Міцність бетону при стисненні визначають за результатами ис-вання серії зразків-кубів, тверділи в нормальних умо-вах (температура повітря - (20 ± 2) ° С, відносна вологість повітря - не нижче 95%) протягом 28 днів (для бетону річкових споруд - 180 днів).
За базовий зразок прийнятий куб з довжиною ребра 150 мм. Ін-ність зразків інших розмірів множать на масштабний коеф-фициент (табл. 9.3).
При виготовленні зразків бетонну суміш укладають у форму шарами висотою не більше 100 мм. Кожен шар ущільнюють штико-
ванием сталевим стрижнем діаметром 16 мм з заокругленим кон-цом. Число штикуванням дорівнює 0, И, де А - площа грані об-зразків, см2. при ОК <10 см бетонную смесь дополнительно уп-лотняют вибрированием на стандартной виброплощадке до появ-ления цементного молока на поверхности смеси. При Ж <11 с вибрирование производят с пригрузом, создающим давление (4 + 0,5) кПа. После уплотнения избыток бетонной смеси срезают вровень с краями формы и поверхность смеси заглаживают. Об-разцы хранят в течение 1. 3 сут в формах, покрытых влажной тканью, в помещении с температурой воздуха (20 ± 2) °С. Затем их освобождают от форм, маркируют и выдерживают до испытания в камере с относительной влажностью воздуха не менее 95 % при температуре воздуха (20 ± 2) °С. При испытании образцы устанав-ливают так, чтобы заглаженная грань не прилегала к плитам пресса.
Межа міцності зразка при стисненні визначають за формулою
де а - масштабний коефіцієнт (див. табл. 9.2); F- максималь-ва навантаження, МН; Ап - розрахункова площа зразка, м2.
Міцність бетону обчислюють як середнє арифметичне зна-чення результатів випробувань (в серії з трьох зразків - по двом, з чотирьох - за трьома, з шести - по чотирьом найбільшим зна-ченіям).
Міцність бетону залежить від наступних факторів:
1) вид і якість застосовуваних у бетоні цементу і заповніть-лей;
2) склад бетону;
3) технологічні чинники (вік бетону, умови запро-лення, ущільнення, затвердіння).
При визначенні класу бетону по міцності вплив третьої групи факторів виключають, роблячи їх стандартними.
Міцність бетону прямо пропорційна активності цемен-та ЛЦ. Застосування щебеню замість гравію або гірського піску замість морського підвищує міцність бетону в середньому на 10%. При цьому знижується ОК, так що равноподвіжніх суміші дають приблизно равнопрочние бетони.
З трьох параметрів складу (В / Ц, г, Ц) лише водо-цементне відношення істотно впливає на міцність бетону; від двох дру-гих параметрів (г і Ц) міцність бетону майже не залежить. Ця обставина є настільки важливим для проектування складу бетону, що його назвали законом водоцементного відносини, який формулюється таким чином: міцність бетону, приготовленого з незмінних матеріалів, залежить толь-ко від водоцементного відносини і не залежить від інших пара-метрів складу . Таким чином, якщо цемент і заповнювачі одні й ті ж, то залежність міцності від складу бетону превращает-
ся в однозначну: R28 = / (В / Ц). Зі збільшенням водоцементного відносини міцність бетону знижується. Ця залежність викорис-зуется при проектуванні складу бетону для визначення В / Ц за заданою в проекті споруди міцності бетону (рис. 9.5, а).
Наближено завдання може бути вирішена за допомогою емпіреї-чеських формул, з яких найбільш широко застосовується фор-мула швейцарського вченого Боломея:
де i? 2s - міцність бетону у віці 28 днів; А - коефіцієнт, що враховує вид і якість наповнювачів; Rn - активність це-мента (міцність при стисненні половинок стандартних балочек з
Замінивши В / Ц зворотною величиною, Болом апроксимується-вал залежність R2 $ = / (Ц / В) лінійною функцією (рис. 9.5, б). Формула (9.3) може бути застосована для портландцементного бетонів з Ц / В - 1,25. 2,50 (В / Ц = 0,8. "0,4).
Відповідно до формули Боломея, чим вище активність це-мента, тим більше кут нахилу прямої а і вище міцність бе-тону при тому ж значенні Ц / В.
Найбільш інтенсивно процес твердіння протікає в перші сім днів і дуже повільно - після 28 днів твердіння. При низ-кою вологості повітря вода замішування швидко випаровується з бетону, що уповільнює гідратацію цементу і тверднення бетону. У рай-онах з сухим кліматом твердне бетон поливають водою і ук-розриву плівкою, що запобігає втраті вологи. Підвищення температури бетону при збереженні достатньої вологості ус-
Мал. 9.5. Графіки залежностей міцності бетону від водоцементного від-
носіння (а) і зворотної йому величини (б)
Коря процеси гідратації цементу і наростання міцності бетону. При температурі 70. 90 ° С відпускну міцність бетону можна отримати за 7. 8 ч тверднення. Твердіння бетону прискорюють добавки неорганічних солей (див. Підрозд. 9.8).
Міцність бетону при розтягуванні визначають на зразках - вісімка квадратного перетину, сторона якого може дорівнювати 7, 10, 15 або 20 см. Межа міцності при розтягуванні ви-яка значиться за формулою (9.2), як і в разі центрального стиснення. Бетон добре пручається стиску і погано чинить опір розтягуванню.
Для звичайних бетонів значення Ясж / Rp = 9. 20. Тому бетон без армування використовують там, де немає розтягують напря-жений.
У ГОСТ 26633 - 91 на стиск встановлені наступні класи бетону: В3,5; В 5; В7,5; В 10; В 12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В65; В65; В70; В75; В80. На розтягнення уста-новлено такі класи бетону: Bt0,4; Bt0,8; В, 1,2; В, 1,6; Bt2,0; Bt2,4; Bt2,8; Bt3,2; Bt3,6; Bt4,0.
Клас бетону - це нормована міцність бетону, МПа, з гарантованою забезпеченістю (довірчою ймовірністю) Г * при стандартному випробуванні. Якщо, наприклад, Р - 0,95, то уста-новлення класом міцність забезпечується в 95 випадках стан-дротяні випробувань з 100 і лише в п'яти випадках міцність мо-же бути нижче нормованої. Співвідношення між класом В і середньої міцністю бетону р, отриманої на обмеженому числі зразків, становить:
де х - показник надійності, що залежить від довірчої ве-імовірності Я; Cv - коефіцієнт варіації міцності бетону.
У нормах проектування залізобетонних промислових і цивільних будівель і споруд прийнята Р = 0,95, чому соот-ветствует х = 1,64. Коефіцієнт варіації міцності бетону для даних умов будівництва встановлено дослідним шляхом і со-ставлять Cv = 0,135. Таким чином, (1 -% CV) = 0,78.
Для масивних гідротехнічних споруд прийнято Р- 0,90, чому відповідає х - 1,3, а коефіцієнт варіації встановлений рівним 0,17, що також дає (1 -% CV) = 0,78.
Морозостійкість - це здатність насиченого водою бе-на витримувати багатократне поперемінне заморожування і відтавання.
Заповнює пори бетону вода, перетворюючись на лід, увеличи-ється в обсязі і викликає мікрорастресківаніе бетону. З ростом числа циклів заморожування і відтавання пошкодження в бетоні накопичуються і його міцність знижується. Найсильніше страждає бетон в зоні змінного рівня води.
Морозостійкість бетону характеризується його маркою: F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500; F600; F800; F1000.
Марка означає число циклів заморожування і відтавання, яке витримують зразки при стандартному випробуванні (ін-ність при стисненні знижується не більше ніж на 5%).
Базовий метод визначення морозостійкості полягає в наступному. Готують 18 зразків-кубів (з довжиною ребра 10, 15 або 20 см), з них 12 основних (що підлягають заморожуванню -оттаі-ванию) і шість контрольних. Всі зразки витримують у камері нормального тверднення протягом 24 діб, потім протягом 4 діб їх насичують водою. Після цього контрольні зразки випробовують на стиск, а основні піддають поперемінному заморожуванню-нию і розморожування. Заморожують зразки в морозильній камері з температурою - (18 ± 2) ° С протягом не менше 2,5, 3,5 або 5,5 ч відповідно до розміру зразка (з довжиною ребра 10, 15 або 20 см). Відтавання зразків відбувається в воді при температурі (18 ± 2) ° С протягом 2, 3 або 5 ч відповідно до розміру зразка (з довжиною ребра 10, 15 або 20 см).
Після проведення числа циклів, заданого маркою, зразки випробовують на стиск. Міцність основних зразків повинна со-ставлять не менше 95% міцності контрольних зразків.
На морозостійкість бетону впливають такі фактори.
1. Вид цементу. Найбільш морозостійкий бетон виходить на портландцементі. На шлакопортландцементі і особливо на Пуц - цолановом портландцементе виходять неморозостійкі бе-ни.
3. Структура пористості. Морозостійкість бетону тим вище, чим менше обсяг сполучених відкритих для води пір і чим менше їх розміри. Зростання замкнутої пористості не робить від-ріцательно впливу на морозостійкість.
4. Добавки до бетону. Для підвищення морозостійкості в бетон вводять воздухововлекающие добавки. Незважаючи на те що істин-ва пористість при цьому збільшується на 3. 5%, водопоглоще - ня знижується на 10. 15%, так як зменшується частка відкритих пір.
5. Склад бетону. З трьох параметрів складу бетону наиболь-шиї вплив на морозостійкість надає водоцементное відно-шення: чим воно вище, тим нижче морозостійкість бетону (рис. 9.6). Залежність F = / (В / Ц) використовується при проектуванні соста-ва бетону для визначення В / Ц по заданій морозостійкості бетону Fw.
Водонепроникність бетону характеризується його маркою по водонепроникності (ГОСТ 26633 - 91): W2; W4; W6; W8; W10; W12; W14; W16; W18 і W20. Число в марці означає най-
ший перепад тиску води, кгс / см2, який витримують бетонні зразки.
Для випробувань виготовляючи-ють шість зразків-циліндрів діаметром 150 мм і висотою не менше 100, 50 або 30 мм при най-більшої крупності зерен відповід-повідно 20, 10 і 5 мм.
Зразки після 28 діб тверде-ня в нормальних умовах в ті-чення діб витримують на воз-дух в лабораторії, а потім зак-Лючано в сталеву обойму. За-зор між зразком і обоймою заливають парафіном або воском.
Підготовлені зразки (рис. 9.7) встановлюють в гніздах ис-питательной установки і знизу подають воду під тиском, ко-лось підвищують поступово по 0,2 МПа до появи мокрої плями на верхній торцевій по-поверхні зразків. Час ви-тримки на кожному ступені зави-сит від висоти зразків h і з-ставлять 16, 12, 6 і 4 ч (при h відповідно 150, 100, 50 і 30 мм). Водонепроникність бе-тону характеризують найбільшим перепадом тиску води, при якому чотири зразки з шес-ти ще не мали мокрої плями.
На водонепроникність ока-викликають вплив наступні фак-тори.
1. Вид цементу. Пуцолановий портландцемент дає більш водо-непроникний бетон, що йшла-копортландцемент і портландцемент.
2. Форма добавок. Поверхнево-активні добавки підвищують по-донепроніцаемость бетону, так як створюють в основному замкну-ті пори.
3. Водоцементное відношення. Чим вище В / Ц, тим нижче водо-непроникність (рис. 9.8). За залежності W = f
4. Ступінь ущільнення. Чим сильніше ущільнена бетонна суміш в процесі укладання, тим вище водонепроникність бетону.
5. Режим твердіння. Оптимальний тепловологових режим тверднення сприятливо відбивається на водонепроникності бе-тону.
Саморозігрів бетону грає позитивну роль при тепло-вої обробці виробів (пропарюванні, електропрогрівання), уско-ряющий твердіння бетону, а також в зимових умовах, коли теп-лота необхідна для підтримки позитивної температури бетону при твердінні. Тепловиділення, будучи в обох випадках додатковим джерелом енергії, дозволяє скоротити енер-гозатрати.