работу над канализационной системой частного дома одной из фирм. Однако необходимо заранее посчитать, какая сумма на это уйдет. Если вы хотите сэкономить, то можно сделать канализацию, которая будет основана на бетонном кольце, самостоятельно. Производство таких изделий осуществляется на предприятиях с соблюдением государственных стандартов. При создании используются высококачественные материалы, КЦД. Изготовление продукции подразумевает применение специальной формы, бетона и арматуры, диаметр которой не должен превышать десяти миллиметров.

На железобетонных стройматериалах такого типа указана маркировка, определяющая их назначение, типоразмер. Если говорить о том, как рассчитать стоимость того или иного изделия, для этого важно учитывать объем колец. Чем этот показатель выше, тем дороже и материал.

Вернуться к оглавлению

Разновидности колодезных деталей

Колодезные днища КЦД 10а.

Колодезные днища КЦД 10а – необходимая деталь сборного септика. От качества их изготовления и правильности установки зависит долговечность изделия. Днище КЦД 10а выпускают в виде монолитной плиты из железобетона с несколькими специальными петлями. В продаже представлены днища разного диаметра. Донышко КЦД 10а производят согласно утвержденному стандарту. Габариты КЦД рассчитаны так, чтобы днище выдерживало нагрузки жидкости, которая скапливается в емкости. При этом производители принимают во внимание возможную подвижность почвы и воздействие подземных вод. КЦД подбираются по диаметру других колодезных деталей – колец КЦ, крышек и пр.

Примеры параметров нескольких видов колец КЦ (высота и вес изделий КС):

  • КС-7-1; десять сантиметров, сорок шесть килограммов;
  • КС-7-1,5; пятнадцать сантиметров, шестьдесят восемь килограммов;
  • КС-7-3; тридцать сантиметров, сто сорок килограммов;
  • КС-7-5; пятьдесят сантиметров, двести тридцать килограммов.

У материалов КС, КЦ, вес которых превышает сто килограммов, должны быть специальные ушки. Изделие, которое имеет маркировку, например, КС10-6, называют стеновым. В продаже также можно увидеть материалы с обозначением КО6 (опорное кольцо). Продукция, промаркированная КО6, имеет высоту в семь сантиметров, внутренний диаметр – пятьдесят восемь см, нар. диаметр – восемьдесят четыре см, вес – шестьдесят кг. Опорные изделия К06 также используются при проведении работ на участках.

Бетонные КЦ (КО6, КС10) позволяют точнее определять высоту емкости. Можно выравнивать ее с поверхностью земли или сделать так, чтобы кольца были выше уровня почвы. Монтаж бетонных деталей на специальную плиту позволит приподнять колодезный люк. За счет этого удастся исключить попадание талой, дождевой воды и затопление люка. Важными при проведении расчетов для КЦ являются объемы колец. Кубический метр является основной единицей измерения.

Вернуться к оглавлению

Расчет опорного элемента из железобетона

Параметры для расчета объема бетонных колец.

Чтобы определить параметры изготовления колодезных элементов и других деталей из железобетона, необходимо для начала вычислить себестоимость их производства. Для проведения подсчетов понадобятся исходные данные: показатель объема бетонной смеси на создание колец, колодезного днища, крышки; общий расход арматуры и количество армирующей сетки на каждый элемент. Расход бетонного раствора на колодезное кольцо определяют следующим образом:

  1. Прежде всего, следует выписать параметры.
  2. Затем вычисляют площадь окружности (наружный диаметр). Для этого используют формулу подсчета (¼ П d2). П обозначает 3,14, d – нар. диаметр. Необходимо перевести числа в значение метра.
  3. После этого при помощи вышеуказанной формулы высчитывают площадь окружности (внутренний диаметр).
  4. Площадь бетонного изделия определяют следующим образом: из значения площади окружности с нар. диаметром вычитают площадь окружности с внут. диаметром.
  5. Чтобы определить объем, нужно перемножить высоту и площадь.

Если у вас возникнут трудности при подсчете, вы можете прибегнуть к использованию калькулятора.

Вернуться к оглавлению

Заключение

Септики, тоннели, системы для отвода жидкостей – основные строительные объекты, при монтаже которых используются кольца из бетона. Широкое распространение эти элементы получили в области устройства колодезных емкостей разного назначения.

Стоимость бетонных колец 1, 1,5 и 2 метра для выгребной ямы и колодца

Канализация относится к одному из важнейших атрибутов комфортного жилья, поэтому ее устройству уделяют большое внимание. Оптимальный вариант автономного очистного сооружения для загородного дома – септик из бетонных колец с дренажным колодцем. Он прост в монтаже, энергонезависим, эксплуатируется круглогодично.

Стоимость бетонных колец

НазваниеРазмерыМасса, кгЦена, рубли
Диаметр внутренний, мВысота, смТолщина, см
КС 10-31308200840 — 1400
КС 10-5508320860 — 1440
КС 10-6608380870 — 1500
КС 10-99086401110 — 2000
КС 10-1010087101210 — 2300
КС 12-51,25085301700 — 2500
КС 12-66086301920 — 2900
КС 12-10100810502560 — 3300
КС 12-18180813903000 — 5800
КС 15-31,53093501210 — 2000
КС 15-55097501390 — 2400
КС 15-66099001900 — 2600
КС 15-990913502500 — 3700
КС 15-10100915003000 — 4280
КС 15-181801125508200 — 11100
КС 20-62601015503340 — 6700
КС 20-9901023003900 — 8300
КС 20-101001025506900 — 9660

Классификация железобетонных колец

Для производства строительных элементов используют тяжелый бетон марки В250-В400 повышенной морозоустойчивости и водонепроницаемости. Каркас деталей сварной арматурный с диаметром прутка 6-10 мм.

Согласно нормативам изделия маркируют буквенно-цифровыми обозначениями, разделенными дефисом. Литерные знаки отражают тип цилиндра: стеновой, доборный, с днищем, с замком, с крышкой. Первая цифра обозначает диаметр, а вторая высоту изделия. Все размеры выражаются в дециметрах.

Аббревиатура КС-15-9 расшифровывается как «бетонное кольцо стеновое диаметром 1,5 метра и высотой 90 см». Если объем колодца требует особых размеров, тогда используют доборные элементы 20-60 см. В этом случае маркировка может выглядеть так: КСД-15-6. Самые распространенные круги имеют внутренний диаметр 1-2 метра. Изделия 0,7 метров используют в качестве вспомогательных звеньев.

Если требуется определить объем сливной ямы, удобно воспользоваться формулой v=πdh, где:

  • d – внутренний диаметр круга;
  • h – высота.

Например, объем конструкции из деталей КС 10-9 и КСД 10-3 составляет 0,42 кубических метра. Таким же способом высчитывают объем нестандартной емкости.

Крепление бетонных колец

Расценки на детали определяются их габаритными размерами. На стоимость изделий также оказывает влияние тип соединения:

  • еврокольца – жесткая фиксация с помощью замка или фальца;
  • круги без креплений – соединение производится стальными скобами, затем цементным раствором.

Внутренние поверхности колодца, сложенного из евроцилиндров, получаются идеально ровными и гладкими.

Преимущества железобетонных колец:

1. Невысокая цена доступна любому частному застройщику. Стоимость бетонных изделий на порядок ниже пластиковых аналогов.

2. Долговечность конструкции обеспечивается благодаря жесткому каркасу из бетона и арматуры.

3. Водонепроницаемость – ЖБ круги устойчивы к воздействию грунтовых вод, агрессивной биологической среды.

4. Высокая прочность – бетонные колодезные кольца обладают надежной сопротивляемостью к внешним нагрузкам.

5. Быстрая установка – стандартные размеры деталей не требуют больших затрат времени, а также особых навыков при монтаже.

6. Простой уход – чистить гладкие поверхности и менять бетонные звенья гораздо проще, чем ремонтировать кирпичные или деревянные колодцы.

Основным недостатком ЖБ кругов считается высокая масса. Монтаж колодца требует обязательного привлечения спецтехники.

Выгребная яма из бетонных колец: как соорудить двухкамерный отстойник

Выгребная яма без дна — простейшее канализационное сооружение, уместное на любой даче. Сделать такое устройство под силу даже самому зеленому новичку-строителю. Однако двухкамерная выгребная яма из бетонных колец, создание которой не намного сложнее, решает проблему удаления сточных вод несколько эффективнее.

Принцип устройства и работы такой конструкции

Для облицовки стен обычной выгребной ямы без дна готовые бетонные кольца подходят прекрасно. Их нужно просто опустить на дно, а затем заделать швы и провести гидроизоляционные работы. Это проще, чем бетонировать стены выгребной ямы или класть кирпич. Такие канализационные устройства превосходно подойдут для дачи, которая используется только летом, по выходным да в праздничные дни. Если же объем стоков превышает кубометр в сутки, стоит подумать о сооружении двухкамерного устройства.

При этом объем работ возрастет минимум в два раза, поскольку придется фактически выкопать две ямы, забетонировать дно в одной из них, в другой устроить дренаж и т. д.

В результате эффективность переработки сточных вод возрастет в несколько раз. Сначала отходы человеческой жизнедеятельности будут попадать в первую яму, дно которой тщательно забетонировано. В этом отделении твердые частицы осядут на дне, медленно перерабатываясь в процессе брожения и превращаясь в ил. Эту часть выгребной ямы из бетонных колец необходимо периодически чистить.

Совет: Чтобы улучшить переработку твердых отходов, в отстойник добавляют культуры специальных анаэробных бактерий. При этом нужно помнить, что такие организмы не переносят присутствия в воде хлорсодержащих компонентов.

Отстойник соединяется наклонной трубой со вторым отделением выгребной ямы, которая представляет собой дренажный колодец. Дно этой ямы не бетонируют, а засыпают слоем дренажа. Сточные воды, частично очищенные в первом отделении, проходят естественную доочистку и поступают в грунт. Такая выгребная яма нуждается в услугах ассенизаторов гораздо реже, чем обычная, при этом вероятность загрязнения грунта сточными водами существенно снижается.

Несколько слов о бетонных кольцах

Типовые бетонные кольца для выгребной ямы удобны еще и тем, что можно без труда рассчитать объем будущего септика, умножив площадь окружности кольца на его высоту. Первая цифра, указанная при маркировке бетонного изделия, означает диаметр кольца в дециметрах, а вторая — его высоту.

Например:

  • КС-10,9 — это кольцо диаметром 1 метр и высотой 90 см. Его объем равен 0,71 куб. м.;
  • КС-15,9 — это кольцо диаметром 1,5 метра и высотой 90 см. Его объем равен 1,59 куб. м.;

    • КС-20,9 — это кольцо диаметром 2 метра и высотой 90 см. Его объем равен 2,83 куб. м.

Отверстия для канализационных труб в бетонном кольце можно сделать перфоратором

Помимо бетонных колец следует приобрести перекрытие, поскольку выгребная яма должна быть надежно закрыта. Для двухкамерного септика понадобится два перекрытия. При их изготовлении делают круглое отверстие, чтобы обеспечить доступ для очистки. Закрывают отверстие специальным люком, который также следует приобрести.

Проведение монтажных работ

Перед началом строительных работ следует составить подробный план и выбрать подходящее место. Помимо желания сохранить эстетичный вид ландшафта следует учесть, что выгребная яма должна располагаться:

  • не менее, чем в пяти метрах от жилого дома;
  • не менее, чем в 30 метрах от источника питьевой воды;
  • в месте, доступном для въезда спецтранспорта ассенизаторов.

Обратите внимание: Выбирая подходящее место для выгребной ямы, следует учитывать не только расположение собственного дома, колодца или скважины, необходимо позаботиться, чтобы канализация находилась на достаточном расстоянии от соседних зданий и сооружений.

Чтобы сделать двухкамерную выгребную яму из бетонных колец, необходимо:

  • Выкопать в подходящем месте два котлована (иногда достаточно одного просторного котлована).
  • Забетонировать дно котлована, в котором будет сооружен отстойник. После высыхания в бетоне почти неизбежно образуются трещины, которые обязательно следует заделать, чтобы обеспечить достаточную герметичность. Этот этап займет примерно неделю или немного больше.

Совет: Чтобы избежать бетонирования дна ямы, следует купить бетонное кольцо, дно в котором уже устроено.

  • Установить бетонные кольца в яму.

    • Произвести тщательную заделку швов и гидроизоляцию сооружения, например, с помощью цементного раствора и жидкого стекла, битума и т.п.

Опускать бетонные кольца в котлован следует осторожно, чтобы не повредить конструкцию

Места соединения бетонных колец нужно тщательно заделать и обработать слоем гидроизоляции

  • Установить бетонные кольца на дно второго котлована.
  • Уложить на дно слой дренажа: щебень, битый кирпич и т.п.
  • Проложить канализационные трубы, которые подведены к дому, а также соединяющие отделения выгребной ямы между собой.

Совет: Уклон, под которым прокладывают канализационные трубы, должен составлять примерно 2-3%, а глубина траншеи должна быть не менее 80 см, чтобы предотвратить промерзание конструкции в зимний период.

  • Провести проверку герметичности конструкции, исправить выявленные недочеты.
  • Установить перекрытия с люком и вентиляционным отверстием над каждым отделением выгребной ямы.
  • Произвести засыпку конструкции грунтом.

Выгребная яма такого типа гораздо удобнее обычной, повышенные затраты на ее сооружение вскоре окупятся.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Калькулятор объема бетона (метрическая система)

К сожалению, для этих калькуляторов требуется JavaScript, которого нет.
в этом браузере. Проверьте настройки браузера и
включите JavaScript, если он доступен.

Эти калькуляторы предназначены для расчета метрического объема бетона, необходимого для дорожек и т. Д.

Предусмотрены три калькулятора: первый для прямоугольных областей бетона, второй для круглых областей и последний для треугольные области.

Прямоугольный калькулятор.
Круговой калькулятор.
Треугольный калькулятор.

См. Также наши британские калькуляторы.

Калькулятор прямоугольного объема

Для простого прямоугольника просто используйте длину и ширину с толщиной в калькуляторе слева.

Для неровных, в основном квадратных участков,

  • Разбейте область на несколько простых прямоугольных областей.
  • Тренируйте объем для каждой области отдельно.
  • И, наконец, сложите отдельные тома вместе.

Калькулятор круглого объема

Для простого круга просто используйте радиус с толщиной в калькуляторе слева.

Для кольца:

  • Используйте калькулятор, чтобы вычислить объем как для внутреннего, так и для внешнего круга.
  • Уберите объем для внутреннего круга от объема для внешнего круга, и вы останетесь с объем кольца.

Для части круга вычислите объем для полного круга, а затем отрегулируйте для требуемой части, т. Е. половина для полукруга, четверть для четверти круга.

Калькулятор треугольного объема

Для треугольных форм определите высоту и основание треугольника и используйте вместе с толщиной в калькуляторе. левый.

«Высота» — это расстояние между углом и противоположной стороной, где линия пересекает сторону под прямым углом.Сторона, с которой он встречается, — это «база».

Серое бетонное цементное кольцо RCC, размер: от 150 до 1200 мм (диаметр), толщина: 40-80 мм, 500 рупий / квадратный фут

Серое бетонное цементное кольцо RCC, размер: от 150 до 1200 мм (диаметр), Толщина: 40-80 мм, 500 рупий / квадратный фут | ID: 21303584288

Технические характеристики продукта

Материал Бетон
Размер От 150 до 1200 мм (диаметр)
Форма Цилиндрическая
Толщина 40-80 мм
Цвет Серый

Заинтересовал этот товар? Получите актуальную цену у продавца

Связаться с продавцом

Изображение продукта

О компании

Год основания 2016

Юридический статус Фирмы Физическое лицо — Собственник

Характер бизнеса Производитель

Количество сотрудников от 26 до 50 человек

Годовой оборот50 лакх — 1 крор

Участник IndiaMART с декабря 2016 г.

GST29BGVPM0372h2ZW

Видео компании

Вернуться к началу 1

Есть потребность?
Получите лучшую цену

1

Есть потребность?
Получите лучшую цену

Fortiline | КОЛЬЦО СОРТА 3 «F / 30» R&C

Обзор продукта

{{vm.product.properties.LONGDESCRIPTION}}

Особенности и преимущества

{{vm.product.properties.FEATURESBENEFITS}}

Технические характеристики

{{section.sectionName}}:

{{option.description}}

Размеры упаковки

  • Ширина {{vm.product.shippingWidth}}

  • Высота {{vm.product.shippingHeight}}

  • Длина {{vm.product.shippingLength}}

  • Масса {{vm.product.shippingWeight | номер 2 }}

  • Объем {{vm.product.properties.packageVolume}}

Дополнительная информация

{{vm.product.properties [‘AdditionalInformation’]}}

Оценка способности бетона к растрескиванию при усадке с использованием кольцевых образцов с различными граничными условиями

Раннее растрескивание из-за ограниченной усадки влияет на характеристики и срок службы бетонных конструкций.В недавних исследованиях успешно используется тест на усадку свободного кольца в сочетании с измерениями ограниченной усадки для оценки потенциала растрескивания в цементных материалах. Это исследование предоставляет информацию для улучшения интерпретации трещин в кольцевых образцах и теоретический подход к прогнозированию скорости напряжения толстых кольцевых образцов. Результаты показывают, что скорость развития деформации и возраст при растрескивании изменяются в зависимости от направления высыхания образца и отношения поверхности теплообмена к объему.Результаты также показали, что растрескивание при усадке в раннем возрасте больше зависит от степени усадки , чем от величины самой усадки. Кроме того, было обнаружено, что, хотя образцы с фиксированными кольцами достигли примерно одинаковых уровней деформации, возраст растрескивания значительно варьируется, что позволяет предположить, что анализ упругого напряжения-прочности сам по себе может быть недостаточным для прогнозирования растрескивания в раннем возрасте из-за вклада явления релаксации ползучести.

1. Введение

Усадка вяжущих материалов неизбежна, когда материал подвергается воздействию окружающей среды с более низкой относительной влажностью (Р.Ч.) И подвергается сушке. Если усадка ограничена, в элементе постепенно возникают внутренние растягивающие напряжения, которые в конечном итоге могут превысить прочность материала, что приведет к растрескиванию. Растрескивание из-за усадки при высыхании является серьезной проблемой в технологии бетона [1–5]. В частности, преждевременное растрескивание из-за ограниченной усадки является ключевым фактором в обеспечении долговечности и срока службы бетонных элементов. Действительно, многие бетонные конструкции по всему миру требуют ремонта и восстановления, иногда неоднократно, из-за проблем, вызванных ограниченным растрескиванием при усадке.Многие исследования, связанные с растрескиванием при усадке, были сосредоточены на деформациях свободной усадки. Однако усадка при естественном высыхании сама по себе не обязательно является надежным индикатором риска преждевременного растрескивания. Фактически, помимо величины усадочной деформации, риск усадочного растрескивания зависит от комбинации явлений и параметров, в первую очередь от прочности бетона на растяжение, модуля упругости, ползучести и эффективной степени сдерживания.

В последние годы кольцо тестирует (e.g., AASHTO T334-08 [6] и ASTM C1581 [7]) стал наиболее широко используемым методом испытаний для оценки и количественной оценки чувствительности материалов на основе цемента к растрескиванию при ограниченной усадке. Испытание состоит в заливке бетонного кольца вокруг внутреннего стального кольца, которое обеспечивает равномерное ограничение усадки бетона, когда он подвергается высыханию. Ограничение движения приводит к развитию деформации сжатия в стальном кольце при усадке бетонного кольца. Стальное кольцо обычно оборудовано тензодатчиками для отслеживания изменения деформации при сжатии образца бетона.Внезапное снижение показаний одного или нескольких тензодатчиков указывает на то, что бетонный образец треснул. Более того, непрерывно отслеживая развитие деформации в стальном кольце, можно рассчитать соответствующее напряжение и, исходя из соображений механического равновесия, среднее напряжение в бетонном кольце [8–12]. Таким образом, кольцевое испытание предназначено не только для измерения времени до образования трещин, но также для получения сравнительных данных об усадке с ограничением для смесей.

Метод кольцевых испытаний хорошо зарекомендовал себя для оценки чувствительности к растрескиванию при усадке обычного литого бетона [8, 9, 12, 13], но его использование для оценки растрескивания при усадке торкретбетона практически не изучалось.Читатель должен понимать, что торкрет-бетон явно отличается от литого бетона из-за его уникального состава смеси, методов укладки, динамики уплотнения, механизмов увеличения прочности и внутренней структуры [14]. Процесс торкретирования сложен во многих аспектах, поскольку конечное качество на месте зависит от взаимодействия цепочки явлений (таких как манипуляции с соплом, воздушный поток, поток материала, равномерность выстрела и отскок) во время распыления. Таким образом, наше традиционное понимание поведения литого бетона при растрескивании при усадке в стесненных условиях может применяться к торкрет-бетону только с осторожностью.Для правильной оценки потенциала образования трещин в торкретбетоне необходимо учитывать конкретные пропорции и свойства материала и, что наиболее важно, метод укладки [15].

В частности, необходимо учитывать ориентацию формы для кольцевых испытаний из-за отскока материала (т. Е. Рикошетирования частиц от мишени во время распыления). Отскочившие частицы, попавшие в свежий торкретбетон, могут создать дефекты, которые могут отрицательно повлиять на результаты кольцевых испытаний [15].Методы торкретирования также затрудняют напыление кольцевого образца из торкретбетона из-за его геометрии и ограниченного пространства в кольцевой форме. Это делает установку для кольцевых испытаний AASHTO более предпочтительной по сравнению с установкой для кольцевых испытаний ASTM C1581, поскольку она предлагает больше места для размещения распыляемого торкретбетона, что упрощает достижение однородности внутри образца [15]. По этой причине в лаборатории торкретбетона Университета Лаваля (Квебек, Канада) было проведено более раннее исследование по адаптации кольцевого теста AASHTO для напыленного бетона , ориентированного в первую очередь на интерпретацию данных.В данной статье представлен метод анализа данных на основе среднего напряжения и скорости растрескивания для торкретбетона в соответствии с процедурой AASHTO T334-08 [6].

Для определения среднего напряжения, развиваемого в бетоне, был реализован простой подход, основанный на механическом равновесии между внутренним стальным кольцом и внешним бетонным кольцом. Было предложено множество подходов [8, 10, 12, 16] для оценки развития максимального напряжения в толстом бетонном кольце. Распространенным упрощающим допущением в этих подходах является применимость теории упругости к бетону, который, по сути, является вязкоупругим материалом.Подход, предложенный в этом исследовании, не зависит от упругой или вязкоупругой природы материала.

Кроме того, в этом исследовании для толстого кольца AASHTO был разработан метод анализа данных на основе скорости напряжения в кольце растрескивания. Следует отметить, что аналогичное решение было недавно предложено для тонкого кольца ASTM [13]. Тем не менее, предлагаемый анализ неадекватен для толстых бетонных колец (используемых в данном исследовании), которые показывают другое поведение к растрескиванию по сравнению с тонкими бетонными кольцами.Например, для образцов, изготовленных с более толстым кольцом AASHTO, потребуется больше времени для растрескивания по сравнению с более тонким кольцом ASTM. Более того, как указывалось ранее, кольцо AASHTO предпочтительнее для торкретбетона, потому что оно дает больше места для размещения брызг торкретбетона.

Следует подчеркнуть, что размер (толщина и высота) и конфигурация сушки (открытая поверхность (и)) образца для кольцевых испытаний значительно влияют на процесс сушки и, таким образом, на результирующую усадку и растрескивание.Тем не менее, только несколько исследований (например, [17]) изучали влияние граничных условий на растрескивание строительных растворов с использованием образцов с толстым кольцом « нестандартизированный ». В настоящем исследовании кольцевая процедура AASHTO T 334-08 [6] использовалась для оценки влияния граничных условий (т. Е. Направления сушки) и отношения поверхности обмена к объему ( S e / V ) на усадку и связанное с ней растрескивание толстых кольцевых образцов AASHTO.Ожидается, что полученные результаты послужат руководством для реализации подходящего метода сушки для испытаний торкрет-бетона кольцевого типа, чтобы гарантировать, что растрескивание произойдет в разумные сроки.

Ожидается, что представленные здесь экспериментальные исследования помогут лучше понять поведение торкретбетона при растрескивании. Методика кольцевых испытаний, недавно разработанная для напыленного бетона [15], все чаще применяется или широко используется в торкретбетонной промышленности для оценки растрескивания конструкций торкретбетонной смеси.Представленные здесь методы анализа данных помогут лучше интерпретировать данные, полученные таким образом в результате процедуры кольцевых испытаний, недавно разработанной для напыленного бетона [15]. В целом, настоящее исследование является частью продолжающихся исследований долговечности бетона и смесей торкретбетона и направлено на лучшее определение способности торкретбетона к растрескиванию при усадке при высыхании путем улучшенной интерпретации результатов кольцевых испытаний. Процедура определения кольца AASHTO T 334-08 была изменена для количественной оценки как сдерживаемой, так и свободной усадки торкретбетонных смесей.

1.1. Краткое содержание исследования

Испытание на усадочное кольцо является наиболее распространенным испытанием для определения способности цементирующих материалов к растрескиванию при усадке. В данной статье показано, как можно использовать для количественной оценки развития напряжений в бетоне, подвергающемся ограниченной усадке. В статье представлена ​​полезная информация о влиянии направления высыхания (граничных условий) на развитие напряжения и старение при растрескивании в образце с фиксированным кольцом.Аналитическое уравнение, основанное на механическом равновесии, представлено для оценки среднего напряжения, развивающегося в бетонном кольце. Кроме того, обсуждается влияние водоцементного отношения (в / см) и отношения поверхности к объему. Это исследование представляет интерес для инженеров и разработчиков материалов с точки зрения лучшей оценки и / или прогнозирования чувствительности бетона к усадке при высыхании.

2. Экспериментальная программа

Для лучшего понимания явления ограниченной усадки в бетоне и влияния граничных условий на усадку и развитие напряжений были проведены испытания на свободную и ограниченную усадку.Серии образцов для испытаний были отлиты с использованием одной и той же предварительно расфасованной ремонтной бетонной смеси с номинальным максимальным размером заполнителя 10 мм, приготовленной с различным соотношением воды к цементу (в / см) (0,42, 0,45 и 0,60), предназначенным для достаточно хорошего покрытия варьируются от умеренного до высокого содержания воды в смесях. За исключением смеси 0,60 Вт / см, для достижения желаемой обрабатываемости использовали суперпластификатор на основе нафталина с осадкой в ​​диапазоне от 100 до 140 мм. Используемые эффективные пропорции бетонной смеси приведены в таблице 1.Обратите внимание, что для смеси 0,42 Вт / см были проведены только испытания с удерживающими кольцами, чтобы подтвердить предложенную модель и расширить интерпретацию испытаний с удерживающими кольцами. Реализованные процедуры тестирования описаны в следующих разделах.

Вт / см Цемент OPC (кг / м 3 ) 2,5–10 мм известняковый щебень (кг / м 3 ) 0,08–5 мм натуральный песок (кг / м 3 ) Вода (кг / м 3 )
0.42 451 746 1068 186
0,45 445 736 1054 197
0.60 417 689 988 247
2.1. Механические характеристики

Прочность на сжатие, прочность на растяжение при раскалывании и модуль упругости были определены в соответствии с методами испытаний ASTM C39, C496 и C469, соответственно.Двадцать один цилиндр 100 × 200 мм был подготовлен для каждой из трех исследованных бетонных смесей для проведения механических испытаний характеристик. Наборы из четырех цилиндров были испытаны на сжатие через 3, 7 и 28 дней, чтобы определить модуль упругости, в то время как наборы из трех цилиндров использовались для определения прочности на разрыв при раскалывании через 3, 7 и 28 дней.

2.2. Ограниченная усадка

Исследовательская работа, представленная в данном документе, является частью проекта, направленного на лучшее понимание и предотвращение растрескивания торкретбетона.Несмотря на то, что процедура кольцевых испытаний была разработана специально для бетона , напыляемого напылением, в последние годы [15], в данной статье основное внимание уделяется интерпретации данных путем оценки потенциала растрескивания в раннем возрасте смесей торкретбетона для влажной смеси, отлитых традиционным способом в соответствии с AASHTO. T334-08 процедура [6] ( ранее AASHTO PP 34-99 [18]). Как схематично показано на рисунке 1, внутренний диаметр бетонного кольца составляет 305 мм, его внешний диаметр составляет 457 мм (толщина 76 мм), а его высота составляет 152 мм.Ограничивающее внутреннее стальное кольцо имеет ту же высоту, что и бетон, но внутренний диаметр и внешний диаметр составляют 280 мм и 305 мм соответственно (толщина 12,7 мм). Степень ограничения с этой конкретной геометрией составляет порядка 53–60%, в зависимости от фактического модуля упругости и ползучести бетона (на основе аналитической формулы, предложенной Мун и др. [9]). Для сравнения, степень ограничения для кольцевой установки ASTM выше (примерно от 70 до 75%) из-за меньшей толщины бетонной стены.

Во время эксперимента во внутреннем стальном кольце возникает деформация сжатия, поскольку внешнее бетонное кольцо высыхает и сжимается. Четыре резистивных тензодатчика, установленных на внутренней поверхности стального кольца на средней высоте, на одинаковом расстоянии друг от друга, позволяют отслеживать деформацию в реальном времени и, в конечном итоге, обнаруживать возникновение трещин. Для каждой смеси эксперименты проводились для двух различных периодов отверждения во влажном состоянии, 3 и 7 дней соответственно. В каждом случае были подготовлены две отдельные тестовые партии, чтобы обеспечить более надежную основу для сделанных выводов.По крайней мере, четыре бетонных кольцевых образца были отлиты на смесь в каждой повторной партии. В каждом случае кольца делили на два, представляя две исследованные конфигурации сушки. После отливки образцы покрывали влажной мешковиной и пластиковыми листами и оставляли в форме на первые 24 часа. Наружная стенка формы была удалена через 24 часа, и образцы подвергались дальнейшему отверждению во влажной среде еще в течение 2 или 6 дней. Мешковину смачивали каждый день в период отверждения, чтобы обеспечить надлежащее отверждение.

После отверждения образцы были заклеены липкой алюминиевой лентой таким образом, чтобы они могли высохнуть либо по их радиальному направлению , также называемому «сушка по окружности », либо по их осевому направлению , также называемому как « верхняя и нижняя сушка » с боковых граней. Две исследованные конфигурации сушки показаны на рисунке 2. Образцы подвергали сушке при 21 ± 2 ° C и относительной влажности 50 ± 4% до появления трещин во всех образцах набора.В этом исследовании мониторинг деформации начинался сразу после размещения. Таким образом, регистрировались все деформации, происходящие в периоды влажного отверждения. Данные о деформации записывали с 5-минутными интервалами. Время появления трещин можно довольно точно определить по внезапному резкому изменению показаний тензодатчика (обычно более 30 микродеформаций).

2.3. Бесплатная усадка

Метод AASHTO T 334-08 не содержит положений или средств для сравнения ограниченной и свободной усадки. Для измерения усадки при свободном высыхании были отлиты кольцевые образцы, идентичные по размеру кольцам AASTHO, но с заменой внутреннего стального кольца сердечником из материала с очень низкой жесткостью по сравнению с бетоном.Цель состояла в том, чтобы измерить свободную усадку на образцах, имеющих такую ​​же геометрию, размер и отношение открытой поверхности к объему, чтобы они подвергались тем же условиям сушки, что и удерживаемые кольца. При испытании на свободное кольцо образец бетона не ограничивается и, следовательно, может сжиматься « свободно, ». Измерители DEMEC устанавливаются поверх образцов со свободным кольцом для измерения изменения длины (4 длины хорды, распределенные по окружности). Для каждого набора образцов колец AASHTO (0.45 и 0,60 Вт / см), такое же количество свободных сопутствующих колец было отлито в соответствии с тем же протоколом, за исключением внутреннего стального кольца, замененного сердечником из пенополистирола (EPS) (очень низкая жесткость). Подробный метод описан в [19]. Образцы со свободным кольцом прошли режимы отверждения и сушки, описанные в разделе 2.2. Измерения свободной усадки проводились регулярно в течение всего периода мониторинга кольца AASHTO, начиная с момента извлечения из формы (± 24 часа).

3.Анализ испытания на усадку сдерживаемого кольца

В испытании сдерживаемого кольца деформация, измеренная в стальном кольце, может использоваться для оценки растягивающего напряжения, возникающего в бетонном кольце [8–10]. В общем, распределение напряжений анализируется на основе предположения об относительном движении без трения между двумя кольцами, при этом стальное кольцо подвергается внешнему давлению P s , а бетонное кольцо подвергается взаимному внутреннему давлению. давление P c , как показано на рисунке 3.См. Et al. В [13] предложены выражения, применимые к тонким бетонным кольцам. Подход основан на классическом подходе тонкостенных цилиндров и выводится из расчета равновесия того же типа, что и рассмотренный в данном исследовании.

Для толстостенных бетонных колец Weiss et al. [8, 12, 16] предложили общее выражение для определения максимального остаточного растягивающего напряжения, которое возникает на границе раздела, а Mojabi-Sangnier [10] предложил аналогичное решение для определения среднего растягивающего напряжения.Общим упрощающим допущением в обоих подходах является применимость теории упругости к бетону, который, по сути, является вязкоупругим материалом. Более того, Мун и Вейсс [11] обнаружили, что эти уравнения подходят только для равномерной сушки в радиальном направлении.

В этой статье предлагается упрощенный подход, основанный на механическом равновесии между стальным и бетонным кольцами для определения среднего развития напряжений в толстых бетонных кольцевых образцах.При таком подходе к стальному кольцу применяется теория упругости. Поскольку сталь ведет себя упруго при испытании на кольце, средние силы в стальном кольце, возникающие из-за давления на границе раздела, могут быть определены на основе теории упругости. По уравновешиванию сил результирующая сила в бетонном кольце должна равняться расчетной в стальном кольце. Решение действительно независимо от природы материала (эластичный или вязкоупругий).

3.1. Определение среднего растягивающего напряжения

Механическое равновесие требует, чтобы независимо от условий сушки, наложенных на образец бетонного кольца, по мере роста контактного давления на границе между двумя кольцами возникающие внутренние силы во внутреннем и внешнем кольцах уравновешивались, поскольку показано на рисунке 4.Общее равновесие можно просто описать следующим образом: где и — результирующие внутренние силы, индуцированные в стальном и бетонном кольцах, соответственно. Независимо от того факта, что контактное давление может изменяться по ширине колец, соотношение между средними напряжениями в стальном и бетонном кольце, таким образом, можно описать следующим образом: где и — средние напряжения в каждый момент времени,, в стали кольцо и бетонное кольцо, соответственно, а A s и A c — соответствующие площади поперечного сечения.


Из классического решения для толстостенного цилиндра распределение упругих напряжений в стальном кольце (рис. 3) по радиусу получается следующим образом: где — внешнее давление, оказываемое на стальное кольцо, — радиальное расстояние, равно радиус внутреннего стального кольца, а — радиус внешнего стального кольца. Затем напряжение в стальном кольце может быть получено следующим образом: где — смещение внешней поверхности стального кольца, которое можно рассчитать следующим образом: где — модуль упругости стали [200 ГПа (29 × 10 6 psi)], — коэффициент Пуассона стального кольца (≈0.30). Комбинируя уравнения (4) и (5), деформацию в стальном кольце можно определить с помощью следующего выражения:

Деформация, измеренная на внутренней поверхности стального кольца в любое время, может быть получена следующим образом:

Уравнения (3) и (7), чтобы удалить, распределение упругих напряжений в стальном кольце можно получить из следующего выражения:

Среднее упругое напряжение стального кольца затем может быть определено интегрированием по толщине бетонного сечения:

Среднее напряжение в стали в любой момент времени t может быть определено с помощью следующего выражения:

Учитывая уравнения (2) и (10), среднее растягивающее напряжение в бетонном кольце получается следующим образом:

Геометрические свойства и свойства материала постоянны для данной установки кольца; следовательно, растягивающее напряжение, индуцированное в бетонном кольце, можно просто записать следующим образом: где — постоянная для кольцевой установки и получается следующим образом:

Для кольцевой установки, использованной в этом исследовании, = 31.55 ГПа (4,58 × 10 6 фунт / кв. Дюйм). Здесь это синоним термина, полученного See et al. [13] для анализа скорости напряжения в тонком кольцевом образце.

3.2. Определение напряжения при растрескивании

Хотя анализ возраста растрескивания и среднего растягивающего напряжения представляет собой интересный эталон, анализ результатов кольцевых испытаний может быть расширен за счет разработки практического метода оценки результатов испытаний, основанного на уровне напряжения . Скорость напряжения, предложенная в этом исследовании для толстых колец, основана на аналогичном анализе, проведенном See et al.[13] для тонких бетонных колец. Следует отметить, что анализ среднего растягивающего напряжения не использует напрямую градиент влажности для расчета развития напряжений. Хотя в прошлом были предприняты попытки учесть напряжение, вызванное градиентом влажности [11], прямое применение предложенного решения в [11] не является прямым, поскольку трудно проверить и откалибровать параметры, необходимые для процедуры. Таким образом, метод скорости напряжения является более практичным подходом к количественной оценке потенциала растрескивания смесей.Действительно, недавнее исследование показало, что среднее остаточное напряжение при растрескивании с учетом градиента влажности обратно пропорционально квадратному корню из времени образования трещин [20].

При небольших изменениях скорость напряжения после начала сушки в кольце может быть выражена следующим образом: где — чистая скорость деформации стали во времени. Аттиогбе и др. [20] обнаружили, что деформация стали пропорциональна корню квадратному из времени высыхания до времени до образования трещин. Следовательно, его можно подобрать с помощью линейной регрессии следующим образом: где — наклон линейной функции, или скорость деформации (м / день 1/2 ), а — константа регрессии.Таким образом, из уравнений (14) и (15) скорость напряжения во время сушки определяется как

Скорость напряжения при растрескивании для каждой испытательной смеси определяется из уравнения (16) путем подстановки времени до растрескивания, t cr , вместо времени,. Эта скорость напряжения будет использоваться в дополнение к обычному «времени до растрескивания, », используемому при анализе данных кольцевых испытаний. Следует отметить, что уравнение (16) является общим решением, применимым как к тонким, так и к толстым кольцевым образцам (где = 72.2 ГПа (10,47 × 10 6 фунтов на квадратный дюйм) для тонких кольцевых образцов [13, 20], в то время как = 31,55 ГПа (4,58 × 10 6 фунтов на квадратный дюйм) для кольцевых образцов).

4. Результаты тестирования и обсуждение
4.1. Механические свойства

Испытания на прочность при сжатии ( f c ), прочность на растяжение ( f t ) и модуль упругости ( E c ). через 3, 7 и 28 дней для в / см 0.Смеси 45 и 0,60 представлены в таблице 2. Каждые представленные данные испытаний механических свойств являются средними для трех образцов для испытаний. Результаты показывают, что прочность зависит от соотношения Вт / см, как и ожидалось. Также было отмечено увеличение прочности на сжатие с возрастом. Неудивительно, что значения прочности на разрыв и модуля упругости следуют той же тенденции, что и прочность на сжатие.

Время после литья (дни) 0.45 Вт / см 0,60 Вт / см
f c (МПа) f t (МПа) E 8 c c ) f c (МПа) f t (МПа) E c (ГПа)
26.9 2,5 25,8 25,5 2,4 25,4
7 30,6 2,8 26,8 27,8 2,5 26,3
28 37,5 3,4 30,0 33,4 2,7 28,8
4,2. Свободная усадка бетона

Деформация усадки при свободном высыхании, зарегистрированная для 0.Бетонные смеси 45 Вт / см и 0,60 Вт / см представлены на рисунке 5. На каждом графике показана усадка как функция времени для двух условий сушки (радиальная и осевая сушка) с исследованными соответствующими режимами отверждения. Каждая точка данных представляет собой среднее значение, полученное по крайней мере для двух образцов кольца-компаньона. Как указывалось ранее, для проверки уравнения (12), разработанного в этом исследовании, и расширения интерпретации эксперимента по испытанию кольца с ограниченной усадкой для смеси 0,42 Вт / см были проведены только испытания на ограниченную усадку.Из рисунка 5 интересно наблюдать, что продолжительность влажного отверждения бетона перед сушкой влияет на скорость усадки при высыхании. Можно видеть, что продолжительное отверждение во влажной среде приводит к раннему снижению усадки при высыхании, которая, как было обнаружено, через некоторое время каким-то образом стабилизируется.

Кроме того, наблюдается, что длительное влажное отверждение оказало немного большее влияние на бетон с более низкой в ​​/ см (0,45). Результаты испытаний также показывают, что усадка при сушке для образцов, высушенных в радиальном направлении, немного выше, чем для образцов, высушенных в осевом направлении.Это связано с немного более высоким S e / V при сушке в радиальном направлении (0,0158 мм −1 против . 0,0132 мм −1 ). В целом, усадка происходит с большой скоростью в первые дни после начала сушки, и после периода порядка 28 дней скорость усадки значительно снижается.

Коэффициент усадки при свободном высыхании бетонных смесей 0,45 Вт / см и 0,60 Вт / см был рассчитан с использованием уравнения (15), в котором деформация стали заменена на (деформация свободной усадки).Значения скорости деформации, определенные для смесей 0,45 и 0,60 Вт / см, представлены на рисунке 6. В целом результаты испытаний показывают, что скорость деформации увеличивается с соотношением S e / V . В самом деле, этого следовало ожидать, поскольку на высыхание сильно влияет площадь поверхности, на которой происходит обмен [1, 17]. Влияние более длительного периода отверждения оказывается более выраженным при уменьшении в / см. Независимо от конфигурации сушки образца увеличение периода отверждения во влажной среде с 3 до 7 дней не повлияло на скорость деформации 0.Смесь 60 Вт / см. Напротив, для смеси 0,45 Вт / см увеличение периода влажного отверждения привело к значительно более низкому коэффициенту скорости деформации.

4.3. Растрескивание скрепленного бетона

Показаны типичные результаты эволюции среднего растягивающего напряжения, развивающегося в скрепленном образце бетона, оцененные на основе данных тензодатчиков, расположенных на внутренней поверхности стального кольца, и уравнения (12). на рис. 7. На графике показаны кривые напряжения, вызванного усадкой, для испытательных образцов с тремя кольцами, изготовленных из той же партии 0.Бетонная смесь 42 Вт / см и высыхание в радиальном направлении. Возраст растрескивания относится к возрасту, при котором в кольцевом образце начинается растрескивание. В целом, результаты на Рисунке 7 показывают, что сразу после высыхания бетон начинает усадку, вызывая в стальном кольце сжимающее напряжение, которое возрастает с уменьшающейся скоростью до разрушения, при этом резкое изменение регистрируется с помощью тензодатчиков и На образцах с закрепленным кольцом образовалась видимая трещина. Таким образом, развитие напряжения в кольцевом образце в конечном итоге приводит к растрескиванию удерживаемого образца.Из результатов экспериментов на Рисунке 7 видно, что образцы, отлитые из одной партии (и хранящиеся в одинаковых условиях окружающей среды), не обязательно трескаются одновременно. Это явление довольно часто встречается в тестах с ограниченным кольцом [5]. Частично это может быть связано с внутренней изменчивостью бетона, на которую влияет ряд факторов, в частности неоднородный характер бетона и процесс укладки.


Действительно, свойства бетона (особенно прочность, модуль упругости и ползучесть при растяжении) по своей природе характеризуются некоторой пространственной изменчивостью, но свойства как таковые не случайны.В общем, напряжение, создаваемое в кольце, постепенно увеличивается, приближаясь к пределу прочности на разрыв. Следовательно, отказ будет происходить на месте дефекта или слабого места, что объясняет потенциально значительные различия во времени до растрескивания между отдельными образцами. Тем не менее, можно видеть, что фактические максимальные зарегистрированные значения напряжения близки к возрасту образования трещин в кольцевом образце.

4.4. Влияние граничных условий на возраст растрескивания

В течение многих лет велись споры относительно условий сушки в кольцевых испытаниях, предназначенных для оценки поведения сдержанной усадки цементирующих материалов.В программе, представленной здесь, было изучено влияние направления сушки. Кольцевые образцы запаивали таким образом, чтобы сушить в одном направлении, в осевом или радиальном направлении. Каждое из этих условий подразумевает определенное соотношение S e / V , которое обязательно влияет на процесс сушки и, в свою очередь, на скорость усадки и самонапряжения. Результаты, полученные в обоих условиях сушки, суммированы на Рисунке 8 для бетонных смесей 0,45 Вт / см и 0,60 Вт / см.На каждом графике показано среднее напряжение как функция времени высыхания. Каждая точка данных представляет собой среднее значение, зарегистрированное как минимум на двух тестовых образцах. В целом, резкое падение деформации сжатия стального кольца было зарегистрировано во всех испытаниях, за исключением образцов 0,45 Вт / см, высушенных в осевом направлении и отвержденных в течение 7 дней, где вместо этого наблюдалась постепенная потеря деформации.

Как и ожидалось, результаты показывают, что направление высыхания оказывает значительное влияние на возраст образования трещин в кольцевом образце.Было замечено, что скорость высыхания более высока в образцах, у которых влагообмен происходит в радиальном направлении, по сравнению с образцами, экспонированными в осевом направлении, как для бетонных смесей 0,45, так и 0,60 Вт / см. Кроме того, большее изменение времени до образования трещин наблюдалось при сушке кольцевых образцов в осевом направлении. Кроме того, образцы для испытаний, высушенные в радиальном направлении, потрескались в более раннем возрасте ( от 8 до 14 дней, ) по сравнению с образцами, высушенными с поверхностей в осевом направлении (от от 39 до 95 дней, ).Сравнение возраста, при котором трещина обнаруживается по внезапному падению тензорезистора, показано на рисунке 9 для двух исследованных граничных условий.

Более серьезные последствия, наблюдаемые в образцах, высушенных в радиальном направлении, могут быть объяснены, по крайней мере частично, сопряженными эффектами более высокого S e / V и более неблагоприятных градиентов сушки. Хорошо известно, что усадка очень чувствительна к соотношению обменной поверхности к объему [1, 17, 19, 21].Таким образом, несколько более высокое значение S e / V образцов, высыхающих в радиальном направлении, означает, что они, очевидно, будут усаживаться с большей скоростью и, следовательно, вероятно, потрескаются в более раннем возрасте, когда бетон имеет более низкую предел прочности. При сушке образцов в осевом направлении скорость потери влаги ниже, и требуется больше времени для достижения сравнимой величины усадки. Это дает возможность дальнейшего увеличения прочности и релаксации из-за ползучести, что в целом приводит к увеличению времени до появления трещин.

Эффект S e / V при сушке отражает тот факт, что сушка не происходит равномерно внутри материала из-за сильно нелинейных транспортных процессов (обусловленных диффузией). Неравномерное высыхание приводит к градиентам влажности и, как следствие, к разным деформациям усадки по поперечному сечению образца бетона. В свою очередь, из-за нелинейности профиля деформации возникают внутренние напряжения (самоограничение).В частности, участки, где высыхание и усадка происходят первыми, то есть рядом с поверхностями обмена, могут, таким образом, подвергаться значительным растягивающим напряжениям, поскольку значительная часть свободного сжатия сдерживается внутренней частью элемента, которая не претерпела изменений. значительной просушки еще нет. Следовательно, нелинейная усадка при высыхании вызывает per se развитие внутреннего ограничения (или самоограничения), и возникающие в результате напряжения складываются с напряжениями, вызванными внешними ограничениями.

Два режима сушки, исследованные в настоящем исследовании, называемые радиальным и осевым, таким образом, приводят к переходным распределениям влажности, градиентам усадки и профилям напряжений, которые сильно отличаются.В случае осевой сушки профиль переходной влажности однороден в радиальном направлении и неоднороден в осевом направлении. Для радиальной сушки все с точностью до наоборот. Как следствие, эффект самоограничения более выражен в радиальной схеме сушки. Учитывая, что стальное кольцо является постоянным для кольцевой установки, можно утверждать, что при сушке кольцевых образцов в радиальном направлении растрескивание при усадке происходит в основном из-за самоудержания.

4.5. Влияние скорости деформации и скорости напряжения на возраст растрескивания

Результаты испытаний на рисунках 8 и 9 показывают, что растрескивание происходит раньше при сушке в радиальном направлении, независимо от соотношения Вт / см.Такое поведение в первую очередь связано с более высокой скоростью напряжения, которая напрямую зависит от скорости усадки. Фактически, сравнивая рисунки 8 и 10, можно увидеть, что более высокие скорости деформации фактически приводят к более короткому времени до растрескивания в обеих испытанных смесях. На рисунке 8 можно заметить, что в образцах, высушенных в радиальном направлении, растрескивание происходило при систематически более низком среднем напряжении, чем в образцах, высушенных в осевом направлении. Как уже говорилось, это также произошло намного раньше, в момент, когда величина свободной усадки была намного ниже.Похоже, что риск растрескивания больше зависит от степени усадки, чем от фактической величины усадки. Об аналогичных наблюдениях сообщили Wei и Hansen [22] и Attiogbe et al. [20]. Считается, что высокие скорости усадки вызывают растягивающие напряжения на ранних этапах эксплуатации материала, слишком быстро, чтобы обеспечить достаточную релаксацию и избежать преодоления низкой прочности в раннем возрасте. Кроме того, предположительно более выраженные градиенты усадки в радиальной конфигурации сушки приводят к большим напряжениям самоограничения (и, следовательно, большей концентрации напряжений), что также может в некоторой степени объяснить, почему разрушение происходит раньше, при более низком среднем напряжении.

Кроме того, анализ взаимосвязи между возрастом растрескивания и соответствующей скоростью напряжения показывает сильную корреляцию между скоростью напряжения и возникновением трещин, при этом более высокие скорости напряжения приводят к более короткому времени до появления трещин. Результат на Рисунке 10 (b) указывает на сильную зависимость степенного закона между возрастом растрескивания и скоростью напряжения с коэффициентом детерминации ( R 2 ) 0,94. Результаты хорошо согласуются с выводами более ранних исследований [5, 13, 20, 23] о том, что чем выше скорость напряжения, тем короче время, необходимое для растрескивания при ограниченной усадке.В настоящем исследовании можно увидеть, что более высокие уровни напряжений регистрируются в схеме радиальной сушки по сравнению с схемой осевой сушки. Следовательно, при высыхании образца в радиальном направлении образование трещин происходило намного раньше, чем при высыхании сопутствующего образца с осевой стороны. Это отчасти связано с тем фактом, что более низкая скорость напряжения позволяет ослаблять напряжения в течение более длительного периода времени и развивать дополнительную прочность. В целом, было обнаружено, что подход, основанный на скорости напряжения, лучше позволяет количественно оценить напряжение бетона и, таким образом, обеспечивает более фундаментальный способ оценки потенциала растрескивания смесей в эксперименте с кольцевыми испытаниями.

Кроме того, сравнение результатов, представленных здесь, с данными, доступными в литературе [5, 13], позволяет предположить, что кольцевой тест AASHTO дает более низкие скорости напряжения, чем те, которые зарегистрированы с помощью кольцевого теста ASTM C1581 [7], что, по сути, можно отнести к на более низкую эффективную степень сдерживания и более низкую S e / V в испытательной установке первого. Таким образом, пределы скорости напряжения, установленные в прошлых исследованиях [7, 13] для классификации характеристик тонкостенных колец ASTM, как показано в таблице 3, не подходят для толстых колец AASHTO.Аналогичные четыре рабочие зоны, хотя и немного отличающиеся пределы скорости напряжения, определенные для кольцевой установки AASHTO, использованной в этом исследовании, показаны в таблице 3. Эту таблицу можно использовать для оценки характеристик относительного растрескивания материалов при использовании кольцевого испытания AASHTO.

Чистое время образования трещин, т кр , (дни) Скорость напряжения ASTM, S , (МПа / день) [7] Рекомендуемый скорость напряжения, S , (МПа / день) a Классификация трещин
0 < т cr ≤ 7 S ≥ 0.34 S ≥ 0,17 Высокая
7 < t cr ≤ 14 0,17 ≤ S ≤ 0,34 0,11 ≤ S ≤ 0,17 Умеренно-высокая
14 < t cr ≤ 28 0,10 ≤ S ≤ 0,17 0,05 ≤ S ≤ 0,11 Умеренно-низкий
t cr > 28 S <0.10 S <0,05 Низкий

a рекомендуемые значения для установки кольца AASHTO.

4.6. Влияние соотношения вт / см на возраст при растрескивании

Результаты испытаний на рисунках 7, 8 и 10 ясно показывают, что растрескивание в раннем возрасте более вероятно при низком весе / см смеси. Например, усадочные трещины возникли уже через 4–5 дней для смеси с самым низким соотношением масс / см, подвергнутой сушке в радиальном направлении.Эта тенденция, очень хорошо задокументированная в литературе [4, 17, 24], в первую очередь связана с проявлением аутогенной усадки, которая увеличивается с уменьшением w / cm. Аутогенная усадка вызывает увеличение скоростей ранней деформации и напряжения, тем самым увеличивая возможность растрескивания при усадке в смесях с низким значением вт / см из-за более низкой прочности на разрыв и способности к деформации в раннем возрасте.

4.7. Возникновение трещин и структура кольцевого образца

Типичные видимые трещины, которые развиваются в образцах с фиксированным кольцом, высыхающих в радиальном и осевом направлениях, показаны на рисунке 11 (0.Смесь 45 Вт / см). Рост и ширину трещины контролировали путем визуального осмотра через временные интервалы не более 2 недель после начала трещины. Визуальным осмотром / осмотром можно было определить, что в образцах, высушенных в радиальном направлении (рисунок 11 (a)), трещины начинаются с внешней окружности, а затем распространяются внутри кольца, в то время как в случае образцов, высушенных в осевом направлении (Рисунок 11 (b)), трещины произошли на внутренней окружности и распространились по направлению к внешнему краю в кольцах.Используя акустическую эмиссию для отслеживания зарождения и распространения трещин, Хоссейн и Вейсс наблюдали ту же тенденцию [17]. Как уже обсуждалось, более высокие градиенты усадки, которые, по-видимому, возникают в конфигурации осевой сушки, создают большие напряжения самоограничения. В результате максимальное напряжение возникает на внешней поверхности кольцевого образца, где происходит потеря влаги.

В этом исследовании наблюдались несколько более крупные трещины в образцах, высушенных в радиальном направлении, чем в образцах, высушенных в осевом направлении.Средняя ширина трещины для образцов с 0,45 Вт / см, высушенных в осевом направлении, составляла около 0,18 мм, в то время как ширина трещин для образцов, высушенных в радиальном направлении, составляла примерно 0,35 мм. Точно так же средняя ширина трещины образца 0,60 Вт / см составляла примерно 0,13 мм и 0,29 мм в осевом и радиальном направлении сушки, соответственно.

5. Резюме

Это исследование было сосредоточено на влиянии условий сушки, S e / V и влажного отверждения на развитие напряжения и старение при растрескивании в экспериментах с ограниченным усадочным кольцом.Исследование показало, что состояние высыхания образца бетонного кольца оказывает значительное влияние на усадку и скорость напряжения и, следовательно, на возраст образования трещин.

Было обнаружено, что кольцевые образцы, которым дали высохнуть в радиальном направлении, испытывают более высокую скорость напряжения, чем образцы, оставленные для высыхания в осевом направлении. В результате было обнаружено, что образцы, высыхающие в радиальном направлении, более склонны к растрескиванию в раннем возрасте, чем образцы, высыхающие в осевом направлении. Это можно объяснить тем фактом, что образцы, которые высыхают в радиальном направлении, имеют более высокое отношение обменной поверхности к объему ( S e / V ), а также испытывают менее равномерную сушку, что увеличивает напряжение показатель.

Также было обнаружено, что риск растрескивания в раннем возрасте увеличивается по мере уменьшения в / см смеси из-за увеличения вклада аутогенной усадки, которая происходит, как только начинается гидратация. Следовательно, при низком в / см При оценке риска растрескивания из-за ограниченной усадки необходимо учитывать самовысыхание. Было замечено, что риск растрескивания при усадке больше зависит от степени усадки , чем от величины усадки. Поэтому, чтобы избежать или ограничить преждевременное растрескивание, рекомендуется защитить поверхность бетона, чтобы снизить степень усадки.

Было обнаружено, что скорость напряжения в кольцевом образце может быть лучшим способом оценки потенциала усадочного растрескивания смесей из-за внутренней изменчивости материала бетона, которая может значительно повлиять на возраст при растрескивании. Результаты также показывают, что правильное влажное отверждение может эффективно замедлить растрескивание бетонного элемента в условиях ограниченной усадки.

Кроме того, было обнаружено, что постепенная и продолжительная эволюция напряжений в случае сушки образцов в осевом направлении позволяет изучать поведение бетонных смесей в течение более длительного периода до появления трещин.Тем не менее, сушка в радиальном направлении рекомендуется для более быстрой оценки способности торкретбетона к растрескиванию из-за большей продолжительности испытания при сушке в осевом направлении.

Наконец, сравнение свободной усадки и соответствующей деформации, измеренной в ограничивающем стальном кольце для обеих смесей, показывает, что свободная усадка не обязательно является надежным показателем фактического потенциала растрескивания бетона при сдерживаемой усадке. В заключение следует отметить, что исследование все еще продолжается, чтобы количественно оценить влияние других важных параметров на растрескивание при усадке, таких как степень ограничения, профиль самоиндуцированного напряжения из-за дифференциальной усадки (т.е., самоограничение), а также способ отверждения.

Доступность данных

Данные таблиц включены в статью. Данные рисунков доступны по запросу у соответствующего автора, но они встроены и могут быть легко извлечены.

Раскрытие информации

Этот проект является частью долгосрочных усилий по снижению потенциала растрескивания при ремонте бетона и торкретбетона и увеличению срока их службы.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Выражение признательности

Эта работа была проведена в CRIB (Centre de recherche sur les infrastructures en béton), Université Laval, и авторы благодарны г-ну Жан-Даниэлю Леме и г-ну Матье Томассену за их выдающийся технический вклад. Авторы выражают признательность за поддержку, полученную от King Shotcrete Solutions и Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады в рамках их Программы совместных исследований и разработок.

Кольцо современного дизайна SPSF | Коллекция украшений из бетона ORTOGONALE

Описание

Современный дизайн и современные ремесла вместе в бетонном кольце, вдохновленном архитектурой модернизма.Произведение ручной работы из бетона, часть современной ювелирной коллекции ORTOGONALE. Простое и элегантное кольцо, которое благодаря своему нейтральному цвету и материалу хорошо подходит для разных стилей и комбинаций: брутализм, модернизм, минимализм в линии украшений, вдохновленных миром архитектуры 20 века, и дань уважения мастерам модернизм в архитектуре: орнамент — преступление.
Каждое отдельное изделие тщательно изготовлено вручную: методом литья из легкого цемента; специальная и оригинальная бетонная смесь с итальянской мраморной крошкой от ORTOGONALE с 2013 года.Гидроизоляция натуральными материалами, без химических пропиток.
Кольцо из бетона SPSF является частью современной коллекции украшений из бетона, разработанной Studio MONDOCUBO для независимого дизайнерского бренда ORTOGONALE.

Материал: Легкий бетон
Вес: 10 г

Доступные размеры:
US 6 (ø16,5 мм)
US 6,5 (ø16,9 мм)
US 7 (ø17,3 мм)
US 7,5 (ø17,7 мм)
US 8 (ø18,2 мм)
US 8,5 (ø18,6 мм)
US 9 (ø19 мм)

Как проверить размер кольца?
скачайте и распечатайте рингзайзер: https: // www.ortogonale.com/ringsizer.pdf

Уход:
При контакте с кожей, влагой и воздухом бетон со временем темнеет, блестит и тверже!
Чтобы избежать пятен, каждое изделие делается водонепроницаемым с помощью натурального воска.
Нет сообщений об аллергии на бетон.

–

Изделие ручной работы
Малая серия / Производство ограниченным тиражом
Все предметы изысканно изготавливаются вручную по одной детали, с полным соблюдением условий труда, экологической среды и устойчивой экономики для малого бизнеса.
Могут быть небольшие дефекты. У изделий есть небольшие вариации, которые добавляют им больше характера.

Калькулятор формулы объемного кольца. Объем железобетонных колец

Кольцо Плоская геометрическая фигура, представляющая часть плоскости между двумя окружностями с общим центром, но с разными радиусами.

Площадь кольца, выраженная через внешний и внутренний радиус

Пусть даны окружность радиуса R и окружность радиуса r.И R> r. Центры этих кругов совместимы. Фигура заключена между этими кругами и будет кольцо, в котором R — внешний радиус, r — внутренний радиус.
Тогда площадь этой фигуры будет равна разнице между большим радиусом и площадью круга с меньшим радиусом.

Площадь круга радиуса r выражается формулой:

Площадь круга радиуса R выражается формулой:

Тогда площадь кольца будет:

Таким образом, площадь кольца равна произведению числа на разность квадратов внешнего и внутреннего радиусов:

Пример расчета площади кольца, если известны его радиусы.
Найдите площадь кольца, если его внешний радиус равен 3, а внутренний радиус равен 2

Площадь кольца, выраженная через внешний и внутренний диаметр

Иногда при решении задач удобнее использовать формулу площади кольца, выраженную через внутренний и внешний диаметры.

Пусть D — внешний диаметр кольца, d — внутренний диаметр кольца, тогда:

Выразим радиус через диаметр. Имеем:

Площадь кольца рассчитывается по формуле:

Подставляя радиусы, выраженные через диаметр, получаем:

Таким образом, площадь кольца равна четверти произведения номера на разность квадратов внешнего и внутреннего диаметров:

Пример расчета площади кольца, если известны его диаметры.
Найдите площадь кольца, если его внешний диаметр равен 10, а внутренний диаметр равен 6
Площадь кольца рассчитывается по формуле:

Подставляя значения из условия задачи, имеем:

Площадь кольца, выраженная через средний радиус и ширину кольца

Пусть k — ширина кольца, которая представляет собой разницу между большим и меньшим радиусами, то есть k = Rr — средний радиус кольца, равный

Площадь кольца рассчитывается по формуле :

Применяя формулу разности квадратов, имеем:

Но Rr = k, и
Подставляем правые части равенства в формулу площади кольца.
Получаем:

Площадь кольца равна удвоенному произведению числа среднего радиуса на ширину кольца.

Кольца из железобетона чаще всего делают при обустройстве земельных участков. Часто хозяевам на даче приходится делать кольцо своими руками. Для этого необходимо знать формулы, по которым производится расчет, особенности бетонных изделий. Продукция, выпускаемая для колодца, маркируется в соответствии с требованиями государственных стандартов.Маркировка представляет собой символы, указанные на кольцах, по которым можно идентифицировать информацию о размерах и массе материалов.

Для каждого конкретного изделия, изготовленного в соответствии с требованиями государственных стандартов, предусмотрены испытания, позволяющие подтвердить качество, заявленные рабочие характеристики и устойчивость изделия к воздействию негативных факторов. При подведении итогов специалисты учитывают водонепроницаемость, морозостойкость, влагопоглощение, прочность на сжатие.

Кольца из железобетона — это специальные изделия, предназначенные для оборудования колодцев, используемых в системах водоснабжения, а также водоотведения. Проще всего доверить работу по канализации частного дома одной из фирм. Однако необходимо заранее рассчитать, какую сумму на это уйдет. При желании сэкономить можно самостоятельно сделать канализацию, в основе которой будет бетонное кольцо. Производство такой продукции осуществляется на предприятиях с соблюдением государственных стандартов.При создании используются высококачественные материалы, КЦД. Производство изделий подразумевает использование специальной формы, бетона и арматуры, диаметр которой не должен превышать десяти миллиметров.

На железобетонных строительных материалах этого типа наносится маркировка с указанием их назначения и размеров. Если говорить о том, как рассчитать стоимость изделия, для этого важно учитывать объем колец. Чем выше этот показатель, тем дороже материал.

Типы деталей скважин

Забой скважин КЦД 10а.

Колодцы КСД 10а — необходимая часть сборного септика. От качества их изготовления и правильной установки зависит долговечность изделия. Дно КЦД 10а выпускается в виде монолитной железобетонной плиты с несколькими специальными петлями. В продаже есть днища разного диаметра. Дно KCD 10a изготовлено в соответствии с утвержденным стандартом. Размеры ПЗС рассчитаны таким образом, чтобы дно выдерживало нагрузку жидкости, которая скапливается в резервуаре.При этом производители учитывают возможную подвижность почвы и влияние грунтовых вод. КДК подбираются по диаметру других деталей колодца — колец КС, крышек и т. Д.

Примеры параметров нескольких типов колец КС (высота и вес изделий КС):

  • КС-7- 1; десять сантиметров, сорок шесть килограммов;
  • КС-7-1,5; пятнадцать сантиметров, шестьдесят восемь килограммов;
  • КС-7-3; тридцать сантиметров, сто сорок килограммов;
  • КС-7-5; пятьдесят сантиметров, двести тридцать килограммов.

Материалы КС, КС, массой более ста килограмм, должны иметь специальные ушки. Изделие, имеющее маркировку, например, КС10-6, называется стеной. В продаже также можно увидеть материалы с обозначением КО6 (опорное кольцо). Изделия с маркировкой КО6 имеют высоту семь сантиметров, внутренний диаметр пятьдесят восемь сантиметров, диаметр — восемьдесят четыре см, вес — шестьдесят кг. Продукты поддержки K06 также используются для работы на сайтах.

Бетонные КЦ (КО6, КС10) позволяют более точно определить высоту резервуара.Можно выровнять его с землей или сделать так, чтобы кольца находились выше уровня почвы. Установка бетонных деталей на специальную плиту поднимет колодец. За счет этого удастся исключить попадание талой, дождевой воды и затопление люка. Для расчетов KC важны объемы колец. Кубический метр — основная единица измерения.

Расчет железобетонного опорного элемента

Параметры для расчета объема бетонных колец.

Для определения параметров изготовления элементов колодцев и других деталей из железобетона необходимо предварительно рассчитать себестоимость производства. Для проведения расчетов потребуются исходные данные: объемный показатель бетонной смеси для создания колец, дна колодца, крышки; общий расход арматуры и количество арматурной сетки на элемент. Расход бетонного раствора на колодезное кольцо определяется следующим образом:

  1. В первую очередь нужно выписать параметры.
  2. Затем вычислите площадь круга (внешний диаметр). Для этого воспользуйтесь формулой счета (¼ P d2). P равно 3,14, d равно bp. диаметр. Надо перевести числа в значение метра.
  3. Затем, используя приведенную выше формулу, вычислите площадь круга (внутренний диаметр).
  4. Площадь бетонного изделия определяется следующим образом: от значения площади круга от нары. диаметр вычтите площадь круга изнутри.диаметр.
  5. Для определения объема нужно высоту и площадь умножить.

Если у вас возникли проблемы с расчетом, вы можете воспользоваться калькулятором.

Заключение

Септики, тоннели, системы слива жидкостей — основные строительные объекты, для устройства которых используются кольца из бетона. Широкое распространение эти элементы получили в области устройства колодцев различного назначения.

Этот вопрос чаще посещают те, кто занимается строительством, ремонтом или благоустройством дачных участков, но бывает и так, что обычному обывателю приходится искать на него ответ.В этой статье мы постараемся вам в этом помочь, мы расскажем не только о самих формулах и расчетах, но и немного поговорим о самих бетонных кольцах.

Кольца железобетонные

Разновидности железобетонных изделий для колодцев

Для наглядности приведем параметры всех типов производимых колец (параметры будут описаны в следующем порядке — высота, толщина стенки, внутренний диаметр и масса ):

Примечание! Маркировка КС означает следующее — настенное кольцо.

  • КС-7-1, 10 см, 8 см, 70 см, 46 кг.
  • КС-7-1,5; 15 см, 8 см, 70 см, 68 кг.
  • КС-7-3, 30 см, 8 см, 70 см, 140 кг.
  • КС-7-5, 50 см, 8 см, 70 см, 230 кг.
  • КС-7-6, 60 см, 8 см, 70 см, 250 кг.
  • КС-7-9, 90 см, 8 см, 70 см, 410 кг.

Обратите внимание на наличие усиленных ушей для изделий весом более 100 килограмм.

Изделие с маркировкой, например, КС-10-6 называется полностью настенным кольцом с размерами:

  • Высота 60 см.
  • Внутренний диаметр 100 см.

Имеются изделия с маркировкой КО (опорное кольцо), эти изделия встречаются в следующем исполнении:

  • КО-6, высота-7 см, внутренний диаметр — 58 см, внешний диаметр — 84 см, вес — 60. кг.

Еще одна модификация — футеровка под люк колодцев (кольцо К 1а объем бетона рассчитывается по параметрам ниже):

  • К — 1а, высота — 18 см, диаметр внутренний — 58 см, диаметр наружный — 100 см, вес — 160 кг.

Средства маркировки ПП — плита

Дополнительные изделия позволяют более точно регулировать высоту колодца, в одних случаях выравнивание с землей, в других — делая их более заметными. Поднять люк над его поверхностью поможет установка футеровки бетонных элементов на плиту покрытия колодца.

В связи с этим исключено:

  • Поступление дождевой и талой воды в колодец.
  • Попадание техники в люк, если колодец находится под проезжей частью дороги.
  • Затопление самого люка.

Одним из важных параметров такого изделия является объем бетонного кольца — 1 метр кубический, это единица измерения всех подобных расчетов.

Совет! Часто можно встретить объявления о продаже б / у изделий из бетона, в том числе стеновых опор для колодца, вам совет — перед покупкой изучите товар. В частности, обратите внимание на внутренние стены, на которых видны неровности и разные оттенки бетона (так что трещины делают недобросовестные продавцы).

Заключение

Надеемся, что приведенная выше инструкция поможет вам найти правильный ответ на поставленный вопрос. Если в этом процессе возникнут трудности, вы всегда можете воспользоваться бесплатным электронным калькулятором, который можно найти в Интернете.

В представленных видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по этой теме.

Кольцо , это геометрическая фигура, имеющая внешний радиус R и внутренний радиус r с общим центром.В повседневной жизни с кольцами приходится встречаться не так уж и редко, поскольку они являются необходимыми элементами многих технических устройств, которыми пользуется практически каждый. Чаще всего с кольцами Есть инженеры и конструкторы, которые создают всевозможные машины, узлы и агрегаты.

Расчет площади

Найдите площадь кольца по формуле:

S = π (К 2-К 2)

R — радиус внешней окружности

r — радиус внутреннего круга

S — площадь кольца

π — 3.14

Форма колец имеет шайбы — элементы крепления, которые устанавливаются между головками болтов или гаек и скрепляемыми изделиями с целью увеличения площади контакта, а также для предотвращения самопроизвольного откручивания. Если в том или ином случае требуется рассчитать или подобрать шайбу, которая необходима для установки в изделие, конструкторам среди прочего необходимо найти площадь кольца . Эти детали чаще всего изготавливаются из стали, цветных металлов или пластмасс и могут иметь как плоскую, так и специальную поверхность.Во втором случае шайбы изготовлены из пружинной стали, называемые стопорными шайбами, которые служат для предотвращения расшатывания резьбовых соединений при встряхивании и вибрации.

Широкое распространение в технике получили также уплотнительные кольца . Они предназначены для герметизации соединений в трубопроводах, по которым транспортируются газы или жидкости, а также в пневматических и гидравлических агрегатах. Они устанавливаются в стыках различных деталей и благодаря своей эластичности очень плотно прилегают к поверхностям, между которыми находятся.Наиболее распространенным материалом для изготовления уплотнительных колец является резина различных марок и составов, а также некоторые специальные виды пластмасс.

Практически все современные двигатели внутреннего сгорания имеют в своей конструкции такие важные элементы, как поршневые кольца . Эти детали нужны для того, чтобы добиться необходимой степени сжатия в камере сгорания и располагаются между поршнями и стенками цилиндров. Поскольку при эксплуатации силовых агрегатов происходит постоянное трение, они со временем изнашиваются и требуют замены.Поршневые кольца чаще всего изготавливают из качественного серого чугуна.

Еще одна разновидность колец — стопорные кольца . Они используются для фиксации различных механических деталей и почти всегда устанавливаются в специально проделанные для них пазы. Чаще всего стопорные кольца можно встретить на валах, но чаще они находятся в частях корпуса. В зависимости от расположения они делятся на те, которые предназначены для вала, и те, которые устанавливаются в отверстия, а что касается материала для изготовления этих деталей, то чаще всего это сталь.После установки на «законное» место стопорное кольцо обычно немного разжимается и предотвращает перемещение деталей друг относительно друга своими торцами.

Калибровка стальных колец для измерения деформации и усадочного напряжения композитов на цементной основе

Материалы (Базель). 2020 июл; 13 (13): 2963.

Факультет гражданского строительства и архитектуры Западно-Поморского технологического университета в Щецине, ал. Пястов 50, 70-311 Щецин, Польша; [email protected]

Поступила 18.06.2020; Принято 30 июня 2020 г.

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Эта статья цитировалась другими статьями в PMC. .

Abstract

Усадка бетона — это явление, которое приводит к уменьшению объема композитного материала в течение периода отверждения. Метод определения эффектов ограниченной усадки описан в стандарте ASTM C 1581 / C 1581M – 09a.В этой статье показана калибровка измерительных колец в соответствии с теорией упругости и анализ зависимости деформации стального кольца от растягивающего напряжения высокоэффективного бетона как функции времени. Стальные кольца, снабженные тензодатчиками, используются для измерения деформации при сжатии образцов. Деформация вызвана усадкой образца бетонного кольца, который сжимается вокруг стальных колец. Метод позволяет регистрировать изменения процесса усадки во времени и оценивать склонность бетона к растрескиванию.Однако стандарт не акцентирует внимание на деталях механической конструкции испытательного стенда. Для получения точных измерений испытательный стенд необходимо откалибровать. Ошибки измерения могут быть вызваны неправильной, неравномерной установкой тензодатчиков, неточной геометрией стальных измерительных колец или неправильными настройками оборудования. Метод калибровки позволяет определить напряжение в бетонном образце, приводящее к его растрескиванию при определенной деформации стального кольца.

Ключевые слова: испытание с ограниченным кольцом , растрескивание при автогенной усадке, испытание на растрескивание бетона, испытание на растрескивание при усадке, калибровка с ограниченным кольцом

1.Введение

Усадка композиционных материалов — это явление, при котором материал уменьшает свой объем в результате сушки, карбонизации и аутогенных процессов [1,2,3,4,5]. Если элемент не ограничен и может свободно изменять свой объем, конструкция остается нетронутой. Однако, когда усадка ограничена, отсутствие свободной деформации приводит к развитию внутренних напряжений, которые приводят к растрескиванию.

Одним из основных методов исследования контролируемого снижения усадочных деформаций бетона является использование кольцевых методов.Предположительно, первые испытания такого типа были проведены Карлсоном и Редингом [6] в 1940-х годах, где результатом исследования стало определение возраста растрескивания образцов бетонных колец. Геометрию и поперечное сечение бетонного кольца можно выбрать в зависимости от размера заполнителя. Степень ограничения зависит от модуля упругости и ширины двух колец: бетонного кольца и жесткого стального кольца, ограничивающих свободную деформируемость композита. Однако высота — общепринятый параметр.Разработаны различные геометрии ограничительных колец [7,8,9] и кольцевых бетонных образцов [7,10,11,12]. Были использованы два стальных измерительных кольца: внешнее и внутреннее, причем дополнительное внешнее кольцо использовалось для ограничения деформаций, вызванных автогенным набуханием и тепловым расширением бетона [13]. Исследования эллиптических колец были реализованы для достижения более раннего растрескивания бетона [14,15]. В США были разработаны два стандарта для кольцевых испытаний: стандарт мостов AASHTO T 334-08 и ASTM 1581M – 09a.

Установленные в стандарте ASTM C 1581 / C 1581M – 09a «Определение возраста при растрескивании и характеристик индуцированного растягивающего напряжения для строительного раствора и бетона при ограниченной усадке» размеры стальных и бетонных колец означают, что растягивающие напряжения из-за ограничений одинаковы. растягивающим напряжениям из-за высыхания наружной поверхности бетонных образцов. Такая конфигурация граничных напряжений вызывает равномерное деформирование бетонного сечения. Подобное значение краевого растягивающего напряжения определяет разрушение бетонного образца в результате превышения его прочности на разрыв [16].В методе колец используется тензометрическое измерение деформации стального кольца, вызванной усадкой бетона. Существенным преимуществом этого метода является то, что регистрация деформаций начинается сразу после формирования образца.

В современных бетонах с низким водоцементным соотношением на общую усадку существенно влияет автогенная усадка, которая возникает на первой стадии твердения. Высокоэффективные бетоны подвергаются автогенной усадке даже до 200 мкм / м после первых суток созревания.В случае традиционных бетонов с водоцементным соотношением 0,5 величина автогенной усадки через 28 дней достигает 100 мкм / м и в практических условиях незначительна [1]. Растрескивание, вызванное усадкой, увеличивает глубину проникновения воды и агрессивных веществ, которые вызывают коррозию арматуры, выщелачивание бетона и, как следствие, ухудшение прочности бетона и разрушение конструкции. К настоящему времени было проведено множество исследований, направленных на повышение долговечности и минимизацию склонности бетона к растрескиванию.Исследования проанализировали влияние изменения климатических условий, влияющих на скорость разрушения бетонных образцов [10,17,18] и скорость, с которой начинается высыхание [19,20]. Также было исследовано влияние состава бетона на склонность к растрескиванию [7,9,21,22,23]. Исследование также включало эффект внутреннего отверждения пропитанного заполнителя [24,25], волокон [7,8,9,26,27], добавок, уменьшающих усадку [28,29]. Испытания численного моделирования были также выполнены для прогнозирования склонности бетона к растрескиванию на основе кольцевых методов [30,31,32].

Испытания, проведенные в соответствии со стандартом ASTM C 1581 / C 1581M – 09a, позволяют определить время растрескивания образца бетона в результате сдержанной усадки, превышающей предел прочности бетона на растяжение. Однако определить точное значение усадки не представляется возможным; вместо этого необходимо измерить деформацию стального кольца. Прежде чем контрольные измерения можно будет использовать в дальнейшем анализе, необходимо откалибровать стальные измерительные кольца. Процесс калибровки исключает ошибки измерения, вызванные установкой тензодатчика, который может давать результаты, отличные от результатов, рассчитанных с помощью теоретических уравнений.Эти ошибки могут существенно повлиять или даже полностью нарушить измерения. Испытания калиброванных стальных колец методом ограниченного кольца позволяют точно измерять деформации в стальных кольцах и определять растягивающие напряжения в образцах бетонных колец.

В статье представлен процесс калибровки трех стальных мерных колец. Методика испытаний с использованием калиброванных фиксируемых колец была проведена для двух самоуплотняющихся высокопрочных бетонов с легким и натуральным заполнителем.Полученные значения деформации стального кольца и возникающие растягивающие напряжения в кольцевых образцах бетона были проанализированы для двух условий созревания: деформации из-за автогенной усадки и усадки при высыхании — боковая опалубка удалена через 24 часа бетонирования — и деформация из-за только автогенной усадки без эффектов высыхания боковой поверхности . Использование различных режимов испытаний позволило проверить точность измерения и стабильность развития деформации при кратковременных и длительных испытаниях.

2.Задача исследования

Целью исследования была калибровка трех стальных измерительных колец для регистрации деформации в соответствии со значениями, полученными из теории упругости. Новинкой этого испытания является калибровочный стенд и методика измерения деформации стальных колец в соответствии с ASTM C 158 / C 1581M – 09a, на которое был получен патент на изобретение.

3. Методика и программа экспериментов

3.1. Описание испытательного стенда

Принципиальная схема калибровочного испытательного стенда представлена ​​на рис.Стальное измерительное кольцо, оборудованное тензодатчиками, установленными по окружности на внутренней поверхности, должно быть установлено в центре внешнего защитного кольца и прикреплено к нижней пластине. Чтобы приложить внешнее давление для калибровки, необходимо поместить резиновую надувную манжету между измерительным кольцом и внешним экраном. Затем кольца следует накрыть жесткой верхней пластиной. Нижняя и верхняя пластины должны быть изготовлены из недеформируемого материала, например стали, и прикреплены друг к другу болтами.Наружное кольцо должно быть на 5 мм выше измерительного кольца для обеспечения свободной деформации. Такая конструкция испытательного стенда позволяет приложить сжимающие напряжения к внутреннему измерительному кольцу от неподвижной внешней защиты и неподвижных горизонтальных пластин.

Блок-схема системы калибровки стальных измерительных колец: ( a ) вид сверху; ( b ) раздел A-A.

Резиновую манжету следует подсоединить через цифровой манометр к воздушному компрессору для одновременной регистрации его давления и деформации измерительного кольца.Стальное измерительное кольцо соединено кабелями с тензометрическим мостом и измерительным оборудованием. В показанной на рисунке системе калибровки используется тензометрический мост с внутренней температурной компенсацией.

Система, используемая в лаборатории, представляет собой мост для тензодатчиков без внутренней температурной компенсации, что требует подключения тензодатчиков к полумостовым или полумостовым схемам Уитстона. Каждая точка измерения состояла из пары тензодатчиков, которые были приклеены по вертикали и по кольцу к внутренней поверхности стального кольца.Температурная компенсация обеспечивалась тензодатчиками, расположенными по вертикальной оси, входящими в цепь другого измерительного кольца. Схема показана на, а блок-схема представлена ​​на. Калибровка проводилась для трех измерительных колец с четырьмя парами тензодатчиков, расположенных через каждые 90 градусов. Тензодатчики были установлены по окружности на полпути по внутренней поверхности стальных колец. Чтобы компенсировать температурное воздействие, записи были сняты с тензодатчиков, установленных в дополнительном измерительном кольце, которое не принимало активного участия в калибровке, как показано на рис.

Стенд для калибровочных испытаний: ( a ) установка измерительного кольца, резиновой манжеты и защитного кольца; ( b ) изолированы верхней пластиной, нижней пластиной и внешним экранирующим кольцом.

Система калибровки с использованием тензодатчика без внутренней температурной компенсации: 4 пары тензодатчиков.

Компоненты системы калибровки: ( a ) измерительные кольца при испытании; ( b ) регистрация деформации и давления воздуха.

3.2. Процедура эксперимента

Сначала пассивный этап калибровки начинается с размещения измерительного кольца на испытательном стенде, его плотного соединения с пластинами и подключения измерительного оборудования и компрессора. Активный процесс калибровки начинается на втором этапе, как показано на. Воздух, нагнетаемый компрессором, поступал по шлангу с цифровым манометром на манжету. Когда пространство между кольцом и защитной пластиной заполняется, манжета начинает оказывать равномерное радиальное давление на окружающие поверхности, включая внешнюю поверхность стального кольца.Тензодатчики регистрируют изменение сопротивления и посылают импульс на измерительный мост, отвечающий за расчет деформации стального кольца. С измерительного моста сигнал отправляется на компьютер, который отображает измерения в виде непрерывного графика функции деформации кольца. показывает испытательный стенд во время процесса калибровки кольца.

Кроме того, чтобы минимизировать трение между расширяющейся манжетой и измерительным кольцом, внешние поверхности измерительного кольца, манжеты и внутренняя поверхность внешнего кольца перед испытанием были покрыты синтетическим маслом.Трение расширяющегося тора о внешнюю поверхность измерительного кольца может вызвать расхождения и неравномерную деформацию. Это является результатом коэффициента Пуассона для стали и может вызвать совокупную ошибку измерения для каждой калибровки измерительных колец.

Измерения позволяют получить временную функцию давления и деформации. Результат виден как линейная зависимость между окружной деформацией и радиальным напряжением. Сравнение функций, полученных в результате измерений и рассчитанных по теоретическим уравнениям, позволяет определить калибровочный коэффициент для испытуемого кольца.Калибровка позволяет сравнивать результаты измерения деформаций трех независимых колец.

Калибровочный анализ был выполнен отдельно для трех стальных колец с использованием теоретической функции [6]:

σR = −εθ · Es · ros2 − ris22ros2

(1)

где σR представляет собой внешнее давление, приложенное к стальному кольцу (МПа), εθ представляет собой окружную деформацию стального кольца (м / м · 10 −3 ), Es представляет собой модуль упругости стального кольца (ГПа), ros представляет собой внешний радиус стального кольца (мм), а ris представляет собой внутренний радиус стального кольца (мм).

На основании калиброванной зависимости окружной деформации измерительных колец εθ от значения радиального давления σR определяется ход периферийных напряжений в бетонных кольцевых образцах. Наибольшее значение периферийных напряжений в бетонном образце зафиксировано в ближайшей зоне радиального напряжения стального кольца — на внутренней поверхности бетонного образца [6]:

σθmax, c = σR · (roc2ric2 + 1) / (roc2ric2−1)

(2)

где σθmax, c представляет максимальное окружное напряжение в бетонном образце (МПа), roc представляет собой внешний радиус бетонного образца (мм), а ric представляет собой внутренний радиус бетонного образца (мм).

4. Результаты

4.1. Результаты калибровочных испытаний

Деформации стального кольца регистрировались индивидуально для каждого из четырех датчиков окружной деформации в зависимости от времени и в зависимости от действующего давления. Чтобы исключить возможные ошибки измерения и повысить точность калибровки, измерение давления, действующего на каждое кольцо, и измерение деформации на каждом тензодатчике проводилось 6 раз. Это позволило включить три цикла измерения, каждый раз поворачивая стальное кольцо вокруг резиновой манжеты, с двумя измерениями за цикл.Затем можно рассчитать среднее значение деформации стального кольца. Влияние давления воздуха в диапазоне от 0 до 5,5 бар на функцию деформации во времени было постоянным и повторяемым для каждого испытанного кольца, как показано на рис.

Деформации стального кольца B по отношению к внешнему давлению в диапазоне от 0 до 5,5 бар.

Измеренные значения деформации стальных колец для каждого калибра и для каждого пробного испытания показаны в. В таблице также показаны средние деформации для каждого калибра во всех испытаниях и средняя деформация для всего кольца в каждом испытании.

Таблица 1

Измеренные окружные деформации для отдельных тензодатчиков при постоянном давлении (5,5 бар).

913 %7
Измерительный цикл (MC) 1: Начальное положение 2: поворот на 90 ° 3: поворот на 180 ° Среднее значение Среднее значение по кольцу /
Теоретическое кольцо
Повторение 1 Повторение 1 время 2 раза 1 раз 2 раза 1 раз 2 раза Отклонение
Кольцо A Деформация на датчик [м / м · 10 −6 ] 1 −37.26 −36,98 −35,54 −37,01 −36,67 −36,21 −36,61 101,9% 1,9%
2 −36,13 −36,11 −36,11 −36,23 −36,54 −36,04 −36,29 101,0% 1,0%
3 −35,47 −36,14 −35,54 −36 −6237 −36,16 −36.54 −36,18 100,7% 0,7%
4 −36,55 −36,07 −36,33 −36,31 −36,18 −35,73 −36 100.20 900 0,7%
Среднее значение кольца на MC −35,35 −36,33 −36,02 −36,43 −36,66 −36,13 −36,32 101,1% 1.1%
Кольцо B Деформация на датчик [м / м · 10 −6 ] 1 −35,82 −36,05 −35,25 −35,99 −35,71 −35,89 −35,79 % −0,4%
2 −35,43 −35,64 −35,97 −35,16 −35,58 −35,16 −35,49 98,8% −1.2%
3 −35,36 −35,64 −35,92 −35,74 −34,84 −35,86 −35,56 99,0% −1,0%
62
−35,03 −36,04 −35,14 −35,81 −35,81 −35,11 −35,49 98,8% −1,2%
Среднее значение кольца на MC 962 962,41 −35,84 −35.57 −35,68 −35,49 −35,51 −35,58 99,0% -1,0%
Кольцо C Деформация на датчик [м / м · 10 −6 ] 1 −34,98 −35,11 −35,57 −35,27 −35,78 −35,47 −3562,36 −3562,36 −3562,36 -1,6%
2 -35.51 −34,14 −34,05 −34,52 −34,54 −34,68 −34,57 96,2% −3,8%
3 −30,57 —30,86 31,21 −30,94 −30,56 −30,68 −30,81 85,7% −14,3%
4 −34,89 −34,71 −34,9 −134 34,5 −34.64 −34,69 96,6% −3,4%
Среднее значение кольца на MC −33,99 −33,71 −33,94 −33,8 −33,85 −33,87 -33,86 94,2% −5,8%
Кольцо теоретическое −35,93 100,0% 0,0%

На основании отклонений, показанных на, можно заметить, что тензодатчики колец A и B были установлены правильно, а геометрия кольца находится в пределах 2%.Предполагается, что отклонение до 5% объясняет дефекты изготовления, и его влияние незначительно. Отклонения от 5% до 15% требуют применения калибровочного коэффициента, который вычисляется и применяется к отдельному тензодатчику или ко всему кольцу. Большое отклонение деформации требует исключения измерительного кольца из испытаний. В такой ситуации необходимо удалить неисправные тензодатчики и проверить геометрию кольца.

также показывает, что для кольца C измеренные значения отличаются на 6% от теоретической модели кольца.Датчики окружной деформации № 1, 2 и 4 на кольцах A, B и C регистрируют аналогичные значения деформации, в то время как датчик деформации № 3 на кольце C показывает значение ниже, чем значения для соответствующего датчика деформации на кольцах A и B. Это указывает на неправильную установку третьего датчика окружной деформации и правильную геометрию стального кольца. Как упоминалось выше, для кольца C должен применяться калибровочный коэффициент из-за отклонения измеренной деформации от теоретических значений в пределах 15%. Диапазоны допусков от ± 5% до ± 15% были проанализированы для каждого датчика окружной деформации и для среднего значения деформации кольца относительно теоретического значения.

Когда тензодатчики регистрируют дифференциальные значения деформации при постоянном уровне давления, это указывает на их неправильную или непараллельную установку на внутренней поверхности кольца. Однако, если все зарегистрированные значения деформации аналогичны и ниже или выше теоретического значения, то, скорее всего, геометрия измерительного кольца отличается.

показывает точность измерения испытанных колец относительно теоретических значений деформации. Кольца A и B показывают значения деформации, близкие к рассчитанным по уравнению (1), тогда как кольцо C имело значительную ошибку измерения.

Окружная деформация испытанных стальных колец под давлением 5,5 бар с отнесением к зонам правильности измерения: 1 — деформация кольца в пределах допуска ± 5%, 2 — деформация кольца требует использования калибровочного коэффициента в пределах ± 15%, 3 — неправильная регистрация деформации кольца.

показывает измеренную функцию окружной деформации и радиального напряжения для стальных колец и теоретическую кривую. Функция деформации для колец A и B развивается в соответствии с теоретической зависимостью.Исходя из этого, можно утверждать, что кольца A и B откалиброваны должным образом, и нет необходимости в дополнительном усилении с помощью калибровочного коэффициента. Деформации кольца C существенно отличаются от теоретических расчетов. Чтобы правильно откалибровать кольцо C, необходимо изменить коэффициент наклона функции окружной деформации и радиального напряжения.

Определение калибровочного коэффициента для индивидуального кольца.

4.2. Коэффициент калибровки для отдельного кольца

Результатом процесса калибровки является индивидуально определенный коэффициент калибровки кольца (3), который регулирует коэффициент наклона графика измеренных значений в соответствии с теоретическим графиком.Этот коэффициент учитывает геометрические дефекты кольца и неправильную установку тензодатчика. Коэффициенты калибровки для трех рассматриваемых измерительных колец показаны на рис.

где εθ.t представляет собой теоретическую окружную деформацию стального кольца при заданном давлении (м / м · 10 −6 ), εθ.m представляет собой измеренную окружную деформацию стального кольца при заданном давлении (м / м · 10 ). −6 ), а γc представляет собой калибровочный коэффициент.

Таблица 2

Допуск на погрешность и калибровочные коэффициенты.

Кольцо Деформация при 5,5 бар [м / м · 10 −6 ] Отклонение [%] Калибровочный коэффициент [-]
A −36,32 1.000
B −35,58 −1,0 1.000
C −33,86 −5,8 1,061
Теория −35.93 — —

Зарегистрированные деформации колец A и B находятся в пределах допуска нижней границы 5%, поэтому их не нужно калибровать, и их можно напрямую использовать в дальнейших анализах. Измеренные деформации для кольца C должны быть рассчитаны, включая калибровочный коэффициент, в соответствии с уравнением:

где εθ.n представляет собой измеренную окружную деформацию стального кольца «n» (м / м · 10 -6 ), а εθ.n.m представляет собой зарегистрированную окружную деформацию стального кольца «n».

Калибровочный коэффициент также можно использовать для корректировки времени растрескивания бетона, как показано в уравнении (5). В случае равномерного отклонения зарегистрированных деформаций от всех тензодатчиков данного кольца это ясно указывает на жесткость, которая отклоняется от жесткости теоретического кольца. В такой ситуации, когда отклонение деформации находится в диапазоне от 5% до 15%, разумно изменить зарегистрированное время растрескивания бетона с помощью калибровочного коэффициента. На основании результатов только один тензодатчик с С-образным кольцом показал значения значительно ниже теоретического значения, что ясно указывает на ошибку установки этого тензодатчика и отсутствие причин для изменения времени растрескивания этого кольца.

tcrack.n = tcrack, n.mγc

(5)

где tcrack.n представляет собой измеренное время растрескивания стального кольца «n» после калибровки (дни), а tcrack.n.m представляет зарегистрированное время растрескивания стального кольца «n» (дни).

Использование такой калибровки необходимо для каждого измерительного кольца, которое было подготовлено для испытаний на устойчивость к растрескиванию в соответствии со стандартом ASTM C 1581 / C 1581M – 09a.

4.3. Отношение σ-ε

Использование калибровочных коэффициентов для каждого измерительного кольца позволяет единую интерпретацию результатов, усреднение значений деформации, определение среднего времени растрескивания как среднего значения времени растрескивания для отдельных образцов и определение функции окружная деформация измерительного кольца εθ до максимальных значений окружных напряжений в бетонных кольцевых образцах σθmax, c.представлена ​​линейная зависимость обсуждаемых параметров.

Теоретическая взаимосвязь между деформацией стального кольца и растягивающим напряжением образца бетонного кольца.

5. Экспериментальные исследования

Анализ влияния калибровки стального измерительного кольца был проведен для двух самоуплотняющихся бетонов: бетона С-1 с мелким и крупным естественным заполнителем и бетона С-2 с предварительно замоченным мелким заполнителем. и крупный легкий заполнитель. Для обоих проанализированных бетонов были проведены два типа испытаний бетона на усадку; первый был основан на деформации бетона через 24 часа после бетонирования, а второй не предполагал деформации образца.

Состав рассматриваемых бетонных смесей приведен на. Кольцевые бетонные образцы были сформированы вокруг стальных измерительных колец, и их геометрия соответствовала требованиям ASTM C 1581 / C 1581M – 09a. Измерительные стенды помещались в климатическую камеру, где испытания проводились при постоянной температуре T = 20 ± 2 ° C и относительной влажности RH = 50 ± 3%. Разработанные бетоны должны были иметь высокую склонность к растрескиванию под влиянием общей усадки.

Таблица 3

Состав и обозначение бетонных смесей.

900
Бетон Цемент 42,5R [кг / м 3 ] Летучая зола
[кг / м 3 ]		 Пары кремнезема
[кг / м 3 ]		 Вода [ кг / м 3 ] SP [кг / м 3 ] Агрегат [кг / м 3 ]
Натуральный Легкий
0–2 2–8 0–4 4–8
C1 / 450 / NA 450 72 38 155 11 624 1072 — —
C2 / 450 / NA-LWA 450 72 38 155 7.65 — — 310 540

Испытания на деформацию проводились одновременно на трех калиброванных измерительных кольцах, как показано на.

Испытание бетона на ограниченную усадку: ( a ) образцы бетона, изолированные и подвергнутые автогенной усадке; ( b ) снятие боковой опалубки через 24 часа бетонирования и измерение влияния усадки при высыхании.

и представить результаты испытаний на деформацию стального кольца типа 1 и развитие растягивающих напряжений на внутренней поверхности бетонных образцов с момента их образования с последующей деформацией через 24 ч и до их растрескивания в результате постепенного высыхания. усадка.

Развитие деформации в стальных кольцах и прогресс напряжения в бетоне C-1, вызванный полной усадкой.

Развитие деформации в стальных кольцах и прогресс напряжения в бетоне C-2, вызванный полной усадкой.

Проведенные испытания на деформацию позволили провести два отдельных анализа. Первый анализ касался деформаций измерительного кольца C до и после калибровки с учетом определенного калибровочного коэффициента. На основании этого можно сделать вывод, что калибровка подтверждает правильность кольца C относительно колец A и B.Следовательно, значения деформации характеризуются низким стандартным отклонением и позволяют определить среднее развитие деформации, влияющее на правильную интерпретацию результатов.

Второй анализ касался интерпретации свойств материала бетона на основе отношения деформации стального кольца к растягивающему напряжению на внутренней поверхности кольцевых образцов бетона как функции времени. Использование природного заполнителя в бетоне С-1 привело к более высоким прочностным параметрам, а также к более воздухонепроницаемой и однородной структуре по сравнению с бетоном С-2 с легким заполнителем.Тем не менее, бетон С-1 треснул на третьи сутки после бетонирования при среднем значении деформации стального кольца -76,8 мкм / м и среднем растягивающем напряжении 6,2 МПа на внутренней поверхности образцов бетона. Динамическое развитие автогенной усадки в первые сутки и дополнительное влияние усадки при высыхании через сутки привели к быстрой потере прочности из-за растрескивания образцов бетона С-1. В случае бетона С-2 в первые сутки автогенной усадки не наблюдалось и наблюдалось умеренное развитие усадки от высыхания после деформирования образца.Легкий пропитанный заполнитель привел к внутреннему уходу, который вызвал более медленное развитие усадки и напряжения. Использование легкого заполнителя увеличило время растрескивания примерно до 5 дней и снизило прочность бетона. Растрескивание бетона C-2 произошло при среднем значении деформации стального кольца -16,3 мкм / м, что вызвало среднее напряжение растяжения внутренней поверхности 1,3 МПа. показана морфология трещин образца бетона после потери прочности из-за автогенной усадки и усадки при высыхании. Развитие деформации измерительных колец отражает однородность структуры материала.Следовательно, наблюдается, что для бетона C-2 ход деформации был более неравномерным.

Кольцевые образцы бетона с трещинами: ( a ) высокоэффективный бетон с крупным естественным заполнителем 2-8, ширина трещины = 0,9 мм; ( b ) высокопрочный бетон с крупным легким заполнителем 4-8, шириной трещины = 2,4 мм.

В следующих испытаниях ограниченного бетона типа 2 было проанализировано влияние калибровки стальных колец на правильность измерений в течение более длительного периода времени.Кольцевые образцы бетонов С-1 и С-2 не деформировались через 1 день, но оставались изолированными в течение 28 дней. В то время развивалась только автогенная усадка, и было проанализировано ее влияние на деформации стального кольца. Результаты тестирования показаны в и.

Развитие деформации в стальных кольцах и прогресс напряжения в бетоне С-1, вызванный автогенной усадкой.

Развитие деформации в стальных кольцах и рост напряжений в бетоне С-2, вызванные автогенной усадкой.

Измерение деформации стальных колец под действием автогенной усадки, особенно для бетона С-1, показало правильность процедуры калибровки в диапазоне 28 суток.Для С-образного кольца представлены результаты до и после калибровки. Применение калибровочного коэффициента для деформации С-образного кольца позволило правильно проанализировать результаты и определить склонность бетона к растрескиванию как в короткие, так и в длительные периоды измерения.

На основании анализа развития параметров бетона С-1 с натуральным заполнителем можно заметить монотонное увеличение деформации измерительных колец в результате непрерывного развития автогенной усадки бетона.В течение 28 дней бетон не проявляет склонности к растрескиванию при заданном уровне ограничений. С другой стороны, характер увеличения и величина среднего растягивающего напряжения на внутренней поверхности образцов бетона на уровне 5,5 МПа может свидетельствовать о развитии микротрещин в структуре и разрушении образцов на позднее время. Отсутствие растрескивания образца в течение 28 дней вызвано увеличением прочности бетона во время испытания и отсутствием усадки при высыхании.

Анализ хода деформации мерных колец для бетона С-2 с легким заполнителем не показал влияния автогенной усадки. Во всем диапазоне измерений пропитанный легкий заполнитель проявил свойства отверждения, в результате чего в кольцевых образцах бетона не развивалась автогенная усадка. Регистрация деформаций стального кольца во всем диапазоне измерений составляла от 0 до -10 мкм / м, создавая минимальное растягивающее напряжение в бетонных образцах.

доказывает необходимость калибровки стального кольца C, где калиброванные значения деформации сходятся с деформациями для колец A и B.Неоткалиброванная зарегистрированная деформация кольца C также была нанесена на график и показывает приблизительное отклонение растягивающих напряжений бетона через 28 дней примерно на 0,4 МПа, что означает занижение примерно на 7% относительно среднего напряжения для всех образцов.

6. Выводы

При калибровочном испытании давление, прикладываемое к измерительному кольцу резиновой манжетой, имитирует нагрузку, вызванную усадкой бетона. Измерение давления воздуха с помощью цифрового манометра позволяет определить график функции окружной деформации и радиального напряжения.Калибровочный тест дополнительно устраняет ошибку, вызванную геометрией и модулем упругости материала. Пневматическая калибровка позволяет компенсировать ошибки, вызванные неправильной установкой тензодатчика, путем применения определенного в ходе испытаний калибровочного коэффициента, который переводит зарегистрированные деформации в калиброванные окружные деформации, близкие к теоретическим значениям.

Процедура калибровки позволила провести одновременные измерения деформации при заданном напряжении для всех колец испытательного стенда.Полученные калибровочные функции используются для расчета средних значений результатов, которые могут быть использованы в дальнейших исследованиях. Калиброванные деформации помогают определить напряжения, возникающие в момент растрескивания бетонных кольцевых образцов, с помощью стандартного жесткого измерительного кольца. Это позволяет классифицировать склонность бетона к растрескиванию.

Краткосрочные и долгосрочные испытания подтверждают эффективность калибровки для правильной интерпретации результатов испытаний на склонность бетона к растрескиванию с использованием ограничительных колец.Применяемый метод калибровки расширяет объем испытаний за счет правильного анализа средней деформируемости стальных колец и определения значения растягивающего напряжения в бетоне при заданном уровне деформации стального кольца.

В дальнейшем планируется провести исследования влияния процентного содержания минеральных добавок на время растрескивания кольцевых бетонных образцов, вызванного эффектом автогенной усадки.

7. Патенты

№ PL225785: Метод калибровки измерительных колец, используемых для измерения их деформируемости в результате деформации усадки заливаемых материалов, и система калибровки измерительных колец, используемых для измерения их деформируемости в качестве результат усадочной деформации заливаемых материалов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить факультет гражданского строительства и архитектуры Западно-Поморского технологического университета в Щецине и поблагодарить за возможность проведения исследования, описанного в этой статье. Мы благодарим нашего технического специалиста Рышарда Войташевского и рецензента доктора Патрика Дж. Волерта, чьи предложения значительно улучшили эту рукопись.

Вклад авторов

Концептуализация, A.Z. и М.К .; методология, А.З .; программное обеспечение, А.З .; проверка, А.Z .; формальный анализ, А.З .; следствие, А.З., М.К .; письменность — подготовка оригинального черновика, А.З., М.К .; написание — просмотр и редактирование, А.З., М.К .; надзор, А.З., М.К. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Это исследование не получало внешнего финансирования.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Список литературы

2. Тадзава Э. Автогенная усадка бетона. 1-е изд. A&FN Spon Press; Лондон, Великобритания: 1999.[CrossRef] [Google Scholar] 3. Се Т., Фанг С., Мохамад Али М.С., Визинтин П. Характеристики автогенной усадки и усадки при высыхании бетона со сверхвысокими характеристиками (UHPC): экспериментальное исследование. Джем. Concr. Compos. 2018; 91: 156–173. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2018.05.009. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Ян Ю., Сато Р., Каваи К. Автогенная усадка высокопрочного бетона, содержащего микрокремнезем, при высыхании в раннем возрасте. Джем. Concr. Res. 2005. 35: 449–456. DOI: 10.1016 / j.cemconres.2004.06.006. [CrossRef] [Google Scholar] 5.Dueramae S., Tangchirapat W., Chindaprasirt P., Jaturapitakkul C., Sukontasukkul P. Автогенная и высыхающая усадка строительных растворов и пористая структура паст, изготовленных с активированным связующим из остатков карбида кальция и летучей золы. Констр. Строить. Матер. 2020; 230: 116962. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2019.116962. [CrossRef] [Google Scholar] 6. Карлсон Р.В., Ридинг Т.Дж. Растрескивание бетона. J. Boston Soc. Civ. Англ. 1942; 29: 98–109. [Google Scholar] 7. Hogancamp J., Grasley Z. Использование тонкодисперсного цемента для повышения эффективности углеродных нановолокон в отношении устойчивости портландцементных растворов к высыханию при усадке и растрескивании.Джем. Concr. Compos. 2017; 83: 405–414. DOI: 10.1016 / j.cemconcomp.2017.08.006. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Ю Д.-Х., Бантия Н., Юн Ю.-С. Бетон со сверхвысокими характеристиками, армированный фиброй: развитие деформации усадки в раннем возрасте и возможность растрескивания. J. ASTM Int. 2017; 45: 2061–2070. DOI: 10.1520 / JTE20160114. [CrossRef] [Google Scholar] 9. Бриффо М., Бендуджема Ф., Д’Алоя Л. Влияние волокон на растрескивание бетонной футеровки в раннем возрасте. Часть I: Лабораторный кольцевой тест. Тунн. Undergr. Space Technol.2016; 59: 215–220. DOI: 10.1016 / j.tust.2016.07.016. [CrossRef] [Google Scholar] 10. Карлсон Р.В., Ридинг Т.Дж. Модельное исследование усадочного растрескивания в бетонных стенах зданий. ACI Struct. J. 1988; 85: 395–404. [Google Scholar] 11. Хоссейн А.Б., Вайс Дж.В. Роль геометрии образца и граничных условий на развитие напряжений и растрескивание при испытании с удерживаемым кольцом. Джем. Concr. Compos. 2006; 26: 189–199. DOI: 10.1016 / j.cemconres.2004.06.043. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Гжибовски М., Шах С.П. Усадочное растрескивание фибробетона.ACI Mater. J. 1990; 87: 138–148. [Google Scholar] 13. Дин С.В., Шлиттер Дж. Л., Сентер А. Х., Бенц Д. П., Нантунг Т., Вайс В. Дж. Тест с двойным концентрическим кольцом для оценки развития остаточного напряжения из-за ограниченного изменения объема. J. ASTM Int. 2010; 7: 1–13. DOI: 10.1520 / JAI103118. [CrossRef] [Google Scholar] 14. Донг В., Чжоу X., Ву З. Метод, основанный на механике разрушения, для прогнозирования растрескивания круглых и эллиптических бетонных колец при ограниченной усадке. Англ. Фракт. Мех. 2014; 131: 687–701.DOI: 10.1016 / j.engfracmech.2014.10.015. [CrossRef] [Google Scholar] 15. Донг В., Чжоу X., Ву З., Кастюкас Г. Влияние размера образца на оценку усадочного растрескивания бетона через эллиптические кольца: тонкий против толстого. Comput. Struct. 2016; 174: 66–78. DOI: 10.1016 / j.compstruc.2015.12.005. [CrossRef] [Google Scholar] 16. Бентур А., Ковлер К. Оценка характеристик растрескивания в цементных системах в раннем возрасте. Матер. Struct. 2003. 36: 183–190. DOI: 10.1007 / BF02479556. [CrossRef] [Google Scholar] 17.Ли З., Ци М., Ли З., Ма Б. Ширина трещины в высокоэффективном бетоне из-за ограниченной усадки. J. Mater Civ. Англ. 1999; 11: 214–223. DOI: 10.1061 / (ASCE) 0899-1561 (1999) 11: 3 (214). [CrossRef] [Google Scholar] 18. Шах Х. Р., Вайс Дж. У. Количественная оценка усадочного растрескивания в фибробетоне с помощью кольцевого теста. Матер. Struct. 2006; 39: 887–899. DOI: 10.1617 / s11527-006-9089-9. [CrossRef] [Google Scholar] 19. Беушаузен Х., Чилвеса М. Оценка и прогноз растрескивания при усадке при высыхании в перекрытиях из клеевого раствора.Джем. Concr. Res. 2013; 53: 256–266. DOI: 10.1016 / j.cemconres.2013.07.008. [CrossRef] [Google Scholar] 20. Ковлер К., Сикулер Дж., Бентур А. Испытания на ограниченную усадку кольцевых образцов из фибробетона: влияние теплового расширения сердечника. Матер. Struct. 1993; 26: 231–237. DOI: 10.1007 / BF02472616. [CrossRef] [Google Scholar] 22. Хуанг Л., Хуа Дж., Кан М., Ло К., Чжоу Ф. Влияние стальных пластин и шпилек на усадочные свойства и потенциал растрескивания высокопрочного бетона. Материалы. 2019; 12: 342.DOI: 10.3390 / ma12030342. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 23. Ма Л., Чжао Ю., Гун Дж. Сдержанные свойства растрескивания при усадке в раннем возрасте высокоэффективного бетона, содержащего летучую золу и измельченный гранулированный доменный шлак. Констр. Строить. Матер. 2018; 191: 1–12. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2018.09.154. [CrossRef] [Google Scholar] 24. Kaszyńska M., Zieliński A. Влияние состава смеси на усадочное растрескивание легкого самоуплотняющегося бетона. Композиты с хрупкой матрицей.2012; 10: 265–274. DOI: 10,1533 / 9780857099891,265. [CrossRef] [Google Scholar] 25. Kaszyńska M., Zieliński A. Влияние легкого заполнителя на минимизацию автогенной усадки в самоуплотняющемся бетоне. Процедуры Eng. 2015; 108: 608–615. DOI: 10.1016 / j.proeng.2015.06.186. [CrossRef] [Google Scholar] 26. Ву X., Чжоу Дж., Кан Т., Ван Ф., Дин X., Ван С. Лабораторные исследования растрескивания при усадке в переработанном заполненном бетоне, армированном отработанным волокном. Материалы. 2019; 12: 1196. DOI: 10.3390 / ma12081196.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 27. Сарадар А., Тахмуреси Б., Мохсени Э., Шадмани А. Ограниченное растрескивание при усадке армированного волокном высокопрочного бетона. Волокна. 2018; 6: 12. DOI: 10.3390 / fib6010012. [CrossRef] [Google Scholar] 28. Шах С.П., Карагулер М.Е., Саригафхути М. Влияние добавок, снижающих усадку, на ограниченное усадочное растрескивание бетона. ACI Mater. J. 1992; 89: 291–295. [Google Scholar] 29. Вайс Дж., Лура П., Раджабипур Ф., Сант Дж. Эффективность добавок, уменьшающих усадку, при различной влажности в раннем и раннем возрасте.ACI Mater. J. 2008; 105: 478–486. DOI: 10,14359 / 19977. [CrossRef] [Google Scholar] 30. Аль-Мусави Х., Хуанг Х., Гуаданьини М., Пилакутас К. Численное исследование влияния ограниченной усадки на быстротвердеющие плоские и переработанные чистые стальные фибробетонные покрытия. Констр. Строить. Матер. 2020; 244: 117723. DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2019.117723. [CrossRef] [Google Scholar] 31. Бриффо М., Бенбуджема Ф., Торренти Дж. М., Нахас Г. Численный анализ испытания термоактивного удерживаемого кольца на усадку для изучения поведения массивных бетонных конструкций в раннем возрасте.Англ. Struct. 2011; 33: 1390–1401. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2010.12.044. [CrossRef] [Google Scholar] 32. Радлиньска А., Кашиньска М., Зелиньски А., Е. Х. Раннее растрескивание самоуплотняющегося бетона с легкими и нормальными заполнителями. J. Mater. Civ. Англ. 2018; 30: 04018242.