Расчет увеличения прочности бетона во времени. Прочность бетона по суткам
Прочность бетона - главный качественный показатель.
Важнейший показатель для бетона — прочность бетона при сжатии. В сравнении с природными материалами(например, щебень) бетон лучше сопротивляется именно сжатию, чем растяжению, поэтому мерой прочности служит предел прочности при сжатии.Именно из-за этих свойств бетона здания и другие сооружения проектируют учитывая, что бетон принимает нагрузки на сжатие. Но в некоторых случаях берут во внимание прочность на растяжение либо на растяжение при изгибе.
Определение прочности бетонаЧтобы определить прочность бетона и соответственно марку/класс проводят испытания – бетонный куб (размеры 15x15x15 см), проба берется из бетонной смеси на объекте/заводе, переносится в специальную металлическую форму. Испытания проводятся на 28е сутки ОБЯЗАТЕЛЬНО после твердения в так называемых нормальных условиях (t- 15-20°С и влажность воздуха 90-100%)Прочность бетона также определяют и в другом возрасте от трех до ста восьмидесяти суток.
К примеру, бетон в25 м350 — прочность на сжатие 32,7 МПА
Контроль прочности бетона в конструкцияхЭтот стандарт применяется для бетонов, на которые действуют нормы прочности и определяет правила контроля и оценки прочности готовой к применению бетонной смеси. Выполняя требования ГОСТа вы гарантируете качественные показатели бетона на вашем объекте. Продажа бетона от производителя также добавит вам уверенности в заказываемых материалах.
Оценка прочности бетонаНе всегда есть возможность воспользоваться услугами лаборатории. В настоящее время для оценки прочности бетона есть возможность использовать спецприборы, действие которых относят к неразрушающим методам контроля прочности. Самый доступный из них – молоток Кашкарова или Физделя.Многие из приборов достаточно мобильны и имеют цифровое табло. Сейчас разделяют приборы на разные способы работы:
— ультразвук— ударный отскок( определяется величина отскока инструмента)— отрыв со скалыванием(определяем величину усилия, которое нужно приложить для того, чтобы сколоть какой-либо участок, который находится на ребре бетонного изделия)— ударный импульс(фиксируется энергия удара в момент удара бойка прибора о поверхность бетонной конструкции)
Чтобы определить результат с максимальной точностью необходимо учесть следующие параметры – время изготовления, наполнитель бетона, условия хранения.Для минимизации погрешностей все приборы подлежат обязательной проверке в метрологической организации.
Таблица 1. Соотношение классов и марок при сжатии для тяжелого бетона (прочность бетона ГОСТ таблица)
| Класс | Rb ,МПа | Марка | Класс | Rb, МПа | Марка |
| BbЗ,5 | 4,5 | Mb 50 | Bb30 | 39,2 | Mb 400 |
| Bb5 | 6,5 | Mb 75 | Bb35 | 45,7 | Mb 450 |
| Bb7,5 | 9,8 | Mb 100 | Bb40 | 52,4 | Mb 500 |
| Bb10 | 13 | Mb 150 | Bb45 | 58,9 | Mb 600 |
| Bb12,5 | 16,5 | Mb 150 | Bb50 | 65,4 | Mb 700 |
| Bb15 | 19,6 | Mb 200 | Bb55 | 72 | Mb 700 |
| Bb20 | 26,2 | Mb 250 | Bb60 | 78,6 | Mb 800 |
| Bb25 | 32,7 | Mb 300 |
Таблица 2. Относительная прочность бетона на сжатие при различных температурах твердения
| Бетон | Сроктвердения,суток | Среднесуточная температура бетона, °С | |||||
| -3 | 0 | +5 | +10 | +20 | +30 | ||
| прочность бетона на сжатие % от 28-суточной | |||||||
| М200 — М300 напортландцементеМ-400, М-500 | 1 | 3 | 5 | 9 | 12 | 23 | 35 |
| 2 | 6 | 12 | 19 | 25 | 40 | 55* | |
| 3 | 8 | 18 | 27 | 37 | 50 | 65 | |
| 5 | 12 | 28 | 38 | 50 | 65 | 80 | |
| 7 | 15 | 35 | 48 | 58 | 75 | 90 | |
| 14 | 20 | 50 | 62 | 72 | 100 | ||
| 28 | 25 | 65 | 77 | 85 | 100 | - | |
mosbetone.ru
Расчет увеличения прочности бетона во времени
Если давить чем-нибудь тяжелым на бетон сверху вниз, то в каком направлении будут возникать трещины разрушающие бетон? Чтобы ответить на этот вопрос представим себе, как будет деформироваться воздушный шарик, когда мы его начнем сжимать. Очевидно, что размеры шарика в поперечном направлении будут увеличиваться – за счет действия сил давления. Точно такая же картина распределения сил будет и при сжатии бетона – внутри развиваются колоссальные поперечные силы, которые достигнув некоторого предела, разрывают бетон на части.
Однако, что интересно – если мы сравним прочность бетона, скажем, через семь дней после начала твердения и после тридцати дней, то обнаружим, что предельные силы, при которых бетон начинает разрушаться, сильно между собой отличаются. Т.е. прочность бетона с течением времени увеличивается! Возникает, естественно, вопрос – и как долго и насколько сильно будет изменяться прочность? Достигает ли она максимума, а потом начинает спадать? А главное ‑ если мы имеем меняющуюся со временем прочность, то как тогда зависят и другие свойства бетона? Что если его объем с течением времени уменьшается – ведь мы тем самым придем к весьма грустным и печальным последствиям…
Но не страшен черт так, как его малюют. Исследования показали, что основные свойства бетона на портландцементе достигают своих проектных значений уже на 28-е сутки (на практике, даже раньше). При этом существуют способы, ускоряющие этот процесс без изменения качеств бетона (пропаривание). Зависимость прочности от времени при этом имеет логарифмический характер:
Rn = R28 lg n/lg 28, (1)
где R28 – прочность бетона на 28-е сутки, n – количество суток. График зависимости прочности бетона от количества суток показан на рис. 1
График нарастания прочности бетона
Рассчитаем для примера, какую прочность будет иметь бетон через 7, 90 и 365 (1 год) суток, если на 28-е сутки его прочность равна 300 кгс/см2. Для расчета воспользуемся формулой (1):
R7 = R28 lg7/lg28 = 175 кгс/см2,
R90 = R28 lg90/lg28 = 405 кгс/см2,
R365 = R28 lg365/lg28 = 533 кгс/см2.
Таким образом, мы видим, что через год, мы получим прочность, почти в 2 раза больше той, которую мы имели в 28-суточном возрасте. Этот факт можно использовать для того, чтобы получить дополнительную экономию цемента.
Более общая формула для расчета прочности бетона во времени (нормальные условия твердения) имеет вид:
Rn = Rц(a+b lg(n))(Ц/В‑0,5), при Ц/В <2,5, (2)
где n – количество суток, a,b – некоторые постоянные, определяемые опытным путем для каждого вида цемента и заполнителей. Например, для портландцемента с активностью Rц = 350 кгс/см2 с использованием щебня и В/Ц = 0,67 было установлено, что a=0,22; b=0,3. Вычислим для примера по этой формуле значения прочности бетона на 7, 28 и 90-е сутки. Подставив данные значения в формулу (2), получим следующий результат:
Rn = 350 (0,22+0,3 lg n)
R7 = 166 кгс/см2,
R28 = 229 кгс/см2,
R90 = 282 кгс/см2.
Из формулы (2) можно также получить формулу для расчета прочности в зависимости от Ц/В:
R28 = 0,65·Rц·(Ц/В – 0,5),
что соответствует уже неоднократно используемому соотношению в других статьях. Отметим, что в данном случае мы получили для заполнителей, что коэффициент качества соответствует качественным заполнителям.
betonvtomske.ru
Прочность бетона и газобетона через 7 суток: средняя и критическая
Средняя прочность бетона – это его важнейшая характеристика. Успешней всего он может сопротивляться сжатию. Исходя из этого, большинство конструкций проектируют так, чтобы воспринимать сжимающие нагрузки. Лишь иногда при возведении бетонных сооружений принимается во внимание и их прочность при растяжении либо изгибе.
При оптимальных значениях прочности материал не разрушается.
Характеристики материала при разных типах нагрузок
Прочность при сжатии характеризует класс либо марку бетона. Определяются они после нормативного набора прочности материалом, который происходит через 28 дней.
Прочность на сжатие
Классы и марки растворов.
Исходя из временного периода нагруженности конструкции, данное качество смеси может вычисляться и в другом ее возрасте. Например, часто возникает нужда знать прочность бетона через 7 суток, 18, 60, 180 и т.д.
Обратите внимание! В связи с этим существует такое понятие, как распалубочная прочность бетона. Оно подразумевает такую его твердость, при которой можно изделия без повреждений вынимать из форм и безопасно транспортировать внутри завода на складирование.
Для экономии расхода цемента, величины предела прочности приготавливаемого материала не должны быть выше предела его прочности по марке/классу, больше чем на 15 процентов.
- Класс — это гарантированная в 95 случаях из 100 прочность смеси в Мпа. Он имеет значения от Вb-1 до Вb-80.
- Марка — это средняя прочность раствора, измеряемая в кгс/см² илиМпа× Тяжелые (общестроительные) бетоны имеют марки от Мb-50 до Мb-800. Прочность газобетона или другого легкого материала может быть до Мb-50.
- Меж классом материала и средней его прочностью (при коэффициенте вариаций прочности n=0.135, а также коэффициенте гарантированной обеспеченности t=0.95) есть зависимости: В=R∙778 и R=В:0.778.
- Проектируя ответственные конструкции, специалисты, как правило, назначают класс смеси, во всех остальных случаях марку.
Свойства газобетона в зависимости от марки.
Прочность на растяжение
Данная характеристика материала учитывается при создании сооружений, в коих недопустимо трещинообразование: резервуаров для технических жидкостей и воды, гидротехнических конструкций и пр.
| Классификация бетона по прочности при растяжении | |
| Класс | Марка |
| Вt-0.8 | Рt-10 |
| Bt-1.2 | Рt-15 |
| Bt-1.6 | Рt-20 |
| Вt-2 | Рt-25 |
| Bt-2.4 | Рt-30 |
| Вt-2.8 | Рt-35 |
| Вt-3.2 | Рt-40 |
Прочность на растяжение при изгибании
При укладке дорожных покрытий и взлетных аэродромных полос проектировщики назначают марки либо классы раствора на растяжение при изгибании.
| Классификация раствора по прочности на растяжение при изгибании | |
| Класс | Марка |
| Вbt-0.4 | Рbt-5 |
| Вbt-0.8 | Рbt-10 |
| Bbt-1.6 | Рbt-15 |
| Вbt-2 | Рbt-20 |
| Вbt-2.4 | Рbt-25 |
| Вbt-2.,8 | Рbt-30 |
| Вbt-3.2 | Рbt-35 |
| Вbt-3.6 | Рbt-40 |
| Вbt-4 | Рbt-45 |
| Bbt-4.4 | Рbt-50 |
| Вbt-4.8 | Рbt-55 |
| Вbt-5.2 | Рbt-60 |
| Вbt-5.6 | Рbt-65 |
| Вbt-6 | Рbt-70 |
| Вbt-6.4 | Рbt-75 |
| Вbt-6.8 | Рbt-80 |
| Вbt-7.2 | Рbt-85 |
| Вbt-7.6 | Рbt-90 |
| Вbt-8 | Рbt-100 |
Факторы, которые влияют на свойства материала
- Инструкция предупреждает, что меж прочностью смеси и активностью вяжущего вещества есть линейная зависимость: R=f∙(R∙Ц). Растворы с большей прочностью готовятся на цементе с повышенной активностью.
- С увеличением доли цемента прочность материала возрастет до определенных пор. Далее она увеличивается не намного, а прочие качества бетона ухудшаются. Например, повышаются ползучесть и осадка. Исходя из этого, нежелательно, чтобы в 1 кубесмеси было больше 600 кг вяжущего вещества.
- Показатели прочности материала очень сильно зависимы от водоцементного отношения смеси. Чем меньше В/Ц, тем данный показатель выше, и наоборот. Это обстоятельство определено физико-химической составляющей создания структуры материала.
Обратите внимание! При отвердении обычного бетона с вяжущим веществом вступает в реакцию 15/25 процентов воды. Чтобы замешать удобоукладываемый раствор, нужно 40/70% жидкости ( т.е. В/Ц составляет 0.4/0.7). При этом избыток воды создает в материале много пор, понижающих его прочность.
Вид и фракционность наполнителей напрямую влияют на свойства смеси.
- Неграмотно подобранная фракционность крупных наполнителей, использование их мелких зерен, присутствие глин, пыли, органических примесей – все это понижает прочность материала, замешанного своими руками.
- Прочность материала, приготовленного в агрегатах принудительного типа смешивания (турбо- и вибросмесителях), выше, чем аналогов, замешанных в гравитационных типах устройств, примерно на 20/30 процентов.
- Уплотнение смеси при помощи специальной техники увеличивает ее прочность. Увеличивая плотность бетона на 1% можно добиться повышения его прочности на 3/5 процентов.
- При оптимальном режиме температур прочность материала возрастет продолжительное время. Данный процесс описывает логарифмическая зависимость: Rn=R28∙ lgn: lg28. Тут Rn и R28 указывают предельные значения прочности смеси через n и 28 дней (в Мпа), а lgn и lg28 – это логарифмы (десятичные) возраста материала.
Обратите внимание! Данная формула является усредненной. С ее помощью достигаются приемлемые результаты для смесей на средне-алюминатных видах цемента, которые отвердевают при температурах в 15/20° в возрасте 3/300 дней. Реально же прочность материала на разных видах цемента растет по-разному.
- Временной рост прочности раствора зависим от вещественных и минеральных составляющих связующего вещества. По мере интенсивности отвердения цементы делят на 4 типа.
| Тип вяжущего | Вещественный и минеральный состав портландцемента | К=(Rt∙90):Rt28 | К=(Rt∙180):Rt28 |
| 1 | алюминатный (С3А=12 процентов) | 1/0.5 | 1/1.1 |
| 2 | алитовый (С3S менее 50 процентов, С3А около 8 процентов) | 1.05/1.2 | 1.1/1.3 |
| 3 | портландцемент сложного состава (пуццолановый аналог, содержащий в клинкере С3А 14% и шлако-портландцемент. содержащий шлак 30/40%) | 1.2/1.5 | 1.3/1.8 |
| 4 | белитовый портландцемент и шлако-портландцемент, содержащий шлак больше 50 процентов | 1.6/1.7 | 1.55 |
На сроки отвердения раствора сильно влияют температура среды и ее влажность. Оптимальной считается температура в 15/20 градусов и относительная влажность воздуха 90%.
При отрицательных значениях температуры отвердение обычной смеси почти прекращается. Понизить порог замерзания воды можно, введя в раствор противоморозные присадки.
Зимой важен критический порог прочности смеси.
С зимними работами связано такое понятие, как критическая прочность бетона. Оно означает минимальное значение данной величины, необходимое для безопасного замораживания смеси и ее последующего размораживания без разрушения структуры материала.
Таблица ниже показывает минимальный уровень прочности материала до его заморозки.
| Марка смеси | Прочность раствора при замерзании, не меньше | |
| проценты от R28 | кгс на см2 | |
| М-100М-150 М-200 М-300 М-400 М-500 | 5050 40 40 30 30 | 5075 80 120 120 150 |
Контролирование свойств и испытания продукции
Чтобы определить описываемую характеристику производимого материала, специалисты в заводских лабораториях используют измеритель прочности бетона. Данные приспособления работают по разным принципам, которые делятся на неразрушающие и разрушающие.
Известны такие способы испытаний.
Проверка куба ультразвуковым бетоноскопом.
- Неразрушающие косвенные методы, использующие способ ударного импульса, а также импульсный ультразвуковой аналог.
- Не разрушающие прямые способы лишь частично ломают материал образцов. Это может быть принцип отрывания со скалыванием либо методика скола угла. При этом применяются силоизмерители.
- Разрушающие способы делятся на проверку бетонных кубиков (по ГоСТу №10180) и разрушение кернов, изъятых из конструкций (по ГоСТу №28570). При этом используются различные гидравлические прессы.
Форма образцов
В ходе испытаний материала специалисты выделяют такие категории, исходя из формы образцов.
- Кубиковая прочность бетона – это сопротивление (временное) сжиманию бетонных кубиков, имеющих габариты 20×20×20 см.
- Прочность призменная – это предел стойкости к сжиманию призм из бетона, обладающих габаритами 15×15×60 см либо 20×20×
На фото — определение кубиковой прочности.
Обратите внимание! По СНиП №52/01/2003 класс прочности раствора при сжатии равен величине его прочности кубиковой с обеспеченностью в 95%. Иными словами, нормативные документы определяют данный параметр, как основное механическое свойство бетона.
Величина призменная лучше показывает сопротивление материала сжиманию (балки, колонны и пр. по форме более похожи на призму, нежели куб). Однако призменное испытание – процесс дорогой и трудоемкий. Цена же испытания кубов меньше, а сам процесс проще.
Прочные смеси новейшего поколения
Материал с улучшенными качествами дает возможность сооружать мега-здания.
Обычно, в качестве прочного бетона используется его марка М500, но, спрос существует и на аналоги, вплоть до М-1000. Более того, современные строительные технологии испытывают острую нужду в еще более высокомарочных материалах.
Вследствие этого, специалистами был разработан сверхпрочный бетон нового поколения марки М-1500. Для его замешивания требуется в 1.5/2 раза меньше вяжущего вещества, чем по традиционной технологии.
При этом характеристики материалов будут равны. Такой высокопрочный бетон можно производить на обычном заводе.
Вывод
Долговечность материала напрямую зависит от его характеристик.
Призменная прочность бетона или кубиковая являются главной его характеристикой. Они определяют долговечность возводимого сооружения и успешность его сопротивления различным нагрузкам.
Посмотрите видео в этой статье, в нем содержится много полезной информации.
masterabetona.ru
