Расчетные характеристики бетона: СНиП II-11-77 => 4. расчет бетонных и железобетонных конструкций. Характеристика предельных состояний. Материалы и их расчетные…

Содержание

Нормативные и расчетные сопротивления бетона и арматуры. Основные расчетные положения

Нормативные и расчетные сопротивления бетона и арматуры. Основные расчетные положения

Прочностные характеристики бетона в силу существенной неоднородности его структуры обладают изменчивостью. Так, прочность бетонных образцов, даже изготовленных из одной и той же смеси, может изменяться в значительных пределах в зависимости от размеров и формы изделия, характера приложения нагрузки и длительности ее действия, условий и сроков твердения, технологических факторов и т. д.

Поэтому с целью обеспечения достаточной надежности конструкций для выполнения расчетов необходимо назначить такие значения сопротивления бетона, которые в подавляющем большинстве случаев были бы ниже их возможных фактических значений в конструкциях. Изменчивость прочности бетона характеризуется статистической кривой распределения. Последняя представляет собой график, по оси абсцисс которого откладываются значения прочности бетона, полученные при испытании большого количества образцов одной серии (с округлением), а по оси ординат — частота случаев появления того или иного значения прочности.

При достаточно большом количестве образцов эта кривая близка к теоретической кривой нормального распределения — кривой Гаусса. Средняя прочность соответствует экстремуму кривой распределения. Остальные значения отклоняются в ту или другую сторону, причем чем больше это отклонение, тем реже оно наблюдается. Разброс прочности (отклонение от среднего) характеризуется среднеквадратическим отклонением.

Бетонные и железобетонные конструкции рассчитывают по несущей способности (предельное состояние первой группы) и пригодности к нормальной эксплуатации (предельное состояние второй группы). Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а также отдельных ее элементов выполняют, как правило, для всех стадий: изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации, при этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям.

Левая часть представляет собой расчетное усилие, равное практически возможному максимальному усилию в сечении элемента при невыгоднейшей комбинации расчетных нагрузок или воздействий; оно зависит от усилий, вызванных расчетными нагрузками при γf > 1, коэффициентах сочетаний и коэффициентах надежности по назначению зданий и сооружений.

Условие означает, что расчетное усилие от внешней нагрузки F не должно превышать расчетную несущую способность, воспринимаемую элементом Fu, которая является функцией расчетных сопротивлений материалов (бетона и арматуры) и коэффициентов условий работы, учитывающих неблагоприятные условия эксплуатации конструкций, а также изменчивость формы и размеров сечений. Выполнение условия, выраженное графически, гарантирует требуемую несущую способность.

В необходимых случаях требуется, чтобы трещины, образовавшиеся от полной нагрузки, были надежно закрыты (зажаты) при действии длительной нагрузки. В этих случаях производят расчет на закрытие трещин.


Нормативные и расчетные сопротивления


Нормативные и расчетные сопротивления

Материалов

Основными прочностными характеристиками металла являются временное сопротивление su и предел текучестиsy. Прочностные характеристики определяются испытанием стандартных образцов (круглого или прямоугольного сечения) на статическое растяжение с записью диаграммы зависимости между напряжением s

и относительным удлинением
e
(рис. 1.6,
а
).

а

)
б
)

Рис. 1.6. Диаграммы растяжения образцовиз сталей:

а

– малоуглеродистой;
б
– низколегированной

Временное сопротивление – предельная сопротивляемость материала разрушению, равная разрешающей нагрузке, отнесенной к первоначальной площади поперечного сечения образца.

Предел текучести – нормальное напряжение, практически постоянное, при котором происходит текучесть материала (деформирование при постоянном напряжении). Горизонтальный участок диаграммы, называемый площадкой текучести, у малоуглеродистых сталей находится в пределах относительных удлинений от e

= 0,2 до
e
= 2,5%.

Для сталей, не имеющих площадки текучести (низколегированные стали), вводится понятие условного предела текучести σ

0,2
, величина которого соответствует напряжению, при котором остаточная деформация достигает ∆e
= 0,2% (рис. 1.6,
б
).

За предельное сопротивление сталей принимают предел текучести или условный предел текучести

, так как при дальнейшем росте нагрузки развиваются чрезмерные пластические деформации и недопустимо большие перемещения конструкций. В тех случаях, когда допускается работа конструкции при развитии значительных пластических деформаций (например, трубопроводы, находящиеся в земле), за предельное сопротивление стали может быть принято
временное сопротивление
.

Механические свойства материалов изменчивы (имеют разброс своих значений при испытании стандартных образцов), поэтому государственными стандартами и техническими условиями установлены гарантированные пределы их изменения.

Основными характеристиками сопротивления материалов силовым воздействиям являются нормативные сопротивления по пределу текучести Ryn

и по временному сопротивлению
Run
.

За нормативные сопротивления стали растяжению, сжатию и изгибу Ryn

и
Run
принимают соответственно наименьшие значения предела текучести и временного сопротивления, гарантированные ГОСТами и установленные с учетом условий контроля и статистической изменчивости свойств стали, выпускаемой промышленностью.

Обеспеченность нормативных сопротивлений для большинства строительных сталей составляет, как правило, не менее 0,95, т.е. металлургический завод должен горантировать, что не менее 95% его продукции имеет нормативное сопротивление, превышающее установленную ГОСТом величину.

Возможные отклонения прочностных и других характеристик материалов в неблагоприятную сторону от их нормативных значений учитываются коэффициентами надежности по материалу γm

.

Кроме того, коэффициентом надежности по материалу учитываются факторы, которые могут привести к снижению фактических характеристик прочности и геометрических характеристик сечений по сравнению с гарантированными заводом-изготовителем:

– значение механических свойств металлов проверяется на заводах выборочными испытаниями;

– механические свойства металлов контролируют на малых образцах при кратковременном растяжении, фактически металл работает длительное время в большеразмерных конструкциях при сложном напряженном состоянии;

– в прокатных профилях могут быть минусовые допуски.

Коэффициент надежности по материалу γm

устанавливается на основании анализа кривых распределений результатов испытаний стали и ее работы в конструкции. При поставке сталей по ГОСТ 27772-88 для всех сталей (кроме С590 и С590К)
γm
= 1,025; для сталей С590 и С590К
γm
= 1,05.

При расчете конструкций с использованием расчетного сопротивления Ru

, установленного по временному сопротивлению, учитывают повышенную опасность такого состояния (приближение к напряжению разрыва), вводят дополнительный коэффициент надежности
γu
= 1,3.

Основной расчетной характеристикой стали является расчетное сопротивление, значение которого получается делением нормативного сопротивления на коэффициент надежности по материалу:

– по пределу текучести Ry

=
Ryn
/
γm
;

– по временному сопротивлению Ru

=
Run
/
γm
.

Учет условий работы

Возможные отклонения принятой расчетной модели от реальных условий работы элементов конструкций, соединений, зданий и сооружений и их оснований, а также изменение свойств материалов вследствие влияния температуры, влажности, длительности воздействия, его многократной повторяемости и других факторов, не учитываемых непосредственно в расчетах и не нашедших отражение при установлении расчетных характеристик, но способных повлиять на несущую способность или деформативность конструкций, учитываются коэффициентом условий работы γс

.

К таким факторам относятся: случайные эксцентриситеты нагрузки и отклонения от прямолинейности осей сжатых стержней, наличие концентрации напряжений, динамический характер нагрузки, развитие чрезмерных пластических деформаций в отдельных локальных зонах, соотношение постоянных и временных нагрузок и др. Коэффициент условий работы дифференцирован по видам элементов и характерам воздействий. На этот коэффициент умножают расчетное сопротивление стали.

Коэффициенты условий работы, способ их введения в расчет устанавливаются на основе экспериментальных и теоретических данных о действительной работе материалов, конструкций, оснований в условии эксплуатации и производства работ.

Значение коэффициентов γс

для наиболее распространенных стальных конструкций приведены в табл. 1.3.

Таблица 1. Модули упругости для основных строительных материалов.

(вернуться к списку таблиц)

Чугун белый, серый(1,15…1,60) • 105
» ковкий1,55 • 105
Сталь углеродистая(2,0…2,1) • 105
» легированная(2,1…2,2) • 105
Медь прокатная1,1 • 105
» холоднотянутая1,3 • 103
» литая0,84 • 105
Бронза фосфористая катанная1,15 • 105
Бронза марганцевая катанная1,1 • 105
Бронза алюминиевая литая1,05 • 105
Латунь холоднотянутая(0,91…0,99) • 105
Латунь корабельная катанная1,0 • 105
Алюминий катанный0,69 • 105
Проволока алюминиевая тянутая0,7 • 105
Дюралюминий катанный0,71 • 105
Цинк катанный0,84 • 105
Свинец0,17 • 105
Лед0,1 • 105
Стекло0,56 • 105
Гранит0,49 • 105
Известь0,42 • 105
Мрамор0,56 • 105
Песчаник0,18 • 105
Каменная кладка из гранита(0,09…0,1) • 105
» из кирпича(0,027…0,030) • 105
Бетон (см. таблицу 2)
Древесина вдоль волокон(0,1…0,12) • 105
» поперек волокон(0,005…0,01) • 105
Каучук0,00008 • 105
Текстолит(0,06…0,1) • 105
Гетинакс(0,1…0,17) • 105
Бакелит(2…3) • 103
Целлулоид(14,3…27,5) • 102

Примечание: 1. Для определения модуля упругости в кгс/см2 табличное значение умножается на 10 (более точно на 10.1937)

2. Значения модулей упругости Е для металлов, древесины, каменной кладки следует уточнять по соответствующим СНиПам.

Понятия прочности и класса

Прочность по марке использовалась до введения евростандартов, и ею обозначалась средняя устойчивость на сжатие. Новые СНиП регламентируют классы прочности при сжатии-растяжении.


Нарастание прочности

[ads-pc-1] [ads-mob-3]

Понятие «класс» означает сопротивление материала согласно СП сжатию бетонного куба по оси. Эталонные габариты куба – 15 х 15 см. Из-за неравномерности распределения параметров прочности по всему материалу использование среднеарифметических показателей прочности не рекомендовано, так как на локальном участке объективная прочность может быть меньше.

Основная характеристика длительности эксплуатации бетонного объекта – это его класс. При определении класса принимается во внимание и осевое сжатие, и осевое растяжение, значения которых определяются с запасом прочности через удельное сопротивление элементов.


Предельно допустимые напряжения

Формула определения сопротивления нагрузкам сжатия: R = Rn /g;

Где g – коэффициент прочности материала, принимаемый как 1,0. Чем однороднее бетон, тем коэффициент g ближе к единице.

Дополнительные параметры для расчетов:

  1. Электрическое удельное сопротивление раствора;
  2. Влагостойкость – ее параметры необходимы, чтобы знать максимальное давление жидкой среды, которое может выдержать бетон;
  3. Воздухопроницаемость связана с прочностью, и имеет постоянное значение в диапазоне 3-130 c/см3.
  4. Морозостойкость обозначается символом «F» и числами от 50 до 1000, означающими количество циклов заморозки-разморозки;
  5. Теплопроводность влияет на плотность материала. Чем больше воздуха в бетоне, тем меньше плотность и теплопроводность;


Визуальное выявление трещин в образцах
[ads-pc-1] [ads-mob-3]

Продольные трещины в испытываемых призменных образцах появляются под действием поперечных нагрузок. Прочность образца увеличивается при стягивании бетона хомутами, но разрушение произойдет в любом случае, и трещины появятся позже. Такое отодвигание разрушения во времени называется эффектом обоймы. Хомут, сжимающий элемент, можно заменить укладкой в раствор поперечной стержневой арматуры, металлической сетки или спирали из стали.

  1. Марка обозначается символом «M», и означает среднюю кубиковую прочность Rв, которая выражается в кг/см2. Следующие за латинской буквой числа – это прочность;
  2. Класс – символ «B», обозначающий кубиковую прочность (Мпа) с вероятностью 0,95. Неоднородность прочности материала колеблется в пределах Rmin-Rmax.

Реальная диаграмма

Растяжение стержня из низкоуглеродистой стали выглядит следующим образом:

Принимаемые схемы:

График (б) относится к большей части конструкционных материалов: подкаленные стали, сплавы цветных металлов, пластики.

Расчеты обычно ведут по σт (а) и σ0.2 (б). С незначительными пластическими деформациями конструкции или без таковых.

Основные задачи по сопротивлению материалов

Задача следует напрямую из определения. А вот каковы критерии упомянутого слова «выдерживать»? Неясно, что скрывается под «материалом» и как реальные вещи схематизировать.

Требования

Перечислены далеко не все, но для статики и базовой программы хватит:

  1. Прочность

    – способность образца воспринимать внешние силы без разрушения. Слегка мнущаяся под весом оборудования подставка никого не интересует. Основную-то функцию она выполняет.

  2. Жесткость

    – свойство воспринимать нагрузку без существенного нарушения геометрии. Гнущийся под силой резания инструмент даст дополнительную погрешность обработки. К ошибке приведет деформация станины агрегата.

  3. Устойчивость

    – способность конструкции сохранять стабильность равновесия. Поясним на примере: стержень находится под грузом, будучи прямым – выдерживает, а чуть изогнется – характер напряжения изменится, груз рухнет.

Материал и силы

Как всякая методика, сопромат принимает массу упрощений и прямо неверных допущений:

  • материал однороден, среда сплошная. Внутренние особенности в расчет не берутся;
  • свойства не зависят от направления;
  • образец восстанавливает начальные параметры при снятии нагрузки;
  • поперечные сечения не меняются при деформации;
  • в удаленных от места нагрузки местах усилие распределяется равно по сечению;
  • результат воздействия нагрузок равен сумме последствий от каждой;
  • деформации не влияют на точки приложения сил;
  • отсутствуют изначальные внутренние напряжения.

Схемы

Служат для создания возможности расчета реальных конструкций:

  • тело

    – объект с практически одинаковыми «длина х ширина х высота»;

  • брус

    (балка, стержень, вал) – характеризуется значительной длиной.

На рисунке показаны опоры с воспринимаемыми реакциями (обозначены красным цветом):

Рис. 1. Опоры с воспринимаемыми реакциями:

а) шарнирно-подвижная;

б) шарнирно-неподвижная;

в) жесткая заделка (защемление).

Силы в сопромате

Приложенные извне, уравновешиваются возникающими изнутри. Напомним, рассматривается статическая ситуация. Материал «сопротивляется».

Разделим нагруженное тело виртуальным сечением P (см. рис. 2).

Рис. 2

Заменим хаос равнодействующей R и моментом M (см. рис. 3):

Рис. 3

Распределив по осям, получим картину нагрузки сечения (см. рис. 4):

Рис. 4

Нагрузки и деформации, изучаемые в сопромате

Изучим несколько принятых терминов.

Напряжения

В теле приложенные силы распределяются по сечению. Нагружен каждый элементарный «кусочек». Разложим силы:

Элементарные усилия таковы:

  • σ – «сигма», нормальное напряжение. Перпендикулярно сечению. Характерно для сжатия / растяжения;
  • τ – «тау», касательное напряжение. Параллельно сечению. Появляется при кручении;
  • p – полное напряжение.

Просуммировав элементы, получим:

Здесь:

  • N – нормальная сила;
  • A – площадь сечения.

В принятой в России системе СИ сила измеряется в ньютонах (Н). Напряжения – в паскалях (Па). Длины в метрах (м).

Деформации

Различают деформацию упругую (с индексом «e») и пластическую (с индексом «p»). Первая исчезает по снятии растягивающей / сжимающей силы, вторая – нет.

Полная деформация будет равна:

Деформация относительная обозначается «ε» и рассчитывается так:

Под «сдвигом» понимается смещение параллельных слоев. Рассмотрим рисунок:

Здесь γ – относительный сдвиг.

Виды нагрузки

Перечислены основные.

  1. Растяжение и сжатие

    – нагрузка нормальной силой (по оси стержня).

  2. Кручение

    – действует момент. Обычно рассчитываются передающие усилия валы.

  3. Изгиб

    – воздействие направлено на искривление.

Нормативные данные для расчетов железобетонных конструкций:

(вернуться к списку таблиц)

Таблица 2. Начальные модули упругости бетона (согласно СП 52-101-2003)

(вернуться к списку таблиц)

Таблица 2.1. Начальные модули упругости бетона согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)

Примечания: 1. Над чертой указаны значения в МПа, под чертой — в кгс/см2.

2. Для легкого, ячеистого и поризованного бетонов при промежуточных значениях плотности бетона начальные модули упругости принимают по линейной интерполяции.

3. Для ячеистого бетона неавтоклавного твердения значения Еb принимают как для бетона автоклавного твердения с умножением на коэффициент 0,8.

4. Для напрягающего бетона значения Еb принимают как для тяжелого бетона с умножением на коэффициент a = 0,56 + 0,006В.

5. Приведенные в скобках марки бетона не точно соответствуют указанным классам бетона.

Таблица 3. Нормативные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)

(вернуться к списку таблиц)

Таблица 4. Расчетные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)

(вернуться к списку таблиц)

Таблица 4.1. Расчетные значения сопротивления бетона сжатию согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)

Таблица 5. Расчетные значения сопротивления бетона растяжению (согласно СП 52-101-2003)

(вернуться к списку таблиц)

Таблица 6. Нормативные сопротивления для арматуры (согласно СП 52-101-2003)

(вернуться к списку таблиц)

Таблица 6.1 Нормативные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)

Таблица 6.

2. Нормативные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)

Таблица 7. Расчетные сопротивления для арматуры(согласно СП 52-101-2003)

(вернуться к списку таблиц)

Таблица 7.1. Расчетные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)

Таблица 7.2. Расчетные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)

Расчетное сопротивление бетона сжатию — марка и класс на сжатие


Beton-House com

Сайт о бетоне: строительство, характеристики, проектирование. Соединяем опыт профессионалов и частных мастеров в одном месте

Структура тяжелого бетона испытуемого образца

Расчетное сопротивление бетона сжатию – одна из ключевых характеристик, которые необходимо учитывать при проектировании какой-либо конструкции из данного материала, и в начале любого строительства. При этом, нужно обращать на нее внимание не только профессионалам, но и обычным мастерам-подсобникам, решившимся на возведение дома своими руками.

  • Другие характеристики бетона
      От чего зависит прочностной показатель бетона
  • Какие показатели нужно предусмотреть вместе с расчетной прочностью бетона
  • Определения

    Прочность – основное качество, которое точно описывает его несущую способность. Определяется она пределом на сжатие – это наивысший предел нагрузки, при котором наступают разрушения образца. И это основной показатель, который и учитывают при его использовании.

    Расчетное сопротивление – это показатель стойкости материала нагружающим воздействиям. Используется он при проектировочных расчетах, и неотъемлемо связан с нормативными показателями сопротивления сжатию.

    До 2000−х годов ориентировались только на марки материала, которые и принимали как расчетный показатель, но по новым техническим документам, каждой марке присвоен новый критерий соответствия образца сжимающим нагрузкам.

    Он выявлен в лабораторных условиях, узаконен специалистами и отражен в СП 52−101−2003. Согласно этому техническому документу, нормативное сопротивление материала осевому сжатию – это и есть класс на сжатие, заданный с 95%-ой обеспеченностью. Условие означает, что оно выполняется в 95% тестируемых случаев, и только в 5% может отклоняться от установленных показателей.

    Но даже такой процент доказывает, что пользоваться при проектировании средними расчетными показателями неоправданно рискованно. А при выборе наименьшего значения, увеличится сечение конструкции или изделия, что в свою очередь отразится на перерасходе денежных и энергоресурсов.

    Согласно СП 52−101−2003, нормативные значения сопротивления представлены на фото ниже.


    Нормативные и расчетные значения сопротивления

    Есть еще такое определение, как предел прочности на растяжение. По своей природе, данный материал в разы хуже выдерживает растягивающие нагрузки. Поэтому его и армируют в ЖБИ, стяжках пола большой толщины, фундаментах и прочее.

    При расчетах используют в приоритете показатель при сжатии. В принципе, любое изделие или конструкция, испытывают большие нагрузки именно от сжимающих статических или динамических воздействий. Но сопротивление к изгибающим воздействиям учитывают при проектировании. В таких случаях, просто пользуются таблицей соответствия классов.

    Таблица 6.7 из СП 63.13330.2012″СНиП 52-01-2003, в которой указаны марки сопротивление к сжатию, растяжению.

    ВидБетонНормативные сопротивления МПа, и расчетные сопротивления для предельных состояний второй группы и МПа, при классе материалапо прочности на сжатие
    В1,5В2В2,5В3,5В5В7,5В10В12,5В15В20В25В30В35В40В45В50В55В60В70В80В90В100
    Сжатие осевое растяжениеТяжелый, мелкозернистый и напрягающий2,73,55,57,59,5111518,52225,529323639,54350576471
    Легкий1,92,73,55,57,59,5111518,52225,529
    Ячеистый1,41,92,43,34,66,99,010,511,5
    Растяжение осевоеТяжелый, мелкозернистый и напрягающий0,390,550,700,851,001,101,351,551,751,952,102,252,452,602,753,003,303,603,80
    Легкий0,290,390,550,700,851,001,101,351,551,751,952,10
    Ячеистый0,220,260,310,410,550,630,891,001,05

    От прочности в срезе при скалывании, зависит устойчивость к сжатию от корреляционных показателей.

    Примечание. Сопротивление сжатию В25 наиболее часто встречающийся показатель при проектировании материала.

    Осевое растяжение

    Осевое растяжение при проектировании несущих конструкций, как правило, не учитывается. Она необходима для определения способности материала не растрескиваться при перепадах температуры и колебаниях влажности. Растяжение определяется как некоторая составляющая от прочности на изгиб.

    Этот показатель наиболее сложно определить. Одним из способов является растягивание образцов балок на специальном растягивающем оборудовании. Бетон разрушается от двух противоположных растягивающих сил. Стойкость к осевому растяжению является важной для бетона, используемого для резервуаров, дорожного покрытия, там, где трещины от такого типа нагрузки недопустимы.

    Осевое сжатие. Расчеты и значения

    При расчетах нужно учитывать, что класс (В) напрямую зависит от его средней прочности R, МПа. Соответственно, используется следующая формула:

    В= R (1−tV), где, t – класс обеспеченности, заложенный при проектировании, в основном берут значение 0,95, соответственно t=1,64; V – коэффициент вариации прочности. 1 – постоянная.

    Если в расчетах использовался нормативный коэффициент V = 13,5% (0,135), то средняя прочность равна R = В/0,778.

    Другое дело, когда рассчитываются всевозможные железобетонные конструкции. Особо тщательно просчитывается граничная высота оговариваемой зоны. Она выражает такую высоту, при которой перед разрушением напряжения в сжатом материале и растянутой арматуре, достигают своих максимальных значений одновременно. Только при таком условии можно считать сечение нормально армированным.

    Согласно СНиП 2.03.01 – 84, высота зоны формула:

    Формула высоты сжатой зоны

    При этом относительная высота этой зоны (таблица), используется для определенного изделия своя. Их можно найти в нормативных документах, и применять данные при расчетах. В принципе, представленная информация вкратце разъяснила, что представляет собой зона сжатия и сопротивление осевому сжатию.

    Марочная прочность

    В архитектуре и строительстве выделяют такое понятие, как призменная прочность. Она отображает отношение разрушающей осевой сжимающей силы образца-призмы стандартизированных размеров к площади его сечения, нормального к этой силе.

    Марочная прочность бетона обозначается латинской литерой «М» и определяется по стандарту СЭВ1406—78. В рамках этой классификации бетонная смесь делится на тяжелую и мелкозернистую. Она позволяет определить, насколько качественно цементный камень соединяется с частичками заполнителей. О достоверности результатов свидетельствует монолитность образованных конструкций. Для упорядочивания этой классификации также разработана таблица. В ней подаются численные характеристики для расчета средних результатов образцов во время испытаний. Марочная иерархия является менее эффективной, чем классовая, и все реже используется в архитектурно-строительном деле.

    Методы определения прочности по контрольным образцам бетона

    Разобравшись с тем, что такое сопротивление материала на сжатие, рассмотрим основные методы определения данного показателя.

    Испытание бетона разрушающим способом

    Проверка на сжатие проводится, как правило, в аккредитованных строительных лабораториях на поверенном оборудовании. Главное, что для него понадобится − пресс.

    Также будут необходимы точные лабораторные весы, штангенциркуль и испытуемые образцы. Последние готовятся заранее из нужной партии. Форма стандартная – куб со сторонами 10 см. Согласно техническим документам, используют от 3 до 5 штук образцов для одной партии.

    Совет. Изначально их нужно подготовить, отчищая от загрязнения и взвешивают для определения соответствия плотности, веса и проектной марки материала. Если эти значения в норме, то на 95% можете быть уверены в должном уровне устойчивости.

    Абсолютно ровными гранями образец устанавливается на пресс, включается и начинается проверка. Максимальная нагрузка, при которой началось разрушение образца – это и есть предельное сжатие.

    Среднее значение устанавливается по результатам контроля всех отобранных образцов. По конечной цифре определяется, соответствует или нет фактическая прочность нормативным и проектным значениям. После чего она заносится в журнал.

    Галерея: процесс испытания разрушающим методом с помощью пресса.

    Более подробная инструкция по тестированию бетонных образцов, представлена в видео в этой статье.

    Контроль неразрушающими методами

    Предыдущий метод обязателен на любом строительном производстве и на любом этапе строительства.

    Он считается наиболее достоверным:

    • На результаты протоколов, лабораторных разрушающих исследовании, опираются конструкторы и архитекторы при возведении зданий и изготовлении железобетонных изделий.
    • Когда же нет возможности определить прочность образцов разрушающим методом, или же требуется через определенное время повторный анализ характеристик, используют специальные устройства.
    • Они необходимы для того, чтобы протестировать материал на сжатие непосредственно на месте. Одним легким нажатием они определяют числовое значение и при желании другие необходимые характеристики, касающиеся однородности и уплотнения тела материала.
    • Существует масса подобного оборудования, но наиболее распространённый в строительных кругах – прибор ИПС − МГ различной модификации. Он прост в использовании, точен и цена на него вполне доступна.


    Фото автоматизированного аппарата.

    Преимущественно его используют на строительной площадке. Этот электронный измеритель позволяет в короткие сроки определить показатели плотности, прочности и упруго−пластические свойства методом ударного импульса. Этот способ хоть и не является приоритетным, но все же, предусмотрен ГОСТ 22690.

    Совет. Обязательно перед «простреливанием» бетона необходимо выбрать или подготовить поверхность. Она должна быть ровной без шероховатостей, вмятин, пустот, трещин и прочих дефектов площадью не меньше 100 см2. При необходимости нужно зашкурить поверхность.

    Количество участков должно приниматься по программе испытаний, но их должно быть не менее трех. Обычно для объемной железобетонной конструкции берут среднее значение 15 проб.

    Это количество зависит от площади, так как точки контроля должны находиться на расстоянии друг от друга 15 мм и от края не менее 50 мм. Идеальные места – между гранулами щебня и крупными раковинами в бетонном теле.

    Чтобы провести тестирование конструкции, необходимо:

    • включить прибор, при этом он сразу будет в режиме испытания;
    • ввести данные об испытываемом материале;
    • взвести рычаг на «пистолете»;
    • плотно прижать перпендикулярно к тестируемой поверхности и отпустить рычаг;
    • на табло появится результат, он запоминается с последующими испытаниями;
    • после 15 проб выводится автоматически среднее значение, если количество «прострелов» меньше, то можно заранее просмотреть средний результат.

    Чем хорош такой прибор – все данные на нем могут сохраняться на компьютере и архивироваться. В любой момент можно просмотреть предыдущие испытания на компьютере и составить протокол.

    Расчет нагрузки перекрытий

    Перекрытия, как и крыша, опираются обычно на две противоположные стороны фундамента, поэтому расчет ведется с учетом площади этих сторон. Площадь перекрытий равна площади здания. Для расчета нагрузки перекрытий нужно учитывать количество этажей и перекрытие подвала, то есть пол первого этажа.

    Площадь каждого перекрытия умножают на удельный вес материала из таблицы 4 и делят на площадь нагруженной части фундамента.

    Таблица 4 – Удельный вес перекрытий

    Таблица расчет веса перекрытий и их нагрузка на фундамент

    1. Площадь перекрытий равна площади дома – 80 м2. В доме два перекрытия: одно из железобетона и одно – деревянное по стальным балкам.
    2. Умножаем площадь железобетонного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·500=40000 кг.
    3. Умножаем площадь деревянного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·200=16000 кг.
    4. Суммируем их и находим нагрузку на 1 м2 нагружаемой части фундамента: (40000+16000)/8=7000 кг/м2.

    Другие характеристики бетона

    Прочность на сжатие – это не самостоятельная характеристика. Она, как и прочие, зависима от многих обстоятельств и других свойств материала.

    От чего зависит прочностной показатель бетона

    Основные факторы:

    • качество компонентов, а именно, активность и прочность цемента, чистота и правильность выбора модуля крупности заполнителя, химический состав воды, верность подбора пластифицирующих добавок;


    Компоненты тяжелого бетона

    • оптимальный подбор состава, отвечающий главному девизу технологов ЖБИ: «максимальное качество при минимальной себестоимости»;
    • теловлажностный режим обработки изделий;
    • верность проведения испытаний образцов в лаборатории;
    • правильный алгоритм снятия с напряжения ЖБИ;
    • последующая выдержка изделий при определенных условиях.


    Трещины – признак низкокачественного бетона

    Если при измерении прочности, марка на сжатие по факту оказалась намного ниже нормативной, обязательно пересмотрите качество изделия по вышеперечисленным пунктам, чтобы выявить причину брака.

    Разрушающий метод

    Испытания проводятся в лаборатории на гидравлическом прессе. Для них подготавливают контрольный образец – куб или цилиндр.

    Образец помещают под пресс, усилия постепенно наращивают, пока тот не разрушится. После каждого испытания фиксируют значения максимальных усилий на сжатие (определение прочности бетона на сжатие), выполняют статистическую обработку. Обследование методом разрушающего контроля проводится, когда речь идет о приемке здания или сооружения в эксплуатацию.

    Разрушающий способ определения прочности бетона

    Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт

    Нагрузку фундамента на грунт расчитывают как произведение объема фундамента на удельную плотность материала, из которого он выполнен, разделенное на 1 м2 площади его основания. Объем можно найти как произведение глубины заложения на толщину фундамента. Толщину фундамента принимают при предварительном расчете равной толщине стен.

    Таблица 6 – Удельная плотность материалов фундамента


    Таблица – удельная плотность материало для грунта

    1. Площадь фундамента – 14,4 м2, глубина заложения – 1,4 м. Объем фундамента равен 14,4·1,4=20,2 м3.
    2. Масса фундамента из мелкозернистого бетона равна: 20,2·1800=36360 кг.
    3. Нагрузка на грунт: 36360/14,4=2525 кг/м2.

    НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ Свойства БЕТОНА

    НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ Свойства БЕТОНА.

    При назначении класса бетона по прочности на осевое растяжение Вt нормативные сопротивления бетона осевому растяжению Rbt,п в МПа принимают равными числовой характеристике класса бетона на осевое растяжение.

    2.7. Расчетные сопротивления бетона осевому сжатию Rb и осевому растяжению Rbt для предельных состояний первой группы определяют по формулам.

    где gb — коэффициент надежности по бетону при сжатии, принимаемый равным 1,3.

    gbt — коэффициент надежности по бетону при растяжении, принимаемый равным.

    1,5 — при назначении класса бетона по прочности на сжатие.

    1,3 — при назначении класса бетона по прочности на растяжение.

    Расчетные сопротивления бетона Rb и Rbt (с округлением) в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие и осевое растяжение приведены соответственно в табл.

    2.2 и 2.3.

    Расчетные значения сопротивления бетона осевому сжатию Rb,ser и осевому растяжению Rbt,ser для предельных состояний второй группы принимают равными соответствующим нормативным сопротивлениям, т.е. вводят в расчет с коэффициентом надежности по бетону gb = gbt = 1,0. Значения Rb,ser и Rbt,ser приведены в табл. 2.1.

    Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой группы Rb и Rbt, МПа (кгс/см2) при классе бетона по прочности на сжатие.

    2.8. В необходимых случаях расчетные сопротивления бетона умножаются на следующие коэффициенты условий работы gbi.

    а) gb1 = 0,9 — для бетонных и железобетонных конструкций при действии только постоянных и длительных нагрузок, вводимый к расчетным значениям Rb и Rbt.

    б) gb2 = 0,9 — для бетонных конструкций, вводимый к расчетному значению Rb.

    в) gb3 = 0,9 — для бетонных и железобетонных конструкций, бетонируемых в вертикальном, вводимый к расчетному значению Rb.

    2.9. Значение начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении Еb принимают в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие В согласно табл. 2.4.

    2.10. Значения коэффициента поперечной деформации бетона (коэффициента Пуассона) допускается принимать vb,P = 0,2.

    Модуль сдвига бетона G принимают равным 0,4 соответствующего значения Еb, указанного в табл. 2.4.

    2.11. Значения коэффициента линейной температурной деформации бетона при изменении температуры от минус 40 до плюс 50 °С принимают abt =1×10-5 °С-1.

    Значения начальною модуля упругости бетона при сжатии и растяжении Еb×10-3, МПа (кгс/см2), при классе бетона по прочности на сжатие.

    2.12. Для определения массы железобетонной или бетонной конструкции плотность бетона принимается равной 2400 кг/м3.

    Плотность железобетона при содержании арматуры 3% и менее может приниматься равной 2500 кг/м3; при содержании арматуры свыше 3% плотность определяется как сумма масс бетона и арматуры на единицу объема железобетонной конструкции. При этом масса 1 м длины арматурной стали принимается по приложению 1, а масса листовой и фасонной стали — по государственным стандартам.

    При определении нагрузки от собственного веса конструкции удельный вес ее в кН/м3 допускается принимать равным 0,01 плотности в кг/м3.

    2.13. Значения относительных деформаций бетона, характеризующих диаграмму состояния сжатого бетона (eb0, eb1red, и eb2)и растянутого бетона (ebt0, ebt1red, и ebt2), а также значения коэффициента ползучести бетона jb,cr приведены в пп. 4.27 и 4.23.

    Название статьи НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА.

    Copyright (c) 2016 mysiteedu.

    Страница не найдена — ZZBO

    Вибропрессы
    WP_Term Object
    (
        [term_id] => 46
        [name] => Вибропрессы УЛЬТРА
        [slug] => vibropress-ultra
        [term_group] => 0
        [term_taxonomy_id] => 46
        [taxonomy] => product_cat
        [description] => 
        [parent] => 45
        [count] => 13
        [filter] => raw
    )
    
  • Вибропрессы УЛЬТРА
  • WP_Term Object
    (
        [term_id] => 149
        [name] => Вибропрессы ОПТИМАЛ
        [slug] => vibropressy-optimal
        [term_group] => 0
        [term_taxonomy_id] => 149
        [taxonomy] => product_cat
        [description] => 
        [parent] => 45
        [count] => 8
        [filter] => raw
    )
    
  • Вибропрессы ОПТИМАЛ
  • WP_Term Object ( [term_id] => 47 [name] => Вибропрессы СТАНДАРТ [slug] => vibropress-standart [term_group] => 0 [term_taxonomy_id] => 47 [taxonomy] => product_cat [description] => [parent] => 45 [count] => 8 [filter] => raw )
  • Вибропрессы СТАНДАРТ
  • WP_Term Object
    (
        [term_id] => 48
        [name] => Вибропрессы МАКСИМАЛ
        [slug] => vibropress-maximal
        [term_group] => 0
        [term_taxonomy_id] => 48
        [taxonomy] => product_cat
        [description] => 
        [parent] => 45
        [count] => 9
        [filter] => raw
    )
    
  • Вибропрессы МАКСИМАЛ
  • WP_Term Object
    (
        [term_id] => 49
        [name] => Передвижные вибропрессы
        [slug] => vibropress-mobile
        [term_group] => 0
        [term_taxonomy_id] => 49
        [taxonomy] => product_cat
        [description] => 
        [parent] => 45
        [count] => 2
        [filter] => raw
    )
    
  • Передвижные вибропрессы
  • WP_Term Object
    (
        [term_id] => 51
        [name] => Вибропрессы блоков ФБС
        [slug] => vibropress-fbs
        [term_group] => 0
        [term_taxonomy_id] => 51
        [taxonomy] => product_cat
        [description] => 
        [parent] => 45
        [count] => 4
        [filter] => raw
    )
    
  • Вибропрессы блоков ФБС
  • WP_Term Object
    (
        [term_id] => 59
        [name] => Вибропрессы для колец ЖБИ
        [slug] => zhbi-koltsa
        [term_group] => 0
        [term_taxonomy_id] => 59
        [taxonomy] => product_cat
        [description] => Предлагаем оборудование для производства колодезных колец по ГОСТ 8020-90 любых размеров.

    Два типа оборудования: вибропрессы КС и виброформы.
    [parent] => 0 [count] => 4 [filter] => raw )
  • Вибропрессы для колец ЖБИ
  • WP_Term Object
    (
        [term_id] => 52
        [name] => Прессы для колки камней
        [slug] => vibropress-pk-kolk
        [term_group] => 0
        [term_taxonomy_id] => 52
        [taxonomy] => product_cat
        [description] => Прессы для колки камней серии ПК предназначены для раскалывания различного типа камней природного и искусственного происхождения, как по заранее отформованным в них углублениях, так и без последних для получения декоративной (ломанной) лицевой поверхности.
    
    
    Усилие колки от 10 до 80 тонн. Ширина раскола от 400 мм до 1000 мм. Идеально подходит для раскалывания гранита, мрамора и других натуральных камней.
    [parent] => 45 [count] => 5 [filter] => raw )
  • Прессы для колки камней
  • 7 факторов долговечности бетона, которые следует учитывать

    Последнее обновление статьи: 25.09.2019.

    Первое использование современного бетона в мостах было в конце 1800-х годов при строительстве моста через озеро Алворд в Сан-Франциско в 1889 году. Спустя почти 130 лет подавляющее большинство мостов во всем мире построено из конструкционного бетона. Средний срок службы моста колеблется в пределах 50-70 лет. Многие факторы могут повлиять на этот срок службы, однако некачественные бетонные работы и материалы низкого качества могут сократить этот срок службы на десятилетия.Ученые и инженеры потратили десятилетия на изучение факторов, определяющих долговечность бетона, с целью создания долговечного бетона для использования в современных конструкциях.


    ФАКТОРЫ ДЛЯ РАССМОТРЕНИЯ

    Одним из основных факторов в технологии бетона является проницаемость, способность бетона сопротивляться миграции воды и химических веществ. Миграция солей, хлоридов, морской воды и других агрессивных химических веществ может привести к износу и растрескиванию бетона.Бетон должен быть непроницаем для миграции и обладать как физической стойкостью , так и химической стойкостью .

    Фото: Helpiks

    Физическая стойкость

    Способность бетона противостоять условиям окружающей среды – это его физическая прочность. Бетон имеет тенденцию трескаться при изменении объема, например, из-за изменений температуры или когда бетон удерживается от этих изменений объема.

    • Истирание: Сопротивление истиранию определяется как способность поверхности сопротивляться истиранию при истирании или трении.На него влияют условия воздействия, прочность бетона, свойства заполнителей, вяжущие материалы, методы отверждения и отделка поверхности. В худшем случае истирание может полностью стереть бетон с элементов конструкции. В случае армированного бетона истирание уменьшает защитный слой бетона до арматурной стали (арматуры), что может привести к коррозии (и, следовательно, к ослаблению арматуры), поскольку вода и хлориды попадают в арматурную сталь.

      Фото: Jenike

    • Замораживание и оттаивание: Бетон, подвергающийся воздействию элементов в северном климате, должен быть устойчив к воздействию циклов замораживания-оттаивания.Лед занимает больше объема, чем вода, из-за чего микротрещины в бетоне раскрываются и превращаются в трещины. Добавление антиобледенительных химикатов в снежную среду только усугубляет растрескивание бетона при введении хлоридов. Вовлечение воздуха повышает физическую прочность бетона за счет образования микроскопических воздушных карманов для снижения внутреннего давления и создания крошечных камер, в которые вода может расширяться при замерзании.
    • Дождь и влажность: Влажность и условия окружающей среды влияют на уровень pH бетона, известный как карбонизация. Карбонизация не повреждает бетон напрямую, но образование карбоната кальция приводит к потере щелочной среды бетона для арматуры. Это позволяет усилить коррозию арматурной стали, которая наносит серьезный ущерб конструкции.

    Химическая стойкость
    • Щелочно-кремнеземная реакция (ASR): ASR представляет собой реакцию расширения между химическими веществами, содержащимися в бетонных смесях, при которой кремнезем в заполнителях реагирует с щелочами калия и натрия в цементном тесте.Когда эта реакция происходит, она может вызвать расширение, которое приводит к развитию сети трещин, выкрашиванию соединений и перемещению определенных частей конструкции.
    • Химические вещества: Бетон устойчив к большинству природных сред и многим химическим веществам. Однако некоторые химические вещества могут воздействовать на бетон и вызывать его разрушение. Бетон с низкой проницаемостью более устойчив к химическим веществам.
    • Хлориды и сталь: Хлориды в антиобледенительных химикатах могут попасть в арматурную сталь.Химические реакции между хлоридами и сталью инициируют процесс коррозии, который может нанести значительный ущерб конструкционному бетону. Настил палубы, обработка поверхности и особенно покрытие арматурной стали могут помочь защитить бетон моста от коррозии, вызванной хлоридами.
    • Сульфаты: Сульфаты в воде и почве могут разрушать бетон и вызывать повреждения. Сульфаты реагируют с соединениями в затвердевшем бетоне, что может создавать давление, что в конечном итоге приводит к разрушению.Бетон, используемый в средах с тяжелыми сульфатами, должен быть специально разработан, чтобы противостоять их воздействию.


    Фото: Bridgehunter

    ДОСТИЖЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ ЦЕЛОСТНОСТИ С ПОМОЩЬЮ UHPC

    Бетон должен быть составлен и замешан так, чтобы выдерживать различные условия, которым он подвергается. Долговечность зависит от множества факторов, включая состав смеси, методы укладки и отверждения, а также конструкцию бетонных элементов.Цель состоит в том, чтобы предотвратить или свести к минимуму растрескивание. Существующие конструкции, которые начинают изнашиваться, во многих случаях можно модернизировать, чтобы восстановить их целостность и продлить срок их службы на годы. Бетонные настилы, особенно настилы UHPC, продлевают прочность бетона и срок службы мостовых настилов и конструкций. В UHPC Solutions мы используем восстанавливающие и укрепляющие слои UHPC для восстановления несущей способности бетонных настилов мостов. Если вы ищете надежное и экономичное решение для проектов восстановления мостов, свяжитесь с нами сегодня и узнайте, как мы можем помочь.

     

    Железобетон: виды, характеристики и преимущества

    Бетон является одним из ведущих и наиболее распространенных строительных материалов современной архитектуры. Изготовленный из точно пропорциональных количеств цемента, песка, щебня или гравия и воды, этот универсальный материал используется для многих применений, включая строительство зданий, дорог, мостов, плотин, каналов, туннелей и многих других.

    Очень прочный, ветро- и водостойкий, негорючий, звуконепроницаемый – это лишь некоторые из характеристик, благодаря которым бетон занимает лидирующие позиции среди строительных материалов.

    Однако архитектурные инновации и исторические исследования позволили по-новому взглянуть на характеристики простого бетона. Его высокая прочность на сжатие позволяет объектам выдерживать сжимающие нагрузки, однако в случае действия растягивающих усилий, например, в плитах и ​​балках, существует риск разрушения конструкции из-за низкой прочности бетона на растяжение.

    Вот где железобетон вступает в игру. Давайте углубимся в особенности железобетона, преимущества, которые он предлагает по сравнению с другими строительными материалами, и различные типы, используемые в строительстве.

     

    Что такое железобетон?

    Железобетон, также известный как армированный цементобетон, представляет собой особый тип бетона, в котором сталь в виде стержней, стержней, проволоки, тросов или сетки заделана таким образом, чтобы увеличить ее прочность на сжатие и растяжение. прочность, а также пластичность. Изобретенный в 19 веке железобетон произвел революцию в строительной отрасли, улучшив качество и увеличив долговечность конструкций.

    Два материала – бетон и сталь – совместно противостоят внешним силам, таким как ветер, вибрации, землетрясения и всем другим причинам растягивающих и сдвигающих напряжений, таким образом предотвращая растрескивание, крошение или полное разрушение бетона.

    В зависимости от степени армирования и типа применяемого армирующего материала железобетон может использоваться во всех строительных процессах, от плит, стен, балок и колонн до фундаментов и каркасных конструкций. Армирование обычно применяется к тем областям, которые, по прогнозам, будут подвержены натяжению.

    Со временем были разработаны другие типы железобетона, такие как фибробетон и предварительно напряженный бетон. Давайте посмотрим на характеристики, использование и преимущества различных типов железобетона.

     

    Стальной железобетон

    В основном железобетоне используется арматура, т. е. арматурные стержни для повышения прочности конструкции на растяжение и сжатие. Более того, стальная арматура допускает значительное расширение и сжатие бетона при воздействии как горячих, так и холодных условий.

     

    Бетон, армированный фиброй

    Использование фибры в качестве материала для армирования бетона восходит к доисторическим временам.Тогда строители использовали солому или конский волос, пока в 20 веке не были изобретены волокнистые материалы, такие как сталь, стекло и синтетика.

    Бетон, армированный волокнами, содержит мелкие волокна, равномерно распределенные по всему материалу. Волокнистая арматура идеально подходит для борьбы с трещинами, а также для защиты бетона от ударов и коррозии.

    Сегодня существуют различные типы фибробетона, некоторые из наиболее используемых:

    • Бетон, армированный стекловолокном (GFRC)
    • Бетон, армированный стальным волокном (SFRC)
    • Бетон, армированный натуральным волокном (NFRC)
    • Бетон, армированный полипропиленовым волокном (PFRC)
    • Инженерный цементный композит (ECC)

    Бетон с предварительным напряжением

    Бетон с предварительным напряжением — один из самых передовых типов железобетона.Это эффективное решение для предотвращения растрескивания бетона и снижения его хрупкости, благодаря чему сочетаются высокопрочные свойства бетона на сжатие с прочностью стали на растяжение.

    Этот тип железобетона изготавливается в процессе, называемом предварительным натяжением, при котором высокопрочная сталь растягивается до 70–80 процентов ее предельной силы, после чего бетон заливается вокруг и оставляется для отверждения. Высокопрочная сталь увеличивает несущую способность бетонных балок и размещается в нижней части балки, которая подвергается самым высоким растягивающим усилиям.

    Предварительно напряженный бетон дает множество преимуществ при строительстве, от достижения высокой прочности бетона на сжатие и устранения трещин от напряжения до снижения коррозии, напряжения сдвига и веса.

    Преимущества железобетона

    Железобетон, независимо от того, является ли он стальным, волокнистым или предварительно напряженным, дает различные преимущества при строительстве. Прежде всего, сам бетон обладает высокой прочностью на сжатие, что в сочетании с прочностью на растяжение армирующих материалов делает бетон более прочным и долговечным.

    Кроме того, армирование позволяет конструкции быть устойчивой к огню и воде, а также обеспечивает высокие звукоизоляционные свойства.

    Еще одной причиной популярности железобетона является его доступность во всем мире, простота производства и эксплуатации, а также низкие затраты на строительство и техническое обслуживание. Железобетон допускает разнообразие форм и форм, в которые он может быть отлит, а также различные части конструкции, где он может использоваться — от фундамента до кровли.

    Сборный или монолитный (на месте) железобетон является идеальным решением для различных строительных проектов.

     

    Подведение итогов

    Железобетон используется в инженерных проектах — от крупномасштабных строительных проектов, надстроек и конструкций на водной основе до бытовых применений. Поскольку он обеспечивает высокую износостойкость, прочность и устойчивость к конструктивным элементам, проектирование современных конструкций невозможно без армирования.

    CE Center – Проектирование с использованием бетона в 21 веке

    Бетон марки

    — довольно распространенный, испытанный, проверенный и универсальный строительный материал.Он использовался буквально тысячи лет для создания долговечных искусственных сооружений всех типов, включая здания. Архитекторы за последние несколько столетий сочли это привлекательным выбором для выражения динамичного и яркого дизайна способами, недоступными другим материалам. Способность структурно армировать бетон и формировать из него нестандартные, плавные формы может придать ему органическое качество, отличное от большинства других материалов. Это может обеспечить большую свободу проектирования и возможность включения уникальных и настраиваемых функций в здание как часть основного процесса строительства.Поэтому неудивительно, что были разработаны новые технологии, методы и подходы к проектированию, которые позволяют архитекторам мыслить и проектировать с помощью бетона еще более творчески, структурно эффективно, устойчиво и экономично. Также распространено сочетание технических знаний о бетоне с возможностью проектирования в трех измерениях с использованием информационного моделирования зданий или аналогичного программного обеспечения для проектирования, чтобы создавать отмеченные наградами и потрясающие объекты. Некоторые архитекторы даже подтверждают, что их карьера не только стала возможной, но и расцвела благодаря этому сочетанию.

    © Агентство Руди Риччиотти

    Архитектурный бетон — это универсальный строительный материал, который может обеспечить структуру, ограждение и отделку с исключительной гибкостью дизайна.

    Бетон как строительный материал

    Бетон

    уже давно считается замечательным материалом, который чрезвычайно пластичен и податлив при свежем смешивании, но исключительно прочен и долговечен при отверждении и затвердевании. Эти свойства обусловлены тем, что это искусственная комбинация некоторых очень распространенных натуральных ингредиентов, которые придают ему эти характеристики.

    • Гравий или щебень: Это крупный заполнитель, который составляет большую часть бетона и является основным источником его прочности. Заполнитель может различаться по типу и размеру и, по практическим причинам, обычно поставляется на месте для конкретного проекта, в котором он используется.
    • Песок: Это мелкий заполнитель, который служит для заполнения промежутков между крупным заполнителем. Соотношение мелкого и крупнозернистого заполнителя может варьироваться в зависимости от конкретной бетонной смеси и предполагаемого конечного использования или внешнего вида бетона.
    • Цемент: В то время как некоторые люди ошибочно используют термин «цемент», когда имеют в виду бетон, профессионалы в области проектирования хорошо осведомлены о том, что цемент — это всего лишь один из компонентов бетона. Это паста, которая покрывает заполнитель, способная связывать или удерживать все вместе, и обычно составляет от 10 до 15 процентов бетонной смеси. Хотя цемент, особенно часто портландцемент, изготавливается из природных материалов, он представляет собой промышленный продукт, который может быть доставлен из других мест.Это контролируемая химическая комбинация кальция, кремния, алюминия, железа и других ингредиентов. Обычное сырье, используемое для получения этих химикатов, включает известняк, ракушки и мел или мрамор в сочетании со сланцами, глиной, сланцем, доменным шлаком, кварцевым песком и железной рудой. Эти ингредиенты при нагревании при высоких температурах образуют похожее на камень вещество, которое растирается в мелкий порошок, известный нам как цемент. Различные комбинации ингредиентов могут давать разную силу сцепления, а также разные цвета цемента.
    • Вода: Все вышеуказанные материалы сухие и сами по себе не будут взаимодействовать с образованием бетона, пока не будет добавлено соответствующее количество чистой питьевой воды. Водород и кислород в воде вызывают химическую реакцию, называемую гидратацией, с химическими веществами в цементе, которая позволяет ему трансформировать и связывать все заполнители вместе. Как важный и важный химический компонент, вода может составлять от 15 до 20 процентов бетонной смеси.
    • Воздух: Как и в любом процессе смешивания, в процессе создания бетона присутствует некоторое количество воздуха.Количество воздуха может влиять на физические свойства бетона, и его можно несколько контролировать, но обычно оно составляет от 5 до 8 процентов смеси.

    Понятно, что изменение типа и пропорций ингредиентов будет определять различные основные характеристики бетона, включая его общую прочность, внешний вид, цвет, текстуру и соответствующую пригодность для различных применений. В последние десятилетия были разработаны химические добавки, которые можно добавлять для дальнейшего влияния на конечные характеристики бетона.


    Эволюция бетона

    Объединение всех этих ингредиентов произошло не случайно, поэтому удивительно осознавать, как долго люди используют бетон в качестве строительного материала и как он адаптировался и развивался с течением времени.

    Раннее использование бетона

    Самое раннее известное использование рудиментарного бетона относится примерно к 6500 г. до н.э. на Ближнем Востоке (сегодня южная Сирия и северная Иордания) бедуинами Набатеи, которые контролировали оазисы в этой пустынной местности.Они были заинтересованы в создании мест для хранения воды и обнаружили, что могут смешать известь с некоторыми местными отложениями кварцевого песка и пуццолана (песчаный вулканический пепел), чтобы создать довольно водонепроницаемое ограждение. Они использовали очень сухую смесь материалов с небольшим количеством воды и утрамбовывали ее вручную, чтобы сделать ее более похожей на гель, обеспечивая лучшее сцепление.

    Около 3000 г. до н.э. древние египтяне начали использовать известковые растворы, похожие на бетон, при строительстве пирамид. Эти растворы скрепляли камень и кирпичи пирамид и других построек, но также использовались в первую очередь в качестве подстилки для тесаного камня и кирпичей.Это похожее на бетон основание позволило вырезать некоторые из камней и установить чрезвычайно тонкие швы шириной не более 1 / 50 дюйма. Примерно в то же время при строительстве Великой Китайской стены использовалась форма цемента и раствора в камне и кирпичной кладке и вокруг них. Современные спектрометрические испытания показали, что ключевым ингредиентом этой смеси, среди прочего, был клейкий клейкий рис.

    Бетон в римские времена

    К 600 г. до н.э. греки открыли природный пуццолан, который образовывал цемент при смешивании с известью и водой, и несколько избирательно использовали его для строительства зданий.Римляне, напротив, очень много работали с бетоном, хотя часто использовали более сухую и менее пластичную версию, чем греки. Первоначально эта смесь использовалась больше как средство для скрепления крупных камней и кирпичей. Для более крупных и величественных сооружений римляне начали использовать вулканический песок для химической реакции с известью и водой, вызывая гидратацию и позволяя ему прекрасно затвердевать под водой. Это, вероятно, представляло собой первое крупномасштабное использование действительно цементного вяжущего в составе бетона и было частью утилитарных конструкций, таких как акведуки, мосты и т. д.Он также использовался для значительных зданий, многие из которых сохранились до сих пор, например, некоторые римские бани, Пантеон в Риме и Колизей. Были также некоторые эксперименты с добавками, такими как животный жир, молоко и кровь, для корректировки физических свойств бетонных смесей. Когда природный заполнитель пуццолана был недоступен, римляне, похоже, научились производить два типа искусственного пуццолана, что отражало довольно высокий уровень сложности для того времени.

    Свойства бетона [полезная информация]

    Знание свойств бетона является обязательным для инженеров-строителей, занимающихся проектированием монолитных и сборных конструкций.

    Зачем нам знать свойства?

    Проектировщик, занимающийся проектированием конструкций, должен знать поведение бетона в различных условиях. Например, рассмотрим заливку незрелого бетона марки 40 для толстого ростверка толщиной 1000 мм.

    • Когда есть большая площадь, мы не можем сделать заливку бетона сразу. У нас должно быть несколько заливок.
    • Когда бетон затвердеет (во время процесса гидратации), внутренняя температура будет повышаться, и мы должны ограничить ее, чтобы избежать термических каракков и замедленного образования эттрингита
    • Температурный градиент и разницу температур необходимо поддерживать в допустимых пределах.

    Если инженер-строитель недостаточно осведомлен о вышеуказанных факторах, могут возникнуть серьезные проблемы.Поэтому мы должны знать о поведении бетона.

    Следующие статьи, опубликованные на этом веб-сайте, помогут вам получить больше знаний о бетоне в дополнение к информации, обсуждаемой в статье.

    Давайте посмотрим, какие важные свойства бетона. Помимо следующего метода, могут быть и другие классификации.

    • Физические свойства
    • Тепловые свойства
    • Долговечность
    • Огнестойкость

    Давайте подробно обсудим каждое свойство.

    Физические свойства

    В основном это общие свойства концерта, который мы обычно наблюдаем. Есть много областей, которые мы можем обсудить. Однако давайте ограничим это обсуждение наиболее важными свойствами бетона, о которых мы должны знать.

    Плотность

    Плотность бетона зависит от состава смеси, другими словами, состав смеси определяет плотность бетона. Соответственно, мы могли указать плотность бетона.

    Обычно плотность бетона принимают в пределах 24-25 кН/м 3 .

    Пористость

    Бетон представляет собой пористый материал. Он впитывает воду. В бетоне есть места, которые невозможно увидеть.

    Чем выше пористость, тем выше водопоглощение.

    Пористость бетона имеет свои преимущества и недостатки.

    Например, будучи портами, позволяет воде проникать в бетон. В результате повышается прочность и долговечность бетона.

    Покрытие одного из бетона очень важно долговечность бетона .если развитие прочности в этой области является адекватным, конструкция будет более прочной, чем конструкция, не имеющая достаточной прочности.

    Ударопрочность

    Бетон, подверженный износу от любых других сил, должен быть прочным и меньше повреждаться.

    Кроме того, при воздействии ударной нагрузки он должен выдерживать такие нагрузки.

    Бетон, ограниченный армированием, обладает гораздо более высокой устойчивостью к такому виду нагрузки.

    Прочность бетона

    Прочность бетона можно рассматривать в разных терминах.

    Прочность бетона на сжатие является основным параметром, учитываемым при проектировании конструкции. Как правило, в дизайне мы называем это Характеристической прочностью бетона .

    Существует множество факторов, влияющих на прочность бетона, как обсуждалось в статье ключевые факторы, влияющие на прочность бетона .

    Нормативная прочность указывается в конструкциях. Подрядчик должен производить такой же бетон.Существуют методы, критерии соответствия и испытания, позволяющие убедиться в том, что прочность на сжатие, заданная проектировщиком, достигается на месте.

    В следующих статьях обсуждается оценка прочности на сжатие и ее техническое обоснование.

    • Прочность бетона на растяжение

    Прочность бетона на растяжение обычно не учитывается при расчете железобетонных конструкций.

    Однако в особых случаях мы проверяем прочность на растяжение и привыкаем к дизайну.

    Например, в расчетах с предварительным напряжением прочность бетона на растяжение считается расчетным параметром. Это делается с помощью большего количества ценовых подходов.

    В нормальной конструкции, учитывая возможность развития трещин при изгибе, прочность бетона на растяжение не учитывается.

    Модуль упругости бетона

    Обычно мы следуем значениям, указанным в стандартах.

    В зависимости от марки бетона эти значения различаются.

    BS 8110 Часть 2 содержит таблицу и уравнения для расчета модуля упругости.

    Тепловые свойства бетона

    Термическое воздействие бетона очень важный фактор, который следует учитывать при проектировании конструкции, особенно при больших размерах элементов.

    В процессе строительства и в течение срока службы при проектировании необходимо учитывать поведение конструкции. В противном случае это может привести к сбоям в конструкции, главным образом в аспектах долговечности.

    • Коэффициент теплового расширения

    Как известно, элементы конструкции подвержены увеличению и уменьшению размеров при изменении температуры.

    Это увеличение или уменьшение может быть представлено следующим уравнением.

    Δ l = α(ΔT) l ; где Δl — увеличение или уменьшение длины, α — коэффициент теплового расширения, ΔT — изменение температуры и l — длина.

    Коэффициент теплового расширения находится в диапазоне 8-13 0 /C.

    Ползучесть зависит от времени деформации из-за длительной нагрузки.

    Это также можно назвать увеличением напряжения в бетоне или деформацией бетона при длительной нагрузке.

    В больших конструкциях ползучесть предварительно напряженного бетона и т. д. может создать проблемы с эксплуатационными характеристиками. Следовательно, проектировщики должны знать о последствиях игнорирования ползучести конструкций.

    Усадка также является подобным поведением конструкции, которое можно наблюдать от начала до службы.

    Начинается с незрелого бетона, еще до затвердевания бетона. Существуют различные термины, такие как усадка при высыхании, пластическая усадка и т. д.

    Вы можете обратиться к статье Типы усадки бетона [подробное исследование] для получения дополнительной информации по этому вопросу.

    Выделение бетона не является обычным явлением.

    При избытке свободной воды в бетоне они выходят на поверхность бетона.

    Таким образом, проектировщик должен знать об этих видах поведения материала. Кроме того, накопление большего количества воды на бетонной поверхности может создать проблемы.Если эта вода будет собираться под заполнителем, это снизит прочность соединения.

    Долговечность бетона

    Если конструкция построена, она должна прослужить не менее расчетного срока службы.

    Однако недостаточное внимание к аспекту долговечности конструкции приводит к ранним проблемам с эксплуатационной пригодностью.

    Долговечность бетона зависит от многих параметров. Некоторые из них можно перечислить следующим образом.

    • Условия воздействия
    • Марка бетона
    • Водоцементное отношение
    • Характер конструкции
    • Отверждение конструкции

    Мы должны знать о факторах, влияющих на долговечность конструкции. Для получения дополнительной информации по этому вопросу можно изучить статью Факторы, влияющие на долговечность бетона .

    Кроме того, требования к долговечности и проблемы, обсуждаемые в статье: Долговечность бетона [Требования и проблемы]

    Огнестойкость бетона

    Бетон хорошо сопротивляется огню. Но выше определенного уровня он теряет свою силу.

    Далее, по бетону мы не можем предсказать конструктивную способность элемента.При этом также необходимо учитывать поведение подкреплений. Увеличиваем крышку до арматуры в зависимости от количества часов, засчитанных для противопожарного расчета.

    Как правило, класс огнестойкости конструкции определяется проектировщиком. При проектировании учитываются эвакуация и безопасность конструкции (защита конструкции).

    Повышенная огнестойкость бетона является одним из очень полезных свойств бетона.

    РАЗРАБОТКА БЕТОННОЙ СМЕСИ | Кумар Свойства

    1.
    ВВЕДЕНИЕ

    Бетон представляет собой композитный материал, состоящий из различных ингредиентов, таких как цемент, мелкий заполнитель (песок), крупный заполнитель и вода.

    Бетон широко используется в различных конструкциях из-за его различных качеств, таких как:

    • Экономичность по сравнению с другими
    • Хорошая долговечность.
    • Легкость
    • Очень хорошая
    • Его пластичность в сыром (влажном) состоянии и последующее затвердевание
    • Являясь конструкционным материалом, бетон также требует проектирования из-за его различных

    Прочности, долговечности, удобоукладываемости и Связность бетона меняется в зависимости от свойств различных ингредиентов.Свойства бетона также зависят от свойств ингредиентов. Требования к свойствам бетона также меняются в зависимости от требований к возводимой конструкции.

    По всем вышеперечисленным причинам бетонная смесь должна быть составлена ​​надлежащим образом. Таким образом, разработка бетонной смеси сама по себе является наукой.

    Относительные свойства ингредиентов выбираются для достижения желаемых свойств без ущерба для качества наиболее экономичным способом.Это известно как процедура «ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ».

     

    2.   СОСТАВ ВОДЫ ДЛЯ БЕТОНА

    Вода, используемая для затворения бетона, не должна содержать щелочей и органических примесей. Водоцементное отношение (В/Ц отношение) является наиболее важным фактором, влияющим на прочность бетона. Прочность бетона зависит от соотношения В/Ц, а не от содержания цемента. Чем выше водоцементное отношение, тем ниже прочность бетона. Согласно эмпирическому правилу, увеличение количества добавляемой воды на 1% снижает прочность бетона на 5%.Для полной гидратации цемента требуется водоцементное отношение всего 0,38. Вода, добавляемая для удобоукладываемости сверх водоцементного отношения 0,38, испаряется, оставляя полости в бетоне. Эти полости имеют форму тонких капилляров. Снижает прочность и долговечность бетона. Следовательно, очень важно контролировать соотношение воды и цемента на месте.

    ЦЕМЕНТ

    Цемент является основным материалом в бетоне, который действует как вяжущее вещество и придает бетону прочность.Из соображений долговечности содержание цемента не должно быть снижено ниже 290 кг/м3, принимая во внимание умеренные условия воздействия. IS 456 рекомендует более высокое содержание цемента для более суровых условий воздействия атмосферных факторов на бетон. Нет необходимости, чтобы более высокое содержание цемента приводило к более высокой прочности. Более высокое содержание цемента помогает получить желаемую удобоукладываемость при более низком водоцементном отношении.

    ЗАПОЛНИТЕЛИ

    Заполнители бывают двух типов.

    Крупный заполнитель (металл): Это частицы, остающиеся в стандарте IS 4.сито 75 мм.

    Мелкий заполнитель (песок): это частицы, проходящие через стандартное сито IS 4,75 мм.

    Соотношение мелких и крупных заполнителей определяется с помощью кривых градации.

    09

    94 0

    Seive Size

    Совокупный пропуск%
    Прекрасный совокупность (30%) Грубый совокупность 10 мм (25%) Грубый совокупность 20 мм (45%) Комбинированный сортировка
    20 мм 100 100 100 100 100
    10 мм 100 92 15 59. 75
    4,75 мм 97 7 0 30.85
    94
    74 0 9 0 29.2
    1.18 мм 56 0 0 76.8 76.8
    600 μ 3 0 0 9.9
    300 μ 12 0 0 3.6
    150 μ 2 0 0 0.6

    РАСЧЕТ ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ – 97 x 0,3 + 7 x 0,25 + 0 x 0,45 = 30,85

    Для бетонирования обычно используются крупные заполнители размером 20 мм и 10 мм. Крупный заполнитель 20 мм определяется как тот, который проходит через сито 20 мм и остается на сите 10 мм. В то время как металл 10 мм должен проходить через сито 10 мм IS и должен оставаться на сите 4,75 мм. Ниже приведены некоторые распространенные проблемы с металлом, доступным в Пуне: –

    Металл имеет значительную долю крупногабаритного заполнителя размером от 20 мм до 40 мм. Как правило, когда песок мелкий, достаточно меньшей его доли, чтобы получить связную смесь; Чем крупнее песок, тем больше должна быть его доля в бетоне. Избыток песка увеличивает водопотребность бетона и снижает прочность, а недопесчаная смесь приводит к расслоению и сотовому бетону.

    ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОБАВОК

    Добавки могут изменить свойства бетона. Типы используемых добавок:

    • Пластификаторы
    • Замедлители
    • Ускорители
    • Воздухововлекающие добавки
    • Компенсирующие усадку добавки
    • Гидроизоляционные добавки 5 5 3 5РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ СМЕСИ НА МЕСТЕ

      Предметы, необходимые на месте для разработки смеси

      1. Набор из 12 форм для кубов размером 150 x 150 x 150 мм
      2. Конус для осадки, трамбовочный стержень и
      3. Весы 5 кг, точность взвешивания 5 кг. 2 грамма и соответствующий вес. Электронные весы
      4. Пружинные весы 100 кг
      5. Жидкости Мерные банки 5,2,1 л для добавления
      6. Мерный цилиндр 250 мл для ила
      7. Набор сит, как показано ниже:

      50 мм, 40 мм, 20 мм, 12. 5 мм, 10 мм, 4,75 мм, 2,36 мм, 1,18 мм, 600 микрон, 150 микрон 90 микрон и 75 микрон вместе с поддоном

      1. Конические банки емкостью 5 литров и 1 литр для
      КОНСТРУКЦИЯ:
      1. Марка используемого цемента должна быть стандартизирована заранее.
      2. Все материалы должны быть доставлены на место по крайней мере за неделю, чтобы обеспечить надлежащее тестирование перед их использованием.
      3. Регулярная корректировка пропорций состава смеси для,
        • Влажность песка
        • Поглощение металлом
        • Насыпная плотность песка
        • Изменение крупности песка
      4. Регулярно проверять средний вес цемента не менее 5 мешков следует принимать каждый день перед бетонированием.Если средний вес мешков с цементом ниже 49 кг, необходимо внести соответствующие коррективы, уменьшив вес заполнителей, чтобы сохранить расход цемента. Цемент не следует использовать, если средний вес падает ниже 46 кг.
      5. Водоцементное соотношение должно строго контролироваться путем поддержания осадки в соответствии с проектными спецификациями.
      6. Показания по осадке следует снимать после 25 мешков. Показания по осадке следует снимать специально для партий, из которых производится отливка испытуемых образцов (кубов).
      7. Используемый цемент не должен быть старше одного года. Используемый цемент не должен иметь комков и должен давать ощущение прохлады на руке.
      8. Чрезвычайно крупный песок или илистый песок не должен быть

      Примечание: Если какое-либо из вышеперечисленных условий не выполняется, в лаборатории должна быть проведена пробная смесь для определения свежих пропорций.

      5.   СТАНДАРТНАЯ ПОПРАВКА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ РАЗРАБОТКИ СМЕСИ
      • ПОПРАВКА НА ПОВЕРХНОСТНУЮ ВЛАЖНОСТЬ ПЕСКА

      Песок содержит некоторое количество воды в виде поверхностной влаги.Эта влага влияет на водоцементное отношение бетона. Водоцементный коэффициент учитывает общее количество воды, доступной для гидратации цемента.

      Расчет поверхностной влажности песка

      Возьмите 500 г. песка и осторожно нагревайте его в лотке, пока он не высохнет и не начнет свободно течь. Сухой песок снова взвешивают, чтобы найти потерю веса.

      Поверхностная влажность = Вт / (500-Вт)%

      ПРИМЕЧАНИЕ: Песок нельзя перегревать.

      Чтобы получить приблизительную оценку поверхностной влажности, можно использовать следующее эмпирическое правило, когда песок не очень влажный.

      Влажность в песке 9 6 9000 9 Грубый песок
      1% 8% 6%
      2 % 16% 12% 12%
      3% 29% 15%
      4% 27% 17%
      5% 29% 18 %

      Процедура определения количества воды, добавляемой в каждую партию бетона.

      Вода, добавляемая на партию = (Водоцементное отношение x 50) – (поверхностная влажность x Вес песка на партию) Если содержание влаги                                        = 4% Песка = 119 кг. Соотношение воды = 0,45

      вода для добавления на пакет = 0,45 x 50 — 4% x 119

      = 22,50 — 4.76 = 17,74 LTRS

      мас. Количество песка на партию должно быть увеличено соответственно эквиваленту массы поверхностной влаги в песке e.грамм. 4,7 кг.

      Содержание влаги в песке будет меняться изо дня в день, а также в зависимости от партии песка. Поэтому очень важно делать поправку на влажность песка, чтобы поддерживать водоцементное соотношение. Если осадка бетона находится под контролем, соотношение вода/цемент регулируется автоматически.

      Расчет поглощения заполнителя

      Для любого состава смеси считается, что крупный заполнитель находится в насыщенном состоянии с сухой поверхностью. При этом металл на площадке часто находится в абсолютно сухом состоянии. (Особенно летом). Этот сухой заполнитель часто поглощает воду, добавленную в бетон, и снижает удобоукладываемость бетона. Поправка на поверхностное впитывание необходима для поддержания водоцементного отношения.

      Может быть сделана поправка от 1% до 2% от веса крупного заполнителя. В случае, если вес заполнителя составляет 192 кг, тогда общее поглощение                                   = 0,02 x 192

      = 3,84 литра

      Следовательно, количество добавленной воды (из предыдущего примера) = 17,74 + 3.84

      = 21,58 литра

      Каждая смесь рассчитывается с учетом веса различных ингредиентов. В случае объемного дозирования на месте; веса агрегатов должны быть преобразованы в объем. Это делается с помощью насыпных плотностей заполнителей.

      Насыпная плотность   =          вес материала в кг

      Объем в литрах

      Насыпную плотность можно измерить на месте, заполнив стандартную 35-литровую «форму» заполнителем, а затем взвесив заполнитель, заполненный в форме.

      напр. Вес. Песка в форме 35 литров                       = 58 кг.

      Объемная плотность                 = 58/35              = 1,66. кг/литров.

      Объем песка на партию                                  =        Масса заполнителя на партию

      Насыпная плотность

      Если мас. Песка за партию = 119 кг.

      Том. песка = 119/1,66 = 71,7 литра. Допустим, 70 литров

      Следовательно, используйте 2 формы по 20 литров. И одна форма 30литров.

      Насыпная плотность песка изменяется с помощью Bulkage.Поэтому поправку на насыпную плотность песка следует делать каждый день.

      Насыпная плотность металла составляет от 1,4 кг/л до 1,5 кг/л, тогда как насыпная плотность песка варьируется и обычно составляет от 1,6 до 1,8 кг/л.

      Делается в случае объемного дозирования бетона. Когда песок влажный, он «набухает», т.е. занимает больший объем. Следовательно, в данном объеме берется меньший вес песка. Другими словами, изменяется насыпная плотность песка. Если сделать поправку на объемную плотность, эффект объемности учитывается, и поправку на объемность делать не нужно.В противном случае объем песка необходимо увеличить пропорционально объему.

      Измерение объема на месте

      Возьмите 100 мл. песка в 250 мл. стакан и добавьте воды, чтобы песок полностью погрузился в воду. Хорошо встряхните стакан и оставьте его неподвижным на некоторое время. Обратите внимание на уровень, на котором он оседает.

      %bulkage        = (Исходный уровень – Новый уровень) x 100 Новый уровень

      Чрезмерное количество ила в песке влияет на сцепление между цементом и песком. Это снижает прочность бетона.Эта проблема довольно серьезна во время муссонов. Поэтому песок, содержащий ил, не должен использоваться сверх определенной пропорции. Поэтому необходимо измерять содержание ила в песке.

      Измерение содержания ила на месте

      Возьмите 50мл. воды в стакане на 250 мл и добавить немного соли. Добавьте в нее песок до 100 мл, отметка достигнута. Снова добавить воды до 150 мл. Хорошо перемешайте песок, чтобы промыть его в соленой воде. Держите стакан неподвижно в течение 3 часов.

      Обратите внимание на толщину слоя ила.

      Содержание ила = Высота слоя ила (мл) x 100

      Высота слоя песка (мл)

      Песок с содержанием ила более 7% не должен использоваться для бетонирования.

      • ПОПРАВКИ НА ИЗМЕНЕНИЯ ГРАФИЧЕСКОГО СООТНОШЕНИЯ ПЕСКА

      Песок показывает большие различия в градации из-за изменения источника поставки. Модуль крупности песка в Пуне колеблется от 3,2 до 3,8. IS устанавливает предел от 2,2 (мелкий песок) до 3,2 (крупный песок) для мелкого заполнителя. Это означает, что песок, доступный в Пуне, очень крупный.Отчасти это связано с отсутствием мелких частиц в песке. От 10% до 15% песка задерживается на сите 4,75 мм в виде мела или гальки. Следовательно, в случае очень крупного песка, используйте каменную пыль до 10 литров. Рекомендовано. Если песок, имеющийся на месте, крупнее того, который используется для расчета смеси, можно внести следующую поправку.

      1. ВЕСОВАЯ ПАРТИЯ

      Увеличивает вес песка до 15 кг и уменьшает вес металла на такое же количество. Общий вес заполнителя (мелкий + крупный) на партию должен оставаться постоянным.

      Если смесь не улучшится после вышеописанной коррекции, замените до 15 кг песка пылью в весах, указанных в составе смеси.

      1. ОБЪЕМ ПАРТИИ
      2. Увеличьте объем песка на 5 литров и уменьшите объем металла на 5 литров. Вышеупомянутая коррекция может быть сделана до 10
      3. Если смесь не улучшится после вышеуказанной коррекции, замените 10 литров песка в расчетной пропорции смеси на 10 литров

      Новая смесь должна быть испытана на прочность при сжатии перед использованием при место..

      При использовании каменной пыли необходимо соблюдать следующие меры предосторожности.

      Каменная пыль не должна быть слишком мелкодисперсной (FM.должно быть от 2,0 до 2,5) Он должен использоваться в ограниченном количестве, как указано выше, если лаборатория / консультанты не рекомендуют более высокое количество.

      Должен осуществляться строгий контроль водоцементного соотношения. Каменная пыль снижает работоспособность; следовательно, водоцементное отношение, вероятно, увеличится. Осадка может поддерживаться на 2 см ниже значения, указанного в расчете смеси.

      Примечание: – Если приведенные выше корректировки пропорций не дают удовлетворительной смеси, в лаборатории должны быть проведены новые испытания для пересмотренного состава смеси.

      6. ЛИТЬЕ И ИСПЫТАНИЯ КУБИКОВ

      Образец для испытаний: Кубы из бетона должны быть отлиты для оценки прочности бетона. Бетон для заполнения кубов должен быть взят из среднего выпуска бетоносмесителя. Следует избегать бетонирования в начале или в конце разгрузки. Кубики должны быть заполнены в 3 равных слоя. Каждый слой следует равномерно утрамбовать не менее 35 раз тупым стержнем 16 мм. Кубы должны быть правильно выровнены и обработаны ручным шпателем. Кубы должны храниться в тени, должным образом накрытые мокрыми джутовыми мешками.

      Кубики должны быть извлечены из формы через 24 часа и погружены в воду для отверждения. Важно оберегать кубики от ударов и вибраций, особенно в первые 3 дня литья.

      Расчет бетонной смеси — Национальная ассоциация производителей сборного железобетона

      Разгадка тайны цементных материалов.

      Пол Рамсбург

      Примечание редактора. Это третья статья из годовой серии, посвященной науке о бетоне для лучшего понимания состава смеси.Серия будет написана совместно Полом Рамсбургом, техническим специалистом по продажам в Sika Corp., и Фрэнком Боуэном, представителем по развитию бизнеса Rosetta Hardscapes. Нажмите здесь, чтобы прочитать вторую статью из этой серии, или здесь, чтобы прочитать четвертую статью.

      Прежде чем мы обсудим цементные материалы, важно сначала признать, что бетон не высыхает, он затвердевает. Причина в том, что все портландцементы представляют собой гидравлические цементы, состоящие из гидравлических силикатов кальция и алюминатов кальция. В результате он схватывается и затвердевает в результате химической реакции с водой – процесса, называемого гидратацией. Смесь цемента и воды называется пастой. Эта паста представляет собой клей, который связывает мелкие и крупные заполнители вместе.

      Гидратация: как это происходит?

      Процесс гидратации начинается сразу после контакта цемента с водой затворения. Во время гидратации силикаты кальция в цементе образуют гидроксид кальция и гелеобразный гидрат силиката кальция. Гель CSH является наиболее важным вяжущим компонентом бетона, поскольку он отвечает за схватывание, твердение и набор прочности.По мере гидратации частицы цемента и вода реагируют с образованием продуктов гидратации в виде кристаллов, которые вырастают из частиц цемента в пространство, изначально занятое водой замеса. По мере того, как частицы продолжают расти, кристаллы сходятся, и паста затвердевает. Бетон постепенно застывает, теряет удобоукладываемость, схватывается и приобретает механическую прочность.

      Опять же, бетон не затвердевает от высыхания. Цементная паста схватится и затвердеет даже при погружении в воду. Если имеется достаточная влажность и соответствующая температура, гидратация теоретически будет продолжаться бесконечно, хотя и все более медленными темпами.Вы, наверное, слышали, что плотина Гувера все еще лечится. Я считаю, что это правда, но каждый раз, когда я пытаюсь просверлить образец цилиндра, чтобы доказать теорию, меня прогоняют.

      Номенклатура цемента

      Прежде чем мы зайдем слишком далеко, давайте рассмотрим номенклатуру цементов, так как есть много ключевых терминов, которые часто используются, но не всегда могут быть полностью поняты.

      Клинкер

      Прежде чем стать цементом, добытые и переработанные минеральные компоненты известны как клинкер.Цементный клинкер состоит из четырех основных фаз, составляющих около 90% массы цемента. Эти фазы:

      1. Трехкальциевый силикат, C 3 S. Быстро гидратируется и отвечает за схватывание и раннее развитие прочности. Быстрая гидратация C 3 S сопровождается выделением тепла, что может вызвать повышение температуры бетона. В общем, увеличение содержания C 3 S приводит к увеличению начальной прочности.
      2. Двухкальциевый силикат, C 2 S. Медленнее увлажняет и способствует более позднему развитию силы. Более медленная гидратация C 2 S сопровождается более медленным выделением тепла.
      3. Трехкальциевый алюминат, C 3 A . Очень быстро реагирует с водой и выделяет большое количество тепла. Это способствует установочному поведению и раннему увеличению силы.
      4. Алюмоферрит тетракальция, C 4 AF. Реагирует так же, как C 3 A, но гораздо медленнее, с меньшим выделением тепла.
      5. Сульфат кальция (гипс), CaSO 4 . Сульфат кальция добавляют во время измельчения для контроля гидратации C 3 A путем образования эттрингита. Без сульфата цемент схватывается очень быстро с быстрым выделением тепла, известным как мгновенное схватывание.
      Щелочи

      Цемент изготавливается из природного сырья, поэтому помимо основных минеральных фаз присутствуют следовые количества других веществ и материалов. Наиболее важными из этих второстепенных компонентов являются щелочи.Содержание щелочи в цементе может повлиять на время схватывания бетона, его прочность и долговечность. Щелочи образуются из глинистых или переработанных компонентов цементной сырьевой смеси. Содержание щелочи часто указывается как эквивалент оксида натрия, Na2Oeq, и рассчитывается как:

      %Na2O экв.  = %Na2O+0,658(%K 2 O)

      Крупность и гранулометрический состав

      Реакционная способность цементов напрямую связана с крупностью. Измельчение клинкера до более высокой тонкости приводит к получению более мелких частиц цемента.Более мелкие частицы имеют большую площадь поверхности, на которой может происходить гидратация. Тонкость цемента может быть измерена в соответствии со стандартом ASTM C204, «Стандартные методы определения крупности гидравлического цемента с помощью прибора для измерения воздухопроницаемости», в котором тонкость цемента определяется как площадь поверхности частиц цемента на единицу массы (м 2 /кг).

      Настройка

      Время начального и конечного схватывания цемента определяет его характеристики схватывания. ASTM C150, «Стандартная спецификация для портландцемента», содержит минимальные требования к времени начального схватывания и максимальные требования к времени окончательного схватывания для различных типов цемента.Он также имеет минимальные требования к прочности на сжатие в заданном возрасте от 3 до 28 дней для цементов типов I, II и V. Для типа III также требуется минимальная 1-дневная прочность.

      Теплота гидратации
      Гидратация портландцемента

      является экзотермической реакцией, то есть при ней выделяется тепло. Теплота, выделяемая при отверждении, называется теплотой гидратации. Повышенная температура – ​​свежего бетона или температуры окружающей среды – ускоряет гидратацию, а пониженная температура замедляет гидратацию.

      Влияние цемента на бетон

      Теперь, когда мы разобрались с терминологией, мы рассмотрим влияние этих характеристик цемента на свойства бетона при прочих равных условиях.

      Удобообрабатываемость

      Свойства цемента, в наибольшей степени влияющие на удобоукладываемость, связаны с ранними стадиями гидратации. Повышенная тонкость помола цемента, повышенное содержание щелочи и повышенное содержание C 3 A повысят реакционную способность цемента, что сделает смесь менее удобоукладываемой, поскольку она будет затвердевать быстрее.Кроме того, изменение содержания сульфата может повлиять на время схватывания и, таким образом, на удобоукладываемость смеси, поскольку сульфаты кальция добавляют в клинкер для контроля реакционной способности C 3 A.

      Потребность в воде

      Любые изменения свойств цемента (химические или физические), приводящие к увеличению содержания воздуха в бетонной смеси, снизят водопотребность этой смеси, если только не будут смягчены другими факторами.

      Спад

      Потеря осадки увеличивается по мере увеличения содержания щелочи в цементе. Повышенная крупность частиц цемента также увеличивает потерю осадки.

      Реология

      Величина предела текучести и пластическая вязкость бетона уменьшаются с увеличением крупности цемента. Химический состав цемента мало влияет на реологические свойства бетона.

      Время установки

      Увеличение тонкости без увеличения содержания сульфатов приведет к сокращению времени схватывания. Увеличение содержания C 3 A и/или C 3 S сократит время схватывания.

      Теплота гидратации

      Скорость производства тепла и скорость гидратации тесно связаны.Следовательно, все характеристики, влияющие на гидратацию, будут влиять на выделение тепла. Это включает тонкость помола, а также содержание C 3 A и C 3 S. Щелочи также увеличивают скорость гидратации.

      Прочность

      Можно ожидать, что цементы, содержащие большое количество C 3 S, будут быстро набирать прочность с более постепенным увеличением длительной прочности. Более мелкие цементы также быстрее набирают прочность.

      Понимание состава цемента

      Соединения, входящие в состав цемента, оцениваются по уравнениям Бога.Более пристальный взгляд на них может помочь нам повысить предсказуемость наших бетонных смесей.

      Трехкальциевый силикат C 3 S, или алит, обычно составляет от 50% до 63% по массе любого данного цемента и способствует как раннему, так и позднему набору прочности. Цементы с более высоким содержанием щелочи обычно имеют более низкое содержание C 3 S. Содержание C 3 S может помочь предсказать раннюю силу на основе предыдущих данных. Например, если C 3 S выше, чем обычно, а все остальное остается прежним, то можно ожидать более высоких начальных сил.

      Прежде чем мы двинемся дальше, важно отметить, что другими факторами, влияющими на прочность бетона, являются уровень содержания щелочи, крупность по Блейну и потеря воспламенения (LOI), а также водоцементное отношение (В/Ц). Цементы различаются по способу их реакции или гидратации из-за разного химического состава. Форма, размер, растворимость, форма и т. д. соединений могут различаться в зависимости от сырья, скорости и продолжительности нагревания и охлаждения и многого другого. Определенные уровни C 3 S, щелочей или тонкости по Блейну не гарантируют хорошую или плохую крепость, просто отличаются от того, к чему вы, вероятно, привыкли.

      Двухкальциевый силикат C 2 S, или белит, обычно составляет от 10% до 22% по массе цемента и способствует позднему набору прочности (28 дней и более).

      Трехкальциевый алюминат C 3 A, или алюминат, обычно составляет от 5% до 12% по массе цемента и способствует очень раннему набору прочности (от 1 до 3 дней). Это первое соединение, которое гидратируется и будет быстро реагировать при контакте с водой. Это увеличивает теплоту гидратации.

      Производители включают гипс (CaSO 4 • 2H 2 O) в цемент, когда они измельчают клинкер до тонкого состояния на заводе по производству цемента, и используют его для контроля этой реакции. Когда гипс вступает в контакт с водой, он диссоциирует (CaSO 4  • CaO + SO 3 -2 ), и свободный ион сульфата вступает в реакцию с алюминатами, образуя покрытие вокруг соединения, так что вода не может проникнуть. Покрытие разрушается в течение нескольких часов, и продолжается гидратация. Это также ухудшает устойчивость полученного бетона к воздействию сульфатов. Цемент типа II, обладающий умеренной стойкостью к сульфатам, имеет максимальное содержание C 3 A 8% по массе. Помните, что сульфат-ионы преимущественно атакуют алюминаты.

      Tetracalcium Aluminoferrite C 4 AF, или феррит, составляет от 5% до 12% по массе цемента и мало влияет на поведение цемента. Он отвечает за цвет цемента вкладом феррита или железа. Чем выше содержание C 4 AF, тем темнее цемент.

      Триоксид серы SO 3,  или сульфат отвечает за контроль ранней гидратации C 3 A и влияет на контроль времени схватывания бетона, в первую очередь за счет добавления гипса. Существует две формы гипса: гипс, который представляет собой CaSO 4 • 2H 2 O (дигидрат сульфата кальция), и гипс, который представляет собой CaSO 4 • ½H 2 O (полугидрат сульфата кальция). Если производитель цемента переключается между типами гипса, это меняет время схватывания бетона с использованием этого цемента.

      Свойства сертификата мельницы

      Далее, давайте рассмотрим несколько свойств цемента, которые вы можете найти в сертификации завода, которые следует понимать и контролировать.

      Вы можете рассчитать LOI, найдя потерю массы при нагревании цемента до очень высокой температуры (900 градусов по Фаренгейту). Согласно ASTM C150 максимальное значение LOI составляет 3%. Это показатель степени гидратации и карбонизации свободной извести и магнезии из-за воздействия атмосферы на цемент. Если цемент или клинкер старше и подверглись воздействию погодных условий, то LOI будет выше. Высокий LOI отрицательно скажется на времени схватывания, силе и воздухововлечении. Если в заводском сертификате изменится LOI, ожидайте, что эти свойства изменятся вместе с ним.

      Тонина по Блейну представляет собой измерение площади поверхности на единицу веса (м 2 /кг или см 2 /г) цемента и является показателем крупности порошка. Чем выше показатель Блейна, тем мельче частицы. Это касается реактивности, времени схватывания, ранней прочности и конечной прочности. Более высокие показатели по Блейну, как и в случае с цементами типа III, обычно означают более быстрое время схватывания, более высокую начальную прочность, более низкую долговременную прочность и более липкий свежий бетон.Для достижения любого заданного содержания воздуха потребуется большее вовлечение воздуха, и на раннем этапе выделяется больше тепла. Обратите внимание, что более мелкие цементы могут привести к более высокой начальной прочности, но также к более низкой 28-дневной прочности. Это принцип расчета бетонной смеси, который следует подчеркнуть, и он выходит за рамки тонкости цемента. Чем быстрее бетон набирает прочность, тем меньше прочности он набирает в целом. Все, что мы делаем, чтобы ускорить набор силы, снизит конечную силу, которую мы могли бы достичь в противном случае.

      Еще одним важным фактором, на который следует обратить внимание при сертификации мельницы, является сетка -325. Это измерение количества материала, оставшегося на сите 325. Крупные частицы, которые остаются на сетке, играют очень небольшую роль в гидратации и развитии прочности, но в сочетании с крупностью по Блейну это значение может дать вам лучшее представление о гранулометрическом составе цемента. Размеры частиц цемента должны быть равномерно распределены. Если показатель Блейна высокий (4800 см 90 229 2 90 230 /г) и 325 меш низкий (82 процента прохождения), это означает, что имеется большое количество сверхмелких частиц, что указывает на то, что клинкер уже гидратировался.Так как этот клинкер уже прореагировал, его присутствие вредно для бетона, и вы можете наблюдать снижение как ранней, так и поздней прочности, даже если содержание цемента и водоцементное соотношение не изменились.

      Очень важным фактором, на который следует обратить внимание в сертификате предприятия, является общее содержание щелочей. Это средневзвешенное содержание всех щелочей в цементе. В сертификате вы найдете его как NaEq, что равно %Na 2 O + 0,658 %K 2 O. Уравнение предполагает, что, поскольку натрий и калий относятся к одному и тому же химическому семейству, они будут реагировать одинаково. .Цементы с вязкостью ниже 0,60 Na 2 O eq считаются низкощелочными. Щелочи способствуют гидратации цемента, поэтому более высокое содержание щелочи означает более высокую начальную прочность, но немного более низкую предельную прочность. Очень быстрая гидратация отрицательно сказывается на прочности бетона. Кроме того, изменение щелочей изменит действие различных добавок. Например, более высокое общее содержание щелочи в цементе потребует более высокой дозировки поликарбоксилата — сильнодействующего понизителя воды — для достижения заданного самоуплотняющегося бетона, или SCC, оползня.

      Применение своих знаний

      Характеристики цемента

      — это баланс химических и физических свойств. Важно следить за заводскими сертификатами, когда мы получаем цемент на наши бетонные заводы. Заводские сертификаты — это не бессмысленные бумаги, которые мы обязаны подшивать. Следите за этими атрибутами, которые мы обсуждали здесь, и соотносите их с вашим бетоном. Даже свойства цемента из одного источника могут иногда различаться. Кроме того, имейте в виду, что сертификаты заводов представляют собой примерно месячные испытания на цементном заводе.Возможно, еще лучшим показателем характеристик вашего цемента является отчет ASTM C917 «Стандартный метод испытаний для оценки изменчивости цемента из одного источника на основе прочности». Обязательно запросите этот подробный отчет у поставщика цемента.

      Экспериментируйте и обращайтесь за помощью

      Помимо понимания свойств вашего цемента, мы рекомендуем вам поэкспериментировать с составом цемента и смесями порошков в ваших смесях в лабораторных условиях. Со временем изучите сертификаты своих заводов, обратитесь за помощью к местным поставщикам, а также к материалам и курсам Национальной ассоциации производителей сборного железобетона и подумайте об использовании учебных материалов в книжном магазине Portland Cement Association.Чем больше вы читаете и пачкаете руки в лаборатории, тем больше вы снимаете тайну с цемента и, как следствие, характеристик вашего бетона. ИП

      Пол Рамсбург работает в производстве предварительно напряженного бетона с 1988 года и в настоящее время является техническим специалистом по продажам в Sika Corp.

       

      %PDF-1.6 % 1 0 объект > эндообъект 5 0 объект >/Шрифт>>>/Поля[]>> эндообъект 2 0 объект >поток 2017-11-27T12: 02: 16Z2017-11: 02: 16Z2017-11: 16Z2017-11-27T12: 02: 16zaplication / pdfuuid: D80830A0-58C0-43BC-BE46-B1CA0E954A54UUID: 53888405-FEAB-4A11-BB00-D55E4CB94D5DACROBAT Distilder 2.1 для Макинтоша конечный поток эндообъект 3 0 объект > эндообъект 6 0 объект > эндообъект 19 0 объект > эндообъект 22 0 объект > эндообъект 23 0 объект > эндообъект 75 0 объект > эндообъект 76 0 объект > эндообъект 77 0 объект > эндообъект 78 0 объект > эндообъект 79 0 объект > эндообъект 80 0 объект > эндообъект 81 0 объект > эндообъект 82 0 объект

      .