2d-okna.ru

2Д Окна
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как определить предел прочности цемента

Предел прочности бетона на сжатие

Структура бетона, обусловленная неоднородностью состава и различием способов приготовления, оказывает существенное влияние на все физико-механические свойства.

Прочность бетона зависит от ряда факторов:

 технологические факторы: состав, водоцементное отношение, свойства исходных материалов;

 возраст и условия твердения;

 форма и размеры образца;

 вид напряженного состояния и длительность воздействия.

Бетон имеет разное временное сопротивление при сжатии, растяжении и срезе.

Прочность бетона на осевое сжатие.

Различают кубиковую (R) и призменную (Rb) прочность бетона на осевое сжатие. При осевом сжатии кубы разрушаются вследствие разрыва бетона в поперечном направлении. При этом наблюдается явно выраженный эффект обоймы — в кубе у поверхностей, соприкасающихся с плитами пресса (зоны передачи усилий), возникают силы трения, направленные внутрь куба, которые препятствуют свободным поперечным деформациям. Если этот эффект устранить, то временное сопротивление сжатию куба уменьшится примерно вдвое. Опытами установлено, что прочность бетона также зависит от размера образца. Это объясняется изменением влияния эффекта обоймы на деформации бетона с изменением размеров и формы образца (рис. 4).

Поскольку реальные железобетонные конструкции по форме отличаются от кубов, в расчете их прочности основной характеристикой бетона при сжатии является призменная прочность Rb- временное сопротивление осевому сжатию бетонных призм. Опыты на бетонных призмах со стороной основанияаи высотойhпоказали, что призменная прочность бетона меньше кубиковой и она уменьшается с увеличением отношенияh/a. Влияние сил трения на торцах призмы уменьшается с увеличением ее высоты и при отношенииh/a= 4 значениеRb становится почти стабильным и равным примерно0.75R.

Прочность бетона на осевое растяжение.

Зависит от прочности цементного камня на растяжение и сцепления его с зернами заполнителя. Согласно опытным данным, прочность бетона на растяжение в 10 20 раз меньше, чем при сжатии. Повышение прочности бетона на растяжение может быть достигнуто увеличением расхода цемента, уменьшением W/C, применением щебня с шероховатой поверхностью.

Временное сопротивление бетона осевому растяжению (МПа) можно определить по эмпирической формуле:

Вследствие неоднородности бетона эта формула дает лишь приблизительные значения Rbt, точные значения получают путем испытания на разрыв образцов в виде восьмерки.

Прочность бетона на срез и скалывание.

Срез представляет собой разделение элемента на две части по сечению, к которому приложены перерезывающие силы. При этом основное сопротивление срезу оказывают зерна крупных заполнителей, работающих, как шпонки. Временное сопротивление срезу можно определить по эмпирической формуле Rsh  2Rbt;

Сопротивление бетона скалыванию возникает при изгибе железобетонных балок до появления в них наклонных трещин. Скалывающие напряжения по высоте сечения изменяются по квадратной параболе. Временное сопротивление скалыванию при изгибе, согласно опытным данным, в 1.5 2 раза большеRbt.

Как определить прочность бетона?

Чтобы 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 конструкциях

Этот 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.

Читайте так же:
Инновационные технологии производства цемента

Оценка прочности бетона

Не 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:

— 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)

КлассRb ,МПаМаркаКлассRb, МПаМарка
BbЗ,54,5Mb 50Bb3039,2Mb 400
Bb56,5Mb 75Bb3545,7Mb 450
Bb7,59,8Mb 100Bb4052,4Mb 500
Bb1013Mb 150Bb4558,9Mb 600
Bb12,516,5Mb 150Bb5065,4Mb 700
Bb1519,6Mb 200Bb5572Mb 700
Bb2026,2Mb 250Bb6078,6Mb 800
Bb2532,7Mb 300

Таблица 2. Относительная прочность бетона на сжатие при различных температурах твердения

Как рассчитывать?

Крепость обуславливается многочисленными факторами, но первоочередно зависит от цементной марки Rц и обстоятельств застывания. Учитывая, что качество заполнителей для бетона соответствует запросам, описанным в ГОСТ 10268–80, то прочность материала, зависимая от марки и В/Ц, выражается формулой: Rб = ARц (Ц/В — 0,5), где:

  • Rб — бетонная крепость за 28 сут., МПа;
  • А — показатель, зависящий от наполнителей и их качества;
  • Rц — марка;
  • Ц/В — соотношение цемента и воды в составе (цифра, противоположная В/Ц).

Динамика набора прочности тяжелого бетона: n = 100 * (lg (n) / lg (28)), где n — день, на который желательно определить крепость цемента (но не меньше 3 дней). При обстоятельствах застывания, отличающихся от обычных, особенно по температурным режимам, нужно знать, что уменьшение температуры способствует торможению твердения, а повышение — ускорению. При показателях 10 градусов по Цельсию, спустя 7 сут. цемент будет иметь крепость 40—50%, а при 5 °C — 31—34%. При отрицательных температурах бетоны без специальных добавок вовсе не крепнут.

Граничная высота сжатой зоны (абсолютная или относительная) — показатель (х) предельной прочности бетона, уже перед разрушением.

Формула для вычисления

Чтобы провести расчет прочности бетона на растяжение при изгибе применяют формулу: Rи = 0,1 • P • L / b • h2, где: L — расстояние между балками; Р — масса суммарной нагрузки и к ней добавляется вес бетона; h — высота и b — ширина балки по сечению. Обозначается сокращенно — Btb, и плюсуют число в диапазоне от 0,4 до 8. Прочность на растяжение высчитывают так: Rbt = 0,233 х R2. Показатели растяжения и изгиба существенно меньше, чем способность бетона выносить нагрузки.

Читайте так же:
Контроль качества цемента гост

Марки и классы бетонов

Эти характеристики зависят от объема вяжущего в рабочем составе. Чем больше эти значения, тем быстрее твердеет состав, и тем сложнее его укладывать. Прочность схватившегося бетона проверяется лабораторными испытаниями неразрушающим методом сжатия бетона прессом на исследуемых образцах.

От типа строительного объекта зависит марка используемого бетона. Например, средний показатель марки, при котором строительство дома будет считаться надежным и долговечным – M 100, M 150. Самая популярная марка — M 200. При конструировании монолитных оснований сооружений бетон M 350 считается лучшим, так как он может выдерживать любые расчетные нагрузки. Такой бетон заливают на фундаменты площадки монолитной конструкции и массивные сооружения.

Класс – это прочность материала, измеряемая в кг/см 2 или в Мпа. Прочность обеспечивается по классу не ниже 0,95 для любых значений в диапазоне В1-В60. В процессе набора прочности класс может изменяться.

Марка – нормативный параметр, обеспечивающий среднюю прочность бетона в кгс/см 2 или в Мпа х 10. Для бетона тяжелых марок эти значения находятся в диапазоне от M 50 до M 800. Чем более прочные бетоны, тем выше цифры в обозначении марки.

Эта зависимость выражается следующими формулами: В = R х 0,778, или R = В / 0,778, при условии, что значение прочности бетона может варьироваться в пределах n = 0,135, а коэффициент обеспеченности t = 0,95 при температуре 15 — 25 0 С. При повышении температуры поверхности твердение ускоряется.

Физико-механические и деформационные показатели бетонов

Соответствие класса морозостойкости и водонепроницаемости

Параметры эксплуатацииМорозостойкостьВодонепроницаемостьТоварный бетон, марка
Цикличная заморозка и размораживание при насыщении влагой и при температуре:
В условиях низких температур ≥ -40 0 СF 150W 2БCГ В 20 ПЗ F 150 W 4 (М 250)
≥ -20 0 С/-40 0 СF 100БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -5 0 С/-20 0 СF 75БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -5 0 СF 50БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
Цикличная заморозка и размораживание при периодическом насыщении влагой и влиянии внешних факторов:
≥ -40 0 СF 100БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -20 0 С/-40 0 СF 50БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -5 0 С/-20 0 СБCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -5 0 СБCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
Цикличная заморозка и размораживание при отсутствии насыщения влагой:
≥ -40 0 СF 75БCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -20 0 С/-40 0 СБCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -5 0 С/-20 0 СБCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)
≥ -5 0 СБCГ В 15 ПЗ F 100 W 4 (М 200)

Свойства влагонепроницаемости бетонов

Каждая марка бетона имеет ограничения по водопроницаемости, которое помогает понять степень максимального давления воды на бетон. В индивидуальном строительстве чаще находит применение пользование приблизительной водонепроницаемостью бетона. Основные марки бетона по влагопроницаемости:

  1. W 4 — нормальная влагопроницаемость, при которой уровень поглощаемой бетоном влаги не превышает норму;
  2. W 6 — пониженная влагопроницаемость;
  3. W 8 — низкая влагопроницаемость;
  4. Марки выше W 8 обладают повышенной гидрофобностью.

Виды деформации стали

Тяжелым конструкциям необходимо придать дополнительную прочность и надежность, в связи с чем к свойствам используемых для изготовления металлов предъявляются особые требования.

Читайте так же:
Керамзитовый гравий пролитый цементным молочком вес

При расчете размеров конструкции важную роль играет снижение массы сооружения без потери его несущих способностей. Используемые для изготовления металлических сооружений конструкционные металлы должны иметь достаточно высокие показатели прочности и хорошую пластичность.

Сопротивляемость деформации и разрушению под воздействием внешней нагрузки во многом зависит от того, какими свойствами наделен металл. В производстве стали деформация встречается в двух видах: упругой и пластической.

Описываются они разными характеристиками. Сегодня для испытания образцов металлов применяют несколько методик, которые определяют значения пропорциональности, упругости, текучести и других важных характеристик.

Современное определение стали звучит как твердый сплав железа с углеродом, процентным содержанием которого и обусловлены основные свойства стали. Чем выше содержание углерода, тем металл прочнее и тверже, но ниже вязкость и пластичность. Поэтому так важно правильно рассчитать соотношение этих показателей для производства тех или иных изделий из стали. Маркировать стали принято каждую группу по-разному.

Конструкционная углеродистая сталь маркируется буквами Ст и цифровыми обозначениями от 1 до 9, а также двумя буквами в зависимости от способа раскисления металла (ст.3кп):

  1. кп — кипящая;
  2. пс — полуспокойная;
  3. сп — спокойная.

Качественная — цифрами двузначными: 05,08,10,… 45…, что указывает на среднее количество углерода в составе стали.

Предел текучести стали

Граничный предел пропорциональности стали определяет напряжение, при котором действует закон Гука, согласно с которым деформация, возникшая в упругом теле, пропорциональна приложенной к нему силе. Если напряжение меняется, этот закон теряет актуальность.

Немаловажной физической величиной, участвующей в формуле при расчете прочности конструкции, является предел текучести металла. Когда металлом достигается физический предел, даже самое малое поднятие напряжения способно удлинить образец, который начинает как бы течь, откуда и произошло его обозначение. В связи с этим граница текучести стали показывает критическое напряжение, когда материал деформируется уже без увеличения нагрузки.

Единица, в которой производится измерение предела текучести будет называться Паскаль (Па) либо МегаПаскаль (МПа). Преодолевший этот предел образец получает необратимые изменения — разные степени деформации, нарушение структурного строения кристаллической решетки, различные пластические преобразования.

Если при увеличении растягивающего значения силы пройдена площадка текучести, деформация металла усиливается. На диаграмме это представляется в виде горизонтально расположенной прямой, на которой может измеряться напряжение, максимально получаемое после остановки усиления нагрузки. Так называемый предел текучести Ст 3 составляет 2450 кг/кв.см.

Этот показатель отличается у различных марок стали и может меняться от применения разных температурных режимов и типов термообработки. Чтобы иметь возможность точно определить предел текучести стали таблица используется, где в зависимости от марок сталей приведены величины пределов текучести. Как пример, по данным таблицы сталь 20 предел текучести имеет 250 МПа, а сталь 45 — 360.

При проведении испытаний некоторые металлы на диаграмме имеют слабо выраженную площадку тягучести либо она вовсе отсутствует, поэтому к ним применяется условный предел тягучести.

Материалы, на которые распространяется применение условного предела текучести, это в основном представители высокоуглеродистых и легированных сталей, дюралюминий, чугун, бронза и многие другие.

Предел упругости

Весьма важной составляющей механического состояния металлов является предел упругости стали. С его помощью устанавливается предельно допустимый уровень нагрузок при эксплуатации металла, когда им испытываются незначительные деформации в допустимых значениях.

Конструкционные материалы в себе должны сочетать высокие пределы тягучести, при которых они смогут выдерживать серьезные нагрузки, и иметь достаточную упругость, которая обеспечит необходимую жесткость изготовляемой конструкции. Сам модуль упругости обладает одинаковой величиной при растяжении и сжатии, но иметь совершенно отличные пределы упругости — так что одинаково жесткие конструкции диапазоны упругости могут иметь абсолютно разные.

Читайте так же:
Что лучше плиточный клей или цементный раствор

При этом металл в упругом состоянии макропластических деформаций не получает, хотя в его отдельных микроскопических объемах локальные деформации вполне могут иметь место. Благодаря им происходят неупругие явления, серьезно воздействующие на поведение отдельных металлов в состоянии упругости.

При этом нагрузки статические приводят к возникновению гистерезисных явлений, релаксации и упругого последействия, в то время как нагрузки динамические провоцируют появление внутреннего трения.

В процессе релаксации происходит несанкционированное снижение напряжения. Это приводит к проявлению остаточной деформации, когда активная нагрузка уже не действует. При наступлении внутреннего трения происходит потеря энергии. Это вызывает необратимые последствия, которые характеризуются декрементом затухания и коэффициентом внутреннего трения.

Такие металлы активно гасят вибрацию и сдерживают звук, например, серый чугун, или свободно распространяют колебания, как это делает колокольная бронза. С повышением температурного воздействия упругость металлов снижается.

Предел прочности

Предел прочности стали, который возникает после прохождения его границы текучести и позволяет образцу вновь начать сопротивление к растяжению, отображается на графике линией, которая поднимается уже более полого.

Наступает фаза временного сопротивления действующей постоянной нагрузке. При применении максимума напряжения в точке предела прочности возникает участок, где площадь сечения уменьшается, а шейка значительно сужается.

При этом испытываемый образец разрывается в наиболее узком месте, его напряжение снижается и значение величины силы уменьшается. Предел прочности для ст. 3 составляет 4000−5000 кГ/кв.см.

Что должно быть написано на мешке цемента

Прежде всего, находим на упаковке упоминание ГОСТ 10178-85 или 31108-2003 (либо 31108-2016). В первом случае речь идет о более старых требованиях, которые тем не менее актуальный и сегодня. Согласно ГОСТ 10178-85 на мешке должна быть указана маркировка ПЦ (означает портландцемент). Также указывается марка. Например, М500 будет свидетельствовать о том, что после того, как ПЦ затвердеет, он сможет выдерживать давление в 500 кг/см 2 . Соответственно, если цифра ниже, то и устойчивость материала будет ниже.

Также согласно этому ГОСТу, на упаковке должна присутствовать информация о добавках. Например, Д0 будет свидетельствовать о том, что в материале 0% добавок. Соответственно, если написано Д20 (или другая цифра), то в цементе не более 20% дополнительных компонентов.

Если же говорить о ГОСТ 31108-2003, то он соответствует европейскому стандарту под наименованием EN 197-1. Некоторые заводы в 2008 году перешли на этот стандарт, который также свидетельствует о качестве продукции. Согласно этим требованиям, на упаковке указывается маркировка:

  • ЦЕМ I (CEM I) – портландцемент, в котором нет никаких добавок.
  • ЦЕМ II (CEM II) говорит о том, что перед вами ПЦ, в котором присутствуют минеральные включения.
  • ЦЕМ III (CEM III) – это маркировка для щлакопортландцемента.

Также должен быть указан класс прочности на сжатие, при минимальном показателе на 28 сутки (после набора марочной прочности). Измеряется в МПа, указывается в виде цифр (например, 22,5 32,5 и так далее).

Исходя из данного ГОСТа также на упаковке должен присутствовать подкласс материала, а именно какую прочность на сжатие он показывает на 2 и 7 сутки. Указывается этот параметр в виде буквы Н (нормальнотвердеющий) или Б (быстротвердеющий).

Читайте так же:
Как выбрать марку цемента для фундамента

Если хотя бы одного из этих параметров нет на упаковке, то это является грубым нарушением и свидетельством того, что перед вами фальсификат.

Характеристики щебня

При выборе щебня для определенного вида строительных работ необходимо учитывать все его характеристики. Различают их следующие:

Лещадность – один из самых важных параметров, который определяется общей плоскостностью материала. Говоря иначе, лещадность можно выразить как процентное содержание в материале фрагментов игловидной и пластинчатой формы. Чем меньше это содержание (то есть, чем меньше сама лещадность), тем лучше – такой щебень будет считаться наиболее качественным.

В зависимости от процентного содержания лещадности различают четыре группы качества:

  • 4 группа – считается наиболее распространенной, в неё включают щебень с лещадностью от 25 до 30%.
  • 3 группа – она же «улучшенная» — допускает до 25 % содержания игловидных и пластинчатых зерен.
  • 2, «кубовидная» группа – именно эта группа демонстрирует наилучшие результаты и «даёт» самое качественное уплотнение. Допустимые рамки лещадности – 10-15%.
  • 1 группа – в неё входит содержанием игловидных и пластинчатых элементов до 10%. Также её называют «окатанной».

Морозостойкость

Морозостойкостью называют способность материала переносить циклы заморозки и оттаивания. Именно допустимое количество циклов и определяет в данном случае этот параметр. Для того чтобы провести оценку материала, его насыщают раствором сульфата натрия, после чего высушивают. В зависимости от количества возможных циклов такой операции, этот материал различают по следующим маркам с маркировкой «F»: 15, 25, 50, 100,200,300,400.

Обратите внимание, что в строительстве нельзя использовать щебень с маркой ниже, чем F300.

Прочность

Этот параметр определяется пределом прочностью породы, из которой состоит щебень. Различают следующие группы прочности материала:

  • М200 – обладает чрезвычайно низкой прочностью.
  • М300-М800 – материал средней степени прочности.
  • М900-М1200 – наиболее распространенный вид щебня. Обладает достаточной прочностью для большинства видов строительных работ.
  • М1300 и более высокопрочные материалы используются редко — для строительства несущих фундаментов мостов, высокопрочных железобетонных конструкций.

Радиоактивность

Каждому опытному строителю известно, что щебень обладает хоть и небольшим, но все же собственным радиационным фоном, поэтому при его покупке необходимо удостовериться, для каких строительных работ он пригоден. Всего существует два класса радиоактивности этого материала – 1-ый класс допускает наличие радиационного фона до 370 Бк, а весь материал, превышающий эту отметку, относится ко второму. Помните – щебень второго класса можно использовать лишь для строительства дорог, первого – для любых работ, включая внутреннюю отделку.

Фракции и использование

В зависимости от фракции материала, его можно использовать в различных целях. Щебень до 5 мм используется в основном в декоративных целях. От 5 до 20 мм – самая популярная и часто используемая фракция, применяется при строительстве из бетона практически на всех производственных этапах. От 20 до 40 и 20-70 мм – это фракции средней величины, используются при масштабных строительствах из бетона. Щебень фракции выше 70 мм имеет исключительно декоративное предназначение, используется в ландшафтных дизайнах. «Бут», или бутовый камень – имеет большие (150 на 500 – 150 на 350) размеры и используется в самых разнообразных целях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector