Марка бетона по самонапряжению: марка бетона по самонапряжению Sp

Классы и марки бетона

Показателями качества бетона являются его классы по прочно­сти на сжатие и на осевое растяжение.

Классы бетона по прочности на сжатие (В) соответствуют га­рантируемой прочности с обеспеченностью 0,95 и численно равны нормативной кубиковой прочности R_n, определяемой по формуле

R_n = R_m(1-1,64U)

где R_m — среднестатистическая прочность бетона; U— коэффици­ент вариации (изменчивости) прочности бетона, для бетонов обыч­ного тяжелого и на пористых заполнителях U = 0,135.

В соответствии с [80] основными нормируемыми и контроли­руемыми показатели качества бетона являются:

• класс по прочности на сжатие В;
• класс по прочности на осевое растяжение B_t;
• марка по морозостойкости F;
• марка по водонепроницаемости W;
• по средней плотности D.

Класс бетона по прочности на сжатие В соответствует значе­нию кубиковой прочности бетона на сжатие в МПа с обеспеченно­стью 0,95 (нормативная кубиковая прочность) и принимается в пре­делах от В 0,5 до В 120.

Класс бетона по прочности на осевое растяжение В, соответ­ствует значению прочности бетона на осевое растяжение в МПа с обеспеченностью 0,95 (нормативная прочность бетона) и принима­ется в пределах от В_t 0,4 до В_t 6.

Допускается принимать иное значение обеспеченности проч­ности бетона на сжатие и осевое растяжение в соответствии с тре­бованиями нормативных документов для отдельных специальных видов сооружений (например, для массивных гидротехнических сооружений).

Марка бетона по морозостойкости F соответствует минималь­ному числу циклов попеременного замораживания и оттаивания, выдерживаемых образцом при стандартном испытании, и прини­мается в пределах от F15 до F1000.

Марка бетона по водонепроницаемости W соответствует мак­симальному значению давления воды (МПа 10^-1), выдерживаемо­му бетонным образцом при испытании, и принимается в пределах от W2 до W20.

Марка по средней плотности D соответствует среднему значе­нию объемной массы бетона в кг/м³ и принимается в пределах от D200 до D5000.

Для напрягающих бетонов устанавливают марку по самонапряжению.

При необходимости устанавливают дополнительные показате­ли качества бетона, связанные с теплопроводностью, температуростойкостью, огнестойкостью, коррозионной стойкостью (как само­го бетона, так и находящейся в нем арматуры), биологической за­щитой и с другими требованиями, предъявляемыми к конструкции.

Показатели качества бетона должны быть обеспечены соответ­ствующим проектированием состава бетонной смеси (на основе характеристик материалов для бетона и требований к бетону), тех­нологией приготовления бетона и производства работ. Показатели бетона контролируют в процессе производства и непосредственно в конструкции.

Необходимые показатели бетона следует устанавливать при проектировании бетонных и железобетонных конструкций в соот­ветствии с расчетом и условиями эксплуатации с учетом различных воздействий окружающей среды и защитных свойств бетона по от­ношению к принятому виду арматуры.

Классы и марки бетона следует назначать в соответствии с их параметрическими рядами, установленными нормативными доку­ментами.

Класс бетона по прочности на сжатие В назначают во всех случаях.

Класс бетона по прочности на осевое растяжение В, назначают в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значе­ние и ее контролируют на производстве.

Марку бетона по морозостойкости F назначают для конструк­ций, подвергающихся действию попеременного замораживания и оттаивания.

Марку бетона по водонепроницаемости W назначают для кон­струкций, к которым предъявляют требования по ограничению во­допроницаемости.

Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжа­тие и по прочности на осевое растяжение (проектный возраст), назначают при проектировании исходя из возможных реальных сроков загружения конструкций проектными нагрузками с учетом способа возведения и условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливают в проектном возрасте 28 суток.

Марка бетона по самонапряжению Sp – это

гарантированное значение предварительного напряжения в бетоне (МПа), создаваемое в результате его расширения при наличии продольной арматуры в количестве 1% и контролируемое на базовых образцах в установленные сроки согласно ГОСТу.

Марку бетона по самонапряжению принимают в зависимости от предъявляемых к

самонапрягающимся конструкциям требований по трещиностойкости и жесткости.

7. Модуль деформации бетона и мера ползучести

Начальный модуль деформаций бетона при сжатии Eb

– это величина, соответствующая тангенсу угла наклона касательной к кривой деформаций при условии, что 0

(рис.2.11)

Модуль касательных деформаций бетона при сжатии EbA

– это величина, соответствующая тангенсу угла наклона касательной к кривой деформаций в любой заданной точке

(рис.2.11) .

EbA tg 1

Для расчёта железобетонных конструкций используют

тангенсу угла наклона секущей, проходящей через начало координат и точку на диаграмме полных деформаций

(рис. 2.11).

Eb tg 2

Рис. 2.11. Схема для определения модулей деформаций в бетоне

b e Eb ( e p ) Eb

Коэффициент пластичности бетона равен

Коэффициент упругопластической деформации бетона равен

Используя вышезаписанное, получим зависимость между секущим и начальным модулями

Eb Eb

Зависимость между напряжениями и деформациями ползучести выражаются мерой ползучести Cb .

Мера ползучести – это удельная деформация ползучести .

8. Реологические свойства бетона

Усадка – это уменьшение бетона в объеме при твердении в обычной (воздушной) среде (рис.2.12).

Рис. 2.12. Усадка бетона 1 – фрагмент бетонной балки; 2, 3 – продольные и поперечные

усадочные трещины; 4 – наружний (высохший) слой; 5 – внутренний слой; 6 – растягивающие напряжения

Набухание – это увеличение бетона в объеме при твердении его в воде.

Ползучесть – это свойство бетона, характеризующее нарастание неупругих деформаций с течением времени при постоянных

напряжениях.

Опыты с бетонными призмами показывают, что независимо от того, с какой скоростью загружения было получено напряжение, конечные деформации ползучести, соответствующие этому напряжению, будут одинаковыми.

Релаксация – это уменьшение с течением времени напряжений при постоянной деформации.

Если бетонному образцу задать некоторую деформацию b обусловливающую соответствующее напряжение, а затем устранить возможность дальнейшего деформирования наложением связей, то с течением времени напряжения

Рис. 2.13. Снижение напряжений с течением времени

Рис. 2.14. Деформации ползучести бетона в зависимости от скорости

начального загружения

Более компактный, экологичный, расширяющийся бетон подвергается предварительному напряжению при формировании

Материалы

Просмотр 6 изображений

Посмотреть галерею — 6 изображений

Одним из способов повышения прочности и долговечности бетона является включение в него натянутых стальных стержней перед заливкой, которые затем можно отпустить, чтобы сжать материал по мере его схватывания. Новая адаптация этого метода предварительного напряжения была использована для производства бетона, который легче, но с сопоставимой прочностью, что в случае его широкого применения могло бы значительно сократить выбросы CO2.

Будучи наиболее часто используемым строительным материалом в мире, углеродный след бетона огромен: миллиарды тонн, производимые каждый год, требуют огромного количества энергии. По этой причине ученые во всем мире стремятся изменить производственные процессы, чтобы сделать их более экологически безопасными, причем даже небольшие улучшения могут иметь большие последствия.

Последний прорыв был сделан учеными Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологии (EMPA), где изучаются способы усовершенствования технологии производства предварительно напряженного бетона. Этот метод часто используется, когда материал должен выдерживать особенно высокие нагрузки, такие как балка или мост, при этом натянутые стальные арматуры создают силы, которые сжимают материал изнутри.

Одним из ограничений этого метода является то, что стальные арматуры уязвимы для коррозии. Это означает, что бетон, залитый вокруг них для создания элемента, должен иметь определенную толщину, но альтернативные арматуры, изготовленные из полимеров, армированных углеродным волокном (CFRP), устойчивы к коррозии и позволяют производить гораздо более тонкие бетонные элементы, которые в противном случае предлагают те же свойства.

Но использование углепластика в качестве арматуры требует дорогостоящего оборудования, а крепление их на обоих концах элемента намного сложнее. Это, в сочетании с тем фактом, что они тоже имеют свои пределы, означает, что предварительно напряженный бетон, армированный углепластиком, не используется так широко, как предварительно напряженный с помощью стали.

«Если вы хотите предварительно напрячь эту арматуру из углепластика, чтобы иметь возможность строить еще более тонкие конструкции с более высокой несущей способностью, вы достигаете своих пределов», — говорит д-р Матеуш Выжиковски, участник исследования. команда.

Новая форма напрягающего бетона может означать, что конструкции можно строить с использованием меньшего количества материала

EMPA

Команда EMPA разработала специальную формулу для железобетона, армированного углепластиком, которая заставляет его расширяться по мере затвердевания. Это означает, что нет необходимости закреплять и натягивать сухожилия, так как материал делает это сам по мере затвердевания. Затем сухожилия остаются в этом состоянии постоянно, воздействуя на бетон противодействующими силами и создавая сжимающее напряжение. Выжиковский предложил нам такую ​​аналогию:

«Если надеть резинку на руки и попытаться растянуть их, резинка будет натянута, а руки будут сжиматься резинкой», — говорит он. «По аналогии, такой механизм заставит расширяющийся бетон испытывать сжатие».

Это открывает двери для еще более тонких бетонных элементов, которые обладают большой прочностью, при этом испытания группы показали, что самонапрягающийся материал может выдерживать нагрузки, сравнимые с обычным предварительно напряженным бетоном, и примерно в три раза больше, чем без предварительно напряженного бетона. Углепластиковый бетонный элемент.

«Наша технология открывает совершенно новые возможности в легком строительстве», — говорит Выжиковски. «Мы не только можем строить более устойчивые конструкции, но и используем значительно меньше материалов. Мы можем легко выполнить предварительное напряжение одновременно в нескольких направлениях, например, для тонких бетонных плит или филигранно изогнутых бетонных оболочек».

Источник: EMPA

Посмотреть галерею — 6 изображений

Ник Лаварс

Ник пишет и редактирует New Atlas уже более шести лет, где он освещал все: от далеких космических зондов до беспилотных автомобилей и странных наук о животных. Ранее он работал в The Conversation, Mashable и The Santiago Times, получив степень магистра в области коммуникаций в Мельбурнском университете RMIT.

Как это работает, какие бывают типы?

• Новый самонапряженный бетон, разработанный швейцарскими учеными, использует безанкерный углерод вместо стали.
• Бетон является наиболее используемым строительным материалом в мире — партия .
• Использование менее уязвимого углеродного волокна позволяет строителям использовать меньше бетона вокруг него.

Наконец, бетон может присоединиться к остальным в 2020 году, и будет поставляться предварительно напряженным .

В бетоне это технический термин, который обычно относится к методу высвобождения натянутых стальных лент в высыхающем бетоне для повышения его прочности. Теперь ученые из Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологии (Empa) разработали способ использования идей предварительного напряжения без тяжелой стальной арматуры.

🔨 Любишь пачкать руки. И мы тоже. Давайте создадим что-нибудь крутое вместе.

Бетон — гигантская отрасль, потому что он используется в строительстве больше всего на Земле. Один только размер отрасли означает, что исследователи стремятся улучшить способы производства бетона, от углеродного следа печей, обжигающих известь для цемента, до, в данном случае, замены тяжелой и дорогостоящей стали, которая может подвергаться коррозии внутри сегментов предварительно напряженного бетона.

Прочитать это

• Невероятная история бетона

«В традиционной технологии предварительного натяжения арматура или арматура закрепляются с обеих сторон элемента перед заливкой бетона, подвергаются натяжению и снова освобождаются после заливки бетона. бетон застыл», — говорится в заявлении Empa . «Проблема: сталь подвержена коррозии. Поэтому слой бетона вокруг напрягаемой стали должен иметь определенную толщину».

Углеродное волокно стало легкой, менее коррозионностойкой альтернативой традиционной стали с предварительным напряжением, но с этим тоже есть проблема: дорогой . Сталь имеет определенные преимущества для оборудования и конструкции, поскольку она крепится к бетону, а армирование углеродным волокном требует специальных, более дорогих версий и более сложной работы.

📩 Сделайте свой почтовый ящик более привлекательным.

Какое же тогда решение для строителей, которым нужен прочный предварительно напряженный бетон с меньшим объемом и такой же структурной целостностью? Команда Empa разработала новую формулу, которая полностью устраняет необходимость в крепежном оборудовании. Вместо этого балки из углеродного волокна окружены новой бетонной смесью, которая расширяется по мере затвердевания и сама по себе прижимает углеродное волокно к предварительному напряжению. Там нет лишнего тензора.

Эмпа говорит, что сочетание новой рецептуры и структуры является большим преимуществом для строительной отрасли. И, пытаясь встретить строителей там, где они сейчас находятся, в положении, когда попытка полностью отклонить от бетона была бы кошмаром, ученые идут по тому же пути, что и многие исследователи экологических материалов в 2020 году.