Отпускная прочность бетона: Отпускная прочность — это… Что такое Отпускная прочность?

Содержание

Отпускная прочность — бетон — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Отпускная прочность — бетон

Cтраница 1

Отпускная прочность бетона — прочность, при которой завод имеет право отпустить изделие потребителю. Величину отпускной прочности устанавливают по согласованию между изготовителем, потребителем и проектной организацией в зависимости от назначения изделий, климатических условий и сроков монтажа.  [1]

Отпускная прочность бетона должна быть обоснована расчетом и указана в рабочих чертежах.  [2]

Отпускная прочность бетона, выраженная в % от его проектной марки, должна быть: не менее 50 — в изделиях из тяжелого и легкого бетонов марки 150 и выше; 70 -в изделиях из тяжелого бетона марок 100 и ниже; 80 — в изделиях из легкого бетона марок 100 и ниже; 100-в изделиях из бетонов всех видов и марок, изготовляемых с автоклавной обработкой.  [3]

Фактическая отпускная прочность бетона принимается по паспорту.  [4]

Величина отпускной прочности бетона устанавливается ТУ на данный вид изделия и проектом в зависимости от назначения конструкции, времени года ( зима, лето), условий монтажа и срока загружения, но не менее 70 % от проектной марки бетона.  [5]

Марку цемента следует назначать в зависимости от проектной и отпускной прочности бетона.  [7]

Нормы расхода цемента марки 400 предусматривают после тепловой обработки отпускную прочность бетона, равную 80 % проектной, и марку в возрасте 28 суток.  [8]

Вид цемента следует выбирать в соответствии с назначением конструкций и условиями их эксплуатации, требуемым классом бетона ( марка), величиной

отпускной прочности бетона для сборных конструкций или проектного возраста бетона для монолитных и сборно-монолитных конструкций.  [9]

При контроле качества проверяется: внешний вид, геометрические размеры, плоскостность, наличие закладных частей, их положение и защита от коррозии, соответствие паспортным данным завода марки бетона и арматуры ( отпускная прочность бетона по паспорту не должна быть менее 70 % проектной), соответствие толщины защитного слоя бетона проекту ( 10 — 20 мм), допустимость отклонений от размеров ( замеренных металлическими инструментами) поперечного сечения, длины, разность длин диагоналей, соответствие проекту положений вырезов, отверстий, проемов, выступов соответствующим требованиям ГОСТов, полная заводская готовность, при которой не требуется на стройплощадке какой-либо дополнительной отделки поверхности.  [10]

При контроле качества проверяется: внешний вид, геометрические размеры, плоскостность, наличие закладных частей, их положение и защита от коррозии, соответствие паспортным данным завода марки бетона и арматуры ( отпускная прочность бетона по паг-порту не должна быть менее 70 % проектной), соответствие толщины защитного слоя бетона проекту ( 10 — 20 мм), допустимость отклонений от размеров ( замеренных металлическими инструментами) поперечного сечения, длины, разность длин диагоналей, соответствие проекту положений вырезов, отверстий, проемов, выступов соответствующим требованиям ГОСТов, полная заводская готовность, при которой не требуется на стройплощадке какой-либо дополнительной отделки поверхности.  [11]

Каждая отгружаемая партия шпал снабжается паспортом, в котором указывают: наименование и адрес предприятия-изготовителя; номер и дату составления паспорта; тип и сорт шпал; количество отгруженныхшпал в партии, номер партии; дату изготовления шпал, проектную марку и

отпускную прочность бетона, марку бетона шпал по морозостойкости; номер стандарта.  [13]

Важнейшим резервом экономии цемента является повышение однородности бетона. Отпускная прочность бетона назначается в зависимости от коэффициента вариации.  [14]

Устанавливают также отпускную и передаточную прочность. Отпускная прочность бетона — прочность, после достижения которой разрешается поставлять изделие потребителю. Она должна быть не ниже 50 % проектной прочности для тяжелых и легких бетонов от М150 и выше, не менее 70 % для тяжелого и 80 % для легкого бетона Ml00 и ниже. Для бетонов, подвергавшихся автоклавной обработке, отпускная прочность должна быть равной проектной.  [15]

Страницы:      1    2

что это такое, где применяется

Передаточная прочность бетона – это одна из важнейших характеристик застывшего камня, которая очень важна для проектирования и расчетов, определения качества готового монолита и способности его выдерживать возложенные нагрузки. Бетон – это вид искусственного камня, который производят на базе цемента и различных наполнителей с водой в виде жидкого раствора, застывающего в твердый монолит.

Чтобы смесь правильно затвердела и итоговые технические характеристики бетона получились достаточными для эксплуатации в определенных условиях, необходимо четко соблюдать технологию приготовления бетонной смеси и правильно выполнять все предварительные расчеты. Основным показателем несущей способности и надежности бетона является его прочность, фиксируемая в процессе выполнения различных исследований и выраженная в установленных значениях.

Все технические характеристики бетона обычно исследуют в условиях специальных лабораторий

, в процессе воздействия на них различными механическими методами (удар, скол, ультразвук, опускание пресса и т.д.). Одним из главных показателей качества является плотность застывшего раствора, выраженная в соотношении веса к объему. На плотность влияют объем вовлеченного воздуха и особенности застывания бетона. Чем меньший объем воздуха, тем меньшее число пор в структуре камня и тем выше плотность, прочность.

Зависимость между плотностью и прочностью прямая. Средняя прочность – обязательный параметр, который учитывается в расчетах и напрямую влияет на качество, срок эксплуатации элемента конструкции, здания. При недостаточной прочности элемент быстро покрывается трещинами, разрушается, при избыточной – высокие расходы просто не оправдываются.

Класс прочности застывшего бетона обозначается буквой В и цифрами, измеряется в МПа. Также показателем прочности является марка задействованного в смеси цемента или бетона и цифра рядом с ней, отображающая нагрузку, которую может выдержать бетон, в килограммах на квадратный сантиметр.

Основные виды прочности бетона

Прочность – главный показатель качества бетона, который регламентируется ГОСТом и достигает максимального значения через 28 суток после затворения и заливки. Прочность – это сопротивление камня разрушению целостности структуры из-за внешних воздействий и внутренних напряжений.

Бетон является искусственным камнем, обладает пористой структурой, поэтому наилучшие показатели демонстрирует в сопротивлении сжатию. Прочность на сжатие определяет марку (буква М и цифра, обозначающая прочность в кг/см2). Так, к примеру, смесь М500 способна демонстрировать прочность на сжатие до 500 кг/см2. Соответствие марки бетона и класса прочности (буква В и числа) представлена в таблице.

Оба индекса используются для расчетов и проектирования, определенным образом соотносятся, поэтому при проектировании желательно знать эти значения.

Виды прочности бетона на сжатие:

  1. Кубиковый тип прочности

    – способность образца в форме кубика величиной 10-15 на 10-15 сантиметров, который твердел в течение 28 суток при окружающей температуре +20-23 градуса тепла и влажности 95-100%, выдерживать определенное давление, измеряемое в мПа.
  2. Призменный вид прочности

    – это временное сопротивление призмы из бетона сжатию. Обычно призменная прочность получается ниже кубиковой. Чем больше зависимость высоты и основания образца, тем ниже уровень прочности. Показатель измеряют в кгс/ч.

Виды прочности бетона при производстве железобетонных конструкций:

Передаточная прочность – что это такое

Передаточная прочность бетона – это прочность бетонного камня к моменту обжатия его (спуска натяжения). Данный показатель также очень важен для предварительно-напряженных элементов, наряду с проектной прочностью. Фактический показатель передаточной прочности при выполнении требований контроля на производстве по ГОСТу 18105-72 во всех случаях должен быть не ниже 14 мПа, при канатах арматуры класса К-7, стержневой арматуре класса АТ-VI, проволочной арматуре класса Вр-П (при отсутствии высаженных головок) – минимум 20 МПа.

В случае, когда проектные марки бетона взяты выше минимального показателя, передаточная прочность должна находиться на уровне минимум 50% принятой проектной марки.

Передаточная прочность – это также кубиковая прочность бетонного камня в момент обжатия, обозначаемая Rbp. В большинстве случаев она меньше проектной прочности по классу В. Ведь ожидание набора 100% прочности бетона требует времени и это расточительно в условиях производства на заводе.

Поэтому обычно назначают минимальное значение Rbp, которое дало бы достаточный уровень прочности и стойкости к трещинам при обжатии, перевозке и подъеме. Считается, что до момента приложения эксплуатационных нагрузок бетонный монолит наберет требуемую проектную прочность.

Стоит помнить о том, что чем ниже показатель передаточной прочности, тем более серьезными могут быть потери от ползучести, а также понижается сила обжатия. Но чем выше показатель Rbp, тем дольше длится термообработка и тем дороже обходится конструкция. Опытным путем было определено, что в большинстве случаев наиболее оптимальным показателем Rbp является 0.7В.

Нормы проектирования, как правило, не включают обозначение передаточной призменной прочности бетона, которая чаще всего учитывается в расчетах. В связи с этим проектировщики вынуждены вводить свои буквенные обозначения для данной технической характеристики.

Где применяют передаточную прочность бетонных конструкций и бетона

В условиях строительной площадки передаточная прочность не применяется, да и мастера учитывают показатель чрезвычайно редко. Определение больше производственное, указывает на прочность бетона во время обжатия при передаче камню напряжения арматуры.

Но без данной характеристики трудно выполнить качественное преднапряженное изделие любого типа. Значение нормируется в проекте, других технических документах на создаваемое железобетонное изделие. Стандартное значение – минимум 70% проектной прочности.

Формула определения передаточной прочности:

Rbp = 0,7B

, тут:
  • Rbp

    – прочность передаточная;
  • В

    – прочность проектная;
  • 7

    – коэффициент, который не меняется.

Если значение, полученное при испытании, удовлетворяет расчетному показателю, изделие рекомендуют снять с напряжения. При отрицательном показателе решение оставляют на усмотрение заведующего лабораторией либо технолога про продление времени предварительного напряжения элемента.

Прочность бетона формулы — Бетонные и железобетонные работы

Автор Admin На чтение 4 мин. Просмотров 77 Опубликовано

В производстве сборного железобетона различается проектная, передаточная, распалубочная и отпускная прочность бетона.

Проектная прочность

Проектная прочность (марка) –нормируемая прочность бетона в возрасте 28 суток или в другие сроки, допускающая передачу на изделие полной проектной нагрузки. Если в проектной документации, ГОСТ или ТУ на изделие не указан срок достижения бетоном проектной марки, то таким сроком следует считать 28 суток со дня изготовления.

Усредненные значения коэффициентов прироста прочности бетонов на цементах различных видов, твердеющих на открытом воздухе при положительных температурах в возрасте 90 и 180 суток, приведены в табл. 5.

Передаточная прочность

Передаточная прочность – нормируемая прочность бетона предварительно напряженных изделий к моменту передачи на него предварительного натяжения арматуры.

Величину передаточной прочности бетона регламентирует проект, ГОСТ или ТУ на данный вид изделий.

Передаточная прочность бетона назначается не ниже 70 % проектной марки, принимаемой, как правило, для предварительно напряженных изделий, в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры; при этом фактическая величина передаточной прочности с учетом требований статистического контроля на производстве должна составлять не менее 14 МПа, а при стержневой арматуре класса Αт-VI, арматурных канатах и проволочной арматуре без промежуточных головок – не менее 20 МПа.

Основные характеристики и физические свойства тяжелого бетона приведены в табл. 4.

Арматура для тяжелых бетонов

Вид и класс напрягаемой арматуры Проектная марка бетона не ниже
Проволочная арматура классов:
B H с анкерами 250
Bp-II без анкеров при диаметре проволоки: до 5 мм включительно 250
6 мм и более К-7 (ГОСТ 13840—68 *) 400
К-19 (ТУ 14—4—22—71 *) 350
От 10 до 18 мм (включительно) классов:
A-IV и Αт-IV 200
A-V и Αт-V 250
Αт-VI 350
20 мм и более классов:
A-IV и Αт-IV 250
A-V и Αт-V 350
Αт-VI 400

Таблица 5

Вид и минералогический состав цемента Значение коэффициента К, сут
90 180
Алюминатный портландцемент (C3 A ≥ 12 %) 1,05 1.1
Алитовый портландцемент (C3 S ≥ 50 %; C3 A ≤ 8 %) 1,05 1,1
Пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент с содержанием шлака до 40· % 1,05 1,25
Белитовый портландцемент и шлакопортландцемент с содержанием шлака более 50 % 1,1 1,3

Примечание. Значения К могут определяться по формуле K = lgn / lg28 при п > 3, где

П – возраст бетона в сутках. Полученными данными можно пользоваться для ориентировочных расчетов состава бетона. При этом прочность бетона в возрасте п суток (RN) определяется по формуле RN = R28 • K.

Если проектная марка бетона принята выше указанного минимального значения, то передаточная прочность должна составлять не менее 50 % принятой проектной марки.

Распалубочная прочность

Распалубочная прочность – минимальная прочность бетона при сжатии, при которой возможна распалубка (выемка из форм) и безопасное внутризаводское транспортирование изделий без их повреждения. Величина распалубочной прочности, условия и сроки ее достижения устанавливаются для каждого вида изделий предприятием-изготовителем в соответствии с технологическими правилами производства.

Отпускная прочность

Отпускная прочность – нормативная прочность бетона, при которой изделие разрешается отгружать с завода потребителю.

Величина отпускной прочности бетона изделий регламентируется ГОСТ на данный вид изделий, а при отсутствии ГОСТ или если величина отпускной прочности не регламентирована ГОСТ, ее устанавливает предприятие-изготовитель по согласованию с потребителем и проектной организацией.

Величину отпускной прочности определяют с учетом условий транспортирования, монтажа и срока передачи нагрузки на изделия, а также с учетом технологии их изготовления и возможности дальнейшего нарастания прочности бетона в изделиях в зависимости от климатических условий района строительства и времени года.

При этом величина отпускной прочности бетона в процентах от его проектной марки по прочности на сжатие должна быть не менее приведенной ниже марке, допускается только в тех случаях, если при транспортировании и монтаже изделия могут быть допущены нагрузки, близкие к расчетным; в холодный период года, если не могут быть созданы условия для роста прочности бетона до передачи на изделие проектной нагрузки.

Бетон в изделиях Отпускная прочность, проц. от проектной марки, не менее
Тяжелый бетон и бетон на пористых заполнителях
M150 и выше 50
Тяжелый бетон М100 и ниже 70
Бетон на пористых заполнителях Ml00 и ниже 80
Бетон всех видов и марок, изготовляемых с автоклавной обработкой…. 100

проектный и промежуточный, прочность по ГОСТ – Бетонпедия

В данной статье будут рассмотрены промежуточный и проектный возраст бетона, а также факторы, влияющие на целость бетонной конструкции.

Проектный и промежуточный возраст

Проектный возраст бетона – это гарантированное время его затвердевания, по истечении которого раствор должен не только застыть, но и приобрести максимальную прочность, присущую договорному соглашению. Фирма, продающая данный продукт, несёт ответственность за срок выполнения технических требований. В противном случае, если проектный возраст не оглашается и не упоминается в бумагах, то конечным сроком (по ГОСТу) являются 28-ые сутки.

Промежуточный возраст – это временной промежуток, который находится в интервале проектного периода. И не всегда данные показатели совпадают. Возможны внешние условия, которые способны повлиять на готовность бетона к нагрузкам, поэтому значение меняется в ходе стройки. В этом случае прочность определяется по ГОСТу или ТУ.

Прочность бетона в промежуточном и проектном возрасте

Прочность конструкции можно разделить на:

  • нормируемая;
  • требуемую;
  • фактическую;
  • отпускную;
  • распалубочную;
  • передаточную.

Нормируемая прочность

Это, кратко говоря, основное значение прочности, закреплённое в документации производителя. Отвечает за нормативно-технический и проектный критерии. Для любого класса или марки это значение уникально. Каждой разновидности бетона соответствует свой срок, стандарт:

  • лёгкий бетон – ГОСТ 25820;
  • тяжёлый и мелкозернистый — ГОСТ 26633;
  • химически стойкий – ГОСТ 25246;
  • плотный силикатный бетон – ГОСТ 25214;
  • ячеистый – ГОСТ 25485;
  • жаростойкий – ГОСТ 20910.

Требуемая прочность

Является самой минимальной удовлетворяющей единицей по строительным целям. Она устанавливается в лабораториях, стройках при учёте однородного состава субстанции.

Фактическая прочность

Зависит от всей партии бетона. Определяется при помощи итогов производственных испытаний. Контрольные образцы подвергаются воздействию разрушающих факторов. Таким образом решается вопрос пользования данным образцом на практике. В пользование идёт только бетон, удовлетворяющий ГОСТу 18105-2010.

Отпускная прочность

Это критерий, при удовлетворении которого завод имеет право на сбыт товара, продукции. Иначе говоря, если бетон удовлетворяет соответствующему ГОСТу, то завод имеет полное право выпускать товар на продажу. Если же продукт является нововведением, то стандарты устанавливают проектная организация, потребитель и предприятие-изготовитель. Нормируемая отпускаемая прочность определяется на основе потраченных ресурсов: технологии изготовления, условий грузоперевозки, хранения, монтажа и т. п. Одним из способов сравнения одного образца с другим является коэффициент сжатия (выражается в процентах, по сравнению с другими видами). Эти показатели должны быть не менее:

  • 50% – присуще бетону класса B 15 (марка: М200) и выше;
  • 70% – для строительного материала класса B 12,5 (марка М150) и ниже;
  • 100% – относится к классу «бетон автоклавного твердения».

Распалубочная прочность

Это коэффициент сопротивления сжатию структуры бетона. Благодаря ему происходит процесс выемки из форм (распалубка). Этот показатель также говорит о сохранении цельности на заводском этапе. Стандарты этого критерия устанавливают предприятия-изготовители на основе технологических правил производства.

Передаточная бетонная прочность

Это способность сохранять цельную внутреннюю текстуру под давлением арматуры. Задаётся данная величина самим проектом, а контролируется ТУ и ГОСТом (не должна быть меньше 70% марки проекта). Прочность, с учётом стандартных видов арматуры и нюансов производства, должна быть не меньше 14 МПа. В остальных случаях (стержневая арматура вида Ат-6, арматурные канаты) – не меньше 20 МПа.

Как давно бетон был залит: определение

Отчёт начинается с того момента, как бетонную смесь уложили. Возраст бетона узнать с точностью невозможно, однако существуют способы, которые позволят узнать приблизительный срок. Большое значение в сохранность текстуры бетона имеет его состав, а от него зависит прочность. Поэтому, учитывая данный критерий на 3 или 7 сутки, можно при помощи экстраполяции (особый метод решения вопроса, в основе которого лежат математические функции и замены одного элемента другим) вычислить будущий показатель, который и будет свидетельствовать о возрасте бетона. Для этого нужно обратиться за специальным анализом бетонной структуры к специалистам. После сравнения показателей будет понятно, какой возраст у бетона, и является ли он надёжным.

Где применяется возраст

Пригодиться возраст бетона может в случае возникновения вопросов к производителю. Цена должна напрямую зависеть от производственных затрат и качества стройматериала. Но если состояние залитого бетона с течением лет начинает переставать соответствовать показателям, указанным в ГОСТе или ТУ, это может послужить причиной судебных разбирательств для взыскания компенсаций.

Что же это такое передаточная прочность бетона — где применяют в строительстве

Пример HTML-страницы

Передаточная прочность бетона – это одна из важнейших характеристик застывшего камня, которая очень важна для проектирования и расчетов, определения качества готового монолита и способности его выдерживать возложенные нагрузки. Бетон – это вид искусственного камня, который производят на базе цемента и различных наполнителей с водой в виде жидкого раствора, застывающего в твердый монолит.

Чтобы смесь правильно затвердела и итоговые технические характеристики бетона получились достаточными для эксплуатации в определенных условиях, необходимо четко соблюдать технологию приготовления бетонной смеси и правильно выполнять все предварительные расчеты. Основным показателем несущей способности и надежности бетона является его прочность, фиксируемая в процессе выполнения различных исследований и выраженная в установленных значениях.

Все технические характеристики бетона обычно исследуют в условиях специальных лабораторий, в процессе воздействия на них различными механическими методами (удар, скол, ультразвук, опускание пресса и т.д.). Одним из главных показателей качества является плотность застывшего раствора, выраженная в соотношении веса к объему. На плотность влияют объем вовлеченного воздуха и особенности застывания бетона. Чем меньший объем воздуха, тем меньшее число пор в структуре камня и тем выше плотность, прочность.

Зависимость между плотностью и прочностью прямая. Средняя прочность – обязательный параметр, который учитывается в расчетах и напрямую влияет на качество, срок эксплуатации элемента конструкции, здания. При недостаточной прочности элемент быстро покрывается трещинами, разрушается, при избыточной – высокие расходы просто не оправдываются.

Класс прочности застывшего бетона обозначается буквой В и цифрами, измеряется в МПа. Также показателем прочности является марка задействованного в смеси цемента или бетона и цифра рядом с ней, отображающая нагрузку, которую может выдержать бетон, в килограммах на квадратный сантиметр.

Основные виды прочности бетона

Содержание статьи:

Прочность – главный показатель качества бетона, который регламентируется ГОСТом и достигает максимального значения через 28 суток после затворения и заливки. Прочность – это сопротивление камня разрушению целостности структуры из-за внешних воздействий и внутренних напряжений.

Бетон является искусственным камнем, обладает пористой структурой, поэтому наилучшие показатели демонстрирует в сопротивлении сжатию. Прочность на сжатие определяет марку (буква М и цифра, обозначающая прочность в кг/см2). Так, к примеру, смесь М500 способна демонстрировать прочность на сжатие до 500 кг/см2. Соответствие марки бетона и класса прочности (буква В и числа) представлена в таблице.

Оба индекса используются для расчетов и проектирования, определенным образом соотносятся, поэтому при проектировании желательно знать эти значения. Виды прочности бетона на сжатие:

    Кубиковый тип прочности – способность образца в форме кубика величиной 10-15 на 10-15 сантиметров, который твердел в течение 28 суток при окружающей температуре +20-23 градуса тепла и влажности 95-100%, выдерживать определенное давление, измеряемое в мПа.Призменный вид прочности – это временное сопротивление призмы из бетона сжатию. Обычно призменная прочность получается ниже кубиковой. Чем больше зависимость высоты и основания образца, тем ниже уровень прочности. Показатель измеряют в кгс/ч.

Виды прочности бетона при производстве железобетонных конструкций:Проектная – прочность застывшего бетона в определенном «возрасте»: при отсутствии каких-то особых требований предел данного значения достигается по истечении 28 дней с момента заливки смеси.Нормируемая – показатель, установленный документацией проектной либо любой другой.Требуемая – минимально допустимое значение характеристики прочности элементов и изделий в рамках единой партии.Фактическая – показатель средний, отображающий характеристики изделия также в рамках единой партии.Передаточная прочность бетона армированного – регламентируемый показатель кубиковой прочности в момент, когда он армируется. Такая прочность не должна быть меньше 70% проектной и ниже 14 МПа.Распалубочная прочность армированного бетона – минимально допустимый показатель, при достижении которого допускается вынимать изделие из формы или демонтировать опалубочную конструкцию.Отпускная – характеристика, по достижении которой бетон можно отпускать конечному потребителю.

Передаточная прочность – что это такое

Передаточная прочность бетона – это прочность бетонного камня к моменту обжатия его (спуска натяжения). Данный показатель также очень важен для предварительно-напряженных элементов, наряду с проектной прочностью. Фактический показатель передаточной прочности при выполнении требований контроля на производстве по ГОСТу 18105-72 во всех случаях должен быть не ниже 14 мПа, при канатах арматуры класса К-7, стержневой арматуре класса АТ-VI, проволочной арматуре класса Вр-П (при отсутствии высаженных головок) – минимум 20 МПа.

Пример HTML-страницы

В случае, когда проектные марки бетона взяты выше минимального показателя, передаточная прочность должна находиться на уровне минимум 50% принятой проектной марки.

Передаточная прочность – это также кубиковая прочность бетонного камня в момент обжатия, обозначаемая Rbp. В большинстве случаев она меньше проектной прочности по классу В. Ведь ожидание набора 100% прочности бетона требует времени и это расточительно в условиях производства на заводе.

Поэтому обычно назначают минимальное значение Rbp, которое дало бы достаточный уровень прочности и стойкости к трещинам при обжатии, перевозке и подъеме. Считается, что до момента приложения эксплуатационных нагрузок бетонный монолит наберет требуемую проектную прочность.

Стоит помнить о том, что чем ниже показатель передаточной прочности, тем более серьезными могут быть потери от ползучести, а также понижается сила обжатия. Но чем выше показатель Rbp, тем дольше длится термообработка и тем дороже обходится конструкция. Опытным путем было определено, что в большинстве случаев наиболее оптимальным показателем Rbp является 0.7В.

Нормы проектирования, как правило, не включают обозначение передаточной призменной прочности бетона, которая чаще всего учитывается в расчетах. В связи с этим проектировщики вынуждены вводить свои буквенные обозначения для данной технической характеристики.

Где применяют передаточную прочность бетонных конструкций и бетона

В условиях строительной площадки передаточная прочность не применяется, да и мастера учитывают показатель чрезвычайно редко. Определение больше производственное, указывает на прочность бетона во время обжатия при передаче камню напряжения арматуры.

Но без данной характеристики трудно выполнить качественное преднапряженное изделие любого типа. Значение нормируется в проекте, других технических документах на создаваемое железобетонное изделие. Стандартное значение – минимум 70% проектной прочности.

Формула определения передаточной прочности: Rbp = 0,7B, тут:

Rbp – прочность передаточная;В – прочность проектная;7 – коэффициент, который не меняется.

Если значение, полученное при испытании, удовлетворяет расчетному показателю, изделие рекомендуют снять с напряжения. При отрицательном показателе решение оставляют на усмотрение заведующего лабораторией либо технолога про продление времени предварительного напряжения элемента.

Источник

Пример HTML-страницы

Контроль прочности бетона

Навигация:
Главная → Все категории → Бетонная смесь

Контроль прочности бетона Контроль прочности бетона

При изготовлении сборных железобетонных изделий должны контролироваться класс бетона на сжатие, а для некоторых видов конструкций и на растяжение, отпускная прочность бетона и передаточная прочность (для предварительно напряженных конструкций).

Класс бетона определяется испытанием до разрушения контрольных образцов. Отпускная и передаточная прочность определяются испытанием до разрушения контрольных образцов или неразрушающими методами.

Испытания контрольных образцов производятся в соответствии с требованиями ГОСТ 10180. Размеры образцов в зависимости от наибольшей крупности заполнителя должны быть не меньше указанных ниже.

При максимальной крупности заполнителя до 20 мм допускается изготовление образцов с ребром 70 мм.

Образцы испытываются сериями. Число образцов в серии (кроме ячеистого бетона) принимается в зависимости от среднего внутрисерийно-го коэффициента вариации прочности бетона от 2 образцов до 6 образцов. Внутрисерийный коэффициент вариации рассчитывается не реже одного раза в год. Для ячеистого бетона число образцов в серии принимается равным 3. Контрольные образцы бетона до момента определения отпускной или передаточной прочности должны твердеть в тех же условиях, что и конструкция. Последующее твердение образцов для определения проектной марки бетона должно происходить в нормальных условиях. При отпуске натяжения арматуры на горячий бетон передаточная прочность контролируется при температуре бетона контрольных кубов, соответствующей прочности бетона при передаче на него усилий предварительного натяжения. В остальных случаях образцы перед испытанием должны в течение 2-4 часов находиться в помещении лаборатории. Результаты испытаний заносятся в журнал, форма которого должна соответствовать требованиям ГОСТ 10180. Неразрушающие методы контроля прочности бетона следует применять, в первую очередь, в тех случаях, когда технология изготовления кубов существенно отличается от технологии укладки, уплотнения, набора прочности бетона (например, при изготовлении мелкоштучных изделий вибропрессованием).

Неразрушающие испытания бетона проводятся ультразвуковым методом в соответствии с требованиями ГОСТ 17624; методом упругого отскока, методом пластических деформаций, методом отрыва и методом скалывания ребра конструкции, методом отрыва со скалыванием в соответствии с требованиями ГОСТ 22690. При этом могут использоваться ультразвуковые приборы УК-1011М, «Бетон-22», УК-14, УК-14П, УК-1401, УФ-50МЦ и механические приборы типа ОМШ – 1, эталонный молоток Кашкарова, Ц – 22, ГПН13 – 5, ГПНС – 4, ПИБ, а также другие приборы, удовлетворяющие требованиям перечисленных выше стандартов.

При использовании неразрушающих методов прочность бетона определяется по градуировочной зависимости, связывающей показатель нераз-рушающего метода с прочностью бетона. Градуировочная зависимость должна устанавливаться соответствующими специалистами научно-исследовательских организаций и лабораторий на основании параллельных испытаний под прессом и неразрушающими методами не менее чем 15 серий контрольных кубов. Контрольные образцы должны отбираться на посту формования из произвольно выбранных замесов. Если отобранные таким образом образцы не обеспечат изменение прочности бетона в диапазоне, дающем возможность построить градуировочную зависимость, для увеличения разброса прочности бетона образцов допускается изготавливать до 40% образцов с отклонением по цементноводному отношению до ±0,4. Однако рекомендуется? чтобы диапазон изменения прочности бетона серий образцов, используемых для построения градуировочной зависимости был таким, чтобы коэффициент вариации прочности бетона этих серий не превышал 30%. Построение градуировочных зависимостей для конкретных условий контроля железобетонных конструкций обязательно для всех методов, кроме метода отрыва со скалыванием, для которого разрешается использование единой градуировочной зависимости.

Оценку прочности бетона по результатам испытаний контрольных образцов и по результатам испытаний неразрушающими методами производят статистическим методом с учетом фактической однородности бетона, характеризуемой коэффициентом вариации.

Статистический контроль прочности бетона ведется в два этапа (периода). В течение анализируемого периода определяются характеристики однородности прочности бетона, служащие для назначения требуемой прочности на последующий контролируемый период. В течение контролируемого периода принимается, что коэффициент вариации постоянен и равен коэффициенту вариации, полученному в соответствии с данными анализируемого периода.

Поэтому средняя прочность бетона в контролируемый период должна быть равна или больше требуемой прочности, полученной по данным анализируемого периода. Заканчивающийся контролируемый период является анализируемым для следующего за ним периода. Продолжительность анализируемого периода принимается от одной недели до двух месяцев. Продолжительность контролируемого периода, в течение которого может использоваться установленное значение требуемой прочности, принимается от одной недели до одного месяца.

При внедрении неразрушающих методов контроля качества необходим также подготовительный период времени, в течение которого выполняются работы, необходимые для накопления данных, позволяющих сопоставить результаты параллельного контроля испытанием образцов и неразру-шающими методами.
Сборные железобетонные конструкции принимаются по прочности бетона партиями. В партию включаются конструкции, изготовленные из бетона одного номинального состава, приготовленного и уложенного в течении не менее одной смены и не более одной недели на одном технологическом комплексе. При контроле прочности бетона испытанием образцов в одну контролируемую партию по прочности бетона можно объединять несколько партий конструкций, изготовленных из бетона одного номинального состава.

При контроле по образцам от каждой партии бетона отбирают не менее двух проб бетона (но не менее одной пробы в смену). Из каждой пробы изготавливается по одной серии кубов для контроля отпускной прочности бетона, передаточной прочности бетона и прочности бетона в проектном возрасте. Контрольные образцы должны твердеть в одинаковых с конструкцией условиях до определения отпускной или передаточной прочности. Последующее твердение образцов, предназначенных для определения прочности бетона в проектном возрасте, производится в нормальных условиях. При контроле прочности бетона неразрушающими методами должно контролироваться не менее 10% от партии и не менее 3-х конструкций.

На каждой конструкции прочность бетона должна определяться не менее чем в двух участках. Размещение участков должно указываться в рабочих чертежах или устанавливаться изготовителем в соответствии ГОСТ 18105 и согласовываться с проектной организацией — авторами проекта конструкции или научно-исследовательской организацией.

Общее число единичных значений прочности бетона за анализируемый период при контроле по образцам и неразрушающими методами должно быть не менее 30.

Приемка партии и отправка сборных железобетонных конструкций потребителю может осуществляться только после испытаний всех образцов, относящихся к данной серии бетона или проверки конструкций, представляющих партию, неразрушающими методами.

За единичное значение прочности бетона при контроле по образцам принимают среднюю прочность бетона в одной серии образцов. При контроле неразрушающими методами прочности бетона плоских и многопустотных плит перекрытий и покрытий, дорожных плит, панелей внутренних несущих стен, стеновых блоков, напорных и безнапорных труб за единичную прочность бетона принимают среднюю прочность бетона конструкции, вычисляемую как среднее арифметическое прочности бетона контролируемых участков.

В остальных случаях за единичную прочность бетона принимают прочность бетона контролируемого участка конструкции.

Коэффициент Кп определяется перед переходом на неразрушающий контроль, а также при изменении номинального состава бетона, технологии изготовления конструкций, вида применяемых для бетонной смеси материалов, при каждом новом установлении градуировочнои зависимости, но не реже одного раза в год.

В случае, если при контроле по образцам фактическая прочность бетона окажется ниже требуемой или коэффициент вариации прочности лежит в области недопустимых значений, следует провести контроль и оценку прочности бетона этой партии конструкций неразрушающими методами. Если условия прочности бетона партии при этом не удовлетворяется, следует провести сплошной контроль всех конструкций неразрушающими методами и выделить те из них, в которых не удовлетворяются требования по прочности бетона.

Возможность и условия использования партии конструкций или отдельных конструкций, прочность бетона которых не удовлетворяет установленным требованиям, должны согласовываться с проектной организацией.

Неразрушающие методы контроля прочности бетона

К основным способам контроля прочности бетона в изделиях с использованием электронных устройств относятся следующие: импульсный ультразвуковой, вибрационный и радиометрический.

Импульсный способ основан на измерении скорости распространения в бетоне продольных ультразвуковых волн (ГОСТ 17624—72). Прочность контролируемого изделия определяют по заранее составленным графикам зависимости скорости ультразвука от прочности бетона данного состава.

Более распространены в практике приборы ПИК-Ю «Бетон», разработанные ВНИИ железобетона; используют также указатели прочности УП-3 и УП-4, созданные во НИИСК (г. Киев), приборы ДУК-20 и УКБ-1 (рис. 5.3), выпускаемые Кишиневским заводом «Электроточприбор» и другими заводами страны.

Для выявления внутренних скрытых дефектов в структуре бетона (трещин, раковин) применяют ультразвуковые дефектоскопы УЗД-1Б и УЗД-2Б, разработанные во ВНИИ железобетона, а также приборы других конструкций.

Вибрационный способ контроля прочности бетона основан на определении частоты собственных колебаний и характеристики их затухания, для чего используют измеритель амплитудного затухания ИАЗ, разработанный лабораторией ЛКВИИ им. А. Ф. Можайского, ПИК-8 СоюздорНИИ и Др.

Радиометрический способ контроля качества заключается. в измерении интенсивности проникающей радиации через исследуемое изделие по ГОСТ 17623—72. По изменению интенсивности v-лучей судят о плотности бетона, его объемной массе и других характеристиках. Способ применяют для обнаружения скрытых дефектов в железобетонных конструкциях.

Рис. 1. Общий вид импульсного ультразвукового прибора укб

Контроль прочности бетона ультразвуковым прибором осуществляет оператор следующим образом. В лаборатории завода предварительно составляют кривую функциональной зависимости прочности бетонных изделий в зависимости от скорости прохождения ультразвуковых колебаний через изделие.

Оператор подводит к изделию ультразвуковой датчик и приемник, располагая их соосно по обе стороны плоскости изделия. На экране электроннолучевой трубки индикатора оператор определяет время между поступлением в толщу бетона зондирующего сигнала ультразвуковых колебаний и сигналом, прошедшим через бетон. Так как толщина изделий известна, то скорость v определяют как частное от деления. По эталонной кривой оператор определяет прочность контролируемого изделия (панели) в окрестности установки датчика и приемника.


Похожие статьи:
Контроль натяжения арматуры

Навигация:
Главная → Все категории → Бетонная смесь

Статьи по теме:

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Определение состава бетона

Определение состава бетона Industriel par defaut pour les produits specifiques ! NO DELETE !

Состав бетона должен обеспечивать проектные свойства бетонной смеси и уже готового затвердевшего бетона при минимальном использовании цемента как самого дорогостоящего материала.



Состав бетона должен обеспечивать проектные свойства бетонной смеси и уже готового затвердевшего бетона при минимальном использовании цемента как самого дорогостоящего материала. Исходные данные состава должны содержаться в технической части проекта строительства и включать следующие требования:

  1. Марка и класс бетона по прочности
  2. Класс удобоукладываемости
  3. Требования водонепроницаемости
  4. Требования морозостойкости
  5. Требования коррозийной стойкости
  6. Данные по крупности наполнителя
  7. Длительность твердения и набора прочности
Определение состава бетона начинается с выбора материалов, после чего устанавливается их характеристики, необходимые для расчётов состава смеси: плотность заполнителя в сухом состоянии, активность цемента, величина зёрен заполнителей и показатель пустотности самого крупного заполнителя. Далее подбираются компоненты, отвечающие проектным требованиям в соответствии с выбранной маркой и классом бетона.

Определение прочности бетона на сжатие

Для определения прочности бетона на сжатие, в лаборатории изготавливают специальный образец в виде куба или цилиндра, который в дальнейшем испытывается на специальном гидравлическом прессе. Изготовление и дальнейшее хранение образцов производят согласно ГОСТ 10180. Определение прочности бетона проходит следующим образом. Образцы извлекаются из камеры хранения, осматриваются на наличие наплывов и раковин, которые устраняются посредством напильника или густого цементного теста. Далее производится обмер с точностью до 1 мм. и взвешивание на технических весах. Затем образец помещается под пяту пресса и включается электродвигатель гидравлического привода. Нагружение образца производиться равномерно, без скачков с постепенным увеличением нагрузки до критической, где происходит разрушение образца. Нагрузка, при которой произошло нарушение целостности и дальнейшее разрушение, фиксируется и заносится в протокол испытаний.

Отпускная прочность бетона. ГОСТ 130150-83.

Отпускная прочность бетона – это минимальный показатель, при котором завод-изготовитель имеет право отпустить конструкцию заказчику. Величина отпускной прочности устанавливается по согласованию между потребителем и проектной организацией, и зависит данная величина от климатических условий, назначения изделия сроков монтажа. К примеру, для предварительно напряжённых конструкций эта величина должна быть не менее 300 кг/см2 , что соответствует марке бетона М500.
Величины отпускной прочности для большенства железобетонный изделий заводского производства оговорены в ГОСТ 130150-83.

Особо тяжёлый бетон. Сферы применения.

Особо тяжёлым бетоном может считаться бетон, плотность которого выше 2500 кг/м3 . основным наполнителем для такого типа бетона являются барит, лимонит и магнетит, а также арматурный обрез или руды металлов. Максимальная прочность такого бетона может соответствовать классу В80 марки М1000. Сфера применения особо тяжёлых бетонов крайне узкая и ограничивается строительством военных и стратегических объектов, бомбоубежищ, космодромов и прочих сооружений особого назначения. В гражданском строительстве данный тип бетона применяется для устройства фундаментов небоскрёбов а также анкеров подвесных мостов.


Узнайте больше

(PDF) РАБОЧАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРОЧНОСТЬ НА СЖАТИЕ ЗАВЕРШЕННЫХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Экспериментальная работа:

Влияние повторного темперирования бетонных смесей на стройплощадке на их свойства было

исследовано в экспериментальной программе. Все смеси были приготовлены на одной из

строительных площадок в Египте. Пропорции смеси (из расчета на 1 м3 бетона)

показаны в таблице 2. Все испытания проводились при (30-34) ° C. Содержание цемента во всех бетонных смесях

было зафиксировано на уровне 350 кг / м3.В состав смесей входили обычный портландцемент

, 20-миллиметровый почти круглый гравий, крупнозернистый песок с модулем упругости

3,51 и вода. Примесь не использовалась. Перемешивание производилось в смесителе pan

, и для испытания каждой смеси был приготовлен объем партии 0,15 м3.

Для этой цели использовались три основные смеси M1, M2 и M3. Смеси

были аналогичными, за исключением содержания воды. Принятое соотношение (вода / цемент)

, соответствующее трем основным смесям, равно 0.5, 0,588 и 0,65 соответственно,

, что соответствует диапазону содержания воды, обычно используемому в местной практике. Помимо

к этим смесям, еще одна, обозначенная как Mc, соответствующая основной смеси

M2, была испытана на эффект задержки литья с прерывистым перемешиванием, но без каких-либо попыток

восстановить начальную осадку. Таким образом, эффект одного прерывистого перемешивания

может быть назначен для лучшей оценки эффекта используемого повторного темперирования материала.

Для первой основной смеси (Mc) была оценена потеря осадки в бетоне при непрерывном перемешивании

до 180 минут. Попытки восстановить утраченный спад

этой смеси не предпринималось. Определение скорости потери осадки производилось с помощью

, измеряя начальную осадку (примерно через 5 минут), возвращая бетон в смеситель

и перемешивая с прерывистыми интервалами времени в 15 минут, а затем снова измеряя осадку

после каждый интервал до достижения в общей сложности 180 минут дополнительного перемешивания

сверх первоначального перемешивания.Сообщается о начальном спаде и изменении спада

со временем. Образцы отбирали через 5, 60, 120 и 180 минут

после первоначального перемешивания. Образцы были использованы для подготовки бетонных кубов диаметром 150 мм для испытаний на прочность на сжатие

в возрасте 7 и 28 дней. Сила была определена как среднее значение

для трех сопутствующих образцов.

Для повторно темперированных бетонных смесей были использованы три различных метода повторного темперирования

: 1 — добавление дополнительной воды сверх проектной, 2 — добавление дополнительной цементной пасты,

и 3 — добавление высокодисперсного восстановителя воды (HRWR).Последовательность работ

следующая:

1. Бетонная партия (0,15 м3) была подготовлена ​​и выдержана в поддоне, чтобы уменьшить испарение влаги из нее

.

2. После начального перемешивания, примерно через 5 минут, была взята 35-литровая репрезентативная проба

. Было проведено испытание на оседание и отлито 6 кубов со стороной 150 мм.

3. Оставшаяся часть бетонной смеси хранилась в поддоне и повторно перемешивалась через 15 минут

с прерывистыми интервалами в течение примерно 2 минут.

4. Через 60 минут была взята репрезентативная проба объемом 35 литров. Величина просадки

для этого образца была зафиксирована. Затем образец бетона был повторно закален, используя одну из предписанных методик

. После восстановления начального значения осадки было отлито 6 кубов с длиной стороны

150 мм.

5. Шаг 2 был повторен, и через 120 минут был взят еще один образец и

повторно темперирован, как и раньше.

Всегда литые кубики, т.е.е. 5, 60 и 120 минут были извлечены из формы через 24 часа и

отверждены в воде при 25 ° C до испытаний в возрасте 7 и 28 дней. Среднее контролируемое значение свежей

Влияние температуры отверждения на долговечность бетона в высокогеотермической среде

Для определения долговечности бетона при фактической температуре и влажности окружающей среды туннеля в этом исследовании исследуются механические свойства, проницаемость для ионов хлора, относительный динамический модуль упругости и коэффициент потери массы образцов бетона, отвержденных при температуре, которая варьировалась от нормальной, 40, 60, 75 и 90 ° C, а влажность постоянно поддерживалась на уровне 90%.Экспериментальные результаты показывают, что отверждение при высоких температурах может способствовать развитию прочности на ранней стадии, но снижает долговременную прочность. Доказано, что 60 ° C — критическая точка. При температуре выше 60 ° C прочность бетонного материала и его сопротивление проницаемости для хлорид-ионов показали тенденцию к снижению; однако в соответствующем температурном диапазоне морозостойкость бетона улучшается с повышением температуры.

1. Введение

По мере развития западного мира методы добычи полезных ископаемых и понимание подземной инженерии постепенно улучшались.Создание глубоких туннелей в пластах во многих странах высветило ущерб, который может быть причинен сильно геотермальной средой; эти вопросы приобретают все большее значение в подземном строительстве [1–4]. Это повреждение может серьезно повлиять на конструкцию туннеля и его долговечность, а также может привести к изменению физического поведения бетона.

Ли и др. [5] исследовали влияние среды отверждения горячего источника на характеристики бетона. Это исследование показало, что при высоких температурах в бетоне легче образуются пузыри.Ян и Цуй [6] обнаружили, что температуры отверждения выше 50 ° C значительно стимулируют реакционную способность цемента за счет измельчения мелкодисперсного шлакового порошка и цемента, летучей золы, композита силиконовой золы и гелеобразного материала. Tang et al. [7] исследовали влияние температуры на адгезионную прочность горных пород, окруженных торкретбетоном, и обнаружили, что повышение температуры приводит к усадке торкретбетона и ухудшению сцепления с продуктами гидратации, что приводит к увеличению пор на границе раздела. Описанные выше исследования показывают, что температура окружающей среды влияет на прочность сцепления и структуру пор бетонных опорных конструкций во время строительства и на ранних этапах.Когда требуются заданные характеристики, влияние термического отверждения на свойства бетона необходимо учитывать в процессе проектирования бетона, поскольку тепло может влиять на микроструктурные свойства и долговечность бетона [8].

В настоящее время исследования прочности бетона больше не ограничиваются одной средой, а могут проводиться с учетом множества факторов. Jin et al. [9] путем экспериментов с использованием трех типов систем сухой и влажной циркуляции определили закон разрушения бетона под нагрузкой, карбонизацией и воздействием хлоридов.Holt et al. [10] обнаружили, что результаты, полученные в результате лабораторных однофакторных исследований ускоренного разрушения бетона, значительно отличаются от результатов, полученных при воздействии, и для физических испытаний следует учитывать комбинированное действие нескольких факторов; Эти исследования показывают, что на долговечность материала и конструкции бетона влияет совокупное действие нескольких факторов [11]. Многофакторная долговечность бетона. Исследования обычно рассматривают такие факторы разрушения, как повреждение при замерзании-оттаивании, карбонизация и коррозия, вызванная хлоридом [12].Замораживание-оттаивание (F – T) — одна из наиболее агрессивных форм воздействия на бетон, поскольку циклы F – T могут вызвать серьезное внутреннее растрескивание и поверхностное растрескивание [13]. Было отмечено, что механическое замораживание и оттаивание в сочетании с попаданием вредных солей может значительно снизить долговечность бетонных конструкций [14]. Это связано с тем, что коэффициент диффузии ионов хлора (CCID) для всего бетона увеличивается после воздействия циклов замораживания-оттаивания [15]; таким образом, диффузия хлорид-иона в бетон ускоряется [16].Вследствие этого бетон теряет сопротивление механической нагрузке (т.е. происходит уменьшение динамического модуля упругости и прочности на сжатие).

Для исследования стойкости к эрозии хлорид-ионами Zhang et al. [17] проанализировали влияние добавок на диффузию хлорид-ионов в паровом и стандартном бетоне. Это исследование показало, что по сравнению со стандартным бетоном влияние парового отверждения на хлоридостойкость бетона является невыгодным. Коэффициент диффузии хлорид-ионов в бетоне увеличивается после отверждения паром, но после добавления минеральной добавки свойства хлорид-иона стандартного и парового бетона явно улучшаются.Wang et al. [18] изучили разницу между долговечностью торкретбетона и обычного бетона и показали, что добавление стальной фибры улучшает долговечность напыленного бетона, но в отношении хлорид-ионной эрозии улучшенные характеристики не были очевидны.

На основании приведенного выше анализа, исследования влияния циклического замораживания-оттаивания и коррозии на ускоренный торкретбетон были ограниченными и бессистемными [19]. В настоящее время исследовательские работы редко включают всестороннее изучение механических свойств, проницаемости для ионов хлора и антифриза бетона при различных температурных градиентах.

В связи с этим, а также для предотвращения коррозии бетонных конструкций из-за температуры, хлорид-ионов, условий замораживания-оттаивания или комбинации этих факторов, это исследование было выполнено при нормальной температуре, 40, 60, 75 и 90 ° C при относительной влажности 90%. Механические свойства, проницаемость для хлорид-иона, относительные динамические модули упругости и коэффициенты потери массы были определены, чтобы лучше понять долговечность бетона.

2. Экспериментальное исследование
2.1. Экспериментальная информация

ГЭС Кирехатэр расположена в среднем и нижнем течении реки Ташкур. Отводной туннель проходит через высокогеотермическую среду между Y7 + 010 и Y10 + 355 (рис. 1), что является причиной попадания водяного пара во вход в туннель во время строительства из-за высокой температуры в основном отверстии (рис. 2). Опоры туннеля из бетона выдерживались в условиях высокой температуры и высокой влажности, которые в процессе строительства были измерены при температуре до 95 ° C и влажности 90%.Кроме того, в эксплуатационный период температура реки Ташкур была изменена с нуля до 12 ° C. Это обязательно повлияет на прочность и долговечность бетона.



2.2. Экспериментальные условия и материалы

Эти экспериментальные условия в данной работе основаны на реальной температуре и влажности окружающей среды туннеля [7]; следовательно, рабочими условиями, выбранными для испытаний, были относительная влажность 90% и температура 40, 60, 75 и 90 ° C, а также нормальная температура (таблица 1).Исследование прочности бетона в этих температурных средах проводилось на основе лабораторных испытаний при выбранных условиях. Блок высокотемпературного отверждения показан на рис. 3.

% R

Условия испытаний Температура (° C) Возраст (d)

40 60 75 90 Нормальный (20) 3, 7, 28


Сырье, используемое в таблице 2, как показано в таблице 2 бетон состоял из цемента Taihang (класс прочности: P.042,5), чистый речной песок (модуль крупности 2,70) и измельченный заполнитель хорошего качества (диапазон размеров частиц 5–15 мм). Добавки включали ускоритель HZC-1, восстановитель UNF-2A и волокно RS2000 (Roycele). Состав смеси представлен в Таблице 3.


Материал Цемент Гравий Песок Угольная зола Водовосстановитель Ускоритель
Тип P.042,5 Непрерывная сортировка 5–15 мм Машинный песок, средний песок с модулем тонкости 2,70 II с тонкостью помола 18,5 UNF-2A нафталин типа HZC-1 Тип Roycele RS2000
Roycele RS2000
9013 9013

Величина использования материала (кг / м 3 )
Зольность / цементное соотношение Цемент Цемент ) Песок Гравий Редуктор воды
(0.7%)
Ускоритель
(4%)
Волокно

0,42 196 373 93 895 1

2.3. Экспериментальная установка и методология
2.3.1. Испытание на одноосное сжатие

Испытания на одноосное сжатие были проведены на кубических образцах бетона со стороной 100 мм в течение 3, 7 и 28 дней в соответствии с методологией испытаний механических свойств обычного бетона (GB50081-2002, Китай).Для этих испытаний использовалась управляемая компьютером, электрогидравлическая сервоприводная трехосная испытательная машина для горных пород TAW-2000. Когда окончательная прочность бетона на сжатие была получена, ее умножили на коэффициент преобразования 0,95.

2.3.2. Тест на стойкость к проникновению хлорид-иона

В этом эксперименте был проведен тест на стойкость к проникновению хлорид-иона (RCM) на основе «Стандартного метода испытаний для долговременных характеристик и долговечности обычного бетона» (STPDC) китайского стандарта (GB -Т50082-2009).Размер формы, которую использовали в этом испытании, составлял 100 мм × 50 мм. Образец был прикреплен к одному концу рукава из силиконовой резины обручем, а сторона цилиндра была герметизирована (рис. 4 (а)). Анодная пластина была помещена в резиновую втулку, а катодная пластина была помещена на дно резиновой втулки (красный порт — анод, черный — катод), к которому катодный раствор (10% -ный раствор NaCl) и анодный раствор (0,3 моль / л раствор NaOH). Следует отметить, что эти растворы должны быть приготовлены за 24 часа до эксперимента и запечатаны при постоянной температуре (20 ~ 25 ° C).Затем был определен коэффициент переноса хлорид-иона бетона с помощью измерителя хлорид-иона (рис. 4 (б)).


(a) Испытательное устройство
(b) Измерение коэффициента переноса хлорид-ионов
(a) Испытательное устройство
(b) Измерение коэффициента переноса хлорид-ионов

Нестационарный коэффициент переноса хлорида бетон рассчитывается следующим образом: где — RCM на основе STPDC, в м 2 / с; — абсолютное значение используемого напряжения в В; — среднее значение начальной и конечной температур анода, ° C; — толщина образца, м; — средняя глубина проникновения хлорид-иона в бетон, мм; и — продолжительность испытания, ч.

2.3.3. Тест замораживания-оттаивания бетона

Для теста замораживания-оттаивания бетона в этой работе использовался метод быстрого замораживания-оттаивания, который проводился на образцах, отвержденных в течение 28 дней. Размер образца 100 мм × 100 мм × 400 мм. Группа сравнения была создана в соответствии со стандартом GB-T50082-2009 «Стандартный метод испытаний на долговечность и долговечность обычного бетона». Анализы замораживания-оттаивания проводили каждые 25 циклов. Максимальное количество циклов замораживания-оттаивания составляло 100. Массу и относительный модуль упругости каждого образца бетона измеряли после 25, 50, 75 и 100 циклов замораживания-оттаивания.Согласно спецификациям метода испытаний, когда относительный динамический модуль упругости образца упал до 60%, испытание было остановлено.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Прочность на одноосное сжатие

Значения прочности на сжатие бетона через 3, 7 и 28 дней показаны в таблице 4.


Температура RH% 3 d 7 d 28 d

Нормальный 90 23.81 29,64 32,25
40 ° C 28,71 33,06 34,73
60 ° C 34,06 35,68 34,06 35,68 27,48 28,99
90 ° C 25,11 25,19 26,91

3.1.1. Влияние температуры

Результаты испытаний на прочность при сжатии можно разделить на три набора рабочих условий, а именно, 3-дневное, 7-дневное и 28-дневное время отверждения.Когда температура отверждения образца находится в диапазоне около 60 ° C, прочность бетона на сжатие постепенно увеличивается с повышением температуры. В частности, когда температура достигла 60 градусов, кубики для испытаний из бетона достигли максимальной прочности 34,06 МПа, 35,68 МПа и 37,26 МПа для образцов, отвержденных в течение 3, 7 и 28 дней, соответственно. По сравнению с данными для бетона, отвержденного при нормальной температуре, прочность, измеренная при 60 ° C, показала увеличение на 43,05%, 20,38% и 15%.53% соответственно. Однако, когда температура превысила 60 ° C, значения прочности начали снижаться, указывая на то, что прочность бетона улучшается только в определенном диапазоне температур и до порогового значения. Кроме того, прочность на сжатие образцов бетона, выдержанных при 60 ° C, линейно увеличивается со временем до 28 дней. С повышением температуры прочность бетона на сжатие уменьшается, но общая прочность все еще выше через 28 дней, чем при выдержке в 3 или 7 дней.Эти результаты показывают, что температура действительно оказывает значительное влияние на прочность бетона на сжатие, но это не единственный фактор, который следует учитывать.

3.1.2. Влияние времени отверждения

При температурах от 40 до 90 ° C UCS после 28 дней отверждения увеличивается на 7,2–35,45% по сравнению с эквивалентным 3-дневным образцом и на 4,42–8,80% по сравнению с эквивалентным 7-дневная выборка. Это указывает на то, что с увеличением времени отверждения UCS постепенно увеличивается в условиях высокой влажности.Однако скорость увеличения снижается, когда время отверждения превышает 7 дней. Это связано с тем, что в среде с высокой влажностью более высокие температуры способствуют увеличению скорости реакции гидратации цемента, способствуя этой реакции и приводя к быстрому увеличению прочности по сравнению с начальным временем отверждения. С возрастом влияние температуры становится все более очевидным. Свободная вода в капилляре внутри бетона постепенно испаряется и больше не может участвовать в реакциях гидратации на более поздних стадиях.Как следствие, увеличивается пористость и снижается скорость повышения прочности.

3.2. Устойчивость к проникновению хлорид-ионов

Влияние температуры на проницаемость для хлорид-ионов показано на рисунке 5. Из рисунка 5 видно, что тенденция, при которой она сначала снижается, но затем увеличивается с повышением температуры. По мере увеличения температуры, но все еще ниже 60 ° C, коэффициент миграции хлорид-ионов в бетоне постепенно уменьшается. Однако, когда температура отверждения превышает 60 ° C, коэффициент переноса хлорид-ионов имеет тенденцию к увеличению.В частности, когда температура достигает 75 ° C, становится очевидным внезапное увеличение этой тенденции. По сравнению с температурой окружающей среды коэффициент миграции хлорид-ионов увеличился на 70,28%. При температуре выше 75 ° C эта тенденция продолжается до тех пор, пока не наблюдается резкое увеличение коэффициента миграции хлорид-ионов при 90 ° C. Раствор AgNO 3 был распылен на поверхность образцов бетона, отвержденных при 75 ° C и 90 ° C. Поверхность этих образцов обугливается (рис. 6).Это указывает на то, что бетон был разрушен проникновением хлоридов за указанный период времени.



(a) 75 ° C
(b) 90 ° C
(a) 75 ° C
(b) 90 ° C

На основании приведенного выше анализа по сравнению с остальными Температуры, мы обнаружили, что бетон, отвержденный при 60 ° C, имеет лучшую стойкость к проникновению хлорид-ионов, потому что эта температурная среда ускоряет скорость гидратации бетона, и образование гидратированного геля не может распространиться на поверхность бетона.Этот коллоид блокирует проникновение воды и делает реакцию внутренней гидратации неполной. В то же время из-за высокой температуры скорость испарения влаги в бетоне увеличивается, что приводит к увеличению пористости трещин в конструкции, что приводит к снижению плотности бетона.

3.3. Свойство морозостойкости
3.3.1. Относительный динамический модуль упругости

На рисунке 7 показан относительный динамический модуль упругости образцов бетона при различных температурах.Следует отметить, что образцы бетона при температуре 75 ° C и 90 ° C повреждаются после замораживания и оттаивания 75 циклов через 28 дней (Рисунок 8). Последующие испытания не могут быть продолжены, а данные об относительном модуле упругости и потерях массы могут быть записаны только 50 раз для цикла замораживания-оттаивания.



(a) Образец после 75 циклов замораживания-оттаивания при 75 ° C
(b) Образец после 75 циклов замораживания-оттаивания при 90 ° C
(a) Образец после 75 циклов замораживания-оттаивания при температуре 75 ° C
(b) Образец после 75 циклов замораживания-оттаивания при 90 ° C

Из рисунка 7 видно, что относительный модуль упругости быстро уменьшается при 75 ° C и 90 ° C после 75 циклов замораживания-оттаивания .После 25 циклов замораживания-оттаивания относительный модуль упругости бетона в условиях отверждения 75 ° C снизился до 69,78%, а относительный модуль упругости бетона в условиях отверждения 90 ° C снизился до 70,56%. После 50 циклов замораживания-оттаивания относительный модуль упругости обоих образцов снизился до 65,48% и 61,04% соответственно. Внутренняя пористая структура бетона определяет морозостойкость бетона, так как она тесно связана с морозостойкостью [20]. Начальная скорость реакции гидратации бетона при условиях отверждения 75 ° C и 90 ° C очень высока.Гидратированный гель образовывался в основном на поверхности образца бетона и не успевал равномерно растекаться. Кроме того, присутствие коллоидных веществ блокировало попадание внешней воды в бетон и препятствовало дальнейшему протеканию реакции гидратации. Кроме того, в условиях высокой температуры окружающей среды скорость потери воды бетоном выше, что приводит к большей пористости в бетонной конструкции и значительно влияет на морозостойкость бетонной конструкции. В цикле замораживания-оттаивания замораживание и оттаивание повреждают внутреннюю структуру пор, и сломанные поры соединяются между собой, образуя более крупные поры.Вследствие этого явления дефекты внутренней структуры бетона продолжают увеличиваться. Во время процесса замерзания способность противостоять повышающемуся давлению холода будет постепенно снижаться, что в конечном итоге приведет к разрушению бетонных конструкций. В условиях выдержки 75 ° C и 90 ° C сопротивление бетона самому холодному давлению слабее, поэтому он лидирует по разрушениям. Как правило, в процессе замерзания и оттаивания относительный динамический модуль упругости бетона сначала достигает показателя разрушения.

По сравнению с относительными динамическими модулями упругости бетона при 75 ° C и 90 ° C, относительные динамические модули упругости бетона при нормальной температуре, 40 ° C и 60 ° C составили 84,85%, 86,80% и 95,37%, соответственно, после 25 циклов замораживания-оттаивания. Относительные модули упругости конкретных образцов были 79,40%, 78,02% и 86,10% после 50 циклов замораживания-оттаивания. Результаты лучше, чем при 75 ° C и 90 ° C. После 100 циклов замораживания-оттаивания относительный модуль упругости отвержденного образца при нормальной температуре снижается до 57.77%. Относительный модуль упругости бетонных образцов при 40 ° C и 60 ° C составил 63,08% и 68,11% после 100 циклов замораживания-оттаивания. Соответственно, в определенном температурном диапазоне существует положительная корреляция между температурой и способностью бетона противостоять замерзанию и оттаиванию. Чем выше температура, тем выше характеристики бетона по сопротивлению замерзанию и оттаиванию. За пределами определенного температурного диапазона с повышением температуры антифриз бетона будет снижаться.Правильная температура отверждения является благоприятной для реакции гидратации бетона, поскольку реакция может протекать полностью. Гель, полученный в результате реакции гидратации, может заполнить всю внутреннюю пору и уменьшить количество крупных пор, что является преимуществом для улучшения антизамерзания бетона.

3.3.2. Потеря массы

Потеря качества образцов бетона при различных температурах изменяется с циклами замораживания-оттаивания, как показано на Рисунке 9. Потеря качества стандартного образца отверждения после 100 циклов замораживания-оттаивания достигает 4.43%. Это связано с тем, что при отливке этой группы образцов, устойчивых к замораживанию-оттаиванию, для испытания стальной модели, на поверхности образца в момент освобождения формы вызываются локальные повреждения. Таким образом, во время циклов замораживания-оттаивания части, падающие с поверхности образца, являются относительно серьезными, из-за чего скорость потери качества быстро увеличивается. Для повышения точности результатов измерений в следующих нескольких температурных условиях все образцы заливают в съемную стальную форму.


Как показано на рисунке 9, во время более позднего периода цикла замораживания-оттаивания потеря массы образца при 75 ° C и 90 ° C больше, только образцы при 75 ° C имеют небольшое увеличение массы во время начального периода. период цикла замораживания-оттаивания. После 75 циклов замораживания-оттаивания оба образца полностью разрушаются, и дальнейшие испытания невозможны (рис. 8). Следовательно, потеря массы измеряется после 50 циклов замораживания-оттаивания. Температура выдерживания этих образцов бетона в этих двух условиях превысила оптимальную температуру отверждения бетона при соответствующем соотношении компонентов смеси — гидратационный гель, полученный во время реакции гидратации, не может заполнить пустоты внутри пор бетона, что приводит к снижению прочности бетона. .В процессе повреждения от замораживания-оттаивания мелких пор становится все меньше и меньше, а крупных пор увеличивается. Из-за расширения бетона, вызванного высокотемпературным отверждением, поверхность образца трескается и отслаивается, и образец более склонен к разрушению во время цикла замораживания-оттаивания. Эти факторы привели к разрушению образцов бетона при 75 ° C и 90 ° C после 75 циклов замораживания-оттаивания, что является долгосрочными требованиями к морозостойкости. Для образцов бетона при 40 ° C и 60 ° C скорость потери массы в течение всего цикла замораживания-оттаивания была ниже, чем для образцов при 75 ° C и 90 ° C.После 100 циклов замораживания-оттаивания скорость потери массы образцов бетона при 40 ° C и 60 ° C составила 0,92% и 0,05% соответственно. После 75 циклов замораживания-оттаивания качество образца при 60 ° C немного повышается. Однако после 100 циклов замораживания-оттаивания качество образца при 60 ° C ухудшается.

Приведенные выше результаты показывают, что качество образца имело тенденцию к снижению с увеличением количества циклов замораживания-оттаивания. Потеря массы образцов бетона при 40 ° C и 60 ° C наименьшая за 100 циклов замораживания-оттаивания, а их морозостойкость — наилучшая.Порядок морозостойкости бетона при пяти температурных режимах: 60 ° C> 40 ° C> нормальная температура> 75 ° C> 90 ° C. Это указывает на то, что более высокая температура отверждения увеличивает пористость бетона и снижает его связывающую силу. По сравнению с ним морозостойкость хуже. В соответствующем температурном диапазоне морозостойкость бетона улучшается с повышением температуры.

4. Заключение

В этом исследовании были исследованы характеристики бетона, в том числе его механические свойства, проницаемость для хлорид-ионов, относительный динамический модуль упругости и коэффициент потери массы, чтобы выяснить долговечность бетона при различных температурах.Из исследования можно сделать следующие выводы: (1) В условиях высокой влажности, ранняя прочность бетона, очевидно, возрастает с повышением температуры отверждения, а более поздняя прочность увеличивается незначительно. Когда температура отверждения выше, чем критическая температура, прочность бетона снижается с повышением температуры. (2) Повышение температуры отверждения может способствовать реакции гидратации, которая благоприятна для твердения и целостности бетона.Однако, когда температура слишком высока, под действием температуры и тепла гидратации вода в бетоне испаряется в виде газа, который образует поры или пустоты и влияет на протекание реакций гидратации. Это приводит к снижению хлор-ионной стойкости и морозостойкости бетона. Кроме того, значительно снизилась прочность бетона. Чрезмерно высокая температура отверждения увеличивает пористость бетона и снижает его связывающую силу.Кроме того, распределение продуктов гидратации неравномерно. Потеря массы бетона значительна при циклах замораживания-оттаивания. В соответствующем температурном диапазоне морозостойкость бетона улучшается с повышением температуры. (3) В процессе строительства бетонной опорной системы в высокотемпературном водоотводном туннеле температура стены скальной породы и влажность окружающей среды должны измеряться в время. Когда температура каменной стенки слишком высока, следует использовать распылительное охлаждение и другие методы для снижения температуры каменной стенки, что может уменьшить влияние высокой температуры на долговечность бетона.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить за поддержку, полученную в результате финансирования исследовательских проектов Департамента образования провинции Хэбэй (грант № QN2015157).

Терминология ремонта бетона (T) — Международный институт ремонта бетона, Inc.

Терминология ремонта бетона подготовлена ​​Международным институтом ремонта бетона. Термины, на которые даны перекрестные ссылки, дают определения для часто используемых слов в ремонте, реставрации и защите бетона.

Скачать PDF можно здесь. (Размер файла: 1 МБ)
Исправлено в апреле 2019 г.

A | B | C | D | E | F | G | H | I | J-L | M | N-O | P | Q-R | S | T | U-V | W | X-Y-Z

— Т —

липкое состояние материала, такого как клей, до затвердевания.


логарифмическая зависимость между потенциалом холостого хода и плотностью тока в электрохимической ячейке.


наклон прямолинейного участка поляризационной кривой, обычно возникающий при более чем 50 мВ от потенциала холостого хода, когда он представлен на полулогарифмическом графике в единицах вольт на логарифмический цикл плотности тока (обычно называемый вольт на декаду).


1) орудие, используемое для уплотнения бетона или раствора в формах, формах или ремонтных полостях; 2) устройство с ручным приводом для уплотнения покрытия пола или других несформированных ремонтных материалов путем удара упавшего устройства при подготовке к зачистке и отделке; Контактная поверхность часто состоит из экрана или сетки прутков, чтобы загнать крупные агрегаты под поверхность, чтобы не мешать отделке.


операция по укреплению свежеуложенного бетона или других ремонтных материалов путем многократных ударов или проникновений трамбовкой. (См. Также уплотнение и стержень .)


для добавления воды к вяжущей смеси по мере необходимости для первоначального доведения смеси до желаемой удобоукладываемости. (См. Также retemper .)



повышение температуры, вызванное либо поглощением тепла, либо внутренним выделением тепла, e.г., гидратация цемента в бетоне.


временных дополнительных элемента, добавленных к существующей конструкции, чтобы предотвратить локальную или глобальную нестабильность во время оценки и ремонта строительства.


— стальной элемент, такой как проволока, трос, стержень, стержень или прядь, или связка таких элементов, обычно используемые при растяжении для передачи сжимающего напряжения бетону и в качестве внешнего упрочнения для увеличения несущей способности конструкции.


предварительно напряженная арматура, прикрепляемая к бетону с помощью цементного раствора или других одобренных средств; следовательно, не может свободно перемещаться относительно бетона.


сухожилие, которое постоянно свободно перемещается относительно напряженного бетона.


путь или траектория напрягаемой арматуры.





испытание, исследование, наблюдение или оценка, используемые как средство измерения физических или химических характеристик материала или физических характеристик конструктивного элемента или конструкции.


испытание на образце раствора или бетона для определения прочности на сжатие; в США, если не указано иное, испытания минометов на сжатие производятся на глубине 2 дюйма.Кубы (50 мм) и испытания бетона на сжатие проводятся на цилиндрах диаметром 6 дюймов (152 мм) и высотой 12 дюймов (305 мм).


испытание для определения удельного напряжения, приложенного при прямом растяжении, необходимого для отделения затвердевшего ремонтного материала от существующей бетонной основы. Испытание также можно использовать для определения максимального удельного напряжения, которое существующая бетонная основа способна выдержать при осевой растягивающей нагрузке, и прочности приповерхностного растяжения подготовленной поверхности.


— подробная процедура, используемая для оценки характеристик свойств и / или рабочих характеристик материала.




сокращение, вызванное понижением температуры.


процедура удаления бетона термическими или порошковыми копьями, в которых используется интенсивное тепло, генерируемое реакцией между кислородом и порошкообразными металлами, для плавления щели в бетоне. (См. Также термопик .)


Расширение, вызванное повышением температуры.


оборудование для резки бетона с интенсивным нагревом, выделяемым при реакции кислорода с порошкообразными металлами. (См. Также термическая резка .)


— подвергание материала или тела быстрому изменению температуры, которое, как можно ожидать, может иметь потенциально вредный эффект.


два проводника из разных металлов, соединенные вместе на обоих концах, образуя петлю, в которой будет течь электрический ток, когда существует разница температур между двумя переходами.



материал, который можно многократно размягчать при нагревании и затвердевать при охлаждении.


, способный принимать жесткую фиксированную форму при отверждении под действием тепла или других средств.


свойство материала, которое позволяет ему приобретать более низкую вязкость при механическом перемешивании и быстро затвердевать при последующем покое; материал, обладающий этим свойством, называется тиксотропным, и его можно размещать вертикально или горизонтально без провисания во время процесса отверждения.


взаимосвязь между плотностью тока в точке на поверхности и ее расстоянием от противоэлектрода; Чем больше отношение поверхностного сопротивления, показываемого электродной реакцией, к объемному сопротивлению электролита, тем лучше разбрасывающая способность процесса.


деформация, зависящая от времени


соединение, в котором выступающее ребро на краю одной стороны входит в паз на краю другой стороны.(См. Также шпоночный паз .)


— допустимое отклонение от указанного размера, количества, местоположения или центровки.


акт уплотнения и формирования контура материала в стыке.


1) слой бетона, раствора или другого материала, уложенный для образования пола или поверхности на бетонном основании; 2) конструкционная монолитная поверхность для сборных перекрытий и кровельных систем; и 3) смесь мраморной крошки и матрицы, которая при правильной обработке дает поверхность терраццо.



по ровной поверхности: более качественный, более удобный слой топпинга, размещаемый сразу после того, как основной слой потерял всю просачивающуюся и спускную воду.


свойство вещества сопротивляться разрушению при ударе или сотрясении.




Применение химического вещества или процесса с целью воздействия на желаемое изменение.


труба или труба, через которую бетон укладывается под водой, имеющая на верхнем конце бункер для заполнения и скобу для перемещения сборки.



— глубина, на которую выпускной конец тремовой трубы заделан в свежий укладываемый бетон; слой тремиевого бетона, помещенный в перемычку с целью предотвращения проникновения воды при обезвоживании перемычки.


плоский ручной стальной инструмент с широким лезвием, используемый для нанесения, распределения, придания формы, отделки или иного нанесения раствора или других материалов; также используется на заключительных этапах отделочных операций для придания относительно гладкой поверхности бетону и другим материалам.


тонкий стальной шпатель прямоугольной формы (с закругленными углами или без них), обычно шириной от 4 до 10 дюймов (от 100 до 250 мм) и длиной от 20 до 36 дюймов (от 0,5 до 0,9 м), с шириной от 4 до 16 футов. Ручка длиной от 1,2 до 5 м. Используется для сглаживания поверхностей из не протекающего бетона и торкретбетона. (320.5R-14, ACI Concrete Terminology 2013)


— ремонт, при котором материал транспортируется и вдавливается в подготовленное основание с помощью шпателя или аналогичного инструмента.



Разглаживание и уплотнение неоформленной поверхности материалов движениями кельмы.


, в котором компоненты на 100% растворены в основном растворителе.


трубка для раствора с перфорацией с кольцами небольших отверстий с интервалом около 12 дюймов (305 мм). Каждое кольцо перфорации заключено в резиновую гильзу, которая плотно прилегает к трубе и действует как односторонний клапан при использовании с внутренней трубой, содержащей два элемента пакера, которые изолируют ступень для нагнетания раствора.



Вернуться наверх.

Спросите у металлурга: закаленная сталь?

Важность отпуска для функциональной стали.

Отпуск проводится после закалки или другого быстрого охлаждения для снятия внутренних напряжений.

Металлические сплавы состоят из точного сочетания элементов, таких как ингредиенты в рецепте. То, как эти элементы соединяются под воздействием тепла, изменяет свойства сплава, так же как различные методы приготовления изменяют вкус продуктов.

Закаленная сталь изменяет механические свойства металла, делая его более прочным и стойким. Это делает его хорошим материалом для изготовления инструментов, пружин, конструкционной стали и даже мечей.

Давайте посмотрим на основы закаленной стали… и на то, как сталь с закалкой более гибкая и податливая, чем сталь без закалки.

Металлургия 101

Металлургия — это одновременно наука (применительно к производству металлов) и технология металлов. Это относится к химическому составу металлов и его физическим и механическим характеристикам.

Вот несколько общих терминов, которые можно встретить в контексте металлургии и отпуска стали:

  • Прочность : насколько хорошо сталь выдержит остаточную деформацию или разрыв
  • Вязкость : насколько хорошо сталь будет сопротивляться разрушению (часто по мере увеличения прочности, ударная вязкость тоже)
  • Твердость : насколько хорошо металл будет стальным царапинам или вмятинам
  • Ударопрочность : насколько хорошо сталь выдержит ударную нагрузку с минимальной деформацией (часто также известной как высокопрочная вязкость)
  • Износостойкость : насколько хорошо сталь будет противостоять эрозии, абляции, растрескиванию и истиранию (часто также называемой твердостью)
  • Структурная целостность : насколько хорошо сталь выдержит нагрузку без разрушения

Сталь — популярный строительный материал.Два обязательных элемента стали — это железо и углерод, а сплавы также часто содержат небольшие количества других металлов. Сталь содержит менее 2,14% углерода: сплавы с более высоким содержанием углерода обычно представляют собой форму чугуна. Сплавы часто могут содержать марганец и следовые количества силикона, фосфора, серы и кислорода. Сталь настолько прочна и долговечна, что ее можно использовать в течение десятилетий или даже больше, а затем ее можно перерабатывать снова и снова, не теряя своих свойств. Большая часть производства новой стали включает в себя переработанную сталь.

Сталелитейные заводы используют машины непрерывной разливки для производства заготовок, стержней и других строительных материалов.

Микроструктуры стали

Прежде чем мы сможем узнать, как изменять свойства стали, мы должны сначала понять ее микроструктуру. Точный нагрев и охлаждение стали изменят ее микроструктуру:

Феррит — объемно-центрированная кубическая (ОЦК) кристаллическая структура

Это чистое железо при комнатной температуре. Он также может описывать сталь с очень низким содержанием углерода.

Представьте себе куб с одной молекулой в каждом углу и одной в центре куба. Молекулы упакованы слабо и содержат меньше молекул в каждом кубе. При комнатной температуре в конструкцию можно добавить только 0,006% углерода.

Аустенит — гранецентрированная кубическая (ГЦК) кристаллическая структура

Эта форма возникает, когда сплавы на основе железа нагреваются между 1500F и 1800F.

Представьте себе куб с молекулой в каждом углу и молекулой в центре каждой стороны куба.Эти молекулы более плотно упакованы, чем феррит, и могут содержать до 2% углерода.

Цементит

Когда углеродистая сталь нагревается до аустенита, а затем охлаждается без какого-либо сплава, она снова превращается в ферритную форму. Цементит образуется, когда содержание углерода превышает 0,006%, а атомы углерода соединяются с железом с образованием карбида железа (Fe3C). Вы никогда не получите кусок металла из чистого цементита, потому что часть материала останется в форме феррита.

Перлит

Чередующиеся слои феррита и цементита образуют новую структуру, называемую перлитом.Это происходит, когда сталь охлаждается медленно, образуя эвтектическую смесь (смесь, в которой два расплавленных материала кристаллизуются одновременно). Он образует феррит и цементит одновременно, чередуя их.

Мартенсит — объемноцентрированная тетрагональная (BCT) кристаллическая структура

Эта микроструктура стали образуется при очень быстром охлаждении стали, в результате чего атомы углерода захватываются решеткой железа. В результате получается очень твердая игольчатая структура из железа и стали.

Эти микроструктуры важны для понимания механических свойств стали. Содержание углерода, концентрация сплава и методы чистовой обработки влияют на микроструктуру стали. Узнав это, вы сможете узнать, как управлять его свойствами с помощью точной термической обработки, такой как закалка стали.

Воздушное охлаждение может создать напряжение в стержнях и потребовать отпуска.

Обзор термообработок

Термическая обработка металлов изменяет его физические свойства.Он может повысить его прочность, пластичность, ударную вязкость, твердость и устойчивость к коррозии.

Существует 3 распространенных вида термообработки:

  • Отжиг : металл нагревается, чтобы сделать его мягким, затем медленно охлаждается. Медленное замерзание микроструктуры приводит к образованию крупных круглых зерен металла. Это избавляет металл от внутренних напряжений и делает его более вероятным только вмятином или изгибом при ударе.
  • Закалка : В этом процессе металл быстро охлаждается (часто в водяной или масляной бане).Это быстро замораживает молекулы. В результате резкого понижения температуры на поверхности образуется множество мелких зазубренных зерен. Зубчатые края зерен переплетаются, что снижает вероятность изгиба металла при ударе: поверхность тверже.
  • Закалка : Чтобы уменьшить любую избыточную твердость, создаваемую в процессе производства или закалки, металл можно отпустить, нагревая металл до определенной температуры в течение определенного времени в зависимости от свойств, которые вы пытаетесь изменить.

Почему сталь закаляется?

Сталь

закаляется для придания ей свойств материала, подходящих для ее применения.Это может быть:

  • Снижение твердости при увеличении ударной вязкости (жесткий материал сопротивляется скалыванию при ударе, тогда как твердый материал сопротивляется вдавливанию и будет разрушаться перед изгибом)
  • Повышенная пластичность (позволяющая изменять форму без разрушения)
  • Повышенная износостойкость
  • Повышенная обрабатываемость при дальнейшей обработке стали

Закаленная сталь обработанная

Перед тем, как отпускать сталь, вы часто сначала закалите ее, чтобы закалить.Затем температура отпуска определяет, какую твердость вы снимаете с металла. Чем выше температура, тем больше удаляется твердость. Например, твердые инструменты закаляются при более низких температурах, а гибкие пружины закаляются при более высоких температурах.

Сталь часто нагревают в газовой, электрической печи сопротивления или индукционной печи с вакуумом или инертным газом для предотвращения окисления. После того, как сталь нагреется до заданной температуры, вы поддерживаете эту температуру в течение заданного времени в зависимости от типа стали и механических свойств, которых вы хотите достичь.

Автор Zaereth — собственная работа, CC0. Стандарты закалки, используемые в кузнечном деле.

Вам не нужен термометр или температурный пистолет, чтобы знать, когда он нагреется до нужной температуры. Закаленная сталь меняет цвет на прозрачный в зависимости от температуры отпуска. Этот цвет формируется оксидным слоем, который образуется на поверхности. Более высокие температуры создают более толстые слои оксида железа, как и более длительные периоды времени, проведенные в этой температурной зоне. Этот слой помогает предотвратить коррозию стали.

На изображении выше показаны различные цвета закаленной стали на металле:

  • Начиная слева — Нормализованная сталь . Это сталь, нагретая выше своей верхней критической температуры и охлажденная на воздухе.
  • 2-я слева — Закаленная сталь . Это сталь, которая быстро остыла.
  • Следующие восемь цветов показывают цвета закаленной стали в зависимости от ее температуры — от 130F (176C) до 730F (388C)
По Заерету — Собственная работа, CC0.Закалка красок в стали.
Примеры закаленной стали (по температуре / цвету):
Бледно-желтый 176C / 349F Граверы, бритвы, скребки
Светло-желтый 205C / 401F Перфораторы, развертки, пилы по металлу
Темно-соломенный 226C / 439F Резцы, лезвия строгального станка
Коричневый 260C / 500F Ленты, матрицы, биты, молотки, холодные долота
Фиолетовый 282C / 540F Инструменты хирургические, пробойники, инструменты для резьбы по камню
Темно-синий 310C / 590F Отвертки, ключи гаечные
Голубой 337C / 639F Пружины, шурупы по дереву
Серый Синий 371C / 700F Конструкционная сталь

В чем разница между отпуском стали и закалкой?

Закаленная сталь и закаленная сталь придают одному и тому же сплаву разные свойства.

Закаленная сталь делает ее более жесткой и снижает вероятность появления царапин или вмятин. Однако эта более твердая поверхность более хрупкая. Он не будет вдавливаться, если по нему ударится, но если сила удара будет слишком сильной, он сломается или отколется. При отпуске некоторая твердость теряется, что приводит к увеличению прочности. Прочность — это способность противостоять трещинам или сколам, но дело в том, что они более склонны к появлению царапин или вмятин.

Часто сначала нужно закалить сталь, а затем отпустить, чтобы достичь определенного отношения твердости к вязкости.

Мечи могут иметь дифференциальную закалку, чтобы обеспечить твердую кромку с упругим сердечником.

Термическая обработка мечей и ножей

Закалка — важная часть кузнечного дела. Некоторые из лучших мечей создаются с помощью процесса, называемого дифференциальной закалкой. Обладая дифференцированным характером, кузнец может создать клинок с очень твердой кромкой и более мягким и упругим сердечником в центре лезвия. Это увеличивает прочность лезвия и предотвращает поломку.

В Японии катаны часто по-разному закаливали или отпускали с использованием глины, чтобы помочь контролировать скорость изменения во время закалки и отпуска.Глина разной толщины может помочь контролировать скорость изменения.

В других процессах дифференциальной закалки нагревают только часть лезвия (часто позвоночник). Создатели мечей наблюдали за изменением цвета лезвия, когда оно излучалось к острой кромке. Как только он почти достигнет светло-соломенного цвета по краям, они снимают тепло.

Термообработка и закалка стали в «современных» применениях

Закаленная сталь предназначена не только для ножей и мечей.У него есть реальные приложения в современном производстве. Инструменты часто подвергаются закалке, чтобы сделать их очень твердыми: закалка является частью процесса обработки инструментальной стали для создания твердой рабочей кромки, стойкой к истиранию и вдавливанию. Для прецизионных инструментов часто требуется, чтобы эта жесткая кромка оставалась в пределах рабочего допуска. Однако после этого может потребоваться отпуск для целостности всего инструмента, чтобы сделать его менее хрупким. Пружины, конструкционная сталь и другие металлические детали, для которых требуются определенные свойства материала, также могут подвергаться термообработке, в результате чего создается постоянный или дифференцированный режим в зависимости от потребностей в материалах для данной области применения.

Металл, как кристалл с податливой микроструктурой, предлагает ученым-материаловедам множество способов подойти к решению проблемы с разумным сочетанием выбора сплава и термообработки.

Закалочная сталь | Общая кинематика

Закаленная сталь веками использовалась во многих отраслях промышленности. Будь то бритвы, дрели, молотки или даже конструкционная сталь, процесс закалки имеет множество различных применений.

Что такое закаленная сталь?

Процесс отпуска стали прост для понимания, хотя для его выполнения требуется большая точность.Этот процесс начинается с нагрева стали до заданной температуры, обычно около критической температуры, а затем быстрого охлаждения стали. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнут желаемый результат. Чем выше температура нагрева стали, тем выше эластичность готового изделия, а твердость металла снижается. Процесс точен и требует точных измерений времени, температуры и времени охлаждения.

Как охлаждается сталь?

В процессе отпуска, после завершения первого этапа, важно выбрать правильный метод охлаждения стали.Некоторые из вариантов снижения температуры включают закалку и нормализацию.

Что такое тушение?

Закалка стали — это процесс погружения нагретой стали в масло, воду или нагнетаемый воздух. Температура и скорость закалки изменят результаты готового продукта. Процесс темперирования может длиться от нескольких минут до нескольких часов. Вещество, используемое для закалки стали, также повлияет на конечный результат. Вода охлаждает сталь быстрее, чем масло.Однако возможен риск получения более хрупкой стали. Также важно знать состав стали, используемой в процессе отпуска, поскольку чем ниже содержание углерода, тем быстрее требуется ее закалка. Дополнительным вариантом охлаждения стали является нормализация.

Другая форма закалки стали заключается в ее поэтапной закалке и выдержке стали при этой температуре в течение расчетного времени перед продолжением процесса охлаждения. Этот процесс называется промежуточным охлаждением и имеет много преимуществ.

Последний тип закалки включает закалку в течение очень короткого промежутка времени, а затем позволяет стали остыть на открытом воздухе, аналогично нормализации. Этот процесс полезен, поскольку он сначала охлаждает сталь снаружи, а затем позволяет медленнее остывать внутри, что приводит к более прочной стали.

Что такое нормализация?

Нормализованная сталь образуется, когда сталь нагревают до желаемой температуры и дают ей остыть на воздухе. Этот процесс похож на отжиг, основное отличие которого заключается в том, что отжиг стали включает в себя контроль комнатной температуры во время процесса охлаждения.Этот процесс будет выбран в зависимости от области применения стали, но он часто используется в автомобильной промышленности.

Каковы преимущества закалки?

Преимущества закаленной стали включают ковкость, повышенную прочность, твердость и управляемость. Из-за высокой температуры стали она становится настолько пластичной, что ей можно придать форму, закалить или превратить в что угодно, от мечей до строительных балок для небоскребов.

Сталь в обрабатывающей промышленности

Одно из наиболее распространенных применений стали — в строительстве и обрабатывающей промышленности.Будь то закаленная сталь или прокат, сталь — очень ценный материал. Эта сталь может использоваться для создания конвейерных машин, питателей, просеивателей или во многих других областях. General Kinematics предлагает индивидуальное оборудование, созданное с использованием VIBRA-WEAR ™, предназначенное для работы в самых тяжелых условиях истирания и ударов. VIBRA-WEAR ™ сочетает в себе баланс легирующих элементов с контролируемой термообработкой и чрезвычайно низким содержанием серы для превосходного отношения твердости к вязкости.

Долговечность

Сталь

известна своей прочностью и долговечностью и может быть полезна в вашем приложении в течение очень долгого времени.Срок службы VIBRA-WEAR ™ компании General Kinematics как минимум в 2 раза выше, чем у популярных марок закаленной стали. Ищете ли вы новое оборудование для повышения эффективности разливки стали или хотите изучить новые возможности, сталь — лучший вариант для вас! Сотрудники General Kinematics будут рады помочь вам подобрать необходимое оборудование для ваших нужд!

Уретановый цемент Temper-Crete ™ — Специальные системы покрытий Westcoat

  • Что мы действительно ценим, так это «постоянство в банке».Когда вы открываете комплект материалов в полевых условиях, меньше всего вам нужно беспокоиться о том, что вы найдете внутри. До того, как найти Westcoat, это вызывало серьезную озабоченность у некоторых из их конкурентов. После перехода на них десять лет назад это больше не проблема. В очень загруженной отрасли с сотнями производителей, из которых можно выбирать, Westcoat стоит на голову выше остальных!

    Джефф Бах, президент (Bach Custom Coatings)
  • Когда мы открыли для себя системы специальных покрытий Westcoat и убедились в высоком качестве и целостности готовой продукции, мы «поставили наш флаг» и не собирались никуда идти.У нас есть лояльная база генеральных подрядчиков, которые постоянно обращаются к нам, чтобы установить Westcoat на своих рабочих местах — будь то новое строительство или ремонт. Наша репутация в отрасли благодаря использованию систем Westcoat растет с каждым днем, и замечательно, что мы наконец устанавливаем покрытия, которые, как мы знаем, будут хорошо служить нашим клиентам в течение многих лет.

    Джо Макнейр, (Daddario Roofing Inc.)
  • Как президент Decking Around, я работаю с Westcoat более 20 лет, за все эти годы мы выросли вместе, и я считаю их семьей! Мы претерпели множество улучшений и изменений, но что не изменилось, так это огромная поддержка, которая необходима нам, как подрядчикам, для поддержания процветания нашего бизнеса.Westcoat получил от меня пять звезд, продолжаю в том же духе и всегда рад быть частью семьи.

    Дэйв Джефферсон, президент (Decking Around)
  • Я обнаружил линейку продуктов Westcoat около 10 лет назад, когда моей Epoxy Company был всего год. У нас были проблемы с подбором горячих шин с нашей предыдущей линейкой продуктов. Представители Westcoat всегда были готовы ответить на вопросы и направить нас.Десять лет спустя мы все еще продолжаем расти, и я предпочитаю Westcoat в качестве своей линейки продуктов. Я настоятельно рекомендую всем установить этот продукт, и мы продолжаем использовать их продукты ежедневно.

    Джон Проффитт, владелец (Tulsa Garage Gurus)
  • Мы используем материалы Westcoat 7 лет. Качество и техническая поддержка не имеют себе равных. Однако команда Westcoat делает больше, чем просто качественное решение. Они настоящие партнеры, которые так же привержены нашему успеху, как и своему собственному.

    Мэтт Моландер, владелец (M7 Solutions)
  • Surfacing Solutions Inc. использует системы специальных покрытий Westcoat более 15 лет, это одна из немногих компаний, где их продукция продемонстрировала устойчивость в нашей отрасли. Мы используем эту компанию не только из-за нашей веры в продукты, но и из-за поддержки, которую мы получаем от сотрудников Westcoat. Одна из основных ценностей SSI — «Отношения», поэтому мы ценим отношения, которые у нас сложились с Westcoat и их командой.

    Шон Халверсон, генеральный директор (Surfacing Solutions Inc.)
  • BBH применяет системы Westcoat в течение последних 14 лет и не может сказать достаточно об их долговечности, удобных для нанесения продуктах, широком спектре отделок, креативном маркетинге и одной из лучших групп сервисной поддержки, с которыми я когда-либо работал. Вы никогда не почувствуете себя одиноким, когда столкнетесь с трудностями в этой области. Проработав несколько лет с Westcoat, вы понимаете, что быть частью великой культуры помимо линейки продуктов — это привилегия.

    Дэрил Браун, вице-президент (BBH)
  • Использование семейства покрытий Westcoat позволило мне найти в одном окне все мои потребности в покрытиях, от цементных до гидроизоляционных и эпоксидных. С WestCoat я реализовал свой самый крупный проект по цементному покрытию, и их поддержка выходит далеко за рамки простого ответа на вопросы. Мой представитель отвечает на телефонные звонки в нерабочее время и в разных часовых поясах и всегда готов оказать мне поддержку.Он помогает до продажи с обучением посредством продажи и подачи заявки с посещением объекта и после продажи с последующими действиями и гарантийной документацией. Как подрядчик по нанесению покрытий / оценщик очень доволен.

    Скотт Барнс, оценщик (специализированные подрядчики в Центральной части Тихого океана)
  • Наша компания является дистрибьютором продукции Westcoat более 14 лет. Продукция Westcoat отличается высочайшим качеством и надежностью, что очень много значит для наших аппликаторов.Westcoat проводит обширные внутренние испытания своей продукции, поэтому, когда возникают вопросы по применению, у них есть ответы. Приверженность Westcoat качеству и положительный опыт применения сделали их счастливыми сотрудниками на протяжении многих лет.

    Брент Заеманн, вице-президент по продажам (специалисты по герметикам)
  • Термическая обработка болтов и крепежных деталей — Назначение термической обработки

    Высокопрочные или термообработанные крепежные детали часто требуются для выдерживания растягивающих, сдвигающих или комбинированных нагрузок на болтовые соединения в сложных условиях эксплуатации.Во многих случаях применения требуются высокопрочные крепежные детали, чтобы выдерживать высокие растягивающие и сдвиговые напряжения, создаваемые приложенными нагрузками на болтовое или скрепленное соединение.

    Крепеж высокопрочный или термообработанный

    Нефтегазовые, нефтехимические, химические и энергетические установки содержат котлы, сосуды напорных трубопроводов, клапаны и технологическое оборудование, требующие высокопрочных болтовых соединений для поддержания герметичности фланцевых соединений, фитингов и затворов. Болты с термообработкой необходимы, чтобы выдерживать растягивающие напряжения внутри болтов.Промышленные смесители высокой мощности и приводные валы насосов часто требуют более высокой прочности на сдвиг, обеспечиваемой термообработанными болтами или штифтами.

    Строительные анкерные болты, такие как J-образные, L-образные болты или клиновые анкеры, прикрепляют оборудование или конструктивные элементы к бетонным площадкам или фундаментам. Конструкционные анкерные болты изготавливаются из углеродистой или полностью термообработанной среднелегированной стали.

    Противоскользящие или фрикционные соединения зависят от зажимного усилия болтов, создаваемого давлением прессования.Для крепления компонентов конструкции в строительном проекте требуются крепежные элементы ASTM A325 или ASTM A490 в сильно нагруженных конструкциях, таких как здания с высокопрочными стальными элементами. Конструкционные болты из низкоуглеродистой стали с меньшей прочностью в соответствии с ASTM A307 могут использоваться для крепления статически нагруженных конструкций с помощью легких элементов.

    Термообработанные крепежные детали также необходимы в двигателях, транспортных средствах и гидравлических системах, где болты и крепежные детали подвергаются высоким нагрузкам. Например, высокопрочная головка, блок и другие болтовые соединения на больших дизельных морских двигателях и двигателях грузовиков имеют высокий крутящий момент или предварительное напряжение, чтобы прокладки оставались герметичными.Фланцевые гидравлические соединения высокого давления и четыре болта (SAE J518) скрепляются закаленными болтами. Четыре болтовых соединения используются в гидравлических системах самолетов, морских нефтяных вышек, судов большой грузоподъемности, железнодорожных вагонов, промышленных прессов и формовочных машин. Полностью термообработанные U-образные болты используются в тяжелых внедорожниках, карьерных самосвалах и лесных прицепах для крепления листовых рессор или других компонентов.

    Механические нагрузки и напряжения являются одним из аспектов выбора крепежа.Экологические факторы, такие как температура и агрессивные среды, являются дополнительным фактором, влияющим на проект. В высококоррозионных средах с низкими напряжениями могут потребоваться крепежи из нержавеющей стали. Для конструкций, подверженных воздействию низких температур, могут потребоваться болты ASTM A320. ASTM A193 предоставляет спецификации для болтов из легированной и нержавеющей стали для работы при высоких температурах.

    Процессы термообработки крепежа

    Около 90 процентов крепежных изделий изготавливаются на основе стали, и требуемый уровень прочности обычно достигается в стальных крепежных изделиях с помощью процессов закалки и отпуска.Соответственно, термины «высокая прочность», «термически обработанные» или «закаленные» часто являются двусмысленными в мире застежек. Однако термическая обработка включает в себя широкий спектр процессов. Некоторые виды термообработки, такие как отжиг, смягчают металл, а другие — упрочняют. Термическая обработка отжига используется для снятия остаточного напряжения, удаления холодной обработки и растворения легирующего элемента или сегрегации и получения более однородного материала.

    Высокий углерод против низкоуглеродистого упрочняемости

    Высокоуглеродистые стали могут быть закалены, а низкоуглеродистые стали не закаливаются.Сталь в низкопрочных крепежных изделиях ASTM A307 или SAE Grade 2 является низкоуглеродистой, такой как AISI 1018 или 1020. Крепежные детали из аустенитной нержавеющей стали марки 304 или 316 содержат мало углерода и поэтому не могут быть закалены при термической обработке. Некоторые марки мартенситной нержавеющей стали, такие как марки ASTM A193 B6 и B5, могут быть упрочнены посредством термической обработки закалкой и отпуском. Марки B5 и B6 используются в условиях высоких температур и высокого давления и специального назначения. Термическая обработка нержавеющих болтов используется для растворения крупных частиц карбида хрома, что может снизить коррозионную стойкость и ударную вязкость.Обработка крепежных деталей из нержавеющей стали карбидным раствором может улучшить криогенную или низкотемпературную ударную вязкость и является частью спецификации ASTM A320. Крепежные детали ASTM A325, ASTM A490 SAE grade 5 и SAE grade 8 изготовлены из высокуглеродистой простой или легированной стали, которая может быть упрочнена посредством процесса закалки и отпуска. Болты класса SAE 8 с термообработкой имеют в два раза меньшую прочность на разрыв, чем болты класса SAE 2.

    Процесс закалки и отпуска

    В процессе закалки и отпуска стальные крепежные детали сначала нагревают до температуры, при которой их структура превращается в аустенит, а затем закаливают или быстро охлаждают в воде, масле или воздухе до кристаллических структур, которые превращаются в мартенсит.Затем крепежные детали из мартенситной стали нагревают при промежуточной температуре отпуска, чтобы превратить мартенсит в феррит с очень мелкой дисперсией цементита. Стали, медленно охлаждаемые при температурах аустенизации, а также стали с низким содержанием углерода, не поддающиеся закалке, образуют более мягкую и грубую перлитную структуру из феррита и карбидов железа (цементита). Скорость охлаждения должна быть достаточно высокой, чтобы избежать образования перлита.

    Степени прокаливаемости

    Даже среди закаливаемых сталей степень прокаливаемости зависит от содержания углерода и легирующих элементов, таких как хром, молибден, марганец, кремний, ванадий и никель, которые замедляют образование феррита и смещают перлитный носик, чтобы начать формирование кривой вправо. (Рисунок 4).Закаливаемость влияет на то, насколько глубоко в материале будут происходить изменения твердости в процессе термообработки. Стальные сплавы с более высоким содержанием углерода и легирующих элементов могут подвергаться сквозной закалке, и трансформации будут происходить по всей детали даже при более низких скоростях охлаждения, что снижает остаточное напряжение и деформацию во время термообработки. В сплавах с низкой прокаливаемостью упрочнение будет происходить только частично в сплаве от поверхности.

    Процесс закалки

    В то время как упрочняющая термообработка увеличивает прочность материала крепежа, закаленные сплавы имеют пониженную пластичность, что означает, что они ломаются при меньших напряжениях или деформациях по сравнению с отожженными крепежными изделиями.Цементационная закалка — это процесс упрочнения поверхностного или «поверхностного» слоя низкоуглеродистых и легированных сталей. Сталь сначала науглероживают или карбонитрируют, чтобы увеличить содержание углерода во внешнем слое, или болты класса SAE 8, обработанные картером, имеют вдвое большую минимальную прочность на разрыв, чем болты класса 2 SAE. В процессе закалки и отпуска стальные крепежные детали сначала нагревают до температуры, при которой их структура превращается в аустенит, а затем закаливают или быстро охлаждают в воде, масле или воздухе до кристаллических структур, которые превращаются в мартенсит.Затем крепежные детали из мартенситной стали нагревают при промежуточной температуре отпуска, чтобы превратить мартенсит в феррит с очень мелкой дисперсией цементита. Стали, медленно охлаждаемые при температурах аустенизации, а также стали с низким содержанием углерода, не поддающиеся закалке, образуют более мягкую и грубую перлитную структуру из феррита и карбидов железа (цементита). Скорость охлаждения должна быть достаточно высокой, чтобы избежать образования перлита. Даже среди закаливаемых сталей степень прокаливаемости зависит от содержания углерода и легирующих элементов, таких как хром, молибден, марганец, кремний, ванадий и никель, которые замедляют образование феррита и смещают перлитный носик, чтобы начать формирование кривой вправо ( Рисунок 4).Закаливаемость влияет на то, насколько глубоко в материале будут происходить изменения твердости в процессе термообработки. Стальные сплавы с более высоким содержанием углерода и легирующих элементов могут подвергаться сквозной закалке, и трансформации будут происходить по всей детали даже при более низких скоростях охлаждения, что снижает остаточное напряжение и деформацию во время термообработки. В сплавах с низкой прокаливаемостью упрочнение будет происходить только частично в сплаве от поверхности. В то время как упрочняющая термообработка увеличивает прочность материала крепежа, закаленные сплавы обладают пониженной пластичностью, что означает, что они ломаются при меньших деформациях или деформации по сравнению с отожженными крепежными изделиями.Цементационная закалка — это процесс упрочнения поверхностного или «поверхностного» слоя низкоуглеродистых и легированных сталей. Сталь сначала науглероживают или карбонитрируют, чтобы увеличить содержание углерода во внешнем слое или корпусе

    .

    Закаленная науглероженная сталь


    Затем науглероженный стальной штифт или крепежный элемент обычно закаливают с помощью процесса закалки и отпуска. Полученный в результате крепеж имеет мягкий, прочный внутренний сердечник из низкоуглеродистой стали с внешней поверхностью из цементированной высокоуглеродистой стали.Закаленная поверхность устойчива к истиранию, износу и порезам. T; мягкий и прочный внутренний стержень предотвращает разрыв или срезание крепежа. Для штифтов и шурупов для листового металла часто используются цементированные поверхности. Болты, скобы и другое оборудование для замков часто закалены, потому что их нелегко распилить, и они обладают прочностью, чтобы противостоять разрушению от удара молотка.

    Правильное использование и техническое обслуживание крепежных деталей из закаленной стали

    Хотя крепежные детали из высокопрочной стали являются критически важным элементом и средством реализации многих сложных конструкций и высокотехнологичных механических конструкций, необходимо соблюдать осторожность при использовании крепежных элементов из закаленной стали.Высокопрочные крепежные детали с твердостью по шкале C по Роквеллу выше 35 подвержены водородной хрупкости. Водородное охрупчивание вызывает потерю или частичную потерю пластичности закаленной стали, что может привести к внезапным, катастрофическим и преждевременным выходам из строя крепежа в полевых условиях. Следует избегать воздействия водорода во время обработки или в полевых условиях. Атомарный водород может поглощаться стальными крепежными изделиями во время процессов фосфатирования, травления (кислотная очистка или удаление окалины), гальванизации и гальваники.Хотя рекомендуются альтернативные защитные покрытия, для удаления остаточного водорода после гальванических или электрохимических процессов можно использовать термообработку водородом. Стандартные технические условия ASTM F1941 для электроосажденных покрытий на механических крепежных элементах, дюймовые и метрические, требуют отжига в водороде. Обжиг в водороде следует проводить через несколько часов после нанесения покрытия, обычно при температуре от 350 ° до 450 ° F в течение от двух до 24 часов. Воздействие на окружающую среду сернистого газа (водорода), условий гальванической коррозии и даже пара под высоким давлением в полевых условиях может вызвать «внешнее водородное охрупчивание или охрупчивание окружающей среды».«Сведение к минимуму начального количества водорода в стали может помочь избежать этих проблем. Гальванической коррозии из-за приложенных токов или пар разнородных материалов (например, стали, используемой для крепления алюминия или сплавов меди / латуни) можно избежать, изолировав крепеж с помощью непроводящих шайб или гильз, или путем выбора совместимых материалов.

    Стальные крепежные детали при перегреве

    Перегрев во время обработки (ванны высокотемпературного цинкования), монтажа (прихваточная сварка, пайка) и в полевых условиях (реактор, печь и т. Д.)), может привести к отжигу или размягчению затвердевшей застежки, если температура и время выдержки слишком велики. ASTM F2329 требует испытаний на механические свойства, если процесс цинкования происходит при температурах, превышающих температуру отпуска стального сплава. Хорошо известным примером того, как температура влияет на прочность болта, является сравнение болтов из низкоуглеродистой борсодержащей стали SAE J429 класса 8.2 с болтами из среднеуглеродистой легированной стали класса 8. Обе марки обладают схожими свойствами при испытании при комнатной температуре.Более низкая температура отпуска (650 ° F) борсодержащей стали запрещает использование болтов класса 8.2 при более высоких температурах. Болты из легированной стали класса 8 имеют температуру отпуска 800 ° F, что позволяет использовать их при более высоких температурах.

    Неправильное использование крепежа

    Болты с термообработкой прочнее, но их нельзя сломать. Неправильное использование крепежа может привести к их поломке и даже выходу из строя всего узла, оборудования или конструкции. Чрезмерная затяжка закаленных болтов сверх их прочности на скручивание может привести к выходу из строя.Недостаточно затянутые крепежные детали могут привести к преждевременному выходу из строя из-за истирания, усталости от истирания или изменений нагрузки и внутренних напряжений на крепежных изделиях. Как и в случае любой системы крепления с резьбой, необходимо применять соответствующий уровень крутящего момента, чтобы в полной мере использовать уровни прочности болта. Если мягкая гайка без термической обработки используется с закаленным болтом, то гайка может выйти из строя. При болтовых соединениях следует использовать усиленные гайки класса ASTM A563 или ASTM A194 с уровнями прочности, сопоставимыми или совместимыми с выбранными высокопрочными болтами (рис. 5).Термообработанные болты не предназначены для использования в резьбовых отверстиях, поскольку стальные пластины или конструктивные элементы обычно представляют собой мягкую углеродистую сталь или незакаленную легированную сталь. При использовании резьбовых шпилек материал с резьбовым отверстием должен иметь уровни прочности, совместимые с термообработанной застежкой. Шайбы также должны соответствовать спецификациям ASTM F436 для шайб из закаленной стали.


    Заключение

    Использование термообработанных крепежей в конструкции может обеспечить структурные преимущества.Однако термообработанные болты будут иметь более высокую стоимость по сравнению с болтами из незакаленной низкоуглеродистой стали. Отказ оборудования является большой вероятностью, если термообработанные или высокопрочные болты заменяются более мягкими болтами во время капитального ремонта, модернизации или модернизации.

    В приложениях MRO следует учитывать маркировку на болтах при замене изношенных, поврежденных или заржавевших болтов. Если головка болта заржавела или повреждена до такой степени, что маркировка нечитаема, следует обратиться к руководству по эксплуатации оборудования или изготовителю оборудования для получения надлежащих характеристик крепежа.Если в ремонтном проекте болты находились в точке отказа, то было бы неплохо проконсультироваться с руководством по оборудованию, спецификациями конструкции или изготовителем комплектного оборудования для выбора правильных марок болтов. Если маркировка не видна, руководства потеряны, а производитель неизвестен или закрыт, то в крайнем случае испытание болта на твердость может указать, подвергались ли заменяемые крепежные детали термообработке.